Pompa Torak

39
TEKNIK KONVERI ENERGI Pompa dan Kompresor Torak MAKALAH Yuri Manggala Prana 08221086 Sistim pemompaan bertanggung jawab terhadap hampir 20% kebutuhan energi listrik duniadan penggunaan energi dalam operasi pabrik industri tertentu berkisar 25-50% (US DOE, 2004). 2-

Transcript of Pompa Torak

Page 1: Pompa Torak

TEKNIK KONVERI ENERGI

Pompa dan Kompresor Torak

MAKALAH

Yuri Manggala Prana

08221086

Sistim pemompaan bertanggung jawab terhadap hampir 20 kebutuhan energi listrik duniadan penggunaan energi dalam operasi pabrik industri tertentu berkisar 25-50 (US DOE 2004)

2-C

2

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan kepada Allah yang maha mempunyai ilmu atas

terselesaikannya makalah Mekanisme Pompa Torak dan Kompresor Torak ini seperti yang

telah direncanakan

Terima kasih juga kami sampaikan pada dosen yang telah mengajarkan ilmunya kepada kami

sehingga dapat membuat makalah ini

Makalah ini kami maksudkan untuk menunjang mata kuliah Mesin Fluida di Jurusan Teknik

Konversi Energi sebagai bacaan tambahan yang berbarengan dengan kuliah teori Mesin

Fluida dan Praktikumnya

Walaupun makalah ini banyak menyajikan penjelasan teoritis yang mungkin agak

membingungkan pembaca tetapi dengan bantuan mata kuliah Mesin Fluida dapat diserap

pemahamannya Dengan dibarengi dengan adanya praktikum dengan judul mata kuliah yang

sama diharapkan pembaca dapat memahami secara menyeluruh

DAFTRA ISI

3

I Peristilahan 2

II Pendahuluan 3-4

III Kompresor Torak 5-18

-Fungsi 5

-Kompresor Torak 7

-Katub Kompresor 9

-Compressor Displacement 14

-Efesiensi volumetrik 15

-Perbandingan Kompresi 16

-Kontaminasi 17

IV Pompa Torak 19-28

-Karekteristik 19

-Kinerja hisap pompa 20

-Pompa Torak 21

-Pengkajian Pompa 22

-Penjelasan 23-28

PERISTILAHAN

4

Condenseing Medium medium atau bahan yang digunakan untuk

mendinginkan atau untuk membantu proses kondensasi

di condenser

Compression Chamber Ruang atau volume hisapkompresi di dalam silinder

kompresor

Clearance Space Volume sisa hasil kompresi torak di dalam kepala

silinder kompresor yang tidak dapat disalurkan ke

condenser

Compressor Displacement Volume hisap yang dapat dilakukan oleh torak

kompresor pada saat bergerak dari titik mati atas ke titik

mati bawah

Inward Leak Pengujian Kebocoran kompresi secara aktif untuk

mendeteksi adanya kebocoran akibat kerusakan pada sisi

tekanan rendah kompresor meliputi kebocoran pada

gasket service valve dan seal poros

Outward Leak Pengujian kebocoran secara pasif

PENDAHULUAN

I Apa yang dimaksud dengan pompa dan sistim pemompaan

5

Sistim pemompaan bertanggung jawab terhadap hampir 20 kebutuhan energi listrik dunia

dan penggunaan energi dalam operasi pabrik industri tertentu berkisar 25-50 (US DOE

2004)

Pompa memiliki dua kegunaan utama

sect Memindahkan cairan dari satu tempat ke tempat lainnya (misalnya air dari aquifer bawah

tanah ke tangki penyimpan air)

sect Mensirkulasikan cairan sekitar sistim (misalnya air pendingin atau pelumas yang melewati

mesin-mesin dan peralatan)

Komponen utama sistim pemompaan adalah

sect Pompa(beberapa jenis pompa dijelaskan dalam bagian 2)

sect Mesin penggerak motor listrik mesin diesel atau sistim udara

sect Pemipaan digunakan untuk membawa fluida

sect Kran digunakan untuk mengendalikan aliran dalam sistim

sect Sambungan pengendalian dan instrumentasi lainnya

sect Peralatan pengguna akhir yang memiliki berbagai persyaratan

(misalnya tekanan aliran) yang menentukan komponen dan susunan sistim pemompaan

Contohnya adalah alat penukar panas tangki dan mesin hidrolik

Pompa dan mesin penggerak biasanya merupakan komponen yang paling efisien energinya

II Kompresor

Kompresor adalah mesin untuk memampatkan udara atau gas Kompresor udara biasanya

mengisap udara dari atmosfir Namun ada pula yang mengisap udara atau gas yang

bertekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfir dikatakan kompresor bekerja sebagai penguat

Sebaliknya ada kompresor yang mengisap gas yang bertekanan lebih rendah dari tekanan

atmosfir Dalam hal ini kompresor disebut pompa vakum

Jenis-Jenis Kompresor

Kompresor terdapat dalam berbagai jenis dan model tergantung pada volume dan tekanannya

Klasifikasi kompresor tergantung tekanannya adalah

- kompresor (pemampat) dipakai untuk tekanan tinggi

- blower (peniup) dipakai untuk tekanan agak rendah

6

- fan (kipas) dipakai untuk tekanan sangat rendah

Atas dasar cara pemampatannya kompresor dibagi atas jenis

- Jenis turbo (aliran)

Jenis ini menaikkan tekanan dan kecepatan gas dengan gaya sentrifugal yang ditimbulkan

oleh kipas (impeler) atau dengan gaya angkat yang ditimbulkan oleh sudu-sudu

- Jenis perpindahan (displacement)

Jenis ini menaikkan tekanan dengan memperkecil atau memampatkan volume gas yang

diisap ke dalam silinder atau stator oleh sudu Jenis perpindahan terdiri dari jenis putar

(piston putar) dan jenis bolak balik (torak)

Beberapa jenis kompresor tersebut antara lain adalah

- Kompresor piston satu tahap

- Kompresor piston dua tahap bentuk V

- Kompresor piston dua tahap kerja ganda

- Kompresor Membran ( Diaphragma )

- Kompresor Sudu Geser

- Kompresor Sekrup

- Kompresor Roots ndash Blower

- Kompresor Aliran (Turbin)

KOMPRESOR TORAK

Fungsi Kompresor

7

Dalam pembahasan siklus refrigeran pada sistem refrigerasi kompresi gas telah diketahui

operasi kompresor Maksud dari operasi kompresor adalah untuk memastikan bahwa suhu

gas refrigeran yang disalurkan ke kondenser harus lebih tinggi dari suhu

condensing medium Bila suhu gas refrigeran lebih tinggi dari suhu condensing medium (

udara atau air) maka energi panas yang dikandung refrigeran dapat dipindahkan ke

condensing medium akibatnya suhu refrigeran dapat diturunkan walaupun tekanannya tetap

Oleh karena itu kompresor harus dapat mengubah kondisi gas refrigeran yang

bersuhu rendah dari evaporator menjadi gas yang bersuhu tinggi pada saat meninggalkan

saluran discharge kompresor Tingkat suhu yang harus dicapai tergantung pada jenis

refrigeran dan suhu lingkungannya

Dilihat dari prinsipoperasinya maka kompresor dapat dibedakan menjadi dua yaitu

a Mechanical Action

Yang termasuk dalam jenis ini adalah

1048790 Kompresor Torak

1048790 Kompresor Rotary

1048790 Kompresor Sekrup

Pada mechanical action compressor efek kompresi gas diperoleh dengan menurunkan

volume gas secara reciprocating

Gambar 111 Mechanical Action

8

Kompresor didesain dan dirancang agar dapat memberikan pelayanan dalam jangka panjang

walaupun digunakan secara terus menerus dalam sistem refrigerasi kompresi gas Untuk

dapat melakukan performa seperti yang diharapkan maka kompresor harus bekerja sesuai

kondisi yang diharapkan terutama kondisi suhu dan tekanan refrigeran pada saat masuk

dan meninggalkan katub kompresor

b Rotary Action

Pada rotary action compressor efek kompresi diperoleh dengan menekan gas yang berasal

dari ruang chamber menuju ke saluran tekan yang berdiameter kecil untuk menurunkan

volume gas

9

Gambar 112 Aksi Mekanik Rotary Compressor

Kompresor Torak

Sesuai dengan namanya kompresor ini menggunakan torak atau piston yang diletakkan di

dalam suatu tabung silinder Piston dapat bergerak bebas turun naik untuk menimbulkan efek

penurunan volume gas yang berada di bagian atas piston Di bagian atas silinder diletakkan

katub yang dapat membuka dan menutup karena mendapat tekanan dari gas

Jumlah silinder yang digunakan dapat berupa silinder tunggal misalnya yang banyak

diterapkan pada unit domestik dan dapat berupa multi silinder Jumlah silinder dapat

mencapai 16 buah silinder yang diterapkan pada unit komersial dan industrial

10

Pada sistem multi silinder maka susunan silinder dapat diatur dalam

4 formasi yaitu

a Paralel

b Bentuk V

c Bentuk W

d Bentuk VW

Gambar 113 Formasi Silinder kompresor

Operasi Piston dan Siklus Diagram Gambar 114 memperlihatkan hubungan antara posisi

piston(torak) dengan operasi katub-katub kompresor ( katub hisap dan katub tekan )

11

Gambar 114 Siklus Operasi Kompresor

Katub Kompresor

Katub kompresor yang digunakan pada kompresor refrigerasi lebih cenderung ke Pressure

Actuated daripada ke Mechanical Actuated 192

Perhatikan lagi gambar 114 tentang siklus operasi kompresor torak Pergerakan katub-katub

kompresor baik katub pada sisi tekanan rendah (suction) dan katub pada sisi tekanan tinggi

(discharge) semata-mata dipengaruhi oleh variasi tekanan yang bekerja pada kedua sisi

tekanan tersebut

Gambar 114 a torak pada posisi titik mati atas kedua katub menutup karena tekanan pada

ruangan silinder sama dengan tekanan discharge

Gambar 114 b saat piston mencapai posisi tertentu di mana tekanan pad ruang silinder lebih

rendah dari pada tekanan suction maka katub hisap akan membuka dan refrijeran masuk ke

ruang silinder

12

Gambar 114 c piston mulai bergerak dari titik mati bawah bila tekanan ruang silinder lebih

besar dari pada dengan tekanan suction maka katub hisap menutup

Gambar 114 d Ketika piston mencapai posisi tertentu tekanan ruang silinder lebih besar dari

tekanan discharge maka katub tekan membukamenyalurkan refrijeran ke condenseor

Bandingkan sistem kompresi pada silinder motor bensin Pergerakan katub-katubnya lebih ke

mechanical actuated daripada pressure actuated Demikian pula pada sistem kompresi

kompresor udara biasa Jadi katub kompresor refrigerasi memang berbeda dengan katub

kompresor pada umumnya dilihat dari actingnya Oleh karena itu ada tuntutan khusus yang

harus dipenuhi oleh katub kompresor refrigerasi

A Karakteristik Ideal

1 Dapat memberikan efek pembukaan katub yang maksimum dengan sedikit hambatan untuk

menimbulkan trotling gas

2 Katub dapat terbuka dengan menggunakan tenaga yang ringan

3 Katub harus dapat terbuka atau tertutup secara cepat untuk mengurangi kebocoran

4 Katub tidak mempunyai efek menambah clearance volume

5 Katub harus kuat dan tahan lama 193

B Jenis Katub

Untuk memenuhi karakteristik tersebut di atas maka telah didesain dan dirancang secara

khusus beberapa jenis katub yaitu

1 Katub Plat Ring (Ring Plate Valve Disk Valve ) Gambar 35 memperlihatkan katub

kompresor dari jenis ring plate valve Katub ini terdiri dari dudukan katub (valve seat) satu

atau lebih plat ring (ring plate) satu atau lebih pegas katub (valve spring) dan retainer Plat

ring-nya dicekam kuat oleh dudukan katub melalui pegas katub yang juga berfungsi lain

membantu mempercepat penutupan katub Sedang fungsi retainer adalah memegang pegas

katub pada selalu pada posisi yang benar dan membatasi pergerakkannya Katub plat ring ini

dapat digunakan untuk kompresor kecepatan tinggi dan rendah Dapat pula digunakan

13

sebagai katub suction dan discharge

Gambar 115 Perakitan Katub Plat Ring untuk Discharge

2 Flexing Valve

Desain flexing valve yang digunakan pada kompresor ukuran kecil adalah yang lazim disebut

sebagai flapper valve Katub flapper ini terbuat dari lempengan baja tipis yang dicekap kuat

pada salah satu ujungnya sedang ujung lainnya ditempatkan pada dudukan katub tepat di atas

lubang katubnya (port valve) Di mana ujung katub yang bebas akan bergerak secara flexing

atau flapping untuk membuka dan menutup katub

Seperti diperhatikan dalam gambar 36

14

Gambar 116 Prinsip Katub Flexing dari jenis Flapper

Gambar 117

15

Gambar 117 Perakitan Katub Flapper untuk Katub Discharge

Gambar 117 Perakitan Katub Flapper untuk Katub Discharge 195 Seperti dierlihatkan dalam

gambar 107 desain flapper biasanya digunakan untuk katub discharge dan sering disebut

sebagai beam valve Plat katubnya dipasang di atas lubang (port) melalui sebuah pegas yang

terasang di tengah katub platnya sehingga plat katubnya dapat bergerak ke atas (membuka

lubang katub) Gerakan turun dari plat katubnya semata-mata karena gaya pegas Pegas katub

ini juga berfungsi sebagai pengaman untuk mencegah bila ada cairan atau kotoran yang

masuk ke lubang katub

16

Gambar 118 Konstruksi Katub Flapper

Compressor Displacement

Compressor Displacement adalah istilah yang diberikan untuk menentukan jumlah gas

refrigeran yang dapat dikompresi dan dipindahkan oleh torak pada saat toraknya melangkah

dari BDC ke

TDC Secara matematis ditulis

Vp = 1048790 R2 LN n

Di mana Vp Compressor displacement

R Jari-jari piston

L Langkah Piston

N Jumlah piston

n putaran per detik

17

Gambar 118 Siklus Langkah Kompresor

Efisiensi Volumetrik

Karena efek ruang sisa (clearance volume) yaitu celah antara piston pada titik mati atas dan

katub kompresor maka mengakibatkan sebagian ekspansi gas tertahan di bagian atas silinder

sehinga jumlah gas riil (aktual) yang dapat dikompresi oleh torak kompresor lebih kecil

daripada kemampuan kompresor sebenarnya sesuai dengan volume langkah piston

(compresor displacement) Volume Langkah piston sering disebut juga sebagai jumlah gas

teoritis Efisiensi Volumetrik didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah gas riil dan

jumlah gas teoritis Secara matematis ditulis

sebagai berikut

volume riil

Efisiensi Volumetrik ( VE) = ----------------------- x 100

volume teoritik

18

Gambar 119 Grafik Perbandingan Volume Gas Kompresi

Perbandingan Kompresi

Faktor lain yang berpengaruh terhadap efisiensi volumetrik adalah hubungan antara tekanan

suction dan tekanan discharge Untuk memperoleh efek refrigerasi yang memuaskan maka

suhu evaporasi dan suhu kondensasi harus dijaga pada tingkatan tertentu Seperti diketahui

bahwa suhu evaporasi dan suhu kondensasi berbanding lurus dengan tekanan suction dan

tekanan discharge Selanjutnya perbandingan tekanan discharge dan tekanan suction secara

absolut disebut perbandingan kompresi

Tekanan Discharge (absolut)

Perbandingan Kompresi (Rc) = --------------------------------------

Tekanan Suction (absolut)

Pengaruh perbandingan kompresi terhadap efisiensi volumetrik

diberikan dalam tabel 11

Tabel 111 Efisiensi Volumetrik

19

Perbandingan Efesiens

kompresi volumetrik

2 873

22 86

24 849

26 835

28 82

3 808

32 795

34 783

36 772

38 76

4 749

42 737

44 725

46 713

48 701

5 69

6 633

7 582

8 535

9 49

10 449

Kontaminasi

Permasalahan yang dihadapi oleh kompresor torak adalah masalah Efisiensi Kompresi dan

masalah Kontaminasi Uap air atau moisture merupakan musuh utama sistem refrigerasi

Masuknya uap air ke dalam sistem dapat disebabkan oleh pekerjaan perakitan atau repair

yang tidak bagus Uap air yang masuk ke dalam sistem akan bercampur dengan refrigerant

dan lubricant Selanjutnya bila ketiga bahan tersebut bercampur dan medapat pemanasan

maka akan menghasilkan senyawa acid yang sangat korosif Bila terjadi demikian maka yang

fungsi oli refrigeran yang ada di dalam crankcase kompresor akan terganngu disamping itu

akumulasi acid yang berlebiahn pada kompresor akan berdampak timblnya kerak acid yang

20

menempel pada katub kompresor sehingga dapat mengakibatkan turunnya efisiensi kompresi

Bila 199 terjadi demikian maka efek pendingian juga akan berkurang atau

tidak optimal Untuk mengatasi hal tersebut maka perlu dilakukan serangkaian pengujian

untuk mengetahui efisiensi kompresi dan kebocoran katub dan setiap 5 tahun oli kompresor

harus diganti pada saat melakukan pekerjaan overhaul

21

POMPA TORAK

Karakteristik sistim pemompaan

1 Tahanan sistim head

Tekanan diperlukan untuk memompa cairan melewati sistim pada laju tertentu Tekanan ini

harus cukup tinggi untuk mengatasi tahanan sistim yang juga disebut ldquoheadrdquo Head total

merupakan jumlah dari head statik dan head gesekan friksi

a) Head statik

Head statik merupakan perbedaan tinggi antara sumber dan tujuan dari cairan yang

dipompakan (lihat Gambar 2a) Head statik merupakan aliran yang independen (lihat Gambar

2b) Head statik pada tekanan tertentu tergantung pada berat cairan dan dapat dihitung

dengan persamaan perikut

Head (dalam feet) = Tekanan (psi) X 231

Specific gravity

Head statik terdiri dari

Head hhisapan statis (hS) dihasilkan dari pengangkatan cairan relatif terhadap garis

pusat pompa hS nilainya positif jika ketinggian cairan diatas garis pusat pompa dan

negatif jika ketinggian cairan berada dibawah garis pusat pompa (juga disebut

ldquopengangkat hhisapanrdquo)

Head pembuangan statis (hd) jarak vertikal antara garis pusat pompa dan permukaan

cairan dalam tangki tujuan

b) Head gesekan friksi (hf)

Ini merupakan kehilangan yang diperlukan untuk mengatasi tahanan untuk mengalir dalam

pipa dan sambungan-sambungan Head ini tergantung pada ukuran kondisi dan jenis pipa

jumlah dan jenis sambungan debit aliran dan sifat dari cairan Head gesekan friksi

sebanding dengan kwadrat debit aliran seperti diperlihatkan dalam gambar 3 Loop tertutup

sistim sirkulasi hanya menampilkan head gesekan friksi (bukan head statik)

22

Kinerja hisapan pompa (NPSH)

Kavitasi atau penguapan adalah pembentukan gelembung dibagian dalam pompa Hal ini

dapat terjadi manakala tekanan statik fluida setempat menjadi lebih rendah dari tekanan uap

cairan (pada suhu sebenarnya) Kemungkinan penyebabnya adalah jika fluida semakin cepat

dalam kran pengendali atau disekitar impeler pompa

Penguapan itu sendiri tidak menyebabkan kerusakan Walau demikian bila kecepatan

berkurang dan tekanan bertambah uap akan menguap dan jatuh Hal ini memiliki tiga

pengaruh yang tidak dikehendaki

Erosi permukaan baling-baling terutama jika memompa cairan berbasis air

Meningkatnya kebisingan dan getaran mengakibatkan umur sil dan bearing menjadi

ebih pendek

Menyumbat sebagian lintasan impeler yang menurunkan kinerja pompa dan dalam kasus

yang ekstrim dapat menyebabkan kehilangan head total

Head Hisapan Positif Netto Tersedia Net Positive Suction Head Available (NPSHA)

menandakan jumlah hhisapan pompa yang melebihi tekanan uap cairan dan merupakan

karakteristik rancangan sistim NPSH yang diperlukan (NPSHR) adalah hisapan pompa yang

diperlukan untuk menghindari kavitasi dan merupakan karakteristik rancangan pompa

Pompa Torak

Pompa torak merupakan bagian terbesar dari kelompok pompa desak dengan gerak bolak-

balik Pompa torak dapat dibagi menjadi beberapa bagian antara lain sebagai berikut

1 Menurut cara kerjanya (a) pompa torak kerja tunggal (b) pompa torak kerja ganda

2 Menurut jumlah silindar yang dilaksanakan (a) pompa torak silindar tunggal (b)

pompa torak silindar banyak

Cara kerja popma torak silinder tunggal

Bila torak bergerak ke atas maka cairan akan terhisap jika torak bergerak ke bawah maka

cairan akan tertekan Karena torak selalu memilki kecepatan yang tidak tetap maka pada

pompa torak terjadi aliran zat cair yang tidak teratur Pada awal dana akhir langkahnya yaitu

23

pada titik mati torak berhenti sebentar dan torak itu mempunyai kecapatan terbesar pada

bagian tengah langkahnya Pada pompa torak satu silinder yang bekerja tunggal yang

penghisapan dan pengempaannya hanya terjadi pada satu sisi torak pompa malah tidak

mengeluarkan zat cair selam waktu tertentu

Cara kerja pompa torak satu silinder kerja ganda

Pompa mempunyai sebuah silinder sebuah torak dua buah katup isap dan dua buah katup

kempa Bila torak bergerak ke kanan maka katup isap akan tertutup dan katup kempa akan

membuka Zat cair yang berada di sebelah kanan sisi torak di kempa ke saluran kempa

melalui saluran kempa

Gambar Pompa torak

PENGKAJIAN POMPA

Bagian ini menjelaskan pengkajian kinerja pompa dan sistim pemompaan3

Bagaimana menghitung kinerja pompa

Kerja yang ditampilkan oleh sebuah pompa merupakan fungsi dari head total dan berat cairan

yang dipompa dalam jangka waktu yang diberikan Daya batang torak pompa (Ps) adalah

daya Hp yag dikirimkan ke batang torak pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya batang torak pompa Ps= Daya hidrolik hp Efisiensi pompa pump

Atau

24

Efisiensi pompa pump = Daya hidrolik Daya batang torak pompa

Keluaran pompa daya Hp air atau daya Hp hidrolik (hp) adalah daya Hp cairan yang

dikirimkan oleh pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya hidrolik hp = Q (m3detik ) x (hd - hs dalam m) x (kgm3) x g (mdetik2) 1000

Dimana

Q = debit aliran

hd = head pembuangan

hs = head penghisapan

= massa jenis fluida

g = percepatan gravitasi

Kesulitan-kesulitan dalam pengkajian pompa

Dalam praktek lebih sulit mengkaji kinerja pompa Beberapa alasan pentingnya adalah

Tidak adanya data pompa yang spesifik Data spesifikasi pompa (lihat Lembar Kerja 1

pada bagian 6) diperlukan untuk mengkaji kinerja pompa Hampir kebanyakan perusahaan

tidak memegang dokumen asli peralatan (OEM) yang memberikan data-data tersebut

Dalam kasus seperti ini persentase beban pompa untuk aliran pompa atau head tidak

dapat diperkirakan secara memuaskan

Kesulitan dalam pengukuran aliran Sulit untuk mengukur aliran yang sebenarnya

Bebarapa metoda digunakan untuk mengukur aliran Pada hampir kebanyakan kasus debit

aliran dihitung berdasarkan pada jenis fluida head dan ukuran pipa dll namun gambaran

yang dihitung mungkin tidak akan tepat Metoda lainnya membagi volum tangki dengan

waktu yang digunakan oleh pompa untuk mengisi tangki Tetapi metoda ini hanya dapat

diterapkan jika satu pompa berada dalam operasi dan jika kran pembuangan tangki

tertutup Cara yang paling canggih tepat dan memakan waktu sangat sedikit untuk

mengukur aliran pompa adalah dengan pengukuran yang menggunakan pengukur aliran

ultrasonik

Kalibrasi yang tidak benar terhadap pengukur tekanan dan instrumen pengukuran

Kalibrasi yang benar pada seluruh pengukur tekanan pada jalur penghisapan dan pembuangan

dan instrumen pengukur daya lainnya adalah penting untuk mendapatkan pengukuran

25

yang tepat Namun kalibrasi tidak harus selalu dilakukan Kadangkala digunakan faktor

koreksi jika alat pengukur dan instrumen tidak dikalibrasi dengan benar Keduanya akan

mengakibatkan tidak benarnya pengkajian kinerja pompa

4 PELUANG-PELUANG EFISIENSI ENERGI

Bagian ini meliputi area utama untuk memperbaiki pompa dan sistim pemompaan Area

utama bagi penghematan energi meliputi

Memilih pompa yang benar

Mengendalikan debit aliran dengan variasi kecepatan

Pompa dalam susunan paralel untuk memenuhi permintaan yang beragam

Membuang kran pengendali aliran

Membuang kendali by-pass

Kendali startstop pompa

Memperbaiki keseimbangan impeler

41 Memilih pompa yang benar4

Dalam memilih pompa para pemasok berusaha untuk mencocokan kurva sistim yang

diberikan oleh fihak pengguna dengan kurva pompa yang memenuhi kebutuhan tersebut

sedekat mungkin Titik operasi pompa adalah titik dimana kurva pompa dan kurva tahanan

sistim berpotongan (sebagaimana dijelaskan pada bagian 123) Walau begitu tidak

memungkinkan bagi satu titik operasi memenuhi seluruh kondisi operasi yang dikehendaki

Sebagai contoh bila kran pembuangan tersumbat kurva tahanan sistim bergeser ke sebelah

kiri dan begitu juga dengan titik operasinya (lihat Gambar 13) Gambar 13 dibawah

memperlihatkan kurva kinerja pompa yang dipasok penjual untuk pompa sentrifugal dimana

cairan yang akan dipompa adalah air bersih Titik Efisiensi Terbaik Best Efficiency Point

(BEP) merupakan kapasitas pemompaan pada diameter impeler maksimum dimana efisiensi

pompanya adalah yang paling tinggi Seluruh titik kesebelah kanan atau kiri BEP memiliki

efisiensi lebih rendah BEP terpengaruh jika pompa yang terpilih ukurannya berlebih

Alasannya adalah bahwa aliran pompa dengan ukuran berlebih harus dikendalikan dengan

metoda yang berbeda seperti kran penutup atau jalur by-pass Keduanya memberikan

tahanan tambahan dengan meningkatnya gesekan Sebagai akibatnya kurva sistim bergeser ke

kiri dan berpotongan dengan kurva pompa pada titik lainnya Sekarang BEP nya juga menjadi

lebih rendah Dengan kata lain efisiensi pompa berkurang sebab aliran keluar berkurang akan

tetapi pemakaian dayanya tidak Ketidak efisiensian pompa dengan ukuran berlebih dapat

26

diatasi dengan sebagai contoh pemasangan VSD penggerak dua kecepatan rpm lebih

rendah impeler yang lebih kecil atau yang seimbang (BEE 2004)

Gambar 13 Kurva kinerja pompa sentrifugal diberikan oleh pemasok

(Biro Efisiensi Energi 2004)

Menjelaskan pengaruh kecepatan5

Perputaran impeler pompa sentrifugal menghasilkan head Kecepatan keliling impeler

berhubungan langsung dengan kecepatan perputaran batang torak Oleh karena itu variasi

kecepatan putaran berpengaruh langsung pada kinerja pompa Parameter kinerja pompa

(debit alir head daya) akan berubah dengan bervariasinya kecepatan putaran Oleh karena

itu untuk mengendalikan kecepatan yang aman pada kecepatan yang berbeda-beda maka

penting untuk mengerti hubungan antara keduanya

Persamaan yang menjelaskan hubungan tersebut dikenal dengan ldquoHukum Afinitasrdquo

Debit aliran (Q) berbanding lurus dengan kecepatan putaran (N)

Head (H) berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan putarar

Daya (P) berbanding lurus dengan kubik kecepatan putaran

Sebagaimana dapat dilihat dari hukum diatas penggandaan kecepatan putaran pompa

sentrifugal akan meningkatkan pemakaian daya 8 kalinya Sebaliknya penurunan kecepatan

yang kecil akan berakibat penurunan pemakaian daya yang sangat besar Hal ini menjadikan

dasar bagi penghematan energi pada pompa sentrifugal dengan kebutuhan aliran yang

27

bervariasi Hal yang relevan untuk dicatat bahwa pengendalian aliran oleh pengaturan

kecepatan selalu lebih efisien daripada oleh kran pengendali Hal ini disebabkan kran

menurunkan aliran namun tidak menurunkan pemakaian energi pompa Sebagai tambahan

terhadap penghematan energi terdapat manfaat lainnya dari kecepatan yang lebih rendah

tersebut

Umur bantalan meningkat Hal ini disebabkan bantalan membawa gaya hidrolik pada

impeler (dihasilkan oleh profil tekanan dibagian dalam wadah pompa) yang berkurang

kira-kira sebesar kuadrat kecepatan Untuk sebuah pompa umur bantalan sebanding

dengan kecepatan pangkat tujuh (N7)

Getaran dan kebisingan berkurang dan umur sil meningkat selama titik tugas tetap berada

didalam kisaran operasi yang diperbolehkan

Menggunakan penggerak kecepatan yang bervariasi variable speed drive (VSD)

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa pengendalian kecepatan pompa merupakan

cara yang paling efisien dalam mengendalikan aliran sebab jika kecepatan pompa berkurang

maka pemakaian daya juga berkurang Metoda yang biasanya banyak digunakan untuk

menurunkan kecepatan pompa adalah Penggerak Kecepatan yang Bervariasi Variable Speed

Drive (VSD)

VSD memperbolehkan pengaturan kecepatan pompa berada diatas kisaran yang kontinyu

menghindarkan kebutuhan untuk melompat dari satu kecepatan ke kecepatan lainnya

sebagaimana yang terjadi dengan pompa yang berkecepatan berlipat Kecepatan pompa

dengan pengendali VSD menggunakan dua jenis sistim

VSD mekanis meliputi sarang hidrolik kopling fluida dan belts dan pully yang dapat

diatur-atur

VSD listrik meliputi sarang arus eddy pengendali motor dengan rotor yang melingkar

pengendali frekuensi yang bervariasi variable frequency drives (VFDs)

VFDs adalah yang paling populer dan mengatur frekuensi listrik dari daya yang dipasok ke

motor untuk mengubah kecepatan perputaran motor Untuk beberapa sistim VFDs

menawarkan sesuatu yang berharga untuk memperbaiki efisiensi operasi pompa pada kondisi

operasi yang berbeda-beda Pengaruh pelambatan kecepatan pompa pada operasi pompa

28

digambarkan dalam Gambar 14 Ketika VFD menurunkan RPM pompa kurva headaliran

dan daya bergerak turun dan ke arah kiri dan kurva efisiensi juga bergeser ke sebelah kiri

Keuntungan utama penggunaan VSD disamping penghematan energi adalah (US DOE

2004)

Memperbaiki pengendalian proses sebab dapat memperbaiki variasi- variasi kecil dalam

aliran lebih cepat

Memperbaiki kehandalan sistim sebab pemakaian pompa bantalan dan sil jadi berkurang

Penurunan modal dan biaya perawatan sebab kran pengendali jalur by-pass dan starter

konvensional tidak diperlukan lagi Kemampuan starter lunak VSD membolehkan motor

memiliki arus start-up yang lebih rendah

Gambar 14 Pengaruh dari VFD (US DOE 2004)

Pompa yang dipasang paralel untuk memenuhi permintaan yang bervariasi

Mengoperasikan dua pompa secara paralel dan mematikan salah satu jika kebutuhan menjadi

lebih rendah dapat menghasilkan penghematan energi yang signifikan Dapat digunakan

pompa yang memberikan debit aliran yang berbeda-beda Pompa yang dipasang secara

paralel merupakan sebuah opsi jika head statik lebih dari lima puluh persen head total

Gambar 15 memperlihatkan kurva pompa untuk pompa tunggal dua pompa yang beroperasi

secara paralel Gambar ini juga memperlihatkan bahwa kurva sistim pada umumnya tidak

berubah dengan jalannya pompa secara paralel Debit aliran lebih rendah dari penjumlahan

debit aliran berbagai pompa

29

Gambar 15 Kurva kinerja pompa yang dipasang paralel (BPMA)

Menghilangkan kran pengendali aliran

Metoda lain untuk mengendalikan aliran adalah dengan menutup atau membuka kran

pembuangan (hal ini dikenal juga dengan kran ldquothrottlingrdquo) Walau metoda ini menurunkan

tekanan namun tidak mengurangi pemakaian daya sebab head total (head statik) bertambah

Gambar 16 memperlihatkan bagaimana kurva sistim bergerak naik dan ke kiri ketika kran

pembuangan ditutup setengahnya Metoda ini meningkatkan getaran dan korosi sehingga

meningkatkan biaya perawatan pompa dan secara potensial mengurangi umurnya VSD

merupakan suatu pemecahan yang lebih baik dari sudut pandang efisiensi energi

30

Gambar 16 Pengendalian Aliran Pompa dengan Kran (BPMA)

Page 2: Pompa Torak

2

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan kepada Allah yang maha mempunyai ilmu atas

terselesaikannya makalah Mekanisme Pompa Torak dan Kompresor Torak ini seperti yang

telah direncanakan

Terima kasih juga kami sampaikan pada dosen yang telah mengajarkan ilmunya kepada kami

sehingga dapat membuat makalah ini

Makalah ini kami maksudkan untuk menunjang mata kuliah Mesin Fluida di Jurusan Teknik

Konversi Energi sebagai bacaan tambahan yang berbarengan dengan kuliah teori Mesin

Fluida dan Praktikumnya

Walaupun makalah ini banyak menyajikan penjelasan teoritis yang mungkin agak

membingungkan pembaca tetapi dengan bantuan mata kuliah Mesin Fluida dapat diserap

pemahamannya Dengan dibarengi dengan adanya praktikum dengan judul mata kuliah yang

sama diharapkan pembaca dapat memahami secara menyeluruh

DAFTRA ISI

3

I Peristilahan 2

II Pendahuluan 3-4

III Kompresor Torak 5-18

-Fungsi 5

-Kompresor Torak 7

-Katub Kompresor 9

-Compressor Displacement 14

-Efesiensi volumetrik 15

-Perbandingan Kompresi 16

-Kontaminasi 17

IV Pompa Torak 19-28

-Karekteristik 19

-Kinerja hisap pompa 20

-Pompa Torak 21

-Pengkajian Pompa 22

-Penjelasan 23-28

PERISTILAHAN

4

Condenseing Medium medium atau bahan yang digunakan untuk

mendinginkan atau untuk membantu proses kondensasi

di condenser

Compression Chamber Ruang atau volume hisapkompresi di dalam silinder

kompresor

Clearance Space Volume sisa hasil kompresi torak di dalam kepala

silinder kompresor yang tidak dapat disalurkan ke

condenser

Compressor Displacement Volume hisap yang dapat dilakukan oleh torak

kompresor pada saat bergerak dari titik mati atas ke titik

mati bawah

Inward Leak Pengujian Kebocoran kompresi secara aktif untuk

mendeteksi adanya kebocoran akibat kerusakan pada sisi

tekanan rendah kompresor meliputi kebocoran pada

gasket service valve dan seal poros

Outward Leak Pengujian kebocoran secara pasif

PENDAHULUAN

I Apa yang dimaksud dengan pompa dan sistim pemompaan

5

Sistim pemompaan bertanggung jawab terhadap hampir 20 kebutuhan energi listrik dunia

dan penggunaan energi dalam operasi pabrik industri tertentu berkisar 25-50 (US DOE

2004)

Pompa memiliki dua kegunaan utama

sect Memindahkan cairan dari satu tempat ke tempat lainnya (misalnya air dari aquifer bawah

tanah ke tangki penyimpan air)

sect Mensirkulasikan cairan sekitar sistim (misalnya air pendingin atau pelumas yang melewati

mesin-mesin dan peralatan)

Komponen utama sistim pemompaan adalah

sect Pompa(beberapa jenis pompa dijelaskan dalam bagian 2)

sect Mesin penggerak motor listrik mesin diesel atau sistim udara

sect Pemipaan digunakan untuk membawa fluida

sect Kran digunakan untuk mengendalikan aliran dalam sistim

sect Sambungan pengendalian dan instrumentasi lainnya

sect Peralatan pengguna akhir yang memiliki berbagai persyaratan

(misalnya tekanan aliran) yang menentukan komponen dan susunan sistim pemompaan

Contohnya adalah alat penukar panas tangki dan mesin hidrolik

Pompa dan mesin penggerak biasanya merupakan komponen yang paling efisien energinya

II Kompresor

Kompresor adalah mesin untuk memampatkan udara atau gas Kompresor udara biasanya

mengisap udara dari atmosfir Namun ada pula yang mengisap udara atau gas yang

bertekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfir dikatakan kompresor bekerja sebagai penguat

Sebaliknya ada kompresor yang mengisap gas yang bertekanan lebih rendah dari tekanan

atmosfir Dalam hal ini kompresor disebut pompa vakum

Jenis-Jenis Kompresor

Kompresor terdapat dalam berbagai jenis dan model tergantung pada volume dan tekanannya

Klasifikasi kompresor tergantung tekanannya adalah

- kompresor (pemampat) dipakai untuk tekanan tinggi

- blower (peniup) dipakai untuk tekanan agak rendah

6

- fan (kipas) dipakai untuk tekanan sangat rendah

Atas dasar cara pemampatannya kompresor dibagi atas jenis

- Jenis turbo (aliran)

Jenis ini menaikkan tekanan dan kecepatan gas dengan gaya sentrifugal yang ditimbulkan

oleh kipas (impeler) atau dengan gaya angkat yang ditimbulkan oleh sudu-sudu

- Jenis perpindahan (displacement)

Jenis ini menaikkan tekanan dengan memperkecil atau memampatkan volume gas yang

diisap ke dalam silinder atau stator oleh sudu Jenis perpindahan terdiri dari jenis putar

(piston putar) dan jenis bolak balik (torak)

Beberapa jenis kompresor tersebut antara lain adalah

- Kompresor piston satu tahap

- Kompresor piston dua tahap bentuk V

- Kompresor piston dua tahap kerja ganda

- Kompresor Membran ( Diaphragma )

- Kompresor Sudu Geser

- Kompresor Sekrup

- Kompresor Roots ndash Blower

- Kompresor Aliran (Turbin)

KOMPRESOR TORAK

Fungsi Kompresor

7

Dalam pembahasan siklus refrigeran pada sistem refrigerasi kompresi gas telah diketahui

operasi kompresor Maksud dari operasi kompresor adalah untuk memastikan bahwa suhu

gas refrigeran yang disalurkan ke kondenser harus lebih tinggi dari suhu

condensing medium Bila suhu gas refrigeran lebih tinggi dari suhu condensing medium (

udara atau air) maka energi panas yang dikandung refrigeran dapat dipindahkan ke

condensing medium akibatnya suhu refrigeran dapat diturunkan walaupun tekanannya tetap

Oleh karena itu kompresor harus dapat mengubah kondisi gas refrigeran yang

bersuhu rendah dari evaporator menjadi gas yang bersuhu tinggi pada saat meninggalkan

saluran discharge kompresor Tingkat suhu yang harus dicapai tergantung pada jenis

refrigeran dan suhu lingkungannya

Dilihat dari prinsipoperasinya maka kompresor dapat dibedakan menjadi dua yaitu

a Mechanical Action

Yang termasuk dalam jenis ini adalah

1048790 Kompresor Torak

1048790 Kompresor Rotary

1048790 Kompresor Sekrup

Pada mechanical action compressor efek kompresi gas diperoleh dengan menurunkan

volume gas secara reciprocating

Gambar 111 Mechanical Action

8

Kompresor didesain dan dirancang agar dapat memberikan pelayanan dalam jangka panjang

walaupun digunakan secara terus menerus dalam sistem refrigerasi kompresi gas Untuk

dapat melakukan performa seperti yang diharapkan maka kompresor harus bekerja sesuai

kondisi yang diharapkan terutama kondisi suhu dan tekanan refrigeran pada saat masuk

dan meninggalkan katub kompresor

b Rotary Action

Pada rotary action compressor efek kompresi diperoleh dengan menekan gas yang berasal

dari ruang chamber menuju ke saluran tekan yang berdiameter kecil untuk menurunkan

volume gas

9

Gambar 112 Aksi Mekanik Rotary Compressor

Kompresor Torak

Sesuai dengan namanya kompresor ini menggunakan torak atau piston yang diletakkan di

dalam suatu tabung silinder Piston dapat bergerak bebas turun naik untuk menimbulkan efek

penurunan volume gas yang berada di bagian atas piston Di bagian atas silinder diletakkan

katub yang dapat membuka dan menutup karena mendapat tekanan dari gas

Jumlah silinder yang digunakan dapat berupa silinder tunggal misalnya yang banyak

diterapkan pada unit domestik dan dapat berupa multi silinder Jumlah silinder dapat

mencapai 16 buah silinder yang diterapkan pada unit komersial dan industrial

10

Pada sistem multi silinder maka susunan silinder dapat diatur dalam

4 formasi yaitu

a Paralel

b Bentuk V

c Bentuk W

d Bentuk VW

Gambar 113 Formasi Silinder kompresor

Operasi Piston dan Siklus Diagram Gambar 114 memperlihatkan hubungan antara posisi

piston(torak) dengan operasi katub-katub kompresor ( katub hisap dan katub tekan )

11

Gambar 114 Siklus Operasi Kompresor

Katub Kompresor

Katub kompresor yang digunakan pada kompresor refrigerasi lebih cenderung ke Pressure

Actuated daripada ke Mechanical Actuated 192

Perhatikan lagi gambar 114 tentang siklus operasi kompresor torak Pergerakan katub-katub

kompresor baik katub pada sisi tekanan rendah (suction) dan katub pada sisi tekanan tinggi

(discharge) semata-mata dipengaruhi oleh variasi tekanan yang bekerja pada kedua sisi

tekanan tersebut

Gambar 114 a torak pada posisi titik mati atas kedua katub menutup karena tekanan pada

ruangan silinder sama dengan tekanan discharge

Gambar 114 b saat piston mencapai posisi tertentu di mana tekanan pad ruang silinder lebih

rendah dari pada tekanan suction maka katub hisap akan membuka dan refrijeran masuk ke

ruang silinder

12

Gambar 114 c piston mulai bergerak dari titik mati bawah bila tekanan ruang silinder lebih

besar dari pada dengan tekanan suction maka katub hisap menutup

Gambar 114 d Ketika piston mencapai posisi tertentu tekanan ruang silinder lebih besar dari

tekanan discharge maka katub tekan membukamenyalurkan refrijeran ke condenseor

Bandingkan sistem kompresi pada silinder motor bensin Pergerakan katub-katubnya lebih ke

mechanical actuated daripada pressure actuated Demikian pula pada sistem kompresi

kompresor udara biasa Jadi katub kompresor refrigerasi memang berbeda dengan katub

kompresor pada umumnya dilihat dari actingnya Oleh karena itu ada tuntutan khusus yang

harus dipenuhi oleh katub kompresor refrigerasi

A Karakteristik Ideal

1 Dapat memberikan efek pembukaan katub yang maksimum dengan sedikit hambatan untuk

menimbulkan trotling gas

2 Katub dapat terbuka dengan menggunakan tenaga yang ringan

3 Katub harus dapat terbuka atau tertutup secara cepat untuk mengurangi kebocoran

4 Katub tidak mempunyai efek menambah clearance volume

5 Katub harus kuat dan tahan lama 193

B Jenis Katub

Untuk memenuhi karakteristik tersebut di atas maka telah didesain dan dirancang secara

khusus beberapa jenis katub yaitu

1 Katub Plat Ring (Ring Plate Valve Disk Valve ) Gambar 35 memperlihatkan katub

kompresor dari jenis ring plate valve Katub ini terdiri dari dudukan katub (valve seat) satu

atau lebih plat ring (ring plate) satu atau lebih pegas katub (valve spring) dan retainer Plat

ring-nya dicekam kuat oleh dudukan katub melalui pegas katub yang juga berfungsi lain

membantu mempercepat penutupan katub Sedang fungsi retainer adalah memegang pegas

katub pada selalu pada posisi yang benar dan membatasi pergerakkannya Katub plat ring ini

dapat digunakan untuk kompresor kecepatan tinggi dan rendah Dapat pula digunakan

13

sebagai katub suction dan discharge

Gambar 115 Perakitan Katub Plat Ring untuk Discharge

2 Flexing Valve

Desain flexing valve yang digunakan pada kompresor ukuran kecil adalah yang lazim disebut

sebagai flapper valve Katub flapper ini terbuat dari lempengan baja tipis yang dicekap kuat

pada salah satu ujungnya sedang ujung lainnya ditempatkan pada dudukan katub tepat di atas

lubang katubnya (port valve) Di mana ujung katub yang bebas akan bergerak secara flexing

atau flapping untuk membuka dan menutup katub

Seperti diperhatikan dalam gambar 36

14

Gambar 116 Prinsip Katub Flexing dari jenis Flapper

Gambar 117

15

Gambar 117 Perakitan Katub Flapper untuk Katub Discharge

Gambar 117 Perakitan Katub Flapper untuk Katub Discharge 195 Seperti dierlihatkan dalam

gambar 107 desain flapper biasanya digunakan untuk katub discharge dan sering disebut

sebagai beam valve Plat katubnya dipasang di atas lubang (port) melalui sebuah pegas yang

terasang di tengah katub platnya sehingga plat katubnya dapat bergerak ke atas (membuka

lubang katub) Gerakan turun dari plat katubnya semata-mata karena gaya pegas Pegas katub

ini juga berfungsi sebagai pengaman untuk mencegah bila ada cairan atau kotoran yang

masuk ke lubang katub

16

Gambar 118 Konstruksi Katub Flapper

Compressor Displacement

Compressor Displacement adalah istilah yang diberikan untuk menentukan jumlah gas

refrigeran yang dapat dikompresi dan dipindahkan oleh torak pada saat toraknya melangkah

dari BDC ke

TDC Secara matematis ditulis

Vp = 1048790 R2 LN n

Di mana Vp Compressor displacement

R Jari-jari piston

L Langkah Piston

N Jumlah piston

n putaran per detik

17

Gambar 118 Siklus Langkah Kompresor

Efisiensi Volumetrik

Karena efek ruang sisa (clearance volume) yaitu celah antara piston pada titik mati atas dan

katub kompresor maka mengakibatkan sebagian ekspansi gas tertahan di bagian atas silinder

sehinga jumlah gas riil (aktual) yang dapat dikompresi oleh torak kompresor lebih kecil

daripada kemampuan kompresor sebenarnya sesuai dengan volume langkah piston

(compresor displacement) Volume Langkah piston sering disebut juga sebagai jumlah gas

teoritis Efisiensi Volumetrik didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah gas riil dan

jumlah gas teoritis Secara matematis ditulis

sebagai berikut

volume riil

Efisiensi Volumetrik ( VE) = ----------------------- x 100

volume teoritik

18

Gambar 119 Grafik Perbandingan Volume Gas Kompresi

Perbandingan Kompresi

Faktor lain yang berpengaruh terhadap efisiensi volumetrik adalah hubungan antara tekanan

suction dan tekanan discharge Untuk memperoleh efek refrigerasi yang memuaskan maka

suhu evaporasi dan suhu kondensasi harus dijaga pada tingkatan tertentu Seperti diketahui

bahwa suhu evaporasi dan suhu kondensasi berbanding lurus dengan tekanan suction dan

tekanan discharge Selanjutnya perbandingan tekanan discharge dan tekanan suction secara

absolut disebut perbandingan kompresi

Tekanan Discharge (absolut)

Perbandingan Kompresi (Rc) = --------------------------------------

Tekanan Suction (absolut)

Pengaruh perbandingan kompresi terhadap efisiensi volumetrik

diberikan dalam tabel 11

Tabel 111 Efisiensi Volumetrik

19

Perbandingan Efesiens

kompresi volumetrik

2 873

22 86

24 849

26 835

28 82

3 808

32 795

34 783

36 772

38 76

4 749

42 737

44 725

46 713

48 701

5 69

6 633

7 582

8 535

9 49

10 449

Kontaminasi

Permasalahan yang dihadapi oleh kompresor torak adalah masalah Efisiensi Kompresi dan

masalah Kontaminasi Uap air atau moisture merupakan musuh utama sistem refrigerasi

Masuknya uap air ke dalam sistem dapat disebabkan oleh pekerjaan perakitan atau repair

yang tidak bagus Uap air yang masuk ke dalam sistem akan bercampur dengan refrigerant

dan lubricant Selanjutnya bila ketiga bahan tersebut bercampur dan medapat pemanasan

maka akan menghasilkan senyawa acid yang sangat korosif Bila terjadi demikian maka yang

fungsi oli refrigeran yang ada di dalam crankcase kompresor akan terganngu disamping itu

akumulasi acid yang berlebiahn pada kompresor akan berdampak timblnya kerak acid yang

20

menempel pada katub kompresor sehingga dapat mengakibatkan turunnya efisiensi kompresi

Bila 199 terjadi demikian maka efek pendingian juga akan berkurang atau

tidak optimal Untuk mengatasi hal tersebut maka perlu dilakukan serangkaian pengujian

untuk mengetahui efisiensi kompresi dan kebocoran katub dan setiap 5 tahun oli kompresor

harus diganti pada saat melakukan pekerjaan overhaul

21

POMPA TORAK

Karakteristik sistim pemompaan

1 Tahanan sistim head

Tekanan diperlukan untuk memompa cairan melewati sistim pada laju tertentu Tekanan ini

harus cukup tinggi untuk mengatasi tahanan sistim yang juga disebut ldquoheadrdquo Head total

merupakan jumlah dari head statik dan head gesekan friksi

a) Head statik

Head statik merupakan perbedaan tinggi antara sumber dan tujuan dari cairan yang

dipompakan (lihat Gambar 2a) Head statik merupakan aliran yang independen (lihat Gambar

2b) Head statik pada tekanan tertentu tergantung pada berat cairan dan dapat dihitung

dengan persamaan perikut

Head (dalam feet) = Tekanan (psi) X 231

Specific gravity

Head statik terdiri dari

Head hhisapan statis (hS) dihasilkan dari pengangkatan cairan relatif terhadap garis

pusat pompa hS nilainya positif jika ketinggian cairan diatas garis pusat pompa dan

negatif jika ketinggian cairan berada dibawah garis pusat pompa (juga disebut

ldquopengangkat hhisapanrdquo)

Head pembuangan statis (hd) jarak vertikal antara garis pusat pompa dan permukaan

cairan dalam tangki tujuan

b) Head gesekan friksi (hf)

Ini merupakan kehilangan yang diperlukan untuk mengatasi tahanan untuk mengalir dalam

pipa dan sambungan-sambungan Head ini tergantung pada ukuran kondisi dan jenis pipa

jumlah dan jenis sambungan debit aliran dan sifat dari cairan Head gesekan friksi

sebanding dengan kwadrat debit aliran seperti diperlihatkan dalam gambar 3 Loop tertutup

sistim sirkulasi hanya menampilkan head gesekan friksi (bukan head statik)

22

Kinerja hisapan pompa (NPSH)

Kavitasi atau penguapan adalah pembentukan gelembung dibagian dalam pompa Hal ini

dapat terjadi manakala tekanan statik fluida setempat menjadi lebih rendah dari tekanan uap

cairan (pada suhu sebenarnya) Kemungkinan penyebabnya adalah jika fluida semakin cepat

dalam kran pengendali atau disekitar impeler pompa

Penguapan itu sendiri tidak menyebabkan kerusakan Walau demikian bila kecepatan

berkurang dan tekanan bertambah uap akan menguap dan jatuh Hal ini memiliki tiga

pengaruh yang tidak dikehendaki

Erosi permukaan baling-baling terutama jika memompa cairan berbasis air

Meningkatnya kebisingan dan getaran mengakibatkan umur sil dan bearing menjadi

ebih pendek

Menyumbat sebagian lintasan impeler yang menurunkan kinerja pompa dan dalam kasus

yang ekstrim dapat menyebabkan kehilangan head total

Head Hisapan Positif Netto Tersedia Net Positive Suction Head Available (NPSHA)

menandakan jumlah hhisapan pompa yang melebihi tekanan uap cairan dan merupakan

karakteristik rancangan sistim NPSH yang diperlukan (NPSHR) adalah hisapan pompa yang

diperlukan untuk menghindari kavitasi dan merupakan karakteristik rancangan pompa

Pompa Torak

Pompa torak merupakan bagian terbesar dari kelompok pompa desak dengan gerak bolak-

balik Pompa torak dapat dibagi menjadi beberapa bagian antara lain sebagai berikut

1 Menurut cara kerjanya (a) pompa torak kerja tunggal (b) pompa torak kerja ganda

2 Menurut jumlah silindar yang dilaksanakan (a) pompa torak silindar tunggal (b)

pompa torak silindar banyak

Cara kerja popma torak silinder tunggal

Bila torak bergerak ke atas maka cairan akan terhisap jika torak bergerak ke bawah maka

cairan akan tertekan Karena torak selalu memilki kecepatan yang tidak tetap maka pada

pompa torak terjadi aliran zat cair yang tidak teratur Pada awal dana akhir langkahnya yaitu

23

pada titik mati torak berhenti sebentar dan torak itu mempunyai kecapatan terbesar pada

bagian tengah langkahnya Pada pompa torak satu silinder yang bekerja tunggal yang

penghisapan dan pengempaannya hanya terjadi pada satu sisi torak pompa malah tidak

mengeluarkan zat cair selam waktu tertentu

Cara kerja pompa torak satu silinder kerja ganda

Pompa mempunyai sebuah silinder sebuah torak dua buah katup isap dan dua buah katup

kempa Bila torak bergerak ke kanan maka katup isap akan tertutup dan katup kempa akan

membuka Zat cair yang berada di sebelah kanan sisi torak di kempa ke saluran kempa

melalui saluran kempa

Gambar Pompa torak

PENGKAJIAN POMPA

Bagian ini menjelaskan pengkajian kinerja pompa dan sistim pemompaan3

Bagaimana menghitung kinerja pompa

Kerja yang ditampilkan oleh sebuah pompa merupakan fungsi dari head total dan berat cairan

yang dipompa dalam jangka waktu yang diberikan Daya batang torak pompa (Ps) adalah

daya Hp yag dikirimkan ke batang torak pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya batang torak pompa Ps= Daya hidrolik hp Efisiensi pompa pump

Atau

24

Efisiensi pompa pump = Daya hidrolik Daya batang torak pompa

Keluaran pompa daya Hp air atau daya Hp hidrolik (hp) adalah daya Hp cairan yang

dikirimkan oleh pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya hidrolik hp = Q (m3detik ) x (hd - hs dalam m) x (kgm3) x g (mdetik2) 1000

Dimana

Q = debit aliran

hd = head pembuangan

hs = head penghisapan

= massa jenis fluida

g = percepatan gravitasi

Kesulitan-kesulitan dalam pengkajian pompa

Dalam praktek lebih sulit mengkaji kinerja pompa Beberapa alasan pentingnya adalah

Tidak adanya data pompa yang spesifik Data spesifikasi pompa (lihat Lembar Kerja 1

pada bagian 6) diperlukan untuk mengkaji kinerja pompa Hampir kebanyakan perusahaan

tidak memegang dokumen asli peralatan (OEM) yang memberikan data-data tersebut

Dalam kasus seperti ini persentase beban pompa untuk aliran pompa atau head tidak

dapat diperkirakan secara memuaskan

Kesulitan dalam pengukuran aliran Sulit untuk mengukur aliran yang sebenarnya

Bebarapa metoda digunakan untuk mengukur aliran Pada hampir kebanyakan kasus debit

aliran dihitung berdasarkan pada jenis fluida head dan ukuran pipa dll namun gambaran

yang dihitung mungkin tidak akan tepat Metoda lainnya membagi volum tangki dengan

waktu yang digunakan oleh pompa untuk mengisi tangki Tetapi metoda ini hanya dapat

diterapkan jika satu pompa berada dalam operasi dan jika kran pembuangan tangki

tertutup Cara yang paling canggih tepat dan memakan waktu sangat sedikit untuk

mengukur aliran pompa adalah dengan pengukuran yang menggunakan pengukur aliran

ultrasonik

Kalibrasi yang tidak benar terhadap pengukur tekanan dan instrumen pengukuran

Kalibrasi yang benar pada seluruh pengukur tekanan pada jalur penghisapan dan pembuangan

dan instrumen pengukur daya lainnya adalah penting untuk mendapatkan pengukuran

25

yang tepat Namun kalibrasi tidak harus selalu dilakukan Kadangkala digunakan faktor

koreksi jika alat pengukur dan instrumen tidak dikalibrasi dengan benar Keduanya akan

mengakibatkan tidak benarnya pengkajian kinerja pompa

4 PELUANG-PELUANG EFISIENSI ENERGI

Bagian ini meliputi area utama untuk memperbaiki pompa dan sistim pemompaan Area

utama bagi penghematan energi meliputi

Memilih pompa yang benar

Mengendalikan debit aliran dengan variasi kecepatan

Pompa dalam susunan paralel untuk memenuhi permintaan yang beragam

Membuang kran pengendali aliran

Membuang kendali by-pass

Kendali startstop pompa

Memperbaiki keseimbangan impeler

41 Memilih pompa yang benar4

Dalam memilih pompa para pemasok berusaha untuk mencocokan kurva sistim yang

diberikan oleh fihak pengguna dengan kurva pompa yang memenuhi kebutuhan tersebut

sedekat mungkin Titik operasi pompa adalah titik dimana kurva pompa dan kurva tahanan

sistim berpotongan (sebagaimana dijelaskan pada bagian 123) Walau begitu tidak

memungkinkan bagi satu titik operasi memenuhi seluruh kondisi operasi yang dikehendaki

Sebagai contoh bila kran pembuangan tersumbat kurva tahanan sistim bergeser ke sebelah

kiri dan begitu juga dengan titik operasinya (lihat Gambar 13) Gambar 13 dibawah

memperlihatkan kurva kinerja pompa yang dipasok penjual untuk pompa sentrifugal dimana

cairan yang akan dipompa adalah air bersih Titik Efisiensi Terbaik Best Efficiency Point

(BEP) merupakan kapasitas pemompaan pada diameter impeler maksimum dimana efisiensi

pompanya adalah yang paling tinggi Seluruh titik kesebelah kanan atau kiri BEP memiliki

efisiensi lebih rendah BEP terpengaruh jika pompa yang terpilih ukurannya berlebih

Alasannya adalah bahwa aliran pompa dengan ukuran berlebih harus dikendalikan dengan

metoda yang berbeda seperti kran penutup atau jalur by-pass Keduanya memberikan

tahanan tambahan dengan meningkatnya gesekan Sebagai akibatnya kurva sistim bergeser ke

kiri dan berpotongan dengan kurva pompa pada titik lainnya Sekarang BEP nya juga menjadi

lebih rendah Dengan kata lain efisiensi pompa berkurang sebab aliran keluar berkurang akan

tetapi pemakaian dayanya tidak Ketidak efisiensian pompa dengan ukuran berlebih dapat

26

diatasi dengan sebagai contoh pemasangan VSD penggerak dua kecepatan rpm lebih

rendah impeler yang lebih kecil atau yang seimbang (BEE 2004)

Gambar 13 Kurva kinerja pompa sentrifugal diberikan oleh pemasok

(Biro Efisiensi Energi 2004)

Menjelaskan pengaruh kecepatan5

Perputaran impeler pompa sentrifugal menghasilkan head Kecepatan keliling impeler

berhubungan langsung dengan kecepatan perputaran batang torak Oleh karena itu variasi

kecepatan putaran berpengaruh langsung pada kinerja pompa Parameter kinerja pompa

(debit alir head daya) akan berubah dengan bervariasinya kecepatan putaran Oleh karena

itu untuk mengendalikan kecepatan yang aman pada kecepatan yang berbeda-beda maka

penting untuk mengerti hubungan antara keduanya

Persamaan yang menjelaskan hubungan tersebut dikenal dengan ldquoHukum Afinitasrdquo

Debit aliran (Q) berbanding lurus dengan kecepatan putaran (N)

Head (H) berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan putarar

Daya (P) berbanding lurus dengan kubik kecepatan putaran

Sebagaimana dapat dilihat dari hukum diatas penggandaan kecepatan putaran pompa

sentrifugal akan meningkatkan pemakaian daya 8 kalinya Sebaliknya penurunan kecepatan

yang kecil akan berakibat penurunan pemakaian daya yang sangat besar Hal ini menjadikan

dasar bagi penghematan energi pada pompa sentrifugal dengan kebutuhan aliran yang

27

bervariasi Hal yang relevan untuk dicatat bahwa pengendalian aliran oleh pengaturan

kecepatan selalu lebih efisien daripada oleh kran pengendali Hal ini disebabkan kran

menurunkan aliran namun tidak menurunkan pemakaian energi pompa Sebagai tambahan

terhadap penghematan energi terdapat manfaat lainnya dari kecepatan yang lebih rendah

tersebut

Umur bantalan meningkat Hal ini disebabkan bantalan membawa gaya hidrolik pada

impeler (dihasilkan oleh profil tekanan dibagian dalam wadah pompa) yang berkurang

kira-kira sebesar kuadrat kecepatan Untuk sebuah pompa umur bantalan sebanding

dengan kecepatan pangkat tujuh (N7)

Getaran dan kebisingan berkurang dan umur sil meningkat selama titik tugas tetap berada

didalam kisaran operasi yang diperbolehkan

Menggunakan penggerak kecepatan yang bervariasi variable speed drive (VSD)

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa pengendalian kecepatan pompa merupakan

cara yang paling efisien dalam mengendalikan aliran sebab jika kecepatan pompa berkurang

maka pemakaian daya juga berkurang Metoda yang biasanya banyak digunakan untuk

menurunkan kecepatan pompa adalah Penggerak Kecepatan yang Bervariasi Variable Speed

Drive (VSD)

VSD memperbolehkan pengaturan kecepatan pompa berada diatas kisaran yang kontinyu

menghindarkan kebutuhan untuk melompat dari satu kecepatan ke kecepatan lainnya

sebagaimana yang terjadi dengan pompa yang berkecepatan berlipat Kecepatan pompa

dengan pengendali VSD menggunakan dua jenis sistim

VSD mekanis meliputi sarang hidrolik kopling fluida dan belts dan pully yang dapat

diatur-atur

VSD listrik meliputi sarang arus eddy pengendali motor dengan rotor yang melingkar

pengendali frekuensi yang bervariasi variable frequency drives (VFDs)

VFDs adalah yang paling populer dan mengatur frekuensi listrik dari daya yang dipasok ke

motor untuk mengubah kecepatan perputaran motor Untuk beberapa sistim VFDs

menawarkan sesuatu yang berharga untuk memperbaiki efisiensi operasi pompa pada kondisi

operasi yang berbeda-beda Pengaruh pelambatan kecepatan pompa pada operasi pompa

28

digambarkan dalam Gambar 14 Ketika VFD menurunkan RPM pompa kurva headaliran

dan daya bergerak turun dan ke arah kiri dan kurva efisiensi juga bergeser ke sebelah kiri

Keuntungan utama penggunaan VSD disamping penghematan energi adalah (US DOE

2004)

Memperbaiki pengendalian proses sebab dapat memperbaiki variasi- variasi kecil dalam

aliran lebih cepat

Memperbaiki kehandalan sistim sebab pemakaian pompa bantalan dan sil jadi berkurang

Penurunan modal dan biaya perawatan sebab kran pengendali jalur by-pass dan starter

konvensional tidak diperlukan lagi Kemampuan starter lunak VSD membolehkan motor

memiliki arus start-up yang lebih rendah

Gambar 14 Pengaruh dari VFD (US DOE 2004)

Pompa yang dipasang paralel untuk memenuhi permintaan yang bervariasi

Mengoperasikan dua pompa secara paralel dan mematikan salah satu jika kebutuhan menjadi

lebih rendah dapat menghasilkan penghematan energi yang signifikan Dapat digunakan

pompa yang memberikan debit aliran yang berbeda-beda Pompa yang dipasang secara

paralel merupakan sebuah opsi jika head statik lebih dari lima puluh persen head total

Gambar 15 memperlihatkan kurva pompa untuk pompa tunggal dua pompa yang beroperasi

secara paralel Gambar ini juga memperlihatkan bahwa kurva sistim pada umumnya tidak

berubah dengan jalannya pompa secara paralel Debit aliran lebih rendah dari penjumlahan

debit aliran berbagai pompa

29

Gambar 15 Kurva kinerja pompa yang dipasang paralel (BPMA)

Menghilangkan kran pengendali aliran

Metoda lain untuk mengendalikan aliran adalah dengan menutup atau membuka kran

pembuangan (hal ini dikenal juga dengan kran ldquothrottlingrdquo) Walau metoda ini menurunkan

tekanan namun tidak mengurangi pemakaian daya sebab head total (head statik) bertambah

Gambar 16 memperlihatkan bagaimana kurva sistim bergerak naik dan ke kiri ketika kran

pembuangan ditutup setengahnya Metoda ini meningkatkan getaran dan korosi sehingga

meningkatkan biaya perawatan pompa dan secara potensial mengurangi umurnya VSD

merupakan suatu pemecahan yang lebih baik dari sudut pandang efisiensi energi

30

Gambar 16 Pengendalian Aliran Pompa dengan Kran (BPMA)

Page 3: Pompa Torak

3

I Peristilahan 2

II Pendahuluan 3-4

III Kompresor Torak 5-18

-Fungsi 5

-Kompresor Torak 7

-Katub Kompresor 9

-Compressor Displacement 14

-Efesiensi volumetrik 15

-Perbandingan Kompresi 16

-Kontaminasi 17

IV Pompa Torak 19-28

-Karekteristik 19

-Kinerja hisap pompa 20

-Pompa Torak 21

-Pengkajian Pompa 22

-Penjelasan 23-28

PERISTILAHAN

4

Condenseing Medium medium atau bahan yang digunakan untuk

mendinginkan atau untuk membantu proses kondensasi

di condenser

Compression Chamber Ruang atau volume hisapkompresi di dalam silinder

kompresor

Clearance Space Volume sisa hasil kompresi torak di dalam kepala

silinder kompresor yang tidak dapat disalurkan ke

condenser

Compressor Displacement Volume hisap yang dapat dilakukan oleh torak

kompresor pada saat bergerak dari titik mati atas ke titik

mati bawah

Inward Leak Pengujian Kebocoran kompresi secara aktif untuk

mendeteksi adanya kebocoran akibat kerusakan pada sisi

tekanan rendah kompresor meliputi kebocoran pada

gasket service valve dan seal poros

Outward Leak Pengujian kebocoran secara pasif

PENDAHULUAN

I Apa yang dimaksud dengan pompa dan sistim pemompaan

5

Sistim pemompaan bertanggung jawab terhadap hampir 20 kebutuhan energi listrik dunia

dan penggunaan energi dalam operasi pabrik industri tertentu berkisar 25-50 (US DOE

2004)

Pompa memiliki dua kegunaan utama

sect Memindahkan cairan dari satu tempat ke tempat lainnya (misalnya air dari aquifer bawah

tanah ke tangki penyimpan air)

sect Mensirkulasikan cairan sekitar sistim (misalnya air pendingin atau pelumas yang melewati

mesin-mesin dan peralatan)

Komponen utama sistim pemompaan adalah

sect Pompa(beberapa jenis pompa dijelaskan dalam bagian 2)

sect Mesin penggerak motor listrik mesin diesel atau sistim udara

sect Pemipaan digunakan untuk membawa fluida

sect Kran digunakan untuk mengendalikan aliran dalam sistim

sect Sambungan pengendalian dan instrumentasi lainnya

sect Peralatan pengguna akhir yang memiliki berbagai persyaratan

(misalnya tekanan aliran) yang menentukan komponen dan susunan sistim pemompaan

Contohnya adalah alat penukar panas tangki dan mesin hidrolik

Pompa dan mesin penggerak biasanya merupakan komponen yang paling efisien energinya

II Kompresor

Kompresor adalah mesin untuk memampatkan udara atau gas Kompresor udara biasanya

mengisap udara dari atmosfir Namun ada pula yang mengisap udara atau gas yang

bertekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfir dikatakan kompresor bekerja sebagai penguat

Sebaliknya ada kompresor yang mengisap gas yang bertekanan lebih rendah dari tekanan

atmosfir Dalam hal ini kompresor disebut pompa vakum

Jenis-Jenis Kompresor

Kompresor terdapat dalam berbagai jenis dan model tergantung pada volume dan tekanannya

Klasifikasi kompresor tergantung tekanannya adalah

- kompresor (pemampat) dipakai untuk tekanan tinggi

- blower (peniup) dipakai untuk tekanan agak rendah

6

- fan (kipas) dipakai untuk tekanan sangat rendah

Atas dasar cara pemampatannya kompresor dibagi atas jenis

- Jenis turbo (aliran)

Jenis ini menaikkan tekanan dan kecepatan gas dengan gaya sentrifugal yang ditimbulkan

oleh kipas (impeler) atau dengan gaya angkat yang ditimbulkan oleh sudu-sudu

- Jenis perpindahan (displacement)

Jenis ini menaikkan tekanan dengan memperkecil atau memampatkan volume gas yang

diisap ke dalam silinder atau stator oleh sudu Jenis perpindahan terdiri dari jenis putar

(piston putar) dan jenis bolak balik (torak)

Beberapa jenis kompresor tersebut antara lain adalah

- Kompresor piston satu tahap

- Kompresor piston dua tahap bentuk V

- Kompresor piston dua tahap kerja ganda

- Kompresor Membran ( Diaphragma )

- Kompresor Sudu Geser

- Kompresor Sekrup

- Kompresor Roots ndash Blower

- Kompresor Aliran (Turbin)

KOMPRESOR TORAK

Fungsi Kompresor

7

Dalam pembahasan siklus refrigeran pada sistem refrigerasi kompresi gas telah diketahui

operasi kompresor Maksud dari operasi kompresor adalah untuk memastikan bahwa suhu

gas refrigeran yang disalurkan ke kondenser harus lebih tinggi dari suhu

condensing medium Bila suhu gas refrigeran lebih tinggi dari suhu condensing medium (

udara atau air) maka energi panas yang dikandung refrigeran dapat dipindahkan ke

condensing medium akibatnya suhu refrigeran dapat diturunkan walaupun tekanannya tetap

Oleh karena itu kompresor harus dapat mengubah kondisi gas refrigeran yang

bersuhu rendah dari evaporator menjadi gas yang bersuhu tinggi pada saat meninggalkan

saluran discharge kompresor Tingkat suhu yang harus dicapai tergantung pada jenis

refrigeran dan suhu lingkungannya

Dilihat dari prinsipoperasinya maka kompresor dapat dibedakan menjadi dua yaitu

a Mechanical Action

Yang termasuk dalam jenis ini adalah

1048790 Kompresor Torak

1048790 Kompresor Rotary

1048790 Kompresor Sekrup

Pada mechanical action compressor efek kompresi gas diperoleh dengan menurunkan

volume gas secara reciprocating

Gambar 111 Mechanical Action

8

Kompresor didesain dan dirancang agar dapat memberikan pelayanan dalam jangka panjang

walaupun digunakan secara terus menerus dalam sistem refrigerasi kompresi gas Untuk

dapat melakukan performa seperti yang diharapkan maka kompresor harus bekerja sesuai

kondisi yang diharapkan terutama kondisi suhu dan tekanan refrigeran pada saat masuk

dan meninggalkan katub kompresor

b Rotary Action

Pada rotary action compressor efek kompresi diperoleh dengan menekan gas yang berasal

dari ruang chamber menuju ke saluran tekan yang berdiameter kecil untuk menurunkan

volume gas

9

Gambar 112 Aksi Mekanik Rotary Compressor

Kompresor Torak

Sesuai dengan namanya kompresor ini menggunakan torak atau piston yang diletakkan di

dalam suatu tabung silinder Piston dapat bergerak bebas turun naik untuk menimbulkan efek

penurunan volume gas yang berada di bagian atas piston Di bagian atas silinder diletakkan

katub yang dapat membuka dan menutup karena mendapat tekanan dari gas

Jumlah silinder yang digunakan dapat berupa silinder tunggal misalnya yang banyak

diterapkan pada unit domestik dan dapat berupa multi silinder Jumlah silinder dapat

mencapai 16 buah silinder yang diterapkan pada unit komersial dan industrial

10

Pada sistem multi silinder maka susunan silinder dapat diatur dalam

4 formasi yaitu

a Paralel

b Bentuk V

c Bentuk W

d Bentuk VW

Gambar 113 Formasi Silinder kompresor

Operasi Piston dan Siklus Diagram Gambar 114 memperlihatkan hubungan antara posisi

piston(torak) dengan operasi katub-katub kompresor ( katub hisap dan katub tekan )

11

Gambar 114 Siklus Operasi Kompresor

Katub Kompresor

Katub kompresor yang digunakan pada kompresor refrigerasi lebih cenderung ke Pressure

Actuated daripada ke Mechanical Actuated 192

Perhatikan lagi gambar 114 tentang siklus operasi kompresor torak Pergerakan katub-katub

kompresor baik katub pada sisi tekanan rendah (suction) dan katub pada sisi tekanan tinggi

(discharge) semata-mata dipengaruhi oleh variasi tekanan yang bekerja pada kedua sisi

tekanan tersebut

Gambar 114 a torak pada posisi titik mati atas kedua katub menutup karena tekanan pada

ruangan silinder sama dengan tekanan discharge

Gambar 114 b saat piston mencapai posisi tertentu di mana tekanan pad ruang silinder lebih

rendah dari pada tekanan suction maka katub hisap akan membuka dan refrijeran masuk ke

ruang silinder

12

Gambar 114 c piston mulai bergerak dari titik mati bawah bila tekanan ruang silinder lebih

besar dari pada dengan tekanan suction maka katub hisap menutup

Gambar 114 d Ketika piston mencapai posisi tertentu tekanan ruang silinder lebih besar dari

tekanan discharge maka katub tekan membukamenyalurkan refrijeran ke condenseor

Bandingkan sistem kompresi pada silinder motor bensin Pergerakan katub-katubnya lebih ke

mechanical actuated daripada pressure actuated Demikian pula pada sistem kompresi

kompresor udara biasa Jadi katub kompresor refrigerasi memang berbeda dengan katub

kompresor pada umumnya dilihat dari actingnya Oleh karena itu ada tuntutan khusus yang

harus dipenuhi oleh katub kompresor refrigerasi

A Karakteristik Ideal

1 Dapat memberikan efek pembukaan katub yang maksimum dengan sedikit hambatan untuk

menimbulkan trotling gas

2 Katub dapat terbuka dengan menggunakan tenaga yang ringan

3 Katub harus dapat terbuka atau tertutup secara cepat untuk mengurangi kebocoran

4 Katub tidak mempunyai efek menambah clearance volume

5 Katub harus kuat dan tahan lama 193

B Jenis Katub

Untuk memenuhi karakteristik tersebut di atas maka telah didesain dan dirancang secara

khusus beberapa jenis katub yaitu

1 Katub Plat Ring (Ring Plate Valve Disk Valve ) Gambar 35 memperlihatkan katub

kompresor dari jenis ring plate valve Katub ini terdiri dari dudukan katub (valve seat) satu

atau lebih plat ring (ring plate) satu atau lebih pegas katub (valve spring) dan retainer Plat

ring-nya dicekam kuat oleh dudukan katub melalui pegas katub yang juga berfungsi lain

membantu mempercepat penutupan katub Sedang fungsi retainer adalah memegang pegas

katub pada selalu pada posisi yang benar dan membatasi pergerakkannya Katub plat ring ini

dapat digunakan untuk kompresor kecepatan tinggi dan rendah Dapat pula digunakan

13

sebagai katub suction dan discharge

Gambar 115 Perakitan Katub Plat Ring untuk Discharge

2 Flexing Valve

Desain flexing valve yang digunakan pada kompresor ukuran kecil adalah yang lazim disebut

sebagai flapper valve Katub flapper ini terbuat dari lempengan baja tipis yang dicekap kuat

pada salah satu ujungnya sedang ujung lainnya ditempatkan pada dudukan katub tepat di atas

lubang katubnya (port valve) Di mana ujung katub yang bebas akan bergerak secara flexing

atau flapping untuk membuka dan menutup katub

Seperti diperhatikan dalam gambar 36

14

Gambar 116 Prinsip Katub Flexing dari jenis Flapper

Gambar 117

15

Gambar 117 Perakitan Katub Flapper untuk Katub Discharge

Gambar 117 Perakitan Katub Flapper untuk Katub Discharge 195 Seperti dierlihatkan dalam

gambar 107 desain flapper biasanya digunakan untuk katub discharge dan sering disebut

sebagai beam valve Plat katubnya dipasang di atas lubang (port) melalui sebuah pegas yang

terasang di tengah katub platnya sehingga plat katubnya dapat bergerak ke atas (membuka

lubang katub) Gerakan turun dari plat katubnya semata-mata karena gaya pegas Pegas katub

ini juga berfungsi sebagai pengaman untuk mencegah bila ada cairan atau kotoran yang

masuk ke lubang katub

16

Gambar 118 Konstruksi Katub Flapper

Compressor Displacement

Compressor Displacement adalah istilah yang diberikan untuk menentukan jumlah gas

refrigeran yang dapat dikompresi dan dipindahkan oleh torak pada saat toraknya melangkah

dari BDC ke

TDC Secara matematis ditulis

Vp = 1048790 R2 LN n

Di mana Vp Compressor displacement

R Jari-jari piston

L Langkah Piston

N Jumlah piston

n putaran per detik

17

Gambar 118 Siklus Langkah Kompresor

Efisiensi Volumetrik

Karena efek ruang sisa (clearance volume) yaitu celah antara piston pada titik mati atas dan

katub kompresor maka mengakibatkan sebagian ekspansi gas tertahan di bagian atas silinder

sehinga jumlah gas riil (aktual) yang dapat dikompresi oleh torak kompresor lebih kecil

daripada kemampuan kompresor sebenarnya sesuai dengan volume langkah piston

(compresor displacement) Volume Langkah piston sering disebut juga sebagai jumlah gas

teoritis Efisiensi Volumetrik didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah gas riil dan

jumlah gas teoritis Secara matematis ditulis

sebagai berikut

volume riil

Efisiensi Volumetrik ( VE) = ----------------------- x 100

volume teoritik

18

Gambar 119 Grafik Perbandingan Volume Gas Kompresi

Perbandingan Kompresi

Faktor lain yang berpengaruh terhadap efisiensi volumetrik adalah hubungan antara tekanan

suction dan tekanan discharge Untuk memperoleh efek refrigerasi yang memuaskan maka

suhu evaporasi dan suhu kondensasi harus dijaga pada tingkatan tertentu Seperti diketahui

bahwa suhu evaporasi dan suhu kondensasi berbanding lurus dengan tekanan suction dan

tekanan discharge Selanjutnya perbandingan tekanan discharge dan tekanan suction secara

absolut disebut perbandingan kompresi

Tekanan Discharge (absolut)

Perbandingan Kompresi (Rc) = --------------------------------------

Tekanan Suction (absolut)

Pengaruh perbandingan kompresi terhadap efisiensi volumetrik

diberikan dalam tabel 11

Tabel 111 Efisiensi Volumetrik

19

Perbandingan Efesiens

kompresi volumetrik

2 873

22 86

24 849

26 835

28 82

3 808

32 795

34 783

36 772

38 76

4 749

42 737

44 725

46 713

48 701

5 69

6 633

7 582

8 535

9 49

10 449

Kontaminasi

Permasalahan yang dihadapi oleh kompresor torak adalah masalah Efisiensi Kompresi dan

masalah Kontaminasi Uap air atau moisture merupakan musuh utama sistem refrigerasi

Masuknya uap air ke dalam sistem dapat disebabkan oleh pekerjaan perakitan atau repair

yang tidak bagus Uap air yang masuk ke dalam sistem akan bercampur dengan refrigerant

dan lubricant Selanjutnya bila ketiga bahan tersebut bercampur dan medapat pemanasan

maka akan menghasilkan senyawa acid yang sangat korosif Bila terjadi demikian maka yang

fungsi oli refrigeran yang ada di dalam crankcase kompresor akan terganngu disamping itu

akumulasi acid yang berlebiahn pada kompresor akan berdampak timblnya kerak acid yang

20

menempel pada katub kompresor sehingga dapat mengakibatkan turunnya efisiensi kompresi

Bila 199 terjadi demikian maka efek pendingian juga akan berkurang atau

tidak optimal Untuk mengatasi hal tersebut maka perlu dilakukan serangkaian pengujian

untuk mengetahui efisiensi kompresi dan kebocoran katub dan setiap 5 tahun oli kompresor

harus diganti pada saat melakukan pekerjaan overhaul

21

POMPA TORAK

Karakteristik sistim pemompaan

1 Tahanan sistim head

Tekanan diperlukan untuk memompa cairan melewati sistim pada laju tertentu Tekanan ini

harus cukup tinggi untuk mengatasi tahanan sistim yang juga disebut ldquoheadrdquo Head total

merupakan jumlah dari head statik dan head gesekan friksi

a) Head statik

Head statik merupakan perbedaan tinggi antara sumber dan tujuan dari cairan yang

dipompakan (lihat Gambar 2a) Head statik merupakan aliran yang independen (lihat Gambar

2b) Head statik pada tekanan tertentu tergantung pada berat cairan dan dapat dihitung

dengan persamaan perikut

Head (dalam feet) = Tekanan (psi) X 231

Specific gravity

Head statik terdiri dari

Head hhisapan statis (hS) dihasilkan dari pengangkatan cairan relatif terhadap garis

pusat pompa hS nilainya positif jika ketinggian cairan diatas garis pusat pompa dan

negatif jika ketinggian cairan berada dibawah garis pusat pompa (juga disebut

ldquopengangkat hhisapanrdquo)

Head pembuangan statis (hd) jarak vertikal antara garis pusat pompa dan permukaan

cairan dalam tangki tujuan

b) Head gesekan friksi (hf)

Ini merupakan kehilangan yang diperlukan untuk mengatasi tahanan untuk mengalir dalam

pipa dan sambungan-sambungan Head ini tergantung pada ukuran kondisi dan jenis pipa

jumlah dan jenis sambungan debit aliran dan sifat dari cairan Head gesekan friksi

sebanding dengan kwadrat debit aliran seperti diperlihatkan dalam gambar 3 Loop tertutup

sistim sirkulasi hanya menampilkan head gesekan friksi (bukan head statik)

22

Kinerja hisapan pompa (NPSH)

Kavitasi atau penguapan adalah pembentukan gelembung dibagian dalam pompa Hal ini

dapat terjadi manakala tekanan statik fluida setempat menjadi lebih rendah dari tekanan uap

cairan (pada suhu sebenarnya) Kemungkinan penyebabnya adalah jika fluida semakin cepat

dalam kran pengendali atau disekitar impeler pompa

Penguapan itu sendiri tidak menyebabkan kerusakan Walau demikian bila kecepatan

berkurang dan tekanan bertambah uap akan menguap dan jatuh Hal ini memiliki tiga

pengaruh yang tidak dikehendaki

Erosi permukaan baling-baling terutama jika memompa cairan berbasis air

Meningkatnya kebisingan dan getaran mengakibatkan umur sil dan bearing menjadi

ebih pendek

Menyumbat sebagian lintasan impeler yang menurunkan kinerja pompa dan dalam kasus

yang ekstrim dapat menyebabkan kehilangan head total

Head Hisapan Positif Netto Tersedia Net Positive Suction Head Available (NPSHA)

menandakan jumlah hhisapan pompa yang melebihi tekanan uap cairan dan merupakan

karakteristik rancangan sistim NPSH yang diperlukan (NPSHR) adalah hisapan pompa yang

diperlukan untuk menghindari kavitasi dan merupakan karakteristik rancangan pompa

Pompa Torak

Pompa torak merupakan bagian terbesar dari kelompok pompa desak dengan gerak bolak-

balik Pompa torak dapat dibagi menjadi beberapa bagian antara lain sebagai berikut

1 Menurut cara kerjanya (a) pompa torak kerja tunggal (b) pompa torak kerja ganda

2 Menurut jumlah silindar yang dilaksanakan (a) pompa torak silindar tunggal (b)

pompa torak silindar banyak

Cara kerja popma torak silinder tunggal

Bila torak bergerak ke atas maka cairan akan terhisap jika torak bergerak ke bawah maka

cairan akan tertekan Karena torak selalu memilki kecepatan yang tidak tetap maka pada

pompa torak terjadi aliran zat cair yang tidak teratur Pada awal dana akhir langkahnya yaitu

23

pada titik mati torak berhenti sebentar dan torak itu mempunyai kecapatan terbesar pada

bagian tengah langkahnya Pada pompa torak satu silinder yang bekerja tunggal yang

penghisapan dan pengempaannya hanya terjadi pada satu sisi torak pompa malah tidak

mengeluarkan zat cair selam waktu tertentu

Cara kerja pompa torak satu silinder kerja ganda

Pompa mempunyai sebuah silinder sebuah torak dua buah katup isap dan dua buah katup

kempa Bila torak bergerak ke kanan maka katup isap akan tertutup dan katup kempa akan

membuka Zat cair yang berada di sebelah kanan sisi torak di kempa ke saluran kempa

melalui saluran kempa

Gambar Pompa torak

PENGKAJIAN POMPA

Bagian ini menjelaskan pengkajian kinerja pompa dan sistim pemompaan3

Bagaimana menghitung kinerja pompa

Kerja yang ditampilkan oleh sebuah pompa merupakan fungsi dari head total dan berat cairan

yang dipompa dalam jangka waktu yang diberikan Daya batang torak pompa (Ps) adalah

daya Hp yag dikirimkan ke batang torak pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya batang torak pompa Ps= Daya hidrolik hp Efisiensi pompa pump

Atau

24

Efisiensi pompa pump = Daya hidrolik Daya batang torak pompa

Keluaran pompa daya Hp air atau daya Hp hidrolik (hp) adalah daya Hp cairan yang

dikirimkan oleh pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya hidrolik hp = Q (m3detik ) x (hd - hs dalam m) x (kgm3) x g (mdetik2) 1000

Dimana

Q = debit aliran

hd = head pembuangan

hs = head penghisapan

= massa jenis fluida

g = percepatan gravitasi

Kesulitan-kesulitan dalam pengkajian pompa

Dalam praktek lebih sulit mengkaji kinerja pompa Beberapa alasan pentingnya adalah

Tidak adanya data pompa yang spesifik Data spesifikasi pompa (lihat Lembar Kerja 1

pada bagian 6) diperlukan untuk mengkaji kinerja pompa Hampir kebanyakan perusahaan

tidak memegang dokumen asli peralatan (OEM) yang memberikan data-data tersebut

Dalam kasus seperti ini persentase beban pompa untuk aliran pompa atau head tidak

dapat diperkirakan secara memuaskan

Kesulitan dalam pengukuran aliran Sulit untuk mengukur aliran yang sebenarnya

Bebarapa metoda digunakan untuk mengukur aliran Pada hampir kebanyakan kasus debit

aliran dihitung berdasarkan pada jenis fluida head dan ukuran pipa dll namun gambaran

yang dihitung mungkin tidak akan tepat Metoda lainnya membagi volum tangki dengan

waktu yang digunakan oleh pompa untuk mengisi tangki Tetapi metoda ini hanya dapat

diterapkan jika satu pompa berada dalam operasi dan jika kran pembuangan tangki

tertutup Cara yang paling canggih tepat dan memakan waktu sangat sedikit untuk

mengukur aliran pompa adalah dengan pengukuran yang menggunakan pengukur aliran

ultrasonik

Kalibrasi yang tidak benar terhadap pengukur tekanan dan instrumen pengukuran

Kalibrasi yang benar pada seluruh pengukur tekanan pada jalur penghisapan dan pembuangan

dan instrumen pengukur daya lainnya adalah penting untuk mendapatkan pengukuran

25

yang tepat Namun kalibrasi tidak harus selalu dilakukan Kadangkala digunakan faktor

koreksi jika alat pengukur dan instrumen tidak dikalibrasi dengan benar Keduanya akan

mengakibatkan tidak benarnya pengkajian kinerja pompa

4 PELUANG-PELUANG EFISIENSI ENERGI

Bagian ini meliputi area utama untuk memperbaiki pompa dan sistim pemompaan Area

utama bagi penghematan energi meliputi

Memilih pompa yang benar

Mengendalikan debit aliran dengan variasi kecepatan

Pompa dalam susunan paralel untuk memenuhi permintaan yang beragam

Membuang kran pengendali aliran

Membuang kendali by-pass

Kendali startstop pompa

Memperbaiki keseimbangan impeler

41 Memilih pompa yang benar4

Dalam memilih pompa para pemasok berusaha untuk mencocokan kurva sistim yang

diberikan oleh fihak pengguna dengan kurva pompa yang memenuhi kebutuhan tersebut

sedekat mungkin Titik operasi pompa adalah titik dimana kurva pompa dan kurva tahanan

sistim berpotongan (sebagaimana dijelaskan pada bagian 123) Walau begitu tidak

memungkinkan bagi satu titik operasi memenuhi seluruh kondisi operasi yang dikehendaki

Sebagai contoh bila kran pembuangan tersumbat kurva tahanan sistim bergeser ke sebelah

kiri dan begitu juga dengan titik operasinya (lihat Gambar 13) Gambar 13 dibawah

memperlihatkan kurva kinerja pompa yang dipasok penjual untuk pompa sentrifugal dimana

cairan yang akan dipompa adalah air bersih Titik Efisiensi Terbaik Best Efficiency Point

(BEP) merupakan kapasitas pemompaan pada diameter impeler maksimum dimana efisiensi

pompanya adalah yang paling tinggi Seluruh titik kesebelah kanan atau kiri BEP memiliki

efisiensi lebih rendah BEP terpengaruh jika pompa yang terpilih ukurannya berlebih

Alasannya adalah bahwa aliran pompa dengan ukuran berlebih harus dikendalikan dengan

metoda yang berbeda seperti kran penutup atau jalur by-pass Keduanya memberikan

tahanan tambahan dengan meningkatnya gesekan Sebagai akibatnya kurva sistim bergeser ke

kiri dan berpotongan dengan kurva pompa pada titik lainnya Sekarang BEP nya juga menjadi

lebih rendah Dengan kata lain efisiensi pompa berkurang sebab aliran keluar berkurang akan

tetapi pemakaian dayanya tidak Ketidak efisiensian pompa dengan ukuran berlebih dapat

26

diatasi dengan sebagai contoh pemasangan VSD penggerak dua kecepatan rpm lebih

rendah impeler yang lebih kecil atau yang seimbang (BEE 2004)

Gambar 13 Kurva kinerja pompa sentrifugal diberikan oleh pemasok

(Biro Efisiensi Energi 2004)

Menjelaskan pengaruh kecepatan5

Perputaran impeler pompa sentrifugal menghasilkan head Kecepatan keliling impeler

berhubungan langsung dengan kecepatan perputaran batang torak Oleh karena itu variasi

kecepatan putaran berpengaruh langsung pada kinerja pompa Parameter kinerja pompa

(debit alir head daya) akan berubah dengan bervariasinya kecepatan putaran Oleh karena

itu untuk mengendalikan kecepatan yang aman pada kecepatan yang berbeda-beda maka

penting untuk mengerti hubungan antara keduanya

Persamaan yang menjelaskan hubungan tersebut dikenal dengan ldquoHukum Afinitasrdquo

Debit aliran (Q) berbanding lurus dengan kecepatan putaran (N)

Head (H) berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan putarar

Daya (P) berbanding lurus dengan kubik kecepatan putaran

Sebagaimana dapat dilihat dari hukum diatas penggandaan kecepatan putaran pompa

sentrifugal akan meningkatkan pemakaian daya 8 kalinya Sebaliknya penurunan kecepatan

yang kecil akan berakibat penurunan pemakaian daya yang sangat besar Hal ini menjadikan

dasar bagi penghematan energi pada pompa sentrifugal dengan kebutuhan aliran yang

27

bervariasi Hal yang relevan untuk dicatat bahwa pengendalian aliran oleh pengaturan

kecepatan selalu lebih efisien daripada oleh kran pengendali Hal ini disebabkan kran

menurunkan aliran namun tidak menurunkan pemakaian energi pompa Sebagai tambahan

terhadap penghematan energi terdapat manfaat lainnya dari kecepatan yang lebih rendah

tersebut

Umur bantalan meningkat Hal ini disebabkan bantalan membawa gaya hidrolik pada

impeler (dihasilkan oleh profil tekanan dibagian dalam wadah pompa) yang berkurang

kira-kira sebesar kuadrat kecepatan Untuk sebuah pompa umur bantalan sebanding

dengan kecepatan pangkat tujuh (N7)

Getaran dan kebisingan berkurang dan umur sil meningkat selama titik tugas tetap berada

didalam kisaran operasi yang diperbolehkan

Menggunakan penggerak kecepatan yang bervariasi variable speed drive (VSD)

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa pengendalian kecepatan pompa merupakan

cara yang paling efisien dalam mengendalikan aliran sebab jika kecepatan pompa berkurang

maka pemakaian daya juga berkurang Metoda yang biasanya banyak digunakan untuk

menurunkan kecepatan pompa adalah Penggerak Kecepatan yang Bervariasi Variable Speed

Drive (VSD)

VSD memperbolehkan pengaturan kecepatan pompa berada diatas kisaran yang kontinyu

menghindarkan kebutuhan untuk melompat dari satu kecepatan ke kecepatan lainnya

sebagaimana yang terjadi dengan pompa yang berkecepatan berlipat Kecepatan pompa

dengan pengendali VSD menggunakan dua jenis sistim

VSD mekanis meliputi sarang hidrolik kopling fluida dan belts dan pully yang dapat

diatur-atur

VSD listrik meliputi sarang arus eddy pengendali motor dengan rotor yang melingkar

pengendali frekuensi yang bervariasi variable frequency drives (VFDs)

VFDs adalah yang paling populer dan mengatur frekuensi listrik dari daya yang dipasok ke

motor untuk mengubah kecepatan perputaran motor Untuk beberapa sistim VFDs

menawarkan sesuatu yang berharga untuk memperbaiki efisiensi operasi pompa pada kondisi

operasi yang berbeda-beda Pengaruh pelambatan kecepatan pompa pada operasi pompa

28

digambarkan dalam Gambar 14 Ketika VFD menurunkan RPM pompa kurva headaliran

dan daya bergerak turun dan ke arah kiri dan kurva efisiensi juga bergeser ke sebelah kiri

Keuntungan utama penggunaan VSD disamping penghematan energi adalah (US DOE

2004)

Memperbaiki pengendalian proses sebab dapat memperbaiki variasi- variasi kecil dalam

aliran lebih cepat

Memperbaiki kehandalan sistim sebab pemakaian pompa bantalan dan sil jadi berkurang

Penurunan modal dan biaya perawatan sebab kran pengendali jalur by-pass dan starter

konvensional tidak diperlukan lagi Kemampuan starter lunak VSD membolehkan motor

memiliki arus start-up yang lebih rendah

Gambar 14 Pengaruh dari VFD (US DOE 2004)

Pompa yang dipasang paralel untuk memenuhi permintaan yang bervariasi

Mengoperasikan dua pompa secara paralel dan mematikan salah satu jika kebutuhan menjadi

lebih rendah dapat menghasilkan penghematan energi yang signifikan Dapat digunakan

pompa yang memberikan debit aliran yang berbeda-beda Pompa yang dipasang secara

paralel merupakan sebuah opsi jika head statik lebih dari lima puluh persen head total

Gambar 15 memperlihatkan kurva pompa untuk pompa tunggal dua pompa yang beroperasi

secara paralel Gambar ini juga memperlihatkan bahwa kurva sistim pada umumnya tidak

berubah dengan jalannya pompa secara paralel Debit aliran lebih rendah dari penjumlahan

debit aliran berbagai pompa

29

Gambar 15 Kurva kinerja pompa yang dipasang paralel (BPMA)

Menghilangkan kran pengendali aliran

Metoda lain untuk mengendalikan aliran adalah dengan menutup atau membuka kran

pembuangan (hal ini dikenal juga dengan kran ldquothrottlingrdquo) Walau metoda ini menurunkan

tekanan namun tidak mengurangi pemakaian daya sebab head total (head statik) bertambah

Gambar 16 memperlihatkan bagaimana kurva sistim bergerak naik dan ke kiri ketika kran

pembuangan ditutup setengahnya Metoda ini meningkatkan getaran dan korosi sehingga

meningkatkan biaya perawatan pompa dan secara potensial mengurangi umurnya VSD

merupakan suatu pemecahan yang lebih baik dari sudut pandang efisiensi energi

30

Gambar 16 Pengendalian Aliran Pompa dengan Kran (BPMA)

Page 4: Pompa Torak

4

Condenseing Medium medium atau bahan yang digunakan untuk

mendinginkan atau untuk membantu proses kondensasi

di condenser

Compression Chamber Ruang atau volume hisapkompresi di dalam silinder

kompresor

Clearance Space Volume sisa hasil kompresi torak di dalam kepala

silinder kompresor yang tidak dapat disalurkan ke

condenser

Compressor Displacement Volume hisap yang dapat dilakukan oleh torak

kompresor pada saat bergerak dari titik mati atas ke titik

mati bawah

Inward Leak Pengujian Kebocoran kompresi secara aktif untuk

mendeteksi adanya kebocoran akibat kerusakan pada sisi

tekanan rendah kompresor meliputi kebocoran pada

gasket service valve dan seal poros

Outward Leak Pengujian kebocoran secara pasif

PENDAHULUAN

I Apa yang dimaksud dengan pompa dan sistim pemompaan

5

Sistim pemompaan bertanggung jawab terhadap hampir 20 kebutuhan energi listrik dunia

dan penggunaan energi dalam operasi pabrik industri tertentu berkisar 25-50 (US DOE

2004)

Pompa memiliki dua kegunaan utama

sect Memindahkan cairan dari satu tempat ke tempat lainnya (misalnya air dari aquifer bawah

tanah ke tangki penyimpan air)

sect Mensirkulasikan cairan sekitar sistim (misalnya air pendingin atau pelumas yang melewati

mesin-mesin dan peralatan)

Komponen utama sistim pemompaan adalah

sect Pompa(beberapa jenis pompa dijelaskan dalam bagian 2)

sect Mesin penggerak motor listrik mesin diesel atau sistim udara

sect Pemipaan digunakan untuk membawa fluida

sect Kran digunakan untuk mengendalikan aliran dalam sistim

sect Sambungan pengendalian dan instrumentasi lainnya

sect Peralatan pengguna akhir yang memiliki berbagai persyaratan

(misalnya tekanan aliran) yang menentukan komponen dan susunan sistim pemompaan

Contohnya adalah alat penukar panas tangki dan mesin hidrolik

Pompa dan mesin penggerak biasanya merupakan komponen yang paling efisien energinya

II Kompresor

Kompresor adalah mesin untuk memampatkan udara atau gas Kompresor udara biasanya

mengisap udara dari atmosfir Namun ada pula yang mengisap udara atau gas yang

bertekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfir dikatakan kompresor bekerja sebagai penguat

Sebaliknya ada kompresor yang mengisap gas yang bertekanan lebih rendah dari tekanan

atmosfir Dalam hal ini kompresor disebut pompa vakum

Jenis-Jenis Kompresor

Kompresor terdapat dalam berbagai jenis dan model tergantung pada volume dan tekanannya

Klasifikasi kompresor tergantung tekanannya adalah

- kompresor (pemampat) dipakai untuk tekanan tinggi

- blower (peniup) dipakai untuk tekanan agak rendah

6

- fan (kipas) dipakai untuk tekanan sangat rendah

Atas dasar cara pemampatannya kompresor dibagi atas jenis

- Jenis turbo (aliran)

Jenis ini menaikkan tekanan dan kecepatan gas dengan gaya sentrifugal yang ditimbulkan

oleh kipas (impeler) atau dengan gaya angkat yang ditimbulkan oleh sudu-sudu

- Jenis perpindahan (displacement)

Jenis ini menaikkan tekanan dengan memperkecil atau memampatkan volume gas yang

diisap ke dalam silinder atau stator oleh sudu Jenis perpindahan terdiri dari jenis putar

(piston putar) dan jenis bolak balik (torak)

Beberapa jenis kompresor tersebut antara lain adalah

- Kompresor piston satu tahap

- Kompresor piston dua tahap bentuk V

- Kompresor piston dua tahap kerja ganda

- Kompresor Membran ( Diaphragma )

- Kompresor Sudu Geser

- Kompresor Sekrup

- Kompresor Roots ndash Blower

- Kompresor Aliran (Turbin)

KOMPRESOR TORAK

Fungsi Kompresor

7

Dalam pembahasan siklus refrigeran pada sistem refrigerasi kompresi gas telah diketahui

operasi kompresor Maksud dari operasi kompresor adalah untuk memastikan bahwa suhu

gas refrigeran yang disalurkan ke kondenser harus lebih tinggi dari suhu

condensing medium Bila suhu gas refrigeran lebih tinggi dari suhu condensing medium (

udara atau air) maka energi panas yang dikandung refrigeran dapat dipindahkan ke

condensing medium akibatnya suhu refrigeran dapat diturunkan walaupun tekanannya tetap

Oleh karena itu kompresor harus dapat mengubah kondisi gas refrigeran yang

bersuhu rendah dari evaporator menjadi gas yang bersuhu tinggi pada saat meninggalkan

saluran discharge kompresor Tingkat suhu yang harus dicapai tergantung pada jenis

refrigeran dan suhu lingkungannya

Dilihat dari prinsipoperasinya maka kompresor dapat dibedakan menjadi dua yaitu

a Mechanical Action

Yang termasuk dalam jenis ini adalah

1048790 Kompresor Torak

1048790 Kompresor Rotary

1048790 Kompresor Sekrup

Pada mechanical action compressor efek kompresi gas diperoleh dengan menurunkan

volume gas secara reciprocating

Gambar 111 Mechanical Action

8

Kompresor didesain dan dirancang agar dapat memberikan pelayanan dalam jangka panjang

walaupun digunakan secara terus menerus dalam sistem refrigerasi kompresi gas Untuk

dapat melakukan performa seperti yang diharapkan maka kompresor harus bekerja sesuai

kondisi yang diharapkan terutama kondisi suhu dan tekanan refrigeran pada saat masuk

dan meninggalkan katub kompresor

b Rotary Action

Pada rotary action compressor efek kompresi diperoleh dengan menekan gas yang berasal

dari ruang chamber menuju ke saluran tekan yang berdiameter kecil untuk menurunkan

volume gas

9

Gambar 112 Aksi Mekanik Rotary Compressor

Kompresor Torak

Sesuai dengan namanya kompresor ini menggunakan torak atau piston yang diletakkan di

dalam suatu tabung silinder Piston dapat bergerak bebas turun naik untuk menimbulkan efek

penurunan volume gas yang berada di bagian atas piston Di bagian atas silinder diletakkan

katub yang dapat membuka dan menutup karena mendapat tekanan dari gas

Jumlah silinder yang digunakan dapat berupa silinder tunggal misalnya yang banyak

diterapkan pada unit domestik dan dapat berupa multi silinder Jumlah silinder dapat

mencapai 16 buah silinder yang diterapkan pada unit komersial dan industrial

10

Pada sistem multi silinder maka susunan silinder dapat diatur dalam

4 formasi yaitu

a Paralel

b Bentuk V

c Bentuk W

d Bentuk VW

Gambar 113 Formasi Silinder kompresor

Operasi Piston dan Siklus Diagram Gambar 114 memperlihatkan hubungan antara posisi

piston(torak) dengan operasi katub-katub kompresor ( katub hisap dan katub tekan )

11

Gambar 114 Siklus Operasi Kompresor

Katub Kompresor

Katub kompresor yang digunakan pada kompresor refrigerasi lebih cenderung ke Pressure

Actuated daripada ke Mechanical Actuated 192

Perhatikan lagi gambar 114 tentang siklus operasi kompresor torak Pergerakan katub-katub

kompresor baik katub pada sisi tekanan rendah (suction) dan katub pada sisi tekanan tinggi

(discharge) semata-mata dipengaruhi oleh variasi tekanan yang bekerja pada kedua sisi

tekanan tersebut

Gambar 114 a torak pada posisi titik mati atas kedua katub menutup karena tekanan pada

ruangan silinder sama dengan tekanan discharge

Gambar 114 b saat piston mencapai posisi tertentu di mana tekanan pad ruang silinder lebih

rendah dari pada tekanan suction maka katub hisap akan membuka dan refrijeran masuk ke

ruang silinder

12

Gambar 114 c piston mulai bergerak dari titik mati bawah bila tekanan ruang silinder lebih

besar dari pada dengan tekanan suction maka katub hisap menutup

Gambar 114 d Ketika piston mencapai posisi tertentu tekanan ruang silinder lebih besar dari

tekanan discharge maka katub tekan membukamenyalurkan refrijeran ke condenseor

Bandingkan sistem kompresi pada silinder motor bensin Pergerakan katub-katubnya lebih ke

mechanical actuated daripada pressure actuated Demikian pula pada sistem kompresi

kompresor udara biasa Jadi katub kompresor refrigerasi memang berbeda dengan katub

kompresor pada umumnya dilihat dari actingnya Oleh karena itu ada tuntutan khusus yang

harus dipenuhi oleh katub kompresor refrigerasi

A Karakteristik Ideal

1 Dapat memberikan efek pembukaan katub yang maksimum dengan sedikit hambatan untuk

menimbulkan trotling gas

2 Katub dapat terbuka dengan menggunakan tenaga yang ringan

3 Katub harus dapat terbuka atau tertutup secara cepat untuk mengurangi kebocoran

4 Katub tidak mempunyai efek menambah clearance volume

5 Katub harus kuat dan tahan lama 193

B Jenis Katub

Untuk memenuhi karakteristik tersebut di atas maka telah didesain dan dirancang secara

khusus beberapa jenis katub yaitu

1 Katub Plat Ring (Ring Plate Valve Disk Valve ) Gambar 35 memperlihatkan katub

kompresor dari jenis ring plate valve Katub ini terdiri dari dudukan katub (valve seat) satu

atau lebih plat ring (ring plate) satu atau lebih pegas katub (valve spring) dan retainer Plat

ring-nya dicekam kuat oleh dudukan katub melalui pegas katub yang juga berfungsi lain

membantu mempercepat penutupan katub Sedang fungsi retainer adalah memegang pegas

katub pada selalu pada posisi yang benar dan membatasi pergerakkannya Katub plat ring ini

dapat digunakan untuk kompresor kecepatan tinggi dan rendah Dapat pula digunakan

13

sebagai katub suction dan discharge

Gambar 115 Perakitan Katub Plat Ring untuk Discharge

2 Flexing Valve

Desain flexing valve yang digunakan pada kompresor ukuran kecil adalah yang lazim disebut

sebagai flapper valve Katub flapper ini terbuat dari lempengan baja tipis yang dicekap kuat

pada salah satu ujungnya sedang ujung lainnya ditempatkan pada dudukan katub tepat di atas

lubang katubnya (port valve) Di mana ujung katub yang bebas akan bergerak secara flexing

atau flapping untuk membuka dan menutup katub

Seperti diperhatikan dalam gambar 36

14

Gambar 116 Prinsip Katub Flexing dari jenis Flapper

Gambar 117

15

Gambar 117 Perakitan Katub Flapper untuk Katub Discharge

Gambar 117 Perakitan Katub Flapper untuk Katub Discharge 195 Seperti dierlihatkan dalam

gambar 107 desain flapper biasanya digunakan untuk katub discharge dan sering disebut

sebagai beam valve Plat katubnya dipasang di atas lubang (port) melalui sebuah pegas yang

terasang di tengah katub platnya sehingga plat katubnya dapat bergerak ke atas (membuka

lubang katub) Gerakan turun dari plat katubnya semata-mata karena gaya pegas Pegas katub

ini juga berfungsi sebagai pengaman untuk mencegah bila ada cairan atau kotoran yang

masuk ke lubang katub

16

Gambar 118 Konstruksi Katub Flapper

Compressor Displacement

Compressor Displacement adalah istilah yang diberikan untuk menentukan jumlah gas

refrigeran yang dapat dikompresi dan dipindahkan oleh torak pada saat toraknya melangkah

dari BDC ke

TDC Secara matematis ditulis

Vp = 1048790 R2 LN n

Di mana Vp Compressor displacement

R Jari-jari piston

L Langkah Piston

N Jumlah piston

n putaran per detik

17

Gambar 118 Siklus Langkah Kompresor

Efisiensi Volumetrik

Karena efek ruang sisa (clearance volume) yaitu celah antara piston pada titik mati atas dan

katub kompresor maka mengakibatkan sebagian ekspansi gas tertahan di bagian atas silinder

sehinga jumlah gas riil (aktual) yang dapat dikompresi oleh torak kompresor lebih kecil

daripada kemampuan kompresor sebenarnya sesuai dengan volume langkah piston

(compresor displacement) Volume Langkah piston sering disebut juga sebagai jumlah gas

teoritis Efisiensi Volumetrik didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah gas riil dan

jumlah gas teoritis Secara matematis ditulis

sebagai berikut

volume riil

Efisiensi Volumetrik ( VE) = ----------------------- x 100

volume teoritik

18

Gambar 119 Grafik Perbandingan Volume Gas Kompresi

Perbandingan Kompresi

Faktor lain yang berpengaruh terhadap efisiensi volumetrik adalah hubungan antara tekanan

suction dan tekanan discharge Untuk memperoleh efek refrigerasi yang memuaskan maka

suhu evaporasi dan suhu kondensasi harus dijaga pada tingkatan tertentu Seperti diketahui

bahwa suhu evaporasi dan suhu kondensasi berbanding lurus dengan tekanan suction dan

tekanan discharge Selanjutnya perbandingan tekanan discharge dan tekanan suction secara

absolut disebut perbandingan kompresi

Tekanan Discharge (absolut)

Perbandingan Kompresi (Rc) = --------------------------------------

Tekanan Suction (absolut)

Pengaruh perbandingan kompresi terhadap efisiensi volumetrik

diberikan dalam tabel 11

Tabel 111 Efisiensi Volumetrik

19

Perbandingan Efesiens

kompresi volumetrik

2 873

22 86

24 849

26 835

28 82

3 808

32 795

34 783

36 772

38 76

4 749

42 737

44 725

46 713

48 701

5 69

6 633

7 582

8 535

9 49

10 449

Kontaminasi

Permasalahan yang dihadapi oleh kompresor torak adalah masalah Efisiensi Kompresi dan

masalah Kontaminasi Uap air atau moisture merupakan musuh utama sistem refrigerasi

Masuknya uap air ke dalam sistem dapat disebabkan oleh pekerjaan perakitan atau repair

yang tidak bagus Uap air yang masuk ke dalam sistem akan bercampur dengan refrigerant

dan lubricant Selanjutnya bila ketiga bahan tersebut bercampur dan medapat pemanasan

maka akan menghasilkan senyawa acid yang sangat korosif Bila terjadi demikian maka yang

fungsi oli refrigeran yang ada di dalam crankcase kompresor akan terganngu disamping itu

akumulasi acid yang berlebiahn pada kompresor akan berdampak timblnya kerak acid yang

20

menempel pada katub kompresor sehingga dapat mengakibatkan turunnya efisiensi kompresi

Bila 199 terjadi demikian maka efek pendingian juga akan berkurang atau

tidak optimal Untuk mengatasi hal tersebut maka perlu dilakukan serangkaian pengujian

untuk mengetahui efisiensi kompresi dan kebocoran katub dan setiap 5 tahun oli kompresor

harus diganti pada saat melakukan pekerjaan overhaul

21

POMPA TORAK

Karakteristik sistim pemompaan

1 Tahanan sistim head

Tekanan diperlukan untuk memompa cairan melewati sistim pada laju tertentu Tekanan ini

harus cukup tinggi untuk mengatasi tahanan sistim yang juga disebut ldquoheadrdquo Head total

merupakan jumlah dari head statik dan head gesekan friksi

a) Head statik

Head statik merupakan perbedaan tinggi antara sumber dan tujuan dari cairan yang

dipompakan (lihat Gambar 2a) Head statik merupakan aliran yang independen (lihat Gambar

2b) Head statik pada tekanan tertentu tergantung pada berat cairan dan dapat dihitung

dengan persamaan perikut

Head (dalam feet) = Tekanan (psi) X 231

Specific gravity

Head statik terdiri dari

Head hhisapan statis (hS) dihasilkan dari pengangkatan cairan relatif terhadap garis

pusat pompa hS nilainya positif jika ketinggian cairan diatas garis pusat pompa dan

negatif jika ketinggian cairan berada dibawah garis pusat pompa (juga disebut

ldquopengangkat hhisapanrdquo)

Head pembuangan statis (hd) jarak vertikal antara garis pusat pompa dan permukaan

cairan dalam tangki tujuan

b) Head gesekan friksi (hf)

Ini merupakan kehilangan yang diperlukan untuk mengatasi tahanan untuk mengalir dalam

pipa dan sambungan-sambungan Head ini tergantung pada ukuran kondisi dan jenis pipa

jumlah dan jenis sambungan debit aliran dan sifat dari cairan Head gesekan friksi

sebanding dengan kwadrat debit aliran seperti diperlihatkan dalam gambar 3 Loop tertutup

sistim sirkulasi hanya menampilkan head gesekan friksi (bukan head statik)

22

Kinerja hisapan pompa (NPSH)

Kavitasi atau penguapan adalah pembentukan gelembung dibagian dalam pompa Hal ini

dapat terjadi manakala tekanan statik fluida setempat menjadi lebih rendah dari tekanan uap

cairan (pada suhu sebenarnya) Kemungkinan penyebabnya adalah jika fluida semakin cepat

dalam kran pengendali atau disekitar impeler pompa

Penguapan itu sendiri tidak menyebabkan kerusakan Walau demikian bila kecepatan

berkurang dan tekanan bertambah uap akan menguap dan jatuh Hal ini memiliki tiga

pengaruh yang tidak dikehendaki

Erosi permukaan baling-baling terutama jika memompa cairan berbasis air

Meningkatnya kebisingan dan getaran mengakibatkan umur sil dan bearing menjadi

ebih pendek

Menyumbat sebagian lintasan impeler yang menurunkan kinerja pompa dan dalam kasus

yang ekstrim dapat menyebabkan kehilangan head total

Head Hisapan Positif Netto Tersedia Net Positive Suction Head Available (NPSHA)

menandakan jumlah hhisapan pompa yang melebihi tekanan uap cairan dan merupakan

karakteristik rancangan sistim NPSH yang diperlukan (NPSHR) adalah hisapan pompa yang

diperlukan untuk menghindari kavitasi dan merupakan karakteristik rancangan pompa

Pompa Torak

Pompa torak merupakan bagian terbesar dari kelompok pompa desak dengan gerak bolak-

balik Pompa torak dapat dibagi menjadi beberapa bagian antara lain sebagai berikut

1 Menurut cara kerjanya (a) pompa torak kerja tunggal (b) pompa torak kerja ganda

2 Menurut jumlah silindar yang dilaksanakan (a) pompa torak silindar tunggal (b)

pompa torak silindar banyak

Cara kerja popma torak silinder tunggal

Bila torak bergerak ke atas maka cairan akan terhisap jika torak bergerak ke bawah maka

cairan akan tertekan Karena torak selalu memilki kecepatan yang tidak tetap maka pada

pompa torak terjadi aliran zat cair yang tidak teratur Pada awal dana akhir langkahnya yaitu

23

pada titik mati torak berhenti sebentar dan torak itu mempunyai kecapatan terbesar pada

bagian tengah langkahnya Pada pompa torak satu silinder yang bekerja tunggal yang

penghisapan dan pengempaannya hanya terjadi pada satu sisi torak pompa malah tidak

mengeluarkan zat cair selam waktu tertentu

Cara kerja pompa torak satu silinder kerja ganda

Pompa mempunyai sebuah silinder sebuah torak dua buah katup isap dan dua buah katup

kempa Bila torak bergerak ke kanan maka katup isap akan tertutup dan katup kempa akan

membuka Zat cair yang berada di sebelah kanan sisi torak di kempa ke saluran kempa

melalui saluran kempa

Gambar Pompa torak

PENGKAJIAN POMPA

Bagian ini menjelaskan pengkajian kinerja pompa dan sistim pemompaan3

Bagaimana menghitung kinerja pompa

Kerja yang ditampilkan oleh sebuah pompa merupakan fungsi dari head total dan berat cairan

yang dipompa dalam jangka waktu yang diberikan Daya batang torak pompa (Ps) adalah

daya Hp yag dikirimkan ke batang torak pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya batang torak pompa Ps= Daya hidrolik hp Efisiensi pompa pump

Atau

24

Efisiensi pompa pump = Daya hidrolik Daya batang torak pompa

Keluaran pompa daya Hp air atau daya Hp hidrolik (hp) adalah daya Hp cairan yang

dikirimkan oleh pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya hidrolik hp = Q (m3detik ) x (hd - hs dalam m) x (kgm3) x g (mdetik2) 1000

Dimana

Q = debit aliran

hd = head pembuangan

hs = head penghisapan

= massa jenis fluida

g = percepatan gravitasi

Kesulitan-kesulitan dalam pengkajian pompa

Dalam praktek lebih sulit mengkaji kinerja pompa Beberapa alasan pentingnya adalah

Tidak adanya data pompa yang spesifik Data spesifikasi pompa (lihat Lembar Kerja 1

pada bagian 6) diperlukan untuk mengkaji kinerja pompa Hampir kebanyakan perusahaan

tidak memegang dokumen asli peralatan (OEM) yang memberikan data-data tersebut

Dalam kasus seperti ini persentase beban pompa untuk aliran pompa atau head tidak

dapat diperkirakan secara memuaskan

Kesulitan dalam pengukuran aliran Sulit untuk mengukur aliran yang sebenarnya

Bebarapa metoda digunakan untuk mengukur aliran Pada hampir kebanyakan kasus debit

aliran dihitung berdasarkan pada jenis fluida head dan ukuran pipa dll namun gambaran

yang dihitung mungkin tidak akan tepat Metoda lainnya membagi volum tangki dengan

waktu yang digunakan oleh pompa untuk mengisi tangki Tetapi metoda ini hanya dapat

diterapkan jika satu pompa berada dalam operasi dan jika kran pembuangan tangki

tertutup Cara yang paling canggih tepat dan memakan waktu sangat sedikit untuk

mengukur aliran pompa adalah dengan pengukuran yang menggunakan pengukur aliran

ultrasonik

Kalibrasi yang tidak benar terhadap pengukur tekanan dan instrumen pengukuran

Kalibrasi yang benar pada seluruh pengukur tekanan pada jalur penghisapan dan pembuangan

dan instrumen pengukur daya lainnya adalah penting untuk mendapatkan pengukuran

25

yang tepat Namun kalibrasi tidak harus selalu dilakukan Kadangkala digunakan faktor

koreksi jika alat pengukur dan instrumen tidak dikalibrasi dengan benar Keduanya akan

mengakibatkan tidak benarnya pengkajian kinerja pompa

4 PELUANG-PELUANG EFISIENSI ENERGI

Bagian ini meliputi area utama untuk memperbaiki pompa dan sistim pemompaan Area

utama bagi penghematan energi meliputi

Memilih pompa yang benar

Mengendalikan debit aliran dengan variasi kecepatan

Pompa dalam susunan paralel untuk memenuhi permintaan yang beragam

Membuang kran pengendali aliran

Membuang kendali by-pass

Kendali startstop pompa

Memperbaiki keseimbangan impeler

41 Memilih pompa yang benar4

Dalam memilih pompa para pemasok berusaha untuk mencocokan kurva sistim yang

diberikan oleh fihak pengguna dengan kurva pompa yang memenuhi kebutuhan tersebut

sedekat mungkin Titik operasi pompa adalah titik dimana kurva pompa dan kurva tahanan

sistim berpotongan (sebagaimana dijelaskan pada bagian 123) Walau begitu tidak

memungkinkan bagi satu titik operasi memenuhi seluruh kondisi operasi yang dikehendaki

Sebagai contoh bila kran pembuangan tersumbat kurva tahanan sistim bergeser ke sebelah

kiri dan begitu juga dengan titik operasinya (lihat Gambar 13) Gambar 13 dibawah

memperlihatkan kurva kinerja pompa yang dipasok penjual untuk pompa sentrifugal dimana

cairan yang akan dipompa adalah air bersih Titik Efisiensi Terbaik Best Efficiency Point

(BEP) merupakan kapasitas pemompaan pada diameter impeler maksimum dimana efisiensi

pompanya adalah yang paling tinggi Seluruh titik kesebelah kanan atau kiri BEP memiliki

efisiensi lebih rendah BEP terpengaruh jika pompa yang terpilih ukurannya berlebih

Alasannya adalah bahwa aliran pompa dengan ukuran berlebih harus dikendalikan dengan

metoda yang berbeda seperti kran penutup atau jalur by-pass Keduanya memberikan

tahanan tambahan dengan meningkatnya gesekan Sebagai akibatnya kurva sistim bergeser ke

kiri dan berpotongan dengan kurva pompa pada titik lainnya Sekarang BEP nya juga menjadi

lebih rendah Dengan kata lain efisiensi pompa berkurang sebab aliran keluar berkurang akan

tetapi pemakaian dayanya tidak Ketidak efisiensian pompa dengan ukuran berlebih dapat

26

diatasi dengan sebagai contoh pemasangan VSD penggerak dua kecepatan rpm lebih

rendah impeler yang lebih kecil atau yang seimbang (BEE 2004)

Gambar 13 Kurva kinerja pompa sentrifugal diberikan oleh pemasok

(Biro Efisiensi Energi 2004)

Menjelaskan pengaruh kecepatan5

Perputaran impeler pompa sentrifugal menghasilkan head Kecepatan keliling impeler

berhubungan langsung dengan kecepatan perputaran batang torak Oleh karena itu variasi

kecepatan putaran berpengaruh langsung pada kinerja pompa Parameter kinerja pompa

(debit alir head daya) akan berubah dengan bervariasinya kecepatan putaran Oleh karena

itu untuk mengendalikan kecepatan yang aman pada kecepatan yang berbeda-beda maka

penting untuk mengerti hubungan antara keduanya

Persamaan yang menjelaskan hubungan tersebut dikenal dengan ldquoHukum Afinitasrdquo

Debit aliran (Q) berbanding lurus dengan kecepatan putaran (N)

Head (H) berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan putarar

Daya (P) berbanding lurus dengan kubik kecepatan putaran

Sebagaimana dapat dilihat dari hukum diatas penggandaan kecepatan putaran pompa

sentrifugal akan meningkatkan pemakaian daya 8 kalinya Sebaliknya penurunan kecepatan

yang kecil akan berakibat penurunan pemakaian daya yang sangat besar Hal ini menjadikan

dasar bagi penghematan energi pada pompa sentrifugal dengan kebutuhan aliran yang

27

bervariasi Hal yang relevan untuk dicatat bahwa pengendalian aliran oleh pengaturan

kecepatan selalu lebih efisien daripada oleh kran pengendali Hal ini disebabkan kran

menurunkan aliran namun tidak menurunkan pemakaian energi pompa Sebagai tambahan

terhadap penghematan energi terdapat manfaat lainnya dari kecepatan yang lebih rendah

tersebut

Umur bantalan meningkat Hal ini disebabkan bantalan membawa gaya hidrolik pada

impeler (dihasilkan oleh profil tekanan dibagian dalam wadah pompa) yang berkurang

kira-kira sebesar kuadrat kecepatan Untuk sebuah pompa umur bantalan sebanding

dengan kecepatan pangkat tujuh (N7)

Getaran dan kebisingan berkurang dan umur sil meningkat selama titik tugas tetap berada

didalam kisaran operasi yang diperbolehkan

Menggunakan penggerak kecepatan yang bervariasi variable speed drive (VSD)

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa pengendalian kecepatan pompa merupakan

cara yang paling efisien dalam mengendalikan aliran sebab jika kecepatan pompa berkurang

maka pemakaian daya juga berkurang Metoda yang biasanya banyak digunakan untuk

menurunkan kecepatan pompa adalah Penggerak Kecepatan yang Bervariasi Variable Speed

Drive (VSD)

VSD memperbolehkan pengaturan kecepatan pompa berada diatas kisaran yang kontinyu

menghindarkan kebutuhan untuk melompat dari satu kecepatan ke kecepatan lainnya

sebagaimana yang terjadi dengan pompa yang berkecepatan berlipat Kecepatan pompa

dengan pengendali VSD menggunakan dua jenis sistim

VSD mekanis meliputi sarang hidrolik kopling fluida dan belts dan pully yang dapat

diatur-atur

VSD listrik meliputi sarang arus eddy pengendali motor dengan rotor yang melingkar

pengendali frekuensi yang bervariasi variable frequency drives (VFDs)

VFDs adalah yang paling populer dan mengatur frekuensi listrik dari daya yang dipasok ke

motor untuk mengubah kecepatan perputaran motor Untuk beberapa sistim VFDs

menawarkan sesuatu yang berharga untuk memperbaiki efisiensi operasi pompa pada kondisi

operasi yang berbeda-beda Pengaruh pelambatan kecepatan pompa pada operasi pompa

28

digambarkan dalam Gambar 14 Ketika VFD menurunkan RPM pompa kurva headaliran

dan daya bergerak turun dan ke arah kiri dan kurva efisiensi juga bergeser ke sebelah kiri

Keuntungan utama penggunaan VSD disamping penghematan energi adalah (US DOE

2004)

Memperbaiki pengendalian proses sebab dapat memperbaiki variasi- variasi kecil dalam

aliran lebih cepat

Memperbaiki kehandalan sistim sebab pemakaian pompa bantalan dan sil jadi berkurang

Penurunan modal dan biaya perawatan sebab kran pengendali jalur by-pass dan starter

konvensional tidak diperlukan lagi Kemampuan starter lunak VSD membolehkan motor

memiliki arus start-up yang lebih rendah

Gambar 14 Pengaruh dari VFD (US DOE 2004)

Pompa yang dipasang paralel untuk memenuhi permintaan yang bervariasi

Mengoperasikan dua pompa secara paralel dan mematikan salah satu jika kebutuhan menjadi

lebih rendah dapat menghasilkan penghematan energi yang signifikan Dapat digunakan

pompa yang memberikan debit aliran yang berbeda-beda Pompa yang dipasang secara

paralel merupakan sebuah opsi jika head statik lebih dari lima puluh persen head total

Gambar 15 memperlihatkan kurva pompa untuk pompa tunggal dua pompa yang beroperasi

secara paralel Gambar ini juga memperlihatkan bahwa kurva sistim pada umumnya tidak

berubah dengan jalannya pompa secara paralel Debit aliran lebih rendah dari penjumlahan

debit aliran berbagai pompa

29

Gambar 15 Kurva kinerja pompa yang dipasang paralel (BPMA)

Menghilangkan kran pengendali aliran

Metoda lain untuk mengendalikan aliran adalah dengan menutup atau membuka kran

pembuangan (hal ini dikenal juga dengan kran ldquothrottlingrdquo) Walau metoda ini menurunkan

tekanan namun tidak mengurangi pemakaian daya sebab head total (head statik) bertambah

Gambar 16 memperlihatkan bagaimana kurva sistim bergerak naik dan ke kiri ketika kran

pembuangan ditutup setengahnya Metoda ini meningkatkan getaran dan korosi sehingga

meningkatkan biaya perawatan pompa dan secara potensial mengurangi umurnya VSD

merupakan suatu pemecahan yang lebih baik dari sudut pandang efisiensi energi

30

Gambar 16 Pengendalian Aliran Pompa dengan Kran (BPMA)

Page 5: Pompa Torak

5

Sistim pemompaan bertanggung jawab terhadap hampir 20 kebutuhan energi listrik dunia

dan penggunaan energi dalam operasi pabrik industri tertentu berkisar 25-50 (US DOE

2004)

Pompa memiliki dua kegunaan utama

sect Memindahkan cairan dari satu tempat ke tempat lainnya (misalnya air dari aquifer bawah

tanah ke tangki penyimpan air)

sect Mensirkulasikan cairan sekitar sistim (misalnya air pendingin atau pelumas yang melewati

mesin-mesin dan peralatan)

Komponen utama sistim pemompaan adalah

sect Pompa(beberapa jenis pompa dijelaskan dalam bagian 2)

sect Mesin penggerak motor listrik mesin diesel atau sistim udara

sect Pemipaan digunakan untuk membawa fluida

sect Kran digunakan untuk mengendalikan aliran dalam sistim

sect Sambungan pengendalian dan instrumentasi lainnya

sect Peralatan pengguna akhir yang memiliki berbagai persyaratan

(misalnya tekanan aliran) yang menentukan komponen dan susunan sistim pemompaan

Contohnya adalah alat penukar panas tangki dan mesin hidrolik

Pompa dan mesin penggerak biasanya merupakan komponen yang paling efisien energinya

II Kompresor

Kompresor adalah mesin untuk memampatkan udara atau gas Kompresor udara biasanya

mengisap udara dari atmosfir Namun ada pula yang mengisap udara atau gas yang

bertekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfir dikatakan kompresor bekerja sebagai penguat

Sebaliknya ada kompresor yang mengisap gas yang bertekanan lebih rendah dari tekanan

atmosfir Dalam hal ini kompresor disebut pompa vakum

Jenis-Jenis Kompresor

Kompresor terdapat dalam berbagai jenis dan model tergantung pada volume dan tekanannya

Klasifikasi kompresor tergantung tekanannya adalah

- kompresor (pemampat) dipakai untuk tekanan tinggi

- blower (peniup) dipakai untuk tekanan agak rendah

6

- fan (kipas) dipakai untuk tekanan sangat rendah

Atas dasar cara pemampatannya kompresor dibagi atas jenis

- Jenis turbo (aliran)

Jenis ini menaikkan tekanan dan kecepatan gas dengan gaya sentrifugal yang ditimbulkan

oleh kipas (impeler) atau dengan gaya angkat yang ditimbulkan oleh sudu-sudu

- Jenis perpindahan (displacement)

Jenis ini menaikkan tekanan dengan memperkecil atau memampatkan volume gas yang

diisap ke dalam silinder atau stator oleh sudu Jenis perpindahan terdiri dari jenis putar

(piston putar) dan jenis bolak balik (torak)

Beberapa jenis kompresor tersebut antara lain adalah

- Kompresor piston satu tahap

- Kompresor piston dua tahap bentuk V

- Kompresor piston dua tahap kerja ganda

- Kompresor Membran ( Diaphragma )

- Kompresor Sudu Geser

- Kompresor Sekrup

- Kompresor Roots ndash Blower

- Kompresor Aliran (Turbin)

KOMPRESOR TORAK

Fungsi Kompresor

7

Dalam pembahasan siklus refrigeran pada sistem refrigerasi kompresi gas telah diketahui

operasi kompresor Maksud dari operasi kompresor adalah untuk memastikan bahwa suhu

gas refrigeran yang disalurkan ke kondenser harus lebih tinggi dari suhu

condensing medium Bila suhu gas refrigeran lebih tinggi dari suhu condensing medium (

udara atau air) maka energi panas yang dikandung refrigeran dapat dipindahkan ke

condensing medium akibatnya suhu refrigeran dapat diturunkan walaupun tekanannya tetap

Oleh karena itu kompresor harus dapat mengubah kondisi gas refrigeran yang

bersuhu rendah dari evaporator menjadi gas yang bersuhu tinggi pada saat meninggalkan

saluran discharge kompresor Tingkat suhu yang harus dicapai tergantung pada jenis

refrigeran dan suhu lingkungannya

Dilihat dari prinsipoperasinya maka kompresor dapat dibedakan menjadi dua yaitu

a Mechanical Action

Yang termasuk dalam jenis ini adalah

1048790 Kompresor Torak

1048790 Kompresor Rotary

1048790 Kompresor Sekrup

Pada mechanical action compressor efek kompresi gas diperoleh dengan menurunkan

volume gas secara reciprocating

Gambar 111 Mechanical Action

8

Kompresor didesain dan dirancang agar dapat memberikan pelayanan dalam jangka panjang

walaupun digunakan secara terus menerus dalam sistem refrigerasi kompresi gas Untuk

dapat melakukan performa seperti yang diharapkan maka kompresor harus bekerja sesuai

kondisi yang diharapkan terutama kondisi suhu dan tekanan refrigeran pada saat masuk

dan meninggalkan katub kompresor

b Rotary Action

Pada rotary action compressor efek kompresi diperoleh dengan menekan gas yang berasal

dari ruang chamber menuju ke saluran tekan yang berdiameter kecil untuk menurunkan

volume gas

9

Gambar 112 Aksi Mekanik Rotary Compressor

Kompresor Torak

Sesuai dengan namanya kompresor ini menggunakan torak atau piston yang diletakkan di

dalam suatu tabung silinder Piston dapat bergerak bebas turun naik untuk menimbulkan efek

penurunan volume gas yang berada di bagian atas piston Di bagian atas silinder diletakkan

katub yang dapat membuka dan menutup karena mendapat tekanan dari gas

Jumlah silinder yang digunakan dapat berupa silinder tunggal misalnya yang banyak

diterapkan pada unit domestik dan dapat berupa multi silinder Jumlah silinder dapat

mencapai 16 buah silinder yang diterapkan pada unit komersial dan industrial

10

Pada sistem multi silinder maka susunan silinder dapat diatur dalam

4 formasi yaitu

a Paralel

b Bentuk V

c Bentuk W

d Bentuk VW

Gambar 113 Formasi Silinder kompresor

Operasi Piston dan Siklus Diagram Gambar 114 memperlihatkan hubungan antara posisi

piston(torak) dengan operasi katub-katub kompresor ( katub hisap dan katub tekan )

11

Gambar 114 Siklus Operasi Kompresor

Katub Kompresor

Katub kompresor yang digunakan pada kompresor refrigerasi lebih cenderung ke Pressure

Actuated daripada ke Mechanical Actuated 192

Perhatikan lagi gambar 114 tentang siklus operasi kompresor torak Pergerakan katub-katub

kompresor baik katub pada sisi tekanan rendah (suction) dan katub pada sisi tekanan tinggi

(discharge) semata-mata dipengaruhi oleh variasi tekanan yang bekerja pada kedua sisi

tekanan tersebut

Gambar 114 a torak pada posisi titik mati atas kedua katub menutup karena tekanan pada

ruangan silinder sama dengan tekanan discharge

Gambar 114 b saat piston mencapai posisi tertentu di mana tekanan pad ruang silinder lebih

rendah dari pada tekanan suction maka katub hisap akan membuka dan refrijeran masuk ke

ruang silinder

12

Gambar 114 c piston mulai bergerak dari titik mati bawah bila tekanan ruang silinder lebih

besar dari pada dengan tekanan suction maka katub hisap menutup

Gambar 114 d Ketika piston mencapai posisi tertentu tekanan ruang silinder lebih besar dari

tekanan discharge maka katub tekan membukamenyalurkan refrijeran ke condenseor

Bandingkan sistem kompresi pada silinder motor bensin Pergerakan katub-katubnya lebih ke

mechanical actuated daripada pressure actuated Demikian pula pada sistem kompresi

kompresor udara biasa Jadi katub kompresor refrigerasi memang berbeda dengan katub

kompresor pada umumnya dilihat dari actingnya Oleh karena itu ada tuntutan khusus yang

harus dipenuhi oleh katub kompresor refrigerasi

A Karakteristik Ideal

1 Dapat memberikan efek pembukaan katub yang maksimum dengan sedikit hambatan untuk

menimbulkan trotling gas

2 Katub dapat terbuka dengan menggunakan tenaga yang ringan

3 Katub harus dapat terbuka atau tertutup secara cepat untuk mengurangi kebocoran

4 Katub tidak mempunyai efek menambah clearance volume

5 Katub harus kuat dan tahan lama 193

B Jenis Katub

Untuk memenuhi karakteristik tersebut di atas maka telah didesain dan dirancang secara

khusus beberapa jenis katub yaitu

1 Katub Plat Ring (Ring Plate Valve Disk Valve ) Gambar 35 memperlihatkan katub

kompresor dari jenis ring plate valve Katub ini terdiri dari dudukan katub (valve seat) satu

atau lebih plat ring (ring plate) satu atau lebih pegas katub (valve spring) dan retainer Plat

ring-nya dicekam kuat oleh dudukan katub melalui pegas katub yang juga berfungsi lain

membantu mempercepat penutupan katub Sedang fungsi retainer adalah memegang pegas

katub pada selalu pada posisi yang benar dan membatasi pergerakkannya Katub plat ring ini

dapat digunakan untuk kompresor kecepatan tinggi dan rendah Dapat pula digunakan

13

sebagai katub suction dan discharge

Gambar 115 Perakitan Katub Plat Ring untuk Discharge

2 Flexing Valve

Desain flexing valve yang digunakan pada kompresor ukuran kecil adalah yang lazim disebut

sebagai flapper valve Katub flapper ini terbuat dari lempengan baja tipis yang dicekap kuat

pada salah satu ujungnya sedang ujung lainnya ditempatkan pada dudukan katub tepat di atas

lubang katubnya (port valve) Di mana ujung katub yang bebas akan bergerak secara flexing

atau flapping untuk membuka dan menutup katub

Seperti diperhatikan dalam gambar 36

14

Gambar 116 Prinsip Katub Flexing dari jenis Flapper

Gambar 117

15

Gambar 117 Perakitan Katub Flapper untuk Katub Discharge

Gambar 117 Perakitan Katub Flapper untuk Katub Discharge 195 Seperti dierlihatkan dalam

gambar 107 desain flapper biasanya digunakan untuk katub discharge dan sering disebut

sebagai beam valve Plat katubnya dipasang di atas lubang (port) melalui sebuah pegas yang

terasang di tengah katub platnya sehingga plat katubnya dapat bergerak ke atas (membuka

lubang katub) Gerakan turun dari plat katubnya semata-mata karena gaya pegas Pegas katub

ini juga berfungsi sebagai pengaman untuk mencegah bila ada cairan atau kotoran yang

masuk ke lubang katub

16

Gambar 118 Konstruksi Katub Flapper

Compressor Displacement

Compressor Displacement adalah istilah yang diberikan untuk menentukan jumlah gas

refrigeran yang dapat dikompresi dan dipindahkan oleh torak pada saat toraknya melangkah

dari BDC ke

TDC Secara matematis ditulis

Vp = 1048790 R2 LN n

Di mana Vp Compressor displacement

R Jari-jari piston

L Langkah Piston

N Jumlah piston

n putaran per detik

17

Gambar 118 Siklus Langkah Kompresor

Efisiensi Volumetrik

Karena efek ruang sisa (clearance volume) yaitu celah antara piston pada titik mati atas dan

katub kompresor maka mengakibatkan sebagian ekspansi gas tertahan di bagian atas silinder

sehinga jumlah gas riil (aktual) yang dapat dikompresi oleh torak kompresor lebih kecil

daripada kemampuan kompresor sebenarnya sesuai dengan volume langkah piston

(compresor displacement) Volume Langkah piston sering disebut juga sebagai jumlah gas

teoritis Efisiensi Volumetrik didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah gas riil dan

jumlah gas teoritis Secara matematis ditulis

sebagai berikut

volume riil

Efisiensi Volumetrik ( VE) = ----------------------- x 100

volume teoritik

18

Gambar 119 Grafik Perbandingan Volume Gas Kompresi

Perbandingan Kompresi

Faktor lain yang berpengaruh terhadap efisiensi volumetrik adalah hubungan antara tekanan

suction dan tekanan discharge Untuk memperoleh efek refrigerasi yang memuaskan maka

suhu evaporasi dan suhu kondensasi harus dijaga pada tingkatan tertentu Seperti diketahui

bahwa suhu evaporasi dan suhu kondensasi berbanding lurus dengan tekanan suction dan

tekanan discharge Selanjutnya perbandingan tekanan discharge dan tekanan suction secara

absolut disebut perbandingan kompresi

Tekanan Discharge (absolut)

Perbandingan Kompresi (Rc) = --------------------------------------

Tekanan Suction (absolut)

Pengaruh perbandingan kompresi terhadap efisiensi volumetrik

diberikan dalam tabel 11

Tabel 111 Efisiensi Volumetrik

19

Perbandingan Efesiens

kompresi volumetrik

2 873

22 86

24 849

26 835

28 82

3 808

32 795

34 783

36 772

38 76

4 749

42 737

44 725

46 713

48 701

5 69

6 633

7 582

8 535

9 49

10 449

Kontaminasi

Permasalahan yang dihadapi oleh kompresor torak adalah masalah Efisiensi Kompresi dan

masalah Kontaminasi Uap air atau moisture merupakan musuh utama sistem refrigerasi

Masuknya uap air ke dalam sistem dapat disebabkan oleh pekerjaan perakitan atau repair

yang tidak bagus Uap air yang masuk ke dalam sistem akan bercampur dengan refrigerant

dan lubricant Selanjutnya bila ketiga bahan tersebut bercampur dan medapat pemanasan

maka akan menghasilkan senyawa acid yang sangat korosif Bila terjadi demikian maka yang

fungsi oli refrigeran yang ada di dalam crankcase kompresor akan terganngu disamping itu

akumulasi acid yang berlebiahn pada kompresor akan berdampak timblnya kerak acid yang

20

menempel pada katub kompresor sehingga dapat mengakibatkan turunnya efisiensi kompresi

Bila 199 terjadi demikian maka efek pendingian juga akan berkurang atau

tidak optimal Untuk mengatasi hal tersebut maka perlu dilakukan serangkaian pengujian

untuk mengetahui efisiensi kompresi dan kebocoran katub dan setiap 5 tahun oli kompresor

harus diganti pada saat melakukan pekerjaan overhaul

21

POMPA TORAK

Karakteristik sistim pemompaan

1 Tahanan sistim head

Tekanan diperlukan untuk memompa cairan melewati sistim pada laju tertentu Tekanan ini

harus cukup tinggi untuk mengatasi tahanan sistim yang juga disebut ldquoheadrdquo Head total

merupakan jumlah dari head statik dan head gesekan friksi

a) Head statik

Head statik merupakan perbedaan tinggi antara sumber dan tujuan dari cairan yang

dipompakan (lihat Gambar 2a) Head statik merupakan aliran yang independen (lihat Gambar

2b) Head statik pada tekanan tertentu tergantung pada berat cairan dan dapat dihitung

dengan persamaan perikut

Head (dalam feet) = Tekanan (psi) X 231

Specific gravity

Head statik terdiri dari

Head hhisapan statis (hS) dihasilkan dari pengangkatan cairan relatif terhadap garis

pusat pompa hS nilainya positif jika ketinggian cairan diatas garis pusat pompa dan

negatif jika ketinggian cairan berada dibawah garis pusat pompa (juga disebut

ldquopengangkat hhisapanrdquo)

Head pembuangan statis (hd) jarak vertikal antara garis pusat pompa dan permukaan

cairan dalam tangki tujuan

b) Head gesekan friksi (hf)

Ini merupakan kehilangan yang diperlukan untuk mengatasi tahanan untuk mengalir dalam

pipa dan sambungan-sambungan Head ini tergantung pada ukuran kondisi dan jenis pipa

jumlah dan jenis sambungan debit aliran dan sifat dari cairan Head gesekan friksi

sebanding dengan kwadrat debit aliran seperti diperlihatkan dalam gambar 3 Loop tertutup

sistim sirkulasi hanya menampilkan head gesekan friksi (bukan head statik)

22

Kinerja hisapan pompa (NPSH)

Kavitasi atau penguapan adalah pembentukan gelembung dibagian dalam pompa Hal ini

dapat terjadi manakala tekanan statik fluida setempat menjadi lebih rendah dari tekanan uap

cairan (pada suhu sebenarnya) Kemungkinan penyebabnya adalah jika fluida semakin cepat

dalam kran pengendali atau disekitar impeler pompa

Penguapan itu sendiri tidak menyebabkan kerusakan Walau demikian bila kecepatan

berkurang dan tekanan bertambah uap akan menguap dan jatuh Hal ini memiliki tiga

pengaruh yang tidak dikehendaki

Erosi permukaan baling-baling terutama jika memompa cairan berbasis air

Meningkatnya kebisingan dan getaran mengakibatkan umur sil dan bearing menjadi

ebih pendek

Menyumbat sebagian lintasan impeler yang menurunkan kinerja pompa dan dalam kasus

yang ekstrim dapat menyebabkan kehilangan head total

Head Hisapan Positif Netto Tersedia Net Positive Suction Head Available (NPSHA)

menandakan jumlah hhisapan pompa yang melebihi tekanan uap cairan dan merupakan

karakteristik rancangan sistim NPSH yang diperlukan (NPSHR) adalah hisapan pompa yang

diperlukan untuk menghindari kavitasi dan merupakan karakteristik rancangan pompa

Pompa Torak

Pompa torak merupakan bagian terbesar dari kelompok pompa desak dengan gerak bolak-

balik Pompa torak dapat dibagi menjadi beberapa bagian antara lain sebagai berikut

1 Menurut cara kerjanya (a) pompa torak kerja tunggal (b) pompa torak kerja ganda

2 Menurut jumlah silindar yang dilaksanakan (a) pompa torak silindar tunggal (b)

pompa torak silindar banyak

Cara kerja popma torak silinder tunggal

Bila torak bergerak ke atas maka cairan akan terhisap jika torak bergerak ke bawah maka

cairan akan tertekan Karena torak selalu memilki kecepatan yang tidak tetap maka pada

pompa torak terjadi aliran zat cair yang tidak teratur Pada awal dana akhir langkahnya yaitu

23

pada titik mati torak berhenti sebentar dan torak itu mempunyai kecapatan terbesar pada

bagian tengah langkahnya Pada pompa torak satu silinder yang bekerja tunggal yang

penghisapan dan pengempaannya hanya terjadi pada satu sisi torak pompa malah tidak

mengeluarkan zat cair selam waktu tertentu

Cara kerja pompa torak satu silinder kerja ganda

Pompa mempunyai sebuah silinder sebuah torak dua buah katup isap dan dua buah katup

kempa Bila torak bergerak ke kanan maka katup isap akan tertutup dan katup kempa akan

membuka Zat cair yang berada di sebelah kanan sisi torak di kempa ke saluran kempa

melalui saluran kempa

Gambar Pompa torak

PENGKAJIAN POMPA

Bagian ini menjelaskan pengkajian kinerja pompa dan sistim pemompaan3

Bagaimana menghitung kinerja pompa

Kerja yang ditampilkan oleh sebuah pompa merupakan fungsi dari head total dan berat cairan

yang dipompa dalam jangka waktu yang diberikan Daya batang torak pompa (Ps) adalah

daya Hp yag dikirimkan ke batang torak pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya batang torak pompa Ps= Daya hidrolik hp Efisiensi pompa pump

Atau

24

Efisiensi pompa pump = Daya hidrolik Daya batang torak pompa

Keluaran pompa daya Hp air atau daya Hp hidrolik (hp) adalah daya Hp cairan yang

dikirimkan oleh pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya hidrolik hp = Q (m3detik ) x (hd - hs dalam m) x (kgm3) x g (mdetik2) 1000

Dimana

Q = debit aliran

hd = head pembuangan

hs = head penghisapan

= massa jenis fluida

g = percepatan gravitasi

Kesulitan-kesulitan dalam pengkajian pompa

Dalam praktek lebih sulit mengkaji kinerja pompa Beberapa alasan pentingnya adalah

Tidak adanya data pompa yang spesifik Data spesifikasi pompa (lihat Lembar Kerja 1

pada bagian 6) diperlukan untuk mengkaji kinerja pompa Hampir kebanyakan perusahaan

tidak memegang dokumen asli peralatan (OEM) yang memberikan data-data tersebut

Dalam kasus seperti ini persentase beban pompa untuk aliran pompa atau head tidak

dapat diperkirakan secara memuaskan

Kesulitan dalam pengukuran aliran Sulit untuk mengukur aliran yang sebenarnya

Bebarapa metoda digunakan untuk mengukur aliran Pada hampir kebanyakan kasus debit

aliran dihitung berdasarkan pada jenis fluida head dan ukuran pipa dll namun gambaran

yang dihitung mungkin tidak akan tepat Metoda lainnya membagi volum tangki dengan

waktu yang digunakan oleh pompa untuk mengisi tangki Tetapi metoda ini hanya dapat

diterapkan jika satu pompa berada dalam operasi dan jika kran pembuangan tangki

tertutup Cara yang paling canggih tepat dan memakan waktu sangat sedikit untuk

mengukur aliran pompa adalah dengan pengukuran yang menggunakan pengukur aliran

ultrasonik

Kalibrasi yang tidak benar terhadap pengukur tekanan dan instrumen pengukuran

Kalibrasi yang benar pada seluruh pengukur tekanan pada jalur penghisapan dan pembuangan

dan instrumen pengukur daya lainnya adalah penting untuk mendapatkan pengukuran

25

yang tepat Namun kalibrasi tidak harus selalu dilakukan Kadangkala digunakan faktor

koreksi jika alat pengukur dan instrumen tidak dikalibrasi dengan benar Keduanya akan

mengakibatkan tidak benarnya pengkajian kinerja pompa

4 PELUANG-PELUANG EFISIENSI ENERGI

Bagian ini meliputi area utama untuk memperbaiki pompa dan sistim pemompaan Area

utama bagi penghematan energi meliputi

Memilih pompa yang benar

Mengendalikan debit aliran dengan variasi kecepatan

Pompa dalam susunan paralel untuk memenuhi permintaan yang beragam

Membuang kran pengendali aliran

Membuang kendali by-pass

Kendali startstop pompa

Memperbaiki keseimbangan impeler

41 Memilih pompa yang benar4

Dalam memilih pompa para pemasok berusaha untuk mencocokan kurva sistim yang

diberikan oleh fihak pengguna dengan kurva pompa yang memenuhi kebutuhan tersebut

sedekat mungkin Titik operasi pompa adalah titik dimana kurva pompa dan kurva tahanan

sistim berpotongan (sebagaimana dijelaskan pada bagian 123) Walau begitu tidak

memungkinkan bagi satu titik operasi memenuhi seluruh kondisi operasi yang dikehendaki

Sebagai contoh bila kran pembuangan tersumbat kurva tahanan sistim bergeser ke sebelah

kiri dan begitu juga dengan titik operasinya (lihat Gambar 13) Gambar 13 dibawah

memperlihatkan kurva kinerja pompa yang dipasok penjual untuk pompa sentrifugal dimana

cairan yang akan dipompa adalah air bersih Titik Efisiensi Terbaik Best Efficiency Point

(BEP) merupakan kapasitas pemompaan pada diameter impeler maksimum dimana efisiensi

pompanya adalah yang paling tinggi Seluruh titik kesebelah kanan atau kiri BEP memiliki

efisiensi lebih rendah BEP terpengaruh jika pompa yang terpilih ukurannya berlebih

Alasannya adalah bahwa aliran pompa dengan ukuran berlebih harus dikendalikan dengan

metoda yang berbeda seperti kran penutup atau jalur by-pass Keduanya memberikan

tahanan tambahan dengan meningkatnya gesekan Sebagai akibatnya kurva sistim bergeser ke

kiri dan berpotongan dengan kurva pompa pada titik lainnya Sekarang BEP nya juga menjadi

lebih rendah Dengan kata lain efisiensi pompa berkurang sebab aliran keluar berkurang akan

tetapi pemakaian dayanya tidak Ketidak efisiensian pompa dengan ukuran berlebih dapat

26

diatasi dengan sebagai contoh pemasangan VSD penggerak dua kecepatan rpm lebih

rendah impeler yang lebih kecil atau yang seimbang (BEE 2004)

Gambar 13 Kurva kinerja pompa sentrifugal diberikan oleh pemasok

(Biro Efisiensi Energi 2004)

Menjelaskan pengaruh kecepatan5

Perputaran impeler pompa sentrifugal menghasilkan head Kecepatan keliling impeler

berhubungan langsung dengan kecepatan perputaran batang torak Oleh karena itu variasi

kecepatan putaran berpengaruh langsung pada kinerja pompa Parameter kinerja pompa

(debit alir head daya) akan berubah dengan bervariasinya kecepatan putaran Oleh karena

itu untuk mengendalikan kecepatan yang aman pada kecepatan yang berbeda-beda maka

penting untuk mengerti hubungan antara keduanya

Persamaan yang menjelaskan hubungan tersebut dikenal dengan ldquoHukum Afinitasrdquo

Debit aliran (Q) berbanding lurus dengan kecepatan putaran (N)

Head (H) berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan putarar

Daya (P) berbanding lurus dengan kubik kecepatan putaran

Sebagaimana dapat dilihat dari hukum diatas penggandaan kecepatan putaran pompa

sentrifugal akan meningkatkan pemakaian daya 8 kalinya Sebaliknya penurunan kecepatan

yang kecil akan berakibat penurunan pemakaian daya yang sangat besar Hal ini menjadikan

dasar bagi penghematan energi pada pompa sentrifugal dengan kebutuhan aliran yang

27

bervariasi Hal yang relevan untuk dicatat bahwa pengendalian aliran oleh pengaturan

kecepatan selalu lebih efisien daripada oleh kran pengendali Hal ini disebabkan kran

menurunkan aliran namun tidak menurunkan pemakaian energi pompa Sebagai tambahan

terhadap penghematan energi terdapat manfaat lainnya dari kecepatan yang lebih rendah

tersebut

Umur bantalan meningkat Hal ini disebabkan bantalan membawa gaya hidrolik pada

impeler (dihasilkan oleh profil tekanan dibagian dalam wadah pompa) yang berkurang

kira-kira sebesar kuadrat kecepatan Untuk sebuah pompa umur bantalan sebanding

dengan kecepatan pangkat tujuh (N7)

Getaran dan kebisingan berkurang dan umur sil meningkat selama titik tugas tetap berada

didalam kisaran operasi yang diperbolehkan

Menggunakan penggerak kecepatan yang bervariasi variable speed drive (VSD)

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa pengendalian kecepatan pompa merupakan

cara yang paling efisien dalam mengendalikan aliran sebab jika kecepatan pompa berkurang

maka pemakaian daya juga berkurang Metoda yang biasanya banyak digunakan untuk

menurunkan kecepatan pompa adalah Penggerak Kecepatan yang Bervariasi Variable Speed

Drive (VSD)

VSD memperbolehkan pengaturan kecepatan pompa berada diatas kisaran yang kontinyu

menghindarkan kebutuhan untuk melompat dari satu kecepatan ke kecepatan lainnya

sebagaimana yang terjadi dengan pompa yang berkecepatan berlipat Kecepatan pompa

dengan pengendali VSD menggunakan dua jenis sistim

VSD mekanis meliputi sarang hidrolik kopling fluida dan belts dan pully yang dapat

diatur-atur

VSD listrik meliputi sarang arus eddy pengendali motor dengan rotor yang melingkar

pengendali frekuensi yang bervariasi variable frequency drives (VFDs)

VFDs adalah yang paling populer dan mengatur frekuensi listrik dari daya yang dipasok ke

motor untuk mengubah kecepatan perputaran motor Untuk beberapa sistim VFDs

menawarkan sesuatu yang berharga untuk memperbaiki efisiensi operasi pompa pada kondisi

operasi yang berbeda-beda Pengaruh pelambatan kecepatan pompa pada operasi pompa

28

digambarkan dalam Gambar 14 Ketika VFD menurunkan RPM pompa kurva headaliran

dan daya bergerak turun dan ke arah kiri dan kurva efisiensi juga bergeser ke sebelah kiri

Keuntungan utama penggunaan VSD disamping penghematan energi adalah (US DOE

2004)

Memperbaiki pengendalian proses sebab dapat memperbaiki variasi- variasi kecil dalam

aliran lebih cepat

Memperbaiki kehandalan sistim sebab pemakaian pompa bantalan dan sil jadi berkurang

Penurunan modal dan biaya perawatan sebab kran pengendali jalur by-pass dan starter

konvensional tidak diperlukan lagi Kemampuan starter lunak VSD membolehkan motor

memiliki arus start-up yang lebih rendah

Gambar 14 Pengaruh dari VFD (US DOE 2004)

Pompa yang dipasang paralel untuk memenuhi permintaan yang bervariasi

Mengoperasikan dua pompa secara paralel dan mematikan salah satu jika kebutuhan menjadi

lebih rendah dapat menghasilkan penghematan energi yang signifikan Dapat digunakan

pompa yang memberikan debit aliran yang berbeda-beda Pompa yang dipasang secara

paralel merupakan sebuah opsi jika head statik lebih dari lima puluh persen head total

Gambar 15 memperlihatkan kurva pompa untuk pompa tunggal dua pompa yang beroperasi

secara paralel Gambar ini juga memperlihatkan bahwa kurva sistim pada umumnya tidak

berubah dengan jalannya pompa secara paralel Debit aliran lebih rendah dari penjumlahan

debit aliran berbagai pompa

29

Gambar 15 Kurva kinerja pompa yang dipasang paralel (BPMA)

Menghilangkan kran pengendali aliran

Metoda lain untuk mengendalikan aliran adalah dengan menutup atau membuka kran

pembuangan (hal ini dikenal juga dengan kran ldquothrottlingrdquo) Walau metoda ini menurunkan

tekanan namun tidak mengurangi pemakaian daya sebab head total (head statik) bertambah

Gambar 16 memperlihatkan bagaimana kurva sistim bergerak naik dan ke kiri ketika kran

pembuangan ditutup setengahnya Metoda ini meningkatkan getaran dan korosi sehingga

meningkatkan biaya perawatan pompa dan secara potensial mengurangi umurnya VSD

merupakan suatu pemecahan yang lebih baik dari sudut pandang efisiensi energi

30

Gambar 16 Pengendalian Aliran Pompa dengan Kran (BPMA)

Page 6: Pompa Torak

6

- fan (kipas) dipakai untuk tekanan sangat rendah

Atas dasar cara pemampatannya kompresor dibagi atas jenis

- Jenis turbo (aliran)

Jenis ini menaikkan tekanan dan kecepatan gas dengan gaya sentrifugal yang ditimbulkan

oleh kipas (impeler) atau dengan gaya angkat yang ditimbulkan oleh sudu-sudu

- Jenis perpindahan (displacement)

Jenis ini menaikkan tekanan dengan memperkecil atau memampatkan volume gas yang

diisap ke dalam silinder atau stator oleh sudu Jenis perpindahan terdiri dari jenis putar

(piston putar) dan jenis bolak balik (torak)

Beberapa jenis kompresor tersebut antara lain adalah

- Kompresor piston satu tahap

- Kompresor piston dua tahap bentuk V

- Kompresor piston dua tahap kerja ganda

- Kompresor Membran ( Diaphragma )

- Kompresor Sudu Geser

- Kompresor Sekrup

- Kompresor Roots ndash Blower

- Kompresor Aliran (Turbin)

KOMPRESOR TORAK

Fungsi Kompresor

7

Dalam pembahasan siklus refrigeran pada sistem refrigerasi kompresi gas telah diketahui

operasi kompresor Maksud dari operasi kompresor adalah untuk memastikan bahwa suhu

gas refrigeran yang disalurkan ke kondenser harus lebih tinggi dari suhu

condensing medium Bila suhu gas refrigeran lebih tinggi dari suhu condensing medium (

udara atau air) maka energi panas yang dikandung refrigeran dapat dipindahkan ke

condensing medium akibatnya suhu refrigeran dapat diturunkan walaupun tekanannya tetap

Oleh karena itu kompresor harus dapat mengubah kondisi gas refrigeran yang

bersuhu rendah dari evaporator menjadi gas yang bersuhu tinggi pada saat meninggalkan

saluran discharge kompresor Tingkat suhu yang harus dicapai tergantung pada jenis

refrigeran dan suhu lingkungannya

Dilihat dari prinsipoperasinya maka kompresor dapat dibedakan menjadi dua yaitu

a Mechanical Action

Yang termasuk dalam jenis ini adalah

1048790 Kompresor Torak

1048790 Kompresor Rotary

1048790 Kompresor Sekrup

Pada mechanical action compressor efek kompresi gas diperoleh dengan menurunkan

volume gas secara reciprocating

Gambar 111 Mechanical Action

8

Kompresor didesain dan dirancang agar dapat memberikan pelayanan dalam jangka panjang

walaupun digunakan secara terus menerus dalam sistem refrigerasi kompresi gas Untuk

dapat melakukan performa seperti yang diharapkan maka kompresor harus bekerja sesuai

kondisi yang diharapkan terutama kondisi suhu dan tekanan refrigeran pada saat masuk

dan meninggalkan katub kompresor

b Rotary Action

Pada rotary action compressor efek kompresi diperoleh dengan menekan gas yang berasal

dari ruang chamber menuju ke saluran tekan yang berdiameter kecil untuk menurunkan

volume gas

9

Gambar 112 Aksi Mekanik Rotary Compressor

Kompresor Torak

Sesuai dengan namanya kompresor ini menggunakan torak atau piston yang diletakkan di

dalam suatu tabung silinder Piston dapat bergerak bebas turun naik untuk menimbulkan efek

penurunan volume gas yang berada di bagian atas piston Di bagian atas silinder diletakkan

katub yang dapat membuka dan menutup karena mendapat tekanan dari gas

Jumlah silinder yang digunakan dapat berupa silinder tunggal misalnya yang banyak

diterapkan pada unit domestik dan dapat berupa multi silinder Jumlah silinder dapat

mencapai 16 buah silinder yang diterapkan pada unit komersial dan industrial

10

Pada sistem multi silinder maka susunan silinder dapat diatur dalam

4 formasi yaitu

a Paralel

b Bentuk V

c Bentuk W

d Bentuk VW

Gambar 113 Formasi Silinder kompresor

Operasi Piston dan Siklus Diagram Gambar 114 memperlihatkan hubungan antara posisi

piston(torak) dengan operasi katub-katub kompresor ( katub hisap dan katub tekan )

11

Gambar 114 Siklus Operasi Kompresor

Katub Kompresor

Katub kompresor yang digunakan pada kompresor refrigerasi lebih cenderung ke Pressure

Actuated daripada ke Mechanical Actuated 192

Perhatikan lagi gambar 114 tentang siklus operasi kompresor torak Pergerakan katub-katub

kompresor baik katub pada sisi tekanan rendah (suction) dan katub pada sisi tekanan tinggi

(discharge) semata-mata dipengaruhi oleh variasi tekanan yang bekerja pada kedua sisi

tekanan tersebut

Gambar 114 a torak pada posisi titik mati atas kedua katub menutup karena tekanan pada

ruangan silinder sama dengan tekanan discharge

Gambar 114 b saat piston mencapai posisi tertentu di mana tekanan pad ruang silinder lebih

rendah dari pada tekanan suction maka katub hisap akan membuka dan refrijeran masuk ke

ruang silinder

12

Gambar 114 c piston mulai bergerak dari titik mati bawah bila tekanan ruang silinder lebih

besar dari pada dengan tekanan suction maka katub hisap menutup

Gambar 114 d Ketika piston mencapai posisi tertentu tekanan ruang silinder lebih besar dari

tekanan discharge maka katub tekan membukamenyalurkan refrijeran ke condenseor

Bandingkan sistem kompresi pada silinder motor bensin Pergerakan katub-katubnya lebih ke

mechanical actuated daripada pressure actuated Demikian pula pada sistem kompresi

kompresor udara biasa Jadi katub kompresor refrigerasi memang berbeda dengan katub

kompresor pada umumnya dilihat dari actingnya Oleh karena itu ada tuntutan khusus yang

harus dipenuhi oleh katub kompresor refrigerasi

A Karakteristik Ideal

1 Dapat memberikan efek pembukaan katub yang maksimum dengan sedikit hambatan untuk

menimbulkan trotling gas

2 Katub dapat terbuka dengan menggunakan tenaga yang ringan

3 Katub harus dapat terbuka atau tertutup secara cepat untuk mengurangi kebocoran

4 Katub tidak mempunyai efek menambah clearance volume

5 Katub harus kuat dan tahan lama 193

B Jenis Katub

Untuk memenuhi karakteristik tersebut di atas maka telah didesain dan dirancang secara

khusus beberapa jenis katub yaitu

1 Katub Plat Ring (Ring Plate Valve Disk Valve ) Gambar 35 memperlihatkan katub

kompresor dari jenis ring plate valve Katub ini terdiri dari dudukan katub (valve seat) satu

atau lebih plat ring (ring plate) satu atau lebih pegas katub (valve spring) dan retainer Plat

ring-nya dicekam kuat oleh dudukan katub melalui pegas katub yang juga berfungsi lain

membantu mempercepat penutupan katub Sedang fungsi retainer adalah memegang pegas

katub pada selalu pada posisi yang benar dan membatasi pergerakkannya Katub plat ring ini

dapat digunakan untuk kompresor kecepatan tinggi dan rendah Dapat pula digunakan

13

sebagai katub suction dan discharge

Gambar 115 Perakitan Katub Plat Ring untuk Discharge

2 Flexing Valve

Desain flexing valve yang digunakan pada kompresor ukuran kecil adalah yang lazim disebut

sebagai flapper valve Katub flapper ini terbuat dari lempengan baja tipis yang dicekap kuat

pada salah satu ujungnya sedang ujung lainnya ditempatkan pada dudukan katub tepat di atas

lubang katubnya (port valve) Di mana ujung katub yang bebas akan bergerak secara flexing

atau flapping untuk membuka dan menutup katub

Seperti diperhatikan dalam gambar 36

14

Gambar 116 Prinsip Katub Flexing dari jenis Flapper

Gambar 117

15

Gambar 117 Perakitan Katub Flapper untuk Katub Discharge

Gambar 117 Perakitan Katub Flapper untuk Katub Discharge 195 Seperti dierlihatkan dalam

gambar 107 desain flapper biasanya digunakan untuk katub discharge dan sering disebut

sebagai beam valve Plat katubnya dipasang di atas lubang (port) melalui sebuah pegas yang

terasang di tengah katub platnya sehingga plat katubnya dapat bergerak ke atas (membuka

lubang katub) Gerakan turun dari plat katubnya semata-mata karena gaya pegas Pegas katub

ini juga berfungsi sebagai pengaman untuk mencegah bila ada cairan atau kotoran yang

masuk ke lubang katub

16

Gambar 118 Konstruksi Katub Flapper

Compressor Displacement

Compressor Displacement adalah istilah yang diberikan untuk menentukan jumlah gas

refrigeran yang dapat dikompresi dan dipindahkan oleh torak pada saat toraknya melangkah

dari BDC ke

TDC Secara matematis ditulis

Vp = 1048790 R2 LN n

Di mana Vp Compressor displacement

R Jari-jari piston

L Langkah Piston

N Jumlah piston

n putaran per detik

17

Gambar 118 Siklus Langkah Kompresor

Efisiensi Volumetrik

Karena efek ruang sisa (clearance volume) yaitu celah antara piston pada titik mati atas dan

katub kompresor maka mengakibatkan sebagian ekspansi gas tertahan di bagian atas silinder

sehinga jumlah gas riil (aktual) yang dapat dikompresi oleh torak kompresor lebih kecil

daripada kemampuan kompresor sebenarnya sesuai dengan volume langkah piston

(compresor displacement) Volume Langkah piston sering disebut juga sebagai jumlah gas

teoritis Efisiensi Volumetrik didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah gas riil dan

jumlah gas teoritis Secara matematis ditulis

sebagai berikut

volume riil

Efisiensi Volumetrik ( VE) = ----------------------- x 100

volume teoritik

18

Gambar 119 Grafik Perbandingan Volume Gas Kompresi

Perbandingan Kompresi

Faktor lain yang berpengaruh terhadap efisiensi volumetrik adalah hubungan antara tekanan

suction dan tekanan discharge Untuk memperoleh efek refrigerasi yang memuaskan maka

suhu evaporasi dan suhu kondensasi harus dijaga pada tingkatan tertentu Seperti diketahui

bahwa suhu evaporasi dan suhu kondensasi berbanding lurus dengan tekanan suction dan

tekanan discharge Selanjutnya perbandingan tekanan discharge dan tekanan suction secara

absolut disebut perbandingan kompresi

Tekanan Discharge (absolut)

Perbandingan Kompresi (Rc) = --------------------------------------

Tekanan Suction (absolut)

Pengaruh perbandingan kompresi terhadap efisiensi volumetrik

diberikan dalam tabel 11

Tabel 111 Efisiensi Volumetrik

19

Perbandingan Efesiens

kompresi volumetrik

2 873

22 86

24 849

26 835

28 82

3 808

32 795

34 783

36 772

38 76

4 749

42 737

44 725

46 713

48 701

5 69

6 633

7 582

8 535

9 49

10 449

Kontaminasi

Permasalahan yang dihadapi oleh kompresor torak adalah masalah Efisiensi Kompresi dan

masalah Kontaminasi Uap air atau moisture merupakan musuh utama sistem refrigerasi

Masuknya uap air ke dalam sistem dapat disebabkan oleh pekerjaan perakitan atau repair

yang tidak bagus Uap air yang masuk ke dalam sistem akan bercampur dengan refrigerant

dan lubricant Selanjutnya bila ketiga bahan tersebut bercampur dan medapat pemanasan

maka akan menghasilkan senyawa acid yang sangat korosif Bila terjadi demikian maka yang

fungsi oli refrigeran yang ada di dalam crankcase kompresor akan terganngu disamping itu

akumulasi acid yang berlebiahn pada kompresor akan berdampak timblnya kerak acid yang

20

menempel pada katub kompresor sehingga dapat mengakibatkan turunnya efisiensi kompresi

Bila 199 terjadi demikian maka efek pendingian juga akan berkurang atau

tidak optimal Untuk mengatasi hal tersebut maka perlu dilakukan serangkaian pengujian

untuk mengetahui efisiensi kompresi dan kebocoran katub dan setiap 5 tahun oli kompresor

harus diganti pada saat melakukan pekerjaan overhaul

21

POMPA TORAK

Karakteristik sistim pemompaan

1 Tahanan sistim head

Tekanan diperlukan untuk memompa cairan melewati sistim pada laju tertentu Tekanan ini

harus cukup tinggi untuk mengatasi tahanan sistim yang juga disebut ldquoheadrdquo Head total

merupakan jumlah dari head statik dan head gesekan friksi

a) Head statik

Head statik merupakan perbedaan tinggi antara sumber dan tujuan dari cairan yang

dipompakan (lihat Gambar 2a) Head statik merupakan aliran yang independen (lihat Gambar

2b) Head statik pada tekanan tertentu tergantung pada berat cairan dan dapat dihitung

dengan persamaan perikut

Head (dalam feet) = Tekanan (psi) X 231

Specific gravity

Head statik terdiri dari

Head hhisapan statis (hS) dihasilkan dari pengangkatan cairan relatif terhadap garis

pusat pompa hS nilainya positif jika ketinggian cairan diatas garis pusat pompa dan

negatif jika ketinggian cairan berada dibawah garis pusat pompa (juga disebut

ldquopengangkat hhisapanrdquo)

Head pembuangan statis (hd) jarak vertikal antara garis pusat pompa dan permukaan

cairan dalam tangki tujuan

b) Head gesekan friksi (hf)

Ini merupakan kehilangan yang diperlukan untuk mengatasi tahanan untuk mengalir dalam

pipa dan sambungan-sambungan Head ini tergantung pada ukuran kondisi dan jenis pipa

jumlah dan jenis sambungan debit aliran dan sifat dari cairan Head gesekan friksi

sebanding dengan kwadrat debit aliran seperti diperlihatkan dalam gambar 3 Loop tertutup

sistim sirkulasi hanya menampilkan head gesekan friksi (bukan head statik)

22

Kinerja hisapan pompa (NPSH)

Kavitasi atau penguapan adalah pembentukan gelembung dibagian dalam pompa Hal ini

dapat terjadi manakala tekanan statik fluida setempat menjadi lebih rendah dari tekanan uap

cairan (pada suhu sebenarnya) Kemungkinan penyebabnya adalah jika fluida semakin cepat

dalam kran pengendali atau disekitar impeler pompa

Penguapan itu sendiri tidak menyebabkan kerusakan Walau demikian bila kecepatan

berkurang dan tekanan bertambah uap akan menguap dan jatuh Hal ini memiliki tiga

pengaruh yang tidak dikehendaki

Erosi permukaan baling-baling terutama jika memompa cairan berbasis air

Meningkatnya kebisingan dan getaran mengakibatkan umur sil dan bearing menjadi

ebih pendek

Menyumbat sebagian lintasan impeler yang menurunkan kinerja pompa dan dalam kasus

yang ekstrim dapat menyebabkan kehilangan head total

Head Hisapan Positif Netto Tersedia Net Positive Suction Head Available (NPSHA)

menandakan jumlah hhisapan pompa yang melebihi tekanan uap cairan dan merupakan

karakteristik rancangan sistim NPSH yang diperlukan (NPSHR) adalah hisapan pompa yang

diperlukan untuk menghindari kavitasi dan merupakan karakteristik rancangan pompa

Pompa Torak

Pompa torak merupakan bagian terbesar dari kelompok pompa desak dengan gerak bolak-

balik Pompa torak dapat dibagi menjadi beberapa bagian antara lain sebagai berikut

1 Menurut cara kerjanya (a) pompa torak kerja tunggal (b) pompa torak kerja ganda

2 Menurut jumlah silindar yang dilaksanakan (a) pompa torak silindar tunggal (b)

pompa torak silindar banyak

Cara kerja popma torak silinder tunggal

Bila torak bergerak ke atas maka cairan akan terhisap jika torak bergerak ke bawah maka

cairan akan tertekan Karena torak selalu memilki kecepatan yang tidak tetap maka pada

pompa torak terjadi aliran zat cair yang tidak teratur Pada awal dana akhir langkahnya yaitu

23

pada titik mati torak berhenti sebentar dan torak itu mempunyai kecapatan terbesar pada

bagian tengah langkahnya Pada pompa torak satu silinder yang bekerja tunggal yang

penghisapan dan pengempaannya hanya terjadi pada satu sisi torak pompa malah tidak

mengeluarkan zat cair selam waktu tertentu

Cara kerja pompa torak satu silinder kerja ganda

Pompa mempunyai sebuah silinder sebuah torak dua buah katup isap dan dua buah katup

kempa Bila torak bergerak ke kanan maka katup isap akan tertutup dan katup kempa akan

membuka Zat cair yang berada di sebelah kanan sisi torak di kempa ke saluran kempa

melalui saluran kempa

Gambar Pompa torak

PENGKAJIAN POMPA

Bagian ini menjelaskan pengkajian kinerja pompa dan sistim pemompaan3

Bagaimana menghitung kinerja pompa

Kerja yang ditampilkan oleh sebuah pompa merupakan fungsi dari head total dan berat cairan

yang dipompa dalam jangka waktu yang diberikan Daya batang torak pompa (Ps) adalah

daya Hp yag dikirimkan ke batang torak pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya batang torak pompa Ps= Daya hidrolik hp Efisiensi pompa pump

Atau

24

Efisiensi pompa pump = Daya hidrolik Daya batang torak pompa

Keluaran pompa daya Hp air atau daya Hp hidrolik (hp) adalah daya Hp cairan yang

dikirimkan oleh pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya hidrolik hp = Q (m3detik ) x (hd - hs dalam m) x (kgm3) x g (mdetik2) 1000

Dimana

Q = debit aliran

hd = head pembuangan

hs = head penghisapan

= massa jenis fluida

g = percepatan gravitasi

Kesulitan-kesulitan dalam pengkajian pompa

Dalam praktek lebih sulit mengkaji kinerja pompa Beberapa alasan pentingnya adalah

Tidak adanya data pompa yang spesifik Data spesifikasi pompa (lihat Lembar Kerja 1

pada bagian 6) diperlukan untuk mengkaji kinerja pompa Hampir kebanyakan perusahaan

tidak memegang dokumen asli peralatan (OEM) yang memberikan data-data tersebut

Dalam kasus seperti ini persentase beban pompa untuk aliran pompa atau head tidak

dapat diperkirakan secara memuaskan

Kesulitan dalam pengukuran aliran Sulit untuk mengukur aliran yang sebenarnya

Bebarapa metoda digunakan untuk mengukur aliran Pada hampir kebanyakan kasus debit

aliran dihitung berdasarkan pada jenis fluida head dan ukuran pipa dll namun gambaran

yang dihitung mungkin tidak akan tepat Metoda lainnya membagi volum tangki dengan

waktu yang digunakan oleh pompa untuk mengisi tangki Tetapi metoda ini hanya dapat

diterapkan jika satu pompa berada dalam operasi dan jika kran pembuangan tangki

tertutup Cara yang paling canggih tepat dan memakan waktu sangat sedikit untuk

mengukur aliran pompa adalah dengan pengukuran yang menggunakan pengukur aliran

ultrasonik

Kalibrasi yang tidak benar terhadap pengukur tekanan dan instrumen pengukuran

Kalibrasi yang benar pada seluruh pengukur tekanan pada jalur penghisapan dan pembuangan

dan instrumen pengukur daya lainnya adalah penting untuk mendapatkan pengukuran

25

yang tepat Namun kalibrasi tidak harus selalu dilakukan Kadangkala digunakan faktor

koreksi jika alat pengukur dan instrumen tidak dikalibrasi dengan benar Keduanya akan

mengakibatkan tidak benarnya pengkajian kinerja pompa

4 PELUANG-PELUANG EFISIENSI ENERGI

Bagian ini meliputi area utama untuk memperbaiki pompa dan sistim pemompaan Area

utama bagi penghematan energi meliputi

Memilih pompa yang benar

Mengendalikan debit aliran dengan variasi kecepatan

Pompa dalam susunan paralel untuk memenuhi permintaan yang beragam

Membuang kran pengendali aliran

Membuang kendali by-pass

Kendali startstop pompa

Memperbaiki keseimbangan impeler

41 Memilih pompa yang benar4

Dalam memilih pompa para pemasok berusaha untuk mencocokan kurva sistim yang

diberikan oleh fihak pengguna dengan kurva pompa yang memenuhi kebutuhan tersebut

sedekat mungkin Titik operasi pompa adalah titik dimana kurva pompa dan kurva tahanan

sistim berpotongan (sebagaimana dijelaskan pada bagian 123) Walau begitu tidak

memungkinkan bagi satu titik operasi memenuhi seluruh kondisi operasi yang dikehendaki

Sebagai contoh bila kran pembuangan tersumbat kurva tahanan sistim bergeser ke sebelah

kiri dan begitu juga dengan titik operasinya (lihat Gambar 13) Gambar 13 dibawah

memperlihatkan kurva kinerja pompa yang dipasok penjual untuk pompa sentrifugal dimana

cairan yang akan dipompa adalah air bersih Titik Efisiensi Terbaik Best Efficiency Point

(BEP) merupakan kapasitas pemompaan pada diameter impeler maksimum dimana efisiensi

pompanya adalah yang paling tinggi Seluruh titik kesebelah kanan atau kiri BEP memiliki

efisiensi lebih rendah BEP terpengaruh jika pompa yang terpilih ukurannya berlebih

Alasannya adalah bahwa aliran pompa dengan ukuran berlebih harus dikendalikan dengan

metoda yang berbeda seperti kran penutup atau jalur by-pass Keduanya memberikan

tahanan tambahan dengan meningkatnya gesekan Sebagai akibatnya kurva sistim bergeser ke

kiri dan berpotongan dengan kurva pompa pada titik lainnya Sekarang BEP nya juga menjadi

lebih rendah Dengan kata lain efisiensi pompa berkurang sebab aliran keluar berkurang akan

tetapi pemakaian dayanya tidak Ketidak efisiensian pompa dengan ukuran berlebih dapat

26

diatasi dengan sebagai contoh pemasangan VSD penggerak dua kecepatan rpm lebih

rendah impeler yang lebih kecil atau yang seimbang (BEE 2004)

Gambar 13 Kurva kinerja pompa sentrifugal diberikan oleh pemasok

(Biro Efisiensi Energi 2004)

Menjelaskan pengaruh kecepatan5

Perputaran impeler pompa sentrifugal menghasilkan head Kecepatan keliling impeler

berhubungan langsung dengan kecepatan perputaran batang torak Oleh karena itu variasi

kecepatan putaran berpengaruh langsung pada kinerja pompa Parameter kinerja pompa

(debit alir head daya) akan berubah dengan bervariasinya kecepatan putaran Oleh karena

itu untuk mengendalikan kecepatan yang aman pada kecepatan yang berbeda-beda maka

penting untuk mengerti hubungan antara keduanya

Persamaan yang menjelaskan hubungan tersebut dikenal dengan ldquoHukum Afinitasrdquo

Debit aliran (Q) berbanding lurus dengan kecepatan putaran (N)

Head (H) berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan putarar

Daya (P) berbanding lurus dengan kubik kecepatan putaran

Sebagaimana dapat dilihat dari hukum diatas penggandaan kecepatan putaran pompa

sentrifugal akan meningkatkan pemakaian daya 8 kalinya Sebaliknya penurunan kecepatan

yang kecil akan berakibat penurunan pemakaian daya yang sangat besar Hal ini menjadikan

dasar bagi penghematan energi pada pompa sentrifugal dengan kebutuhan aliran yang

27

bervariasi Hal yang relevan untuk dicatat bahwa pengendalian aliran oleh pengaturan

kecepatan selalu lebih efisien daripada oleh kran pengendali Hal ini disebabkan kran

menurunkan aliran namun tidak menurunkan pemakaian energi pompa Sebagai tambahan

terhadap penghematan energi terdapat manfaat lainnya dari kecepatan yang lebih rendah

tersebut

Umur bantalan meningkat Hal ini disebabkan bantalan membawa gaya hidrolik pada

impeler (dihasilkan oleh profil tekanan dibagian dalam wadah pompa) yang berkurang

kira-kira sebesar kuadrat kecepatan Untuk sebuah pompa umur bantalan sebanding

dengan kecepatan pangkat tujuh (N7)

Getaran dan kebisingan berkurang dan umur sil meningkat selama titik tugas tetap berada

didalam kisaran operasi yang diperbolehkan

Menggunakan penggerak kecepatan yang bervariasi variable speed drive (VSD)

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa pengendalian kecepatan pompa merupakan

cara yang paling efisien dalam mengendalikan aliran sebab jika kecepatan pompa berkurang

maka pemakaian daya juga berkurang Metoda yang biasanya banyak digunakan untuk

menurunkan kecepatan pompa adalah Penggerak Kecepatan yang Bervariasi Variable Speed

Drive (VSD)

VSD memperbolehkan pengaturan kecepatan pompa berada diatas kisaran yang kontinyu

menghindarkan kebutuhan untuk melompat dari satu kecepatan ke kecepatan lainnya

sebagaimana yang terjadi dengan pompa yang berkecepatan berlipat Kecepatan pompa

dengan pengendali VSD menggunakan dua jenis sistim

VSD mekanis meliputi sarang hidrolik kopling fluida dan belts dan pully yang dapat

diatur-atur

VSD listrik meliputi sarang arus eddy pengendali motor dengan rotor yang melingkar

pengendali frekuensi yang bervariasi variable frequency drives (VFDs)

VFDs adalah yang paling populer dan mengatur frekuensi listrik dari daya yang dipasok ke

motor untuk mengubah kecepatan perputaran motor Untuk beberapa sistim VFDs

menawarkan sesuatu yang berharga untuk memperbaiki efisiensi operasi pompa pada kondisi

operasi yang berbeda-beda Pengaruh pelambatan kecepatan pompa pada operasi pompa

28

digambarkan dalam Gambar 14 Ketika VFD menurunkan RPM pompa kurva headaliran

dan daya bergerak turun dan ke arah kiri dan kurva efisiensi juga bergeser ke sebelah kiri

Keuntungan utama penggunaan VSD disamping penghematan energi adalah (US DOE

2004)

Memperbaiki pengendalian proses sebab dapat memperbaiki variasi- variasi kecil dalam

aliran lebih cepat

Memperbaiki kehandalan sistim sebab pemakaian pompa bantalan dan sil jadi berkurang

Penurunan modal dan biaya perawatan sebab kran pengendali jalur by-pass dan starter

konvensional tidak diperlukan lagi Kemampuan starter lunak VSD membolehkan motor

memiliki arus start-up yang lebih rendah

Gambar 14 Pengaruh dari VFD (US DOE 2004)

Pompa yang dipasang paralel untuk memenuhi permintaan yang bervariasi

Mengoperasikan dua pompa secara paralel dan mematikan salah satu jika kebutuhan menjadi

lebih rendah dapat menghasilkan penghematan energi yang signifikan Dapat digunakan

pompa yang memberikan debit aliran yang berbeda-beda Pompa yang dipasang secara

paralel merupakan sebuah opsi jika head statik lebih dari lima puluh persen head total

Gambar 15 memperlihatkan kurva pompa untuk pompa tunggal dua pompa yang beroperasi

secara paralel Gambar ini juga memperlihatkan bahwa kurva sistim pada umumnya tidak

berubah dengan jalannya pompa secara paralel Debit aliran lebih rendah dari penjumlahan

debit aliran berbagai pompa

29

Gambar 15 Kurva kinerja pompa yang dipasang paralel (BPMA)

Menghilangkan kran pengendali aliran

Metoda lain untuk mengendalikan aliran adalah dengan menutup atau membuka kran

pembuangan (hal ini dikenal juga dengan kran ldquothrottlingrdquo) Walau metoda ini menurunkan

tekanan namun tidak mengurangi pemakaian daya sebab head total (head statik) bertambah

Gambar 16 memperlihatkan bagaimana kurva sistim bergerak naik dan ke kiri ketika kran

pembuangan ditutup setengahnya Metoda ini meningkatkan getaran dan korosi sehingga

meningkatkan biaya perawatan pompa dan secara potensial mengurangi umurnya VSD

merupakan suatu pemecahan yang lebih baik dari sudut pandang efisiensi energi

30

Gambar 16 Pengendalian Aliran Pompa dengan Kran (BPMA)

Page 7: Pompa Torak

7

Dalam pembahasan siklus refrigeran pada sistem refrigerasi kompresi gas telah diketahui

operasi kompresor Maksud dari operasi kompresor adalah untuk memastikan bahwa suhu

gas refrigeran yang disalurkan ke kondenser harus lebih tinggi dari suhu

condensing medium Bila suhu gas refrigeran lebih tinggi dari suhu condensing medium (

udara atau air) maka energi panas yang dikandung refrigeran dapat dipindahkan ke

condensing medium akibatnya suhu refrigeran dapat diturunkan walaupun tekanannya tetap

Oleh karena itu kompresor harus dapat mengubah kondisi gas refrigeran yang

bersuhu rendah dari evaporator menjadi gas yang bersuhu tinggi pada saat meninggalkan

saluran discharge kompresor Tingkat suhu yang harus dicapai tergantung pada jenis

refrigeran dan suhu lingkungannya

Dilihat dari prinsipoperasinya maka kompresor dapat dibedakan menjadi dua yaitu

a Mechanical Action

Yang termasuk dalam jenis ini adalah

1048790 Kompresor Torak

1048790 Kompresor Rotary

1048790 Kompresor Sekrup

Pada mechanical action compressor efek kompresi gas diperoleh dengan menurunkan

volume gas secara reciprocating

Gambar 111 Mechanical Action

8

Kompresor didesain dan dirancang agar dapat memberikan pelayanan dalam jangka panjang

walaupun digunakan secara terus menerus dalam sistem refrigerasi kompresi gas Untuk

dapat melakukan performa seperti yang diharapkan maka kompresor harus bekerja sesuai

kondisi yang diharapkan terutama kondisi suhu dan tekanan refrigeran pada saat masuk

dan meninggalkan katub kompresor

b Rotary Action

Pada rotary action compressor efek kompresi diperoleh dengan menekan gas yang berasal

dari ruang chamber menuju ke saluran tekan yang berdiameter kecil untuk menurunkan

volume gas

9

Gambar 112 Aksi Mekanik Rotary Compressor

Kompresor Torak

Sesuai dengan namanya kompresor ini menggunakan torak atau piston yang diletakkan di

dalam suatu tabung silinder Piston dapat bergerak bebas turun naik untuk menimbulkan efek

penurunan volume gas yang berada di bagian atas piston Di bagian atas silinder diletakkan

katub yang dapat membuka dan menutup karena mendapat tekanan dari gas

Jumlah silinder yang digunakan dapat berupa silinder tunggal misalnya yang banyak

diterapkan pada unit domestik dan dapat berupa multi silinder Jumlah silinder dapat

mencapai 16 buah silinder yang diterapkan pada unit komersial dan industrial

10

Pada sistem multi silinder maka susunan silinder dapat diatur dalam

4 formasi yaitu

a Paralel

b Bentuk V

c Bentuk W

d Bentuk VW

Gambar 113 Formasi Silinder kompresor

Operasi Piston dan Siklus Diagram Gambar 114 memperlihatkan hubungan antara posisi

piston(torak) dengan operasi katub-katub kompresor ( katub hisap dan katub tekan )

11

Gambar 114 Siklus Operasi Kompresor

Katub Kompresor

Katub kompresor yang digunakan pada kompresor refrigerasi lebih cenderung ke Pressure

Actuated daripada ke Mechanical Actuated 192

Perhatikan lagi gambar 114 tentang siklus operasi kompresor torak Pergerakan katub-katub

kompresor baik katub pada sisi tekanan rendah (suction) dan katub pada sisi tekanan tinggi

(discharge) semata-mata dipengaruhi oleh variasi tekanan yang bekerja pada kedua sisi

tekanan tersebut

Gambar 114 a torak pada posisi titik mati atas kedua katub menutup karena tekanan pada

ruangan silinder sama dengan tekanan discharge

Gambar 114 b saat piston mencapai posisi tertentu di mana tekanan pad ruang silinder lebih

rendah dari pada tekanan suction maka katub hisap akan membuka dan refrijeran masuk ke

ruang silinder

12

Gambar 114 c piston mulai bergerak dari titik mati bawah bila tekanan ruang silinder lebih

besar dari pada dengan tekanan suction maka katub hisap menutup

Gambar 114 d Ketika piston mencapai posisi tertentu tekanan ruang silinder lebih besar dari

tekanan discharge maka katub tekan membukamenyalurkan refrijeran ke condenseor

Bandingkan sistem kompresi pada silinder motor bensin Pergerakan katub-katubnya lebih ke

mechanical actuated daripada pressure actuated Demikian pula pada sistem kompresi

kompresor udara biasa Jadi katub kompresor refrigerasi memang berbeda dengan katub

kompresor pada umumnya dilihat dari actingnya Oleh karena itu ada tuntutan khusus yang

harus dipenuhi oleh katub kompresor refrigerasi

A Karakteristik Ideal

1 Dapat memberikan efek pembukaan katub yang maksimum dengan sedikit hambatan untuk

menimbulkan trotling gas

2 Katub dapat terbuka dengan menggunakan tenaga yang ringan

3 Katub harus dapat terbuka atau tertutup secara cepat untuk mengurangi kebocoran

4 Katub tidak mempunyai efek menambah clearance volume

5 Katub harus kuat dan tahan lama 193

B Jenis Katub

Untuk memenuhi karakteristik tersebut di atas maka telah didesain dan dirancang secara

khusus beberapa jenis katub yaitu

1 Katub Plat Ring (Ring Plate Valve Disk Valve ) Gambar 35 memperlihatkan katub

kompresor dari jenis ring plate valve Katub ini terdiri dari dudukan katub (valve seat) satu

atau lebih plat ring (ring plate) satu atau lebih pegas katub (valve spring) dan retainer Plat

ring-nya dicekam kuat oleh dudukan katub melalui pegas katub yang juga berfungsi lain

membantu mempercepat penutupan katub Sedang fungsi retainer adalah memegang pegas

katub pada selalu pada posisi yang benar dan membatasi pergerakkannya Katub plat ring ini

dapat digunakan untuk kompresor kecepatan tinggi dan rendah Dapat pula digunakan

13

sebagai katub suction dan discharge

Gambar 115 Perakitan Katub Plat Ring untuk Discharge

2 Flexing Valve

Desain flexing valve yang digunakan pada kompresor ukuran kecil adalah yang lazim disebut

sebagai flapper valve Katub flapper ini terbuat dari lempengan baja tipis yang dicekap kuat

pada salah satu ujungnya sedang ujung lainnya ditempatkan pada dudukan katub tepat di atas

lubang katubnya (port valve) Di mana ujung katub yang bebas akan bergerak secara flexing

atau flapping untuk membuka dan menutup katub

Seperti diperhatikan dalam gambar 36

14

Gambar 116 Prinsip Katub Flexing dari jenis Flapper

Gambar 117

15

Gambar 117 Perakitan Katub Flapper untuk Katub Discharge

Gambar 117 Perakitan Katub Flapper untuk Katub Discharge 195 Seperti dierlihatkan dalam

gambar 107 desain flapper biasanya digunakan untuk katub discharge dan sering disebut

sebagai beam valve Plat katubnya dipasang di atas lubang (port) melalui sebuah pegas yang

terasang di tengah katub platnya sehingga plat katubnya dapat bergerak ke atas (membuka

lubang katub) Gerakan turun dari plat katubnya semata-mata karena gaya pegas Pegas katub

ini juga berfungsi sebagai pengaman untuk mencegah bila ada cairan atau kotoran yang

masuk ke lubang katub

16

Gambar 118 Konstruksi Katub Flapper

Compressor Displacement

Compressor Displacement adalah istilah yang diberikan untuk menentukan jumlah gas

refrigeran yang dapat dikompresi dan dipindahkan oleh torak pada saat toraknya melangkah

dari BDC ke

TDC Secara matematis ditulis

Vp = 1048790 R2 LN n

Di mana Vp Compressor displacement

R Jari-jari piston

L Langkah Piston

N Jumlah piston

n putaran per detik

17

Gambar 118 Siklus Langkah Kompresor

Efisiensi Volumetrik

Karena efek ruang sisa (clearance volume) yaitu celah antara piston pada titik mati atas dan

katub kompresor maka mengakibatkan sebagian ekspansi gas tertahan di bagian atas silinder

sehinga jumlah gas riil (aktual) yang dapat dikompresi oleh torak kompresor lebih kecil

daripada kemampuan kompresor sebenarnya sesuai dengan volume langkah piston

(compresor displacement) Volume Langkah piston sering disebut juga sebagai jumlah gas

teoritis Efisiensi Volumetrik didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah gas riil dan

jumlah gas teoritis Secara matematis ditulis

sebagai berikut

volume riil

Efisiensi Volumetrik ( VE) = ----------------------- x 100

volume teoritik

18

Gambar 119 Grafik Perbandingan Volume Gas Kompresi

Perbandingan Kompresi

Faktor lain yang berpengaruh terhadap efisiensi volumetrik adalah hubungan antara tekanan

suction dan tekanan discharge Untuk memperoleh efek refrigerasi yang memuaskan maka

suhu evaporasi dan suhu kondensasi harus dijaga pada tingkatan tertentu Seperti diketahui

bahwa suhu evaporasi dan suhu kondensasi berbanding lurus dengan tekanan suction dan

tekanan discharge Selanjutnya perbandingan tekanan discharge dan tekanan suction secara

absolut disebut perbandingan kompresi

Tekanan Discharge (absolut)

Perbandingan Kompresi (Rc) = --------------------------------------

Tekanan Suction (absolut)

Pengaruh perbandingan kompresi terhadap efisiensi volumetrik

diberikan dalam tabel 11

Tabel 111 Efisiensi Volumetrik

19

Perbandingan Efesiens

kompresi volumetrik

2 873

22 86

24 849

26 835

28 82

3 808

32 795

34 783

36 772

38 76

4 749

42 737

44 725

46 713

48 701

5 69

6 633

7 582

8 535

9 49

10 449

Kontaminasi

Permasalahan yang dihadapi oleh kompresor torak adalah masalah Efisiensi Kompresi dan

masalah Kontaminasi Uap air atau moisture merupakan musuh utama sistem refrigerasi

Masuknya uap air ke dalam sistem dapat disebabkan oleh pekerjaan perakitan atau repair

yang tidak bagus Uap air yang masuk ke dalam sistem akan bercampur dengan refrigerant

dan lubricant Selanjutnya bila ketiga bahan tersebut bercampur dan medapat pemanasan

maka akan menghasilkan senyawa acid yang sangat korosif Bila terjadi demikian maka yang

fungsi oli refrigeran yang ada di dalam crankcase kompresor akan terganngu disamping itu

akumulasi acid yang berlebiahn pada kompresor akan berdampak timblnya kerak acid yang

20

menempel pada katub kompresor sehingga dapat mengakibatkan turunnya efisiensi kompresi

Bila 199 terjadi demikian maka efek pendingian juga akan berkurang atau

tidak optimal Untuk mengatasi hal tersebut maka perlu dilakukan serangkaian pengujian

untuk mengetahui efisiensi kompresi dan kebocoran katub dan setiap 5 tahun oli kompresor

harus diganti pada saat melakukan pekerjaan overhaul

21

POMPA TORAK

Karakteristik sistim pemompaan

1 Tahanan sistim head

Tekanan diperlukan untuk memompa cairan melewati sistim pada laju tertentu Tekanan ini

harus cukup tinggi untuk mengatasi tahanan sistim yang juga disebut ldquoheadrdquo Head total

merupakan jumlah dari head statik dan head gesekan friksi

a) Head statik

Head statik merupakan perbedaan tinggi antara sumber dan tujuan dari cairan yang

dipompakan (lihat Gambar 2a) Head statik merupakan aliran yang independen (lihat Gambar

2b) Head statik pada tekanan tertentu tergantung pada berat cairan dan dapat dihitung

dengan persamaan perikut

Head (dalam feet) = Tekanan (psi) X 231

Specific gravity

Head statik terdiri dari

Head hhisapan statis (hS) dihasilkan dari pengangkatan cairan relatif terhadap garis

pusat pompa hS nilainya positif jika ketinggian cairan diatas garis pusat pompa dan

negatif jika ketinggian cairan berada dibawah garis pusat pompa (juga disebut

ldquopengangkat hhisapanrdquo)

Head pembuangan statis (hd) jarak vertikal antara garis pusat pompa dan permukaan

cairan dalam tangki tujuan

b) Head gesekan friksi (hf)

Ini merupakan kehilangan yang diperlukan untuk mengatasi tahanan untuk mengalir dalam

pipa dan sambungan-sambungan Head ini tergantung pada ukuran kondisi dan jenis pipa

jumlah dan jenis sambungan debit aliran dan sifat dari cairan Head gesekan friksi

sebanding dengan kwadrat debit aliran seperti diperlihatkan dalam gambar 3 Loop tertutup

sistim sirkulasi hanya menampilkan head gesekan friksi (bukan head statik)

22

Kinerja hisapan pompa (NPSH)

Kavitasi atau penguapan adalah pembentukan gelembung dibagian dalam pompa Hal ini

dapat terjadi manakala tekanan statik fluida setempat menjadi lebih rendah dari tekanan uap

cairan (pada suhu sebenarnya) Kemungkinan penyebabnya adalah jika fluida semakin cepat

dalam kran pengendali atau disekitar impeler pompa

Penguapan itu sendiri tidak menyebabkan kerusakan Walau demikian bila kecepatan

berkurang dan tekanan bertambah uap akan menguap dan jatuh Hal ini memiliki tiga

pengaruh yang tidak dikehendaki

Erosi permukaan baling-baling terutama jika memompa cairan berbasis air

Meningkatnya kebisingan dan getaran mengakibatkan umur sil dan bearing menjadi

ebih pendek

Menyumbat sebagian lintasan impeler yang menurunkan kinerja pompa dan dalam kasus

yang ekstrim dapat menyebabkan kehilangan head total

Head Hisapan Positif Netto Tersedia Net Positive Suction Head Available (NPSHA)

menandakan jumlah hhisapan pompa yang melebihi tekanan uap cairan dan merupakan

karakteristik rancangan sistim NPSH yang diperlukan (NPSHR) adalah hisapan pompa yang

diperlukan untuk menghindari kavitasi dan merupakan karakteristik rancangan pompa

Pompa Torak

Pompa torak merupakan bagian terbesar dari kelompok pompa desak dengan gerak bolak-

balik Pompa torak dapat dibagi menjadi beberapa bagian antara lain sebagai berikut

1 Menurut cara kerjanya (a) pompa torak kerja tunggal (b) pompa torak kerja ganda

2 Menurut jumlah silindar yang dilaksanakan (a) pompa torak silindar tunggal (b)

pompa torak silindar banyak

Cara kerja popma torak silinder tunggal

Bila torak bergerak ke atas maka cairan akan terhisap jika torak bergerak ke bawah maka

cairan akan tertekan Karena torak selalu memilki kecepatan yang tidak tetap maka pada

pompa torak terjadi aliran zat cair yang tidak teratur Pada awal dana akhir langkahnya yaitu

23

pada titik mati torak berhenti sebentar dan torak itu mempunyai kecapatan terbesar pada

bagian tengah langkahnya Pada pompa torak satu silinder yang bekerja tunggal yang

penghisapan dan pengempaannya hanya terjadi pada satu sisi torak pompa malah tidak

mengeluarkan zat cair selam waktu tertentu

Cara kerja pompa torak satu silinder kerja ganda

Pompa mempunyai sebuah silinder sebuah torak dua buah katup isap dan dua buah katup

kempa Bila torak bergerak ke kanan maka katup isap akan tertutup dan katup kempa akan

membuka Zat cair yang berada di sebelah kanan sisi torak di kempa ke saluran kempa

melalui saluran kempa

Gambar Pompa torak

PENGKAJIAN POMPA

Bagian ini menjelaskan pengkajian kinerja pompa dan sistim pemompaan3

Bagaimana menghitung kinerja pompa

Kerja yang ditampilkan oleh sebuah pompa merupakan fungsi dari head total dan berat cairan

yang dipompa dalam jangka waktu yang diberikan Daya batang torak pompa (Ps) adalah

daya Hp yag dikirimkan ke batang torak pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya batang torak pompa Ps= Daya hidrolik hp Efisiensi pompa pump

Atau

24

Efisiensi pompa pump = Daya hidrolik Daya batang torak pompa

Keluaran pompa daya Hp air atau daya Hp hidrolik (hp) adalah daya Hp cairan yang

dikirimkan oleh pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya hidrolik hp = Q (m3detik ) x (hd - hs dalam m) x (kgm3) x g (mdetik2) 1000

Dimana

Q = debit aliran

hd = head pembuangan

hs = head penghisapan

= massa jenis fluida

g = percepatan gravitasi

Kesulitan-kesulitan dalam pengkajian pompa

Dalam praktek lebih sulit mengkaji kinerja pompa Beberapa alasan pentingnya adalah

Tidak adanya data pompa yang spesifik Data spesifikasi pompa (lihat Lembar Kerja 1

pada bagian 6) diperlukan untuk mengkaji kinerja pompa Hampir kebanyakan perusahaan

tidak memegang dokumen asli peralatan (OEM) yang memberikan data-data tersebut

Dalam kasus seperti ini persentase beban pompa untuk aliran pompa atau head tidak

dapat diperkirakan secara memuaskan

Kesulitan dalam pengukuran aliran Sulit untuk mengukur aliran yang sebenarnya

Bebarapa metoda digunakan untuk mengukur aliran Pada hampir kebanyakan kasus debit

aliran dihitung berdasarkan pada jenis fluida head dan ukuran pipa dll namun gambaran

yang dihitung mungkin tidak akan tepat Metoda lainnya membagi volum tangki dengan

waktu yang digunakan oleh pompa untuk mengisi tangki Tetapi metoda ini hanya dapat

diterapkan jika satu pompa berada dalam operasi dan jika kran pembuangan tangki

tertutup Cara yang paling canggih tepat dan memakan waktu sangat sedikit untuk

mengukur aliran pompa adalah dengan pengukuran yang menggunakan pengukur aliran

ultrasonik

Kalibrasi yang tidak benar terhadap pengukur tekanan dan instrumen pengukuran

Kalibrasi yang benar pada seluruh pengukur tekanan pada jalur penghisapan dan pembuangan

dan instrumen pengukur daya lainnya adalah penting untuk mendapatkan pengukuran

25

yang tepat Namun kalibrasi tidak harus selalu dilakukan Kadangkala digunakan faktor

koreksi jika alat pengukur dan instrumen tidak dikalibrasi dengan benar Keduanya akan

mengakibatkan tidak benarnya pengkajian kinerja pompa

4 PELUANG-PELUANG EFISIENSI ENERGI

Bagian ini meliputi area utama untuk memperbaiki pompa dan sistim pemompaan Area

utama bagi penghematan energi meliputi

Memilih pompa yang benar

Mengendalikan debit aliran dengan variasi kecepatan

Pompa dalam susunan paralel untuk memenuhi permintaan yang beragam

Membuang kran pengendali aliran

Membuang kendali by-pass

Kendali startstop pompa

Memperbaiki keseimbangan impeler

41 Memilih pompa yang benar4

Dalam memilih pompa para pemasok berusaha untuk mencocokan kurva sistim yang

diberikan oleh fihak pengguna dengan kurva pompa yang memenuhi kebutuhan tersebut

sedekat mungkin Titik operasi pompa adalah titik dimana kurva pompa dan kurva tahanan

sistim berpotongan (sebagaimana dijelaskan pada bagian 123) Walau begitu tidak

memungkinkan bagi satu titik operasi memenuhi seluruh kondisi operasi yang dikehendaki

Sebagai contoh bila kran pembuangan tersumbat kurva tahanan sistim bergeser ke sebelah

kiri dan begitu juga dengan titik operasinya (lihat Gambar 13) Gambar 13 dibawah

memperlihatkan kurva kinerja pompa yang dipasok penjual untuk pompa sentrifugal dimana

cairan yang akan dipompa adalah air bersih Titik Efisiensi Terbaik Best Efficiency Point

(BEP) merupakan kapasitas pemompaan pada diameter impeler maksimum dimana efisiensi

pompanya adalah yang paling tinggi Seluruh titik kesebelah kanan atau kiri BEP memiliki

efisiensi lebih rendah BEP terpengaruh jika pompa yang terpilih ukurannya berlebih

Alasannya adalah bahwa aliran pompa dengan ukuran berlebih harus dikendalikan dengan

metoda yang berbeda seperti kran penutup atau jalur by-pass Keduanya memberikan

tahanan tambahan dengan meningkatnya gesekan Sebagai akibatnya kurva sistim bergeser ke

kiri dan berpotongan dengan kurva pompa pada titik lainnya Sekarang BEP nya juga menjadi

lebih rendah Dengan kata lain efisiensi pompa berkurang sebab aliran keluar berkurang akan

tetapi pemakaian dayanya tidak Ketidak efisiensian pompa dengan ukuran berlebih dapat

26

diatasi dengan sebagai contoh pemasangan VSD penggerak dua kecepatan rpm lebih

rendah impeler yang lebih kecil atau yang seimbang (BEE 2004)

Gambar 13 Kurva kinerja pompa sentrifugal diberikan oleh pemasok

(Biro Efisiensi Energi 2004)

Menjelaskan pengaruh kecepatan5

Perputaran impeler pompa sentrifugal menghasilkan head Kecepatan keliling impeler

berhubungan langsung dengan kecepatan perputaran batang torak Oleh karena itu variasi

kecepatan putaran berpengaruh langsung pada kinerja pompa Parameter kinerja pompa

(debit alir head daya) akan berubah dengan bervariasinya kecepatan putaran Oleh karena

itu untuk mengendalikan kecepatan yang aman pada kecepatan yang berbeda-beda maka

penting untuk mengerti hubungan antara keduanya

Persamaan yang menjelaskan hubungan tersebut dikenal dengan ldquoHukum Afinitasrdquo

Debit aliran (Q) berbanding lurus dengan kecepatan putaran (N)

Head (H) berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan putarar

Daya (P) berbanding lurus dengan kubik kecepatan putaran

Sebagaimana dapat dilihat dari hukum diatas penggandaan kecepatan putaran pompa

sentrifugal akan meningkatkan pemakaian daya 8 kalinya Sebaliknya penurunan kecepatan

yang kecil akan berakibat penurunan pemakaian daya yang sangat besar Hal ini menjadikan

dasar bagi penghematan energi pada pompa sentrifugal dengan kebutuhan aliran yang

27

bervariasi Hal yang relevan untuk dicatat bahwa pengendalian aliran oleh pengaturan

kecepatan selalu lebih efisien daripada oleh kran pengendali Hal ini disebabkan kran

menurunkan aliran namun tidak menurunkan pemakaian energi pompa Sebagai tambahan

terhadap penghematan energi terdapat manfaat lainnya dari kecepatan yang lebih rendah

tersebut

Umur bantalan meningkat Hal ini disebabkan bantalan membawa gaya hidrolik pada

impeler (dihasilkan oleh profil tekanan dibagian dalam wadah pompa) yang berkurang

kira-kira sebesar kuadrat kecepatan Untuk sebuah pompa umur bantalan sebanding

dengan kecepatan pangkat tujuh (N7)

Getaran dan kebisingan berkurang dan umur sil meningkat selama titik tugas tetap berada

didalam kisaran operasi yang diperbolehkan

Menggunakan penggerak kecepatan yang bervariasi variable speed drive (VSD)

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa pengendalian kecepatan pompa merupakan

cara yang paling efisien dalam mengendalikan aliran sebab jika kecepatan pompa berkurang

maka pemakaian daya juga berkurang Metoda yang biasanya banyak digunakan untuk

menurunkan kecepatan pompa adalah Penggerak Kecepatan yang Bervariasi Variable Speed

Drive (VSD)

VSD memperbolehkan pengaturan kecepatan pompa berada diatas kisaran yang kontinyu

menghindarkan kebutuhan untuk melompat dari satu kecepatan ke kecepatan lainnya

sebagaimana yang terjadi dengan pompa yang berkecepatan berlipat Kecepatan pompa

dengan pengendali VSD menggunakan dua jenis sistim

VSD mekanis meliputi sarang hidrolik kopling fluida dan belts dan pully yang dapat

diatur-atur

VSD listrik meliputi sarang arus eddy pengendali motor dengan rotor yang melingkar

pengendali frekuensi yang bervariasi variable frequency drives (VFDs)

VFDs adalah yang paling populer dan mengatur frekuensi listrik dari daya yang dipasok ke

motor untuk mengubah kecepatan perputaran motor Untuk beberapa sistim VFDs

menawarkan sesuatu yang berharga untuk memperbaiki efisiensi operasi pompa pada kondisi

operasi yang berbeda-beda Pengaruh pelambatan kecepatan pompa pada operasi pompa

28

digambarkan dalam Gambar 14 Ketika VFD menurunkan RPM pompa kurva headaliran

dan daya bergerak turun dan ke arah kiri dan kurva efisiensi juga bergeser ke sebelah kiri

Keuntungan utama penggunaan VSD disamping penghematan energi adalah (US DOE

2004)

Memperbaiki pengendalian proses sebab dapat memperbaiki variasi- variasi kecil dalam

aliran lebih cepat

Memperbaiki kehandalan sistim sebab pemakaian pompa bantalan dan sil jadi berkurang

Penurunan modal dan biaya perawatan sebab kran pengendali jalur by-pass dan starter

konvensional tidak diperlukan lagi Kemampuan starter lunak VSD membolehkan motor

memiliki arus start-up yang lebih rendah

Gambar 14 Pengaruh dari VFD (US DOE 2004)

Pompa yang dipasang paralel untuk memenuhi permintaan yang bervariasi

Mengoperasikan dua pompa secara paralel dan mematikan salah satu jika kebutuhan menjadi

lebih rendah dapat menghasilkan penghematan energi yang signifikan Dapat digunakan

pompa yang memberikan debit aliran yang berbeda-beda Pompa yang dipasang secara

paralel merupakan sebuah opsi jika head statik lebih dari lima puluh persen head total

Gambar 15 memperlihatkan kurva pompa untuk pompa tunggal dua pompa yang beroperasi

secara paralel Gambar ini juga memperlihatkan bahwa kurva sistim pada umumnya tidak

berubah dengan jalannya pompa secara paralel Debit aliran lebih rendah dari penjumlahan

debit aliran berbagai pompa

29

Gambar 15 Kurva kinerja pompa yang dipasang paralel (BPMA)

Menghilangkan kran pengendali aliran

Metoda lain untuk mengendalikan aliran adalah dengan menutup atau membuka kran

pembuangan (hal ini dikenal juga dengan kran ldquothrottlingrdquo) Walau metoda ini menurunkan

tekanan namun tidak mengurangi pemakaian daya sebab head total (head statik) bertambah

Gambar 16 memperlihatkan bagaimana kurva sistim bergerak naik dan ke kiri ketika kran

pembuangan ditutup setengahnya Metoda ini meningkatkan getaran dan korosi sehingga

meningkatkan biaya perawatan pompa dan secara potensial mengurangi umurnya VSD

merupakan suatu pemecahan yang lebih baik dari sudut pandang efisiensi energi

30

Gambar 16 Pengendalian Aliran Pompa dengan Kran (BPMA)

Page 8: Pompa Torak

8

Kompresor didesain dan dirancang agar dapat memberikan pelayanan dalam jangka panjang

walaupun digunakan secara terus menerus dalam sistem refrigerasi kompresi gas Untuk

dapat melakukan performa seperti yang diharapkan maka kompresor harus bekerja sesuai

kondisi yang diharapkan terutama kondisi suhu dan tekanan refrigeran pada saat masuk

dan meninggalkan katub kompresor

b Rotary Action

Pada rotary action compressor efek kompresi diperoleh dengan menekan gas yang berasal

dari ruang chamber menuju ke saluran tekan yang berdiameter kecil untuk menurunkan

volume gas

9

Gambar 112 Aksi Mekanik Rotary Compressor

Kompresor Torak

Sesuai dengan namanya kompresor ini menggunakan torak atau piston yang diletakkan di

dalam suatu tabung silinder Piston dapat bergerak bebas turun naik untuk menimbulkan efek

penurunan volume gas yang berada di bagian atas piston Di bagian atas silinder diletakkan

katub yang dapat membuka dan menutup karena mendapat tekanan dari gas

Jumlah silinder yang digunakan dapat berupa silinder tunggal misalnya yang banyak

diterapkan pada unit domestik dan dapat berupa multi silinder Jumlah silinder dapat

mencapai 16 buah silinder yang diterapkan pada unit komersial dan industrial

10

Pada sistem multi silinder maka susunan silinder dapat diatur dalam

4 formasi yaitu

a Paralel

b Bentuk V

c Bentuk W

d Bentuk VW

Gambar 113 Formasi Silinder kompresor

Operasi Piston dan Siklus Diagram Gambar 114 memperlihatkan hubungan antara posisi

piston(torak) dengan operasi katub-katub kompresor ( katub hisap dan katub tekan )

11

Gambar 114 Siklus Operasi Kompresor

Katub Kompresor

Katub kompresor yang digunakan pada kompresor refrigerasi lebih cenderung ke Pressure

Actuated daripada ke Mechanical Actuated 192

Perhatikan lagi gambar 114 tentang siklus operasi kompresor torak Pergerakan katub-katub

kompresor baik katub pada sisi tekanan rendah (suction) dan katub pada sisi tekanan tinggi

(discharge) semata-mata dipengaruhi oleh variasi tekanan yang bekerja pada kedua sisi

tekanan tersebut

Gambar 114 a torak pada posisi titik mati atas kedua katub menutup karena tekanan pada

ruangan silinder sama dengan tekanan discharge

Gambar 114 b saat piston mencapai posisi tertentu di mana tekanan pad ruang silinder lebih

rendah dari pada tekanan suction maka katub hisap akan membuka dan refrijeran masuk ke

ruang silinder

12

Gambar 114 c piston mulai bergerak dari titik mati bawah bila tekanan ruang silinder lebih

besar dari pada dengan tekanan suction maka katub hisap menutup

Gambar 114 d Ketika piston mencapai posisi tertentu tekanan ruang silinder lebih besar dari

tekanan discharge maka katub tekan membukamenyalurkan refrijeran ke condenseor

Bandingkan sistem kompresi pada silinder motor bensin Pergerakan katub-katubnya lebih ke

mechanical actuated daripada pressure actuated Demikian pula pada sistem kompresi

kompresor udara biasa Jadi katub kompresor refrigerasi memang berbeda dengan katub

kompresor pada umumnya dilihat dari actingnya Oleh karena itu ada tuntutan khusus yang

harus dipenuhi oleh katub kompresor refrigerasi

A Karakteristik Ideal

1 Dapat memberikan efek pembukaan katub yang maksimum dengan sedikit hambatan untuk

menimbulkan trotling gas

2 Katub dapat terbuka dengan menggunakan tenaga yang ringan

3 Katub harus dapat terbuka atau tertutup secara cepat untuk mengurangi kebocoran

4 Katub tidak mempunyai efek menambah clearance volume

5 Katub harus kuat dan tahan lama 193

B Jenis Katub

Untuk memenuhi karakteristik tersebut di atas maka telah didesain dan dirancang secara

khusus beberapa jenis katub yaitu

1 Katub Plat Ring (Ring Plate Valve Disk Valve ) Gambar 35 memperlihatkan katub

kompresor dari jenis ring plate valve Katub ini terdiri dari dudukan katub (valve seat) satu

atau lebih plat ring (ring plate) satu atau lebih pegas katub (valve spring) dan retainer Plat

ring-nya dicekam kuat oleh dudukan katub melalui pegas katub yang juga berfungsi lain

membantu mempercepat penutupan katub Sedang fungsi retainer adalah memegang pegas

katub pada selalu pada posisi yang benar dan membatasi pergerakkannya Katub plat ring ini

dapat digunakan untuk kompresor kecepatan tinggi dan rendah Dapat pula digunakan

13

sebagai katub suction dan discharge

Gambar 115 Perakitan Katub Plat Ring untuk Discharge

2 Flexing Valve

Desain flexing valve yang digunakan pada kompresor ukuran kecil adalah yang lazim disebut

sebagai flapper valve Katub flapper ini terbuat dari lempengan baja tipis yang dicekap kuat

pada salah satu ujungnya sedang ujung lainnya ditempatkan pada dudukan katub tepat di atas

lubang katubnya (port valve) Di mana ujung katub yang bebas akan bergerak secara flexing

atau flapping untuk membuka dan menutup katub

Seperti diperhatikan dalam gambar 36

14

Gambar 116 Prinsip Katub Flexing dari jenis Flapper

Gambar 117

15

Gambar 117 Perakitan Katub Flapper untuk Katub Discharge

Gambar 117 Perakitan Katub Flapper untuk Katub Discharge 195 Seperti dierlihatkan dalam

gambar 107 desain flapper biasanya digunakan untuk katub discharge dan sering disebut

sebagai beam valve Plat katubnya dipasang di atas lubang (port) melalui sebuah pegas yang

terasang di tengah katub platnya sehingga plat katubnya dapat bergerak ke atas (membuka

lubang katub) Gerakan turun dari plat katubnya semata-mata karena gaya pegas Pegas katub

ini juga berfungsi sebagai pengaman untuk mencegah bila ada cairan atau kotoran yang

masuk ke lubang katub

16

Gambar 118 Konstruksi Katub Flapper

Compressor Displacement

Compressor Displacement adalah istilah yang diberikan untuk menentukan jumlah gas

refrigeran yang dapat dikompresi dan dipindahkan oleh torak pada saat toraknya melangkah

dari BDC ke

TDC Secara matematis ditulis

Vp = 1048790 R2 LN n

Di mana Vp Compressor displacement

R Jari-jari piston

L Langkah Piston

N Jumlah piston

n putaran per detik

17

Gambar 118 Siklus Langkah Kompresor

Efisiensi Volumetrik

Karena efek ruang sisa (clearance volume) yaitu celah antara piston pada titik mati atas dan

katub kompresor maka mengakibatkan sebagian ekspansi gas tertahan di bagian atas silinder

sehinga jumlah gas riil (aktual) yang dapat dikompresi oleh torak kompresor lebih kecil

daripada kemampuan kompresor sebenarnya sesuai dengan volume langkah piston

(compresor displacement) Volume Langkah piston sering disebut juga sebagai jumlah gas

teoritis Efisiensi Volumetrik didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah gas riil dan

jumlah gas teoritis Secara matematis ditulis

sebagai berikut

volume riil

Efisiensi Volumetrik ( VE) = ----------------------- x 100

volume teoritik

18

Gambar 119 Grafik Perbandingan Volume Gas Kompresi

Perbandingan Kompresi

Faktor lain yang berpengaruh terhadap efisiensi volumetrik adalah hubungan antara tekanan

suction dan tekanan discharge Untuk memperoleh efek refrigerasi yang memuaskan maka

suhu evaporasi dan suhu kondensasi harus dijaga pada tingkatan tertentu Seperti diketahui

bahwa suhu evaporasi dan suhu kondensasi berbanding lurus dengan tekanan suction dan

tekanan discharge Selanjutnya perbandingan tekanan discharge dan tekanan suction secara

absolut disebut perbandingan kompresi

Tekanan Discharge (absolut)

Perbandingan Kompresi (Rc) = --------------------------------------

Tekanan Suction (absolut)

Pengaruh perbandingan kompresi terhadap efisiensi volumetrik

diberikan dalam tabel 11

Tabel 111 Efisiensi Volumetrik

19

Perbandingan Efesiens

kompresi volumetrik

2 873

22 86

24 849

26 835

28 82

3 808

32 795

34 783

36 772

38 76

4 749

42 737

44 725

46 713

48 701

5 69

6 633

7 582

8 535

9 49

10 449

Kontaminasi

Permasalahan yang dihadapi oleh kompresor torak adalah masalah Efisiensi Kompresi dan

masalah Kontaminasi Uap air atau moisture merupakan musuh utama sistem refrigerasi

Masuknya uap air ke dalam sistem dapat disebabkan oleh pekerjaan perakitan atau repair

yang tidak bagus Uap air yang masuk ke dalam sistem akan bercampur dengan refrigerant

dan lubricant Selanjutnya bila ketiga bahan tersebut bercampur dan medapat pemanasan

maka akan menghasilkan senyawa acid yang sangat korosif Bila terjadi demikian maka yang

fungsi oli refrigeran yang ada di dalam crankcase kompresor akan terganngu disamping itu

akumulasi acid yang berlebiahn pada kompresor akan berdampak timblnya kerak acid yang

20

menempel pada katub kompresor sehingga dapat mengakibatkan turunnya efisiensi kompresi

Bila 199 terjadi demikian maka efek pendingian juga akan berkurang atau

tidak optimal Untuk mengatasi hal tersebut maka perlu dilakukan serangkaian pengujian

untuk mengetahui efisiensi kompresi dan kebocoran katub dan setiap 5 tahun oli kompresor

harus diganti pada saat melakukan pekerjaan overhaul

21

POMPA TORAK

Karakteristik sistim pemompaan

1 Tahanan sistim head

Tekanan diperlukan untuk memompa cairan melewati sistim pada laju tertentu Tekanan ini

harus cukup tinggi untuk mengatasi tahanan sistim yang juga disebut ldquoheadrdquo Head total

merupakan jumlah dari head statik dan head gesekan friksi

a) Head statik

Head statik merupakan perbedaan tinggi antara sumber dan tujuan dari cairan yang

dipompakan (lihat Gambar 2a) Head statik merupakan aliran yang independen (lihat Gambar

2b) Head statik pada tekanan tertentu tergantung pada berat cairan dan dapat dihitung

dengan persamaan perikut

Head (dalam feet) = Tekanan (psi) X 231

Specific gravity

Head statik terdiri dari

Head hhisapan statis (hS) dihasilkan dari pengangkatan cairan relatif terhadap garis

pusat pompa hS nilainya positif jika ketinggian cairan diatas garis pusat pompa dan

negatif jika ketinggian cairan berada dibawah garis pusat pompa (juga disebut

ldquopengangkat hhisapanrdquo)

Head pembuangan statis (hd) jarak vertikal antara garis pusat pompa dan permukaan

cairan dalam tangki tujuan

b) Head gesekan friksi (hf)

Ini merupakan kehilangan yang diperlukan untuk mengatasi tahanan untuk mengalir dalam

pipa dan sambungan-sambungan Head ini tergantung pada ukuran kondisi dan jenis pipa

jumlah dan jenis sambungan debit aliran dan sifat dari cairan Head gesekan friksi

sebanding dengan kwadrat debit aliran seperti diperlihatkan dalam gambar 3 Loop tertutup

sistim sirkulasi hanya menampilkan head gesekan friksi (bukan head statik)

22

Kinerja hisapan pompa (NPSH)

Kavitasi atau penguapan adalah pembentukan gelembung dibagian dalam pompa Hal ini

dapat terjadi manakala tekanan statik fluida setempat menjadi lebih rendah dari tekanan uap

cairan (pada suhu sebenarnya) Kemungkinan penyebabnya adalah jika fluida semakin cepat

dalam kran pengendali atau disekitar impeler pompa

Penguapan itu sendiri tidak menyebabkan kerusakan Walau demikian bila kecepatan

berkurang dan tekanan bertambah uap akan menguap dan jatuh Hal ini memiliki tiga

pengaruh yang tidak dikehendaki

Erosi permukaan baling-baling terutama jika memompa cairan berbasis air

Meningkatnya kebisingan dan getaran mengakibatkan umur sil dan bearing menjadi

ebih pendek

Menyumbat sebagian lintasan impeler yang menurunkan kinerja pompa dan dalam kasus

yang ekstrim dapat menyebabkan kehilangan head total

Head Hisapan Positif Netto Tersedia Net Positive Suction Head Available (NPSHA)

menandakan jumlah hhisapan pompa yang melebihi tekanan uap cairan dan merupakan

karakteristik rancangan sistim NPSH yang diperlukan (NPSHR) adalah hisapan pompa yang

diperlukan untuk menghindari kavitasi dan merupakan karakteristik rancangan pompa

Pompa Torak

Pompa torak merupakan bagian terbesar dari kelompok pompa desak dengan gerak bolak-

balik Pompa torak dapat dibagi menjadi beberapa bagian antara lain sebagai berikut

1 Menurut cara kerjanya (a) pompa torak kerja tunggal (b) pompa torak kerja ganda

2 Menurut jumlah silindar yang dilaksanakan (a) pompa torak silindar tunggal (b)

pompa torak silindar banyak

Cara kerja popma torak silinder tunggal

Bila torak bergerak ke atas maka cairan akan terhisap jika torak bergerak ke bawah maka

cairan akan tertekan Karena torak selalu memilki kecepatan yang tidak tetap maka pada

pompa torak terjadi aliran zat cair yang tidak teratur Pada awal dana akhir langkahnya yaitu

23

pada titik mati torak berhenti sebentar dan torak itu mempunyai kecapatan terbesar pada

bagian tengah langkahnya Pada pompa torak satu silinder yang bekerja tunggal yang

penghisapan dan pengempaannya hanya terjadi pada satu sisi torak pompa malah tidak

mengeluarkan zat cair selam waktu tertentu

Cara kerja pompa torak satu silinder kerja ganda

Pompa mempunyai sebuah silinder sebuah torak dua buah katup isap dan dua buah katup

kempa Bila torak bergerak ke kanan maka katup isap akan tertutup dan katup kempa akan

membuka Zat cair yang berada di sebelah kanan sisi torak di kempa ke saluran kempa

melalui saluran kempa

Gambar Pompa torak

PENGKAJIAN POMPA

Bagian ini menjelaskan pengkajian kinerja pompa dan sistim pemompaan3

Bagaimana menghitung kinerja pompa

Kerja yang ditampilkan oleh sebuah pompa merupakan fungsi dari head total dan berat cairan

yang dipompa dalam jangka waktu yang diberikan Daya batang torak pompa (Ps) adalah

daya Hp yag dikirimkan ke batang torak pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya batang torak pompa Ps= Daya hidrolik hp Efisiensi pompa pump

Atau

24

Efisiensi pompa pump = Daya hidrolik Daya batang torak pompa

Keluaran pompa daya Hp air atau daya Hp hidrolik (hp) adalah daya Hp cairan yang

dikirimkan oleh pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya hidrolik hp = Q (m3detik ) x (hd - hs dalam m) x (kgm3) x g (mdetik2) 1000

Dimana

Q = debit aliran

hd = head pembuangan

hs = head penghisapan

= massa jenis fluida

g = percepatan gravitasi

Kesulitan-kesulitan dalam pengkajian pompa

Dalam praktek lebih sulit mengkaji kinerja pompa Beberapa alasan pentingnya adalah

Tidak adanya data pompa yang spesifik Data spesifikasi pompa (lihat Lembar Kerja 1

pada bagian 6) diperlukan untuk mengkaji kinerja pompa Hampir kebanyakan perusahaan

tidak memegang dokumen asli peralatan (OEM) yang memberikan data-data tersebut

Dalam kasus seperti ini persentase beban pompa untuk aliran pompa atau head tidak

dapat diperkirakan secara memuaskan

Kesulitan dalam pengukuran aliran Sulit untuk mengukur aliran yang sebenarnya

Bebarapa metoda digunakan untuk mengukur aliran Pada hampir kebanyakan kasus debit

aliran dihitung berdasarkan pada jenis fluida head dan ukuran pipa dll namun gambaran

yang dihitung mungkin tidak akan tepat Metoda lainnya membagi volum tangki dengan

waktu yang digunakan oleh pompa untuk mengisi tangki Tetapi metoda ini hanya dapat

diterapkan jika satu pompa berada dalam operasi dan jika kran pembuangan tangki

tertutup Cara yang paling canggih tepat dan memakan waktu sangat sedikit untuk

mengukur aliran pompa adalah dengan pengukuran yang menggunakan pengukur aliran

ultrasonik

Kalibrasi yang tidak benar terhadap pengukur tekanan dan instrumen pengukuran

Kalibrasi yang benar pada seluruh pengukur tekanan pada jalur penghisapan dan pembuangan

dan instrumen pengukur daya lainnya adalah penting untuk mendapatkan pengukuran

25

yang tepat Namun kalibrasi tidak harus selalu dilakukan Kadangkala digunakan faktor

koreksi jika alat pengukur dan instrumen tidak dikalibrasi dengan benar Keduanya akan

mengakibatkan tidak benarnya pengkajian kinerja pompa

4 PELUANG-PELUANG EFISIENSI ENERGI

Bagian ini meliputi area utama untuk memperbaiki pompa dan sistim pemompaan Area

utama bagi penghematan energi meliputi

Memilih pompa yang benar

Mengendalikan debit aliran dengan variasi kecepatan

Pompa dalam susunan paralel untuk memenuhi permintaan yang beragam

Membuang kran pengendali aliran

Membuang kendali by-pass

Kendali startstop pompa

Memperbaiki keseimbangan impeler

41 Memilih pompa yang benar4

Dalam memilih pompa para pemasok berusaha untuk mencocokan kurva sistim yang

diberikan oleh fihak pengguna dengan kurva pompa yang memenuhi kebutuhan tersebut

sedekat mungkin Titik operasi pompa adalah titik dimana kurva pompa dan kurva tahanan

sistim berpotongan (sebagaimana dijelaskan pada bagian 123) Walau begitu tidak

memungkinkan bagi satu titik operasi memenuhi seluruh kondisi operasi yang dikehendaki

Sebagai contoh bila kran pembuangan tersumbat kurva tahanan sistim bergeser ke sebelah

kiri dan begitu juga dengan titik operasinya (lihat Gambar 13) Gambar 13 dibawah

memperlihatkan kurva kinerja pompa yang dipasok penjual untuk pompa sentrifugal dimana

cairan yang akan dipompa adalah air bersih Titik Efisiensi Terbaik Best Efficiency Point

(BEP) merupakan kapasitas pemompaan pada diameter impeler maksimum dimana efisiensi

pompanya adalah yang paling tinggi Seluruh titik kesebelah kanan atau kiri BEP memiliki

efisiensi lebih rendah BEP terpengaruh jika pompa yang terpilih ukurannya berlebih

Alasannya adalah bahwa aliran pompa dengan ukuran berlebih harus dikendalikan dengan

metoda yang berbeda seperti kran penutup atau jalur by-pass Keduanya memberikan

tahanan tambahan dengan meningkatnya gesekan Sebagai akibatnya kurva sistim bergeser ke

kiri dan berpotongan dengan kurva pompa pada titik lainnya Sekarang BEP nya juga menjadi

lebih rendah Dengan kata lain efisiensi pompa berkurang sebab aliran keluar berkurang akan

tetapi pemakaian dayanya tidak Ketidak efisiensian pompa dengan ukuran berlebih dapat

26

diatasi dengan sebagai contoh pemasangan VSD penggerak dua kecepatan rpm lebih

rendah impeler yang lebih kecil atau yang seimbang (BEE 2004)

Gambar 13 Kurva kinerja pompa sentrifugal diberikan oleh pemasok

(Biro Efisiensi Energi 2004)

Menjelaskan pengaruh kecepatan5

Perputaran impeler pompa sentrifugal menghasilkan head Kecepatan keliling impeler

berhubungan langsung dengan kecepatan perputaran batang torak Oleh karena itu variasi

kecepatan putaran berpengaruh langsung pada kinerja pompa Parameter kinerja pompa

(debit alir head daya) akan berubah dengan bervariasinya kecepatan putaran Oleh karena

itu untuk mengendalikan kecepatan yang aman pada kecepatan yang berbeda-beda maka

penting untuk mengerti hubungan antara keduanya

Persamaan yang menjelaskan hubungan tersebut dikenal dengan ldquoHukum Afinitasrdquo

Debit aliran (Q) berbanding lurus dengan kecepatan putaran (N)

Head (H) berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan putarar

Daya (P) berbanding lurus dengan kubik kecepatan putaran

Sebagaimana dapat dilihat dari hukum diatas penggandaan kecepatan putaran pompa

sentrifugal akan meningkatkan pemakaian daya 8 kalinya Sebaliknya penurunan kecepatan

yang kecil akan berakibat penurunan pemakaian daya yang sangat besar Hal ini menjadikan

dasar bagi penghematan energi pada pompa sentrifugal dengan kebutuhan aliran yang

27

bervariasi Hal yang relevan untuk dicatat bahwa pengendalian aliran oleh pengaturan

kecepatan selalu lebih efisien daripada oleh kran pengendali Hal ini disebabkan kran

menurunkan aliran namun tidak menurunkan pemakaian energi pompa Sebagai tambahan

terhadap penghematan energi terdapat manfaat lainnya dari kecepatan yang lebih rendah

tersebut

Umur bantalan meningkat Hal ini disebabkan bantalan membawa gaya hidrolik pada

impeler (dihasilkan oleh profil tekanan dibagian dalam wadah pompa) yang berkurang

kira-kira sebesar kuadrat kecepatan Untuk sebuah pompa umur bantalan sebanding

dengan kecepatan pangkat tujuh (N7)

Getaran dan kebisingan berkurang dan umur sil meningkat selama titik tugas tetap berada

didalam kisaran operasi yang diperbolehkan

Menggunakan penggerak kecepatan yang bervariasi variable speed drive (VSD)

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa pengendalian kecepatan pompa merupakan

cara yang paling efisien dalam mengendalikan aliran sebab jika kecepatan pompa berkurang

maka pemakaian daya juga berkurang Metoda yang biasanya banyak digunakan untuk

menurunkan kecepatan pompa adalah Penggerak Kecepatan yang Bervariasi Variable Speed

Drive (VSD)

VSD memperbolehkan pengaturan kecepatan pompa berada diatas kisaran yang kontinyu

menghindarkan kebutuhan untuk melompat dari satu kecepatan ke kecepatan lainnya

sebagaimana yang terjadi dengan pompa yang berkecepatan berlipat Kecepatan pompa

dengan pengendali VSD menggunakan dua jenis sistim

VSD mekanis meliputi sarang hidrolik kopling fluida dan belts dan pully yang dapat

diatur-atur

VSD listrik meliputi sarang arus eddy pengendali motor dengan rotor yang melingkar

pengendali frekuensi yang bervariasi variable frequency drives (VFDs)

VFDs adalah yang paling populer dan mengatur frekuensi listrik dari daya yang dipasok ke

motor untuk mengubah kecepatan perputaran motor Untuk beberapa sistim VFDs

menawarkan sesuatu yang berharga untuk memperbaiki efisiensi operasi pompa pada kondisi

operasi yang berbeda-beda Pengaruh pelambatan kecepatan pompa pada operasi pompa

28

digambarkan dalam Gambar 14 Ketika VFD menurunkan RPM pompa kurva headaliran

dan daya bergerak turun dan ke arah kiri dan kurva efisiensi juga bergeser ke sebelah kiri

Keuntungan utama penggunaan VSD disamping penghematan energi adalah (US DOE

2004)

Memperbaiki pengendalian proses sebab dapat memperbaiki variasi- variasi kecil dalam

aliran lebih cepat

Memperbaiki kehandalan sistim sebab pemakaian pompa bantalan dan sil jadi berkurang

Penurunan modal dan biaya perawatan sebab kran pengendali jalur by-pass dan starter

konvensional tidak diperlukan lagi Kemampuan starter lunak VSD membolehkan motor

memiliki arus start-up yang lebih rendah

Gambar 14 Pengaruh dari VFD (US DOE 2004)

Pompa yang dipasang paralel untuk memenuhi permintaan yang bervariasi

Mengoperasikan dua pompa secara paralel dan mematikan salah satu jika kebutuhan menjadi

lebih rendah dapat menghasilkan penghematan energi yang signifikan Dapat digunakan

pompa yang memberikan debit aliran yang berbeda-beda Pompa yang dipasang secara

paralel merupakan sebuah opsi jika head statik lebih dari lima puluh persen head total

Gambar 15 memperlihatkan kurva pompa untuk pompa tunggal dua pompa yang beroperasi

secara paralel Gambar ini juga memperlihatkan bahwa kurva sistim pada umumnya tidak

berubah dengan jalannya pompa secara paralel Debit aliran lebih rendah dari penjumlahan

debit aliran berbagai pompa

29

Gambar 15 Kurva kinerja pompa yang dipasang paralel (BPMA)

Menghilangkan kran pengendali aliran

Metoda lain untuk mengendalikan aliran adalah dengan menutup atau membuka kran

pembuangan (hal ini dikenal juga dengan kran ldquothrottlingrdquo) Walau metoda ini menurunkan

tekanan namun tidak mengurangi pemakaian daya sebab head total (head statik) bertambah

Gambar 16 memperlihatkan bagaimana kurva sistim bergerak naik dan ke kiri ketika kran

pembuangan ditutup setengahnya Metoda ini meningkatkan getaran dan korosi sehingga

meningkatkan biaya perawatan pompa dan secara potensial mengurangi umurnya VSD

merupakan suatu pemecahan yang lebih baik dari sudut pandang efisiensi energi

30

Gambar 16 Pengendalian Aliran Pompa dengan Kran (BPMA)

Page 9: Pompa Torak

9

Gambar 112 Aksi Mekanik Rotary Compressor

Kompresor Torak

Sesuai dengan namanya kompresor ini menggunakan torak atau piston yang diletakkan di

dalam suatu tabung silinder Piston dapat bergerak bebas turun naik untuk menimbulkan efek

penurunan volume gas yang berada di bagian atas piston Di bagian atas silinder diletakkan

katub yang dapat membuka dan menutup karena mendapat tekanan dari gas

Jumlah silinder yang digunakan dapat berupa silinder tunggal misalnya yang banyak

diterapkan pada unit domestik dan dapat berupa multi silinder Jumlah silinder dapat

mencapai 16 buah silinder yang diterapkan pada unit komersial dan industrial

10

Pada sistem multi silinder maka susunan silinder dapat diatur dalam

4 formasi yaitu

a Paralel

b Bentuk V

c Bentuk W

d Bentuk VW

Gambar 113 Formasi Silinder kompresor

Operasi Piston dan Siklus Diagram Gambar 114 memperlihatkan hubungan antara posisi

piston(torak) dengan operasi katub-katub kompresor ( katub hisap dan katub tekan )

11

Gambar 114 Siklus Operasi Kompresor

Katub Kompresor

Katub kompresor yang digunakan pada kompresor refrigerasi lebih cenderung ke Pressure

Actuated daripada ke Mechanical Actuated 192

Perhatikan lagi gambar 114 tentang siklus operasi kompresor torak Pergerakan katub-katub

kompresor baik katub pada sisi tekanan rendah (suction) dan katub pada sisi tekanan tinggi

(discharge) semata-mata dipengaruhi oleh variasi tekanan yang bekerja pada kedua sisi

tekanan tersebut

Gambar 114 a torak pada posisi titik mati atas kedua katub menutup karena tekanan pada

ruangan silinder sama dengan tekanan discharge

Gambar 114 b saat piston mencapai posisi tertentu di mana tekanan pad ruang silinder lebih

rendah dari pada tekanan suction maka katub hisap akan membuka dan refrijeran masuk ke

ruang silinder

12

Gambar 114 c piston mulai bergerak dari titik mati bawah bila tekanan ruang silinder lebih

besar dari pada dengan tekanan suction maka katub hisap menutup

Gambar 114 d Ketika piston mencapai posisi tertentu tekanan ruang silinder lebih besar dari

tekanan discharge maka katub tekan membukamenyalurkan refrijeran ke condenseor

Bandingkan sistem kompresi pada silinder motor bensin Pergerakan katub-katubnya lebih ke

mechanical actuated daripada pressure actuated Demikian pula pada sistem kompresi

kompresor udara biasa Jadi katub kompresor refrigerasi memang berbeda dengan katub

kompresor pada umumnya dilihat dari actingnya Oleh karena itu ada tuntutan khusus yang

harus dipenuhi oleh katub kompresor refrigerasi

A Karakteristik Ideal

1 Dapat memberikan efek pembukaan katub yang maksimum dengan sedikit hambatan untuk

menimbulkan trotling gas

2 Katub dapat terbuka dengan menggunakan tenaga yang ringan

3 Katub harus dapat terbuka atau tertutup secara cepat untuk mengurangi kebocoran

4 Katub tidak mempunyai efek menambah clearance volume

5 Katub harus kuat dan tahan lama 193

B Jenis Katub

Untuk memenuhi karakteristik tersebut di atas maka telah didesain dan dirancang secara

khusus beberapa jenis katub yaitu

1 Katub Plat Ring (Ring Plate Valve Disk Valve ) Gambar 35 memperlihatkan katub

kompresor dari jenis ring plate valve Katub ini terdiri dari dudukan katub (valve seat) satu

atau lebih plat ring (ring plate) satu atau lebih pegas katub (valve spring) dan retainer Plat

ring-nya dicekam kuat oleh dudukan katub melalui pegas katub yang juga berfungsi lain

membantu mempercepat penutupan katub Sedang fungsi retainer adalah memegang pegas

katub pada selalu pada posisi yang benar dan membatasi pergerakkannya Katub plat ring ini

dapat digunakan untuk kompresor kecepatan tinggi dan rendah Dapat pula digunakan

13

sebagai katub suction dan discharge

Gambar 115 Perakitan Katub Plat Ring untuk Discharge

2 Flexing Valve

Desain flexing valve yang digunakan pada kompresor ukuran kecil adalah yang lazim disebut

sebagai flapper valve Katub flapper ini terbuat dari lempengan baja tipis yang dicekap kuat

pada salah satu ujungnya sedang ujung lainnya ditempatkan pada dudukan katub tepat di atas

lubang katubnya (port valve) Di mana ujung katub yang bebas akan bergerak secara flexing

atau flapping untuk membuka dan menutup katub

Seperti diperhatikan dalam gambar 36

14

Gambar 116 Prinsip Katub Flexing dari jenis Flapper

Gambar 117

15

Gambar 117 Perakitan Katub Flapper untuk Katub Discharge

Gambar 117 Perakitan Katub Flapper untuk Katub Discharge 195 Seperti dierlihatkan dalam

gambar 107 desain flapper biasanya digunakan untuk katub discharge dan sering disebut

sebagai beam valve Plat katubnya dipasang di atas lubang (port) melalui sebuah pegas yang

terasang di tengah katub platnya sehingga plat katubnya dapat bergerak ke atas (membuka

lubang katub) Gerakan turun dari plat katubnya semata-mata karena gaya pegas Pegas katub

ini juga berfungsi sebagai pengaman untuk mencegah bila ada cairan atau kotoran yang

masuk ke lubang katub

16

Gambar 118 Konstruksi Katub Flapper

Compressor Displacement

Compressor Displacement adalah istilah yang diberikan untuk menentukan jumlah gas

refrigeran yang dapat dikompresi dan dipindahkan oleh torak pada saat toraknya melangkah

dari BDC ke

TDC Secara matematis ditulis

Vp = 1048790 R2 LN n

Di mana Vp Compressor displacement

R Jari-jari piston

L Langkah Piston

N Jumlah piston

n putaran per detik

17

Gambar 118 Siklus Langkah Kompresor

Efisiensi Volumetrik

Karena efek ruang sisa (clearance volume) yaitu celah antara piston pada titik mati atas dan

katub kompresor maka mengakibatkan sebagian ekspansi gas tertahan di bagian atas silinder

sehinga jumlah gas riil (aktual) yang dapat dikompresi oleh torak kompresor lebih kecil

daripada kemampuan kompresor sebenarnya sesuai dengan volume langkah piston

(compresor displacement) Volume Langkah piston sering disebut juga sebagai jumlah gas

teoritis Efisiensi Volumetrik didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah gas riil dan

jumlah gas teoritis Secara matematis ditulis

sebagai berikut

volume riil

Efisiensi Volumetrik ( VE) = ----------------------- x 100

volume teoritik

18

Gambar 119 Grafik Perbandingan Volume Gas Kompresi

Perbandingan Kompresi

Faktor lain yang berpengaruh terhadap efisiensi volumetrik adalah hubungan antara tekanan

suction dan tekanan discharge Untuk memperoleh efek refrigerasi yang memuaskan maka

suhu evaporasi dan suhu kondensasi harus dijaga pada tingkatan tertentu Seperti diketahui

bahwa suhu evaporasi dan suhu kondensasi berbanding lurus dengan tekanan suction dan

tekanan discharge Selanjutnya perbandingan tekanan discharge dan tekanan suction secara

absolut disebut perbandingan kompresi

Tekanan Discharge (absolut)

Perbandingan Kompresi (Rc) = --------------------------------------

Tekanan Suction (absolut)

Pengaruh perbandingan kompresi terhadap efisiensi volumetrik

diberikan dalam tabel 11

Tabel 111 Efisiensi Volumetrik

19

Perbandingan Efesiens

kompresi volumetrik

2 873

22 86

24 849

26 835

28 82

3 808

32 795

34 783

36 772

38 76

4 749

42 737

44 725

46 713

48 701

5 69

6 633

7 582

8 535

9 49

10 449

Kontaminasi

Permasalahan yang dihadapi oleh kompresor torak adalah masalah Efisiensi Kompresi dan

masalah Kontaminasi Uap air atau moisture merupakan musuh utama sistem refrigerasi

Masuknya uap air ke dalam sistem dapat disebabkan oleh pekerjaan perakitan atau repair

yang tidak bagus Uap air yang masuk ke dalam sistem akan bercampur dengan refrigerant

dan lubricant Selanjutnya bila ketiga bahan tersebut bercampur dan medapat pemanasan

maka akan menghasilkan senyawa acid yang sangat korosif Bila terjadi demikian maka yang

fungsi oli refrigeran yang ada di dalam crankcase kompresor akan terganngu disamping itu

akumulasi acid yang berlebiahn pada kompresor akan berdampak timblnya kerak acid yang

20

menempel pada katub kompresor sehingga dapat mengakibatkan turunnya efisiensi kompresi

Bila 199 terjadi demikian maka efek pendingian juga akan berkurang atau

tidak optimal Untuk mengatasi hal tersebut maka perlu dilakukan serangkaian pengujian

untuk mengetahui efisiensi kompresi dan kebocoran katub dan setiap 5 tahun oli kompresor

harus diganti pada saat melakukan pekerjaan overhaul

21

POMPA TORAK

Karakteristik sistim pemompaan

1 Tahanan sistim head

Tekanan diperlukan untuk memompa cairan melewati sistim pada laju tertentu Tekanan ini

harus cukup tinggi untuk mengatasi tahanan sistim yang juga disebut ldquoheadrdquo Head total

merupakan jumlah dari head statik dan head gesekan friksi

a) Head statik

Head statik merupakan perbedaan tinggi antara sumber dan tujuan dari cairan yang

dipompakan (lihat Gambar 2a) Head statik merupakan aliran yang independen (lihat Gambar

2b) Head statik pada tekanan tertentu tergantung pada berat cairan dan dapat dihitung

dengan persamaan perikut

Head (dalam feet) = Tekanan (psi) X 231

Specific gravity

Head statik terdiri dari

Head hhisapan statis (hS) dihasilkan dari pengangkatan cairan relatif terhadap garis

pusat pompa hS nilainya positif jika ketinggian cairan diatas garis pusat pompa dan

negatif jika ketinggian cairan berada dibawah garis pusat pompa (juga disebut

ldquopengangkat hhisapanrdquo)

Head pembuangan statis (hd) jarak vertikal antara garis pusat pompa dan permukaan

cairan dalam tangki tujuan

b) Head gesekan friksi (hf)

Ini merupakan kehilangan yang diperlukan untuk mengatasi tahanan untuk mengalir dalam

pipa dan sambungan-sambungan Head ini tergantung pada ukuran kondisi dan jenis pipa

jumlah dan jenis sambungan debit aliran dan sifat dari cairan Head gesekan friksi

sebanding dengan kwadrat debit aliran seperti diperlihatkan dalam gambar 3 Loop tertutup

sistim sirkulasi hanya menampilkan head gesekan friksi (bukan head statik)

22

Kinerja hisapan pompa (NPSH)

Kavitasi atau penguapan adalah pembentukan gelembung dibagian dalam pompa Hal ini

dapat terjadi manakala tekanan statik fluida setempat menjadi lebih rendah dari tekanan uap

cairan (pada suhu sebenarnya) Kemungkinan penyebabnya adalah jika fluida semakin cepat

dalam kran pengendali atau disekitar impeler pompa

Penguapan itu sendiri tidak menyebabkan kerusakan Walau demikian bila kecepatan

berkurang dan tekanan bertambah uap akan menguap dan jatuh Hal ini memiliki tiga

pengaruh yang tidak dikehendaki

Erosi permukaan baling-baling terutama jika memompa cairan berbasis air

Meningkatnya kebisingan dan getaran mengakibatkan umur sil dan bearing menjadi

ebih pendek

Menyumbat sebagian lintasan impeler yang menurunkan kinerja pompa dan dalam kasus

yang ekstrim dapat menyebabkan kehilangan head total

Head Hisapan Positif Netto Tersedia Net Positive Suction Head Available (NPSHA)

menandakan jumlah hhisapan pompa yang melebihi tekanan uap cairan dan merupakan

karakteristik rancangan sistim NPSH yang diperlukan (NPSHR) adalah hisapan pompa yang

diperlukan untuk menghindari kavitasi dan merupakan karakteristik rancangan pompa

Pompa Torak

Pompa torak merupakan bagian terbesar dari kelompok pompa desak dengan gerak bolak-

balik Pompa torak dapat dibagi menjadi beberapa bagian antara lain sebagai berikut

1 Menurut cara kerjanya (a) pompa torak kerja tunggal (b) pompa torak kerja ganda

2 Menurut jumlah silindar yang dilaksanakan (a) pompa torak silindar tunggal (b)

pompa torak silindar banyak

Cara kerja popma torak silinder tunggal

Bila torak bergerak ke atas maka cairan akan terhisap jika torak bergerak ke bawah maka

cairan akan tertekan Karena torak selalu memilki kecepatan yang tidak tetap maka pada

pompa torak terjadi aliran zat cair yang tidak teratur Pada awal dana akhir langkahnya yaitu

23

pada titik mati torak berhenti sebentar dan torak itu mempunyai kecapatan terbesar pada

bagian tengah langkahnya Pada pompa torak satu silinder yang bekerja tunggal yang

penghisapan dan pengempaannya hanya terjadi pada satu sisi torak pompa malah tidak

mengeluarkan zat cair selam waktu tertentu

Cara kerja pompa torak satu silinder kerja ganda

Pompa mempunyai sebuah silinder sebuah torak dua buah katup isap dan dua buah katup

kempa Bila torak bergerak ke kanan maka katup isap akan tertutup dan katup kempa akan

membuka Zat cair yang berada di sebelah kanan sisi torak di kempa ke saluran kempa

melalui saluran kempa

Gambar Pompa torak

PENGKAJIAN POMPA

Bagian ini menjelaskan pengkajian kinerja pompa dan sistim pemompaan3

Bagaimana menghitung kinerja pompa

Kerja yang ditampilkan oleh sebuah pompa merupakan fungsi dari head total dan berat cairan

yang dipompa dalam jangka waktu yang diberikan Daya batang torak pompa (Ps) adalah

daya Hp yag dikirimkan ke batang torak pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya batang torak pompa Ps= Daya hidrolik hp Efisiensi pompa pump

Atau

24

Efisiensi pompa pump = Daya hidrolik Daya batang torak pompa

Keluaran pompa daya Hp air atau daya Hp hidrolik (hp) adalah daya Hp cairan yang

dikirimkan oleh pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya hidrolik hp = Q (m3detik ) x (hd - hs dalam m) x (kgm3) x g (mdetik2) 1000

Dimana

Q = debit aliran

hd = head pembuangan

hs = head penghisapan

= massa jenis fluida

g = percepatan gravitasi

Kesulitan-kesulitan dalam pengkajian pompa

Dalam praktek lebih sulit mengkaji kinerja pompa Beberapa alasan pentingnya adalah

Tidak adanya data pompa yang spesifik Data spesifikasi pompa (lihat Lembar Kerja 1

pada bagian 6) diperlukan untuk mengkaji kinerja pompa Hampir kebanyakan perusahaan

tidak memegang dokumen asli peralatan (OEM) yang memberikan data-data tersebut

Dalam kasus seperti ini persentase beban pompa untuk aliran pompa atau head tidak

dapat diperkirakan secara memuaskan

Kesulitan dalam pengukuran aliran Sulit untuk mengukur aliran yang sebenarnya

Bebarapa metoda digunakan untuk mengukur aliran Pada hampir kebanyakan kasus debit

aliran dihitung berdasarkan pada jenis fluida head dan ukuran pipa dll namun gambaran

yang dihitung mungkin tidak akan tepat Metoda lainnya membagi volum tangki dengan

waktu yang digunakan oleh pompa untuk mengisi tangki Tetapi metoda ini hanya dapat

diterapkan jika satu pompa berada dalam operasi dan jika kran pembuangan tangki

tertutup Cara yang paling canggih tepat dan memakan waktu sangat sedikit untuk

mengukur aliran pompa adalah dengan pengukuran yang menggunakan pengukur aliran

ultrasonik

Kalibrasi yang tidak benar terhadap pengukur tekanan dan instrumen pengukuran

Kalibrasi yang benar pada seluruh pengukur tekanan pada jalur penghisapan dan pembuangan

dan instrumen pengukur daya lainnya adalah penting untuk mendapatkan pengukuran

25

yang tepat Namun kalibrasi tidak harus selalu dilakukan Kadangkala digunakan faktor

koreksi jika alat pengukur dan instrumen tidak dikalibrasi dengan benar Keduanya akan

mengakibatkan tidak benarnya pengkajian kinerja pompa

4 PELUANG-PELUANG EFISIENSI ENERGI

Bagian ini meliputi area utama untuk memperbaiki pompa dan sistim pemompaan Area

utama bagi penghematan energi meliputi

Memilih pompa yang benar

Mengendalikan debit aliran dengan variasi kecepatan

Pompa dalam susunan paralel untuk memenuhi permintaan yang beragam

Membuang kran pengendali aliran

Membuang kendali by-pass

Kendali startstop pompa

Memperbaiki keseimbangan impeler

41 Memilih pompa yang benar4

Dalam memilih pompa para pemasok berusaha untuk mencocokan kurva sistim yang

diberikan oleh fihak pengguna dengan kurva pompa yang memenuhi kebutuhan tersebut

sedekat mungkin Titik operasi pompa adalah titik dimana kurva pompa dan kurva tahanan

sistim berpotongan (sebagaimana dijelaskan pada bagian 123) Walau begitu tidak

memungkinkan bagi satu titik operasi memenuhi seluruh kondisi operasi yang dikehendaki

Sebagai contoh bila kran pembuangan tersumbat kurva tahanan sistim bergeser ke sebelah

kiri dan begitu juga dengan titik operasinya (lihat Gambar 13) Gambar 13 dibawah

memperlihatkan kurva kinerja pompa yang dipasok penjual untuk pompa sentrifugal dimana

cairan yang akan dipompa adalah air bersih Titik Efisiensi Terbaik Best Efficiency Point

(BEP) merupakan kapasitas pemompaan pada diameter impeler maksimum dimana efisiensi

pompanya adalah yang paling tinggi Seluruh titik kesebelah kanan atau kiri BEP memiliki

efisiensi lebih rendah BEP terpengaruh jika pompa yang terpilih ukurannya berlebih

Alasannya adalah bahwa aliran pompa dengan ukuran berlebih harus dikendalikan dengan

metoda yang berbeda seperti kran penutup atau jalur by-pass Keduanya memberikan

tahanan tambahan dengan meningkatnya gesekan Sebagai akibatnya kurva sistim bergeser ke

kiri dan berpotongan dengan kurva pompa pada titik lainnya Sekarang BEP nya juga menjadi

lebih rendah Dengan kata lain efisiensi pompa berkurang sebab aliran keluar berkurang akan

tetapi pemakaian dayanya tidak Ketidak efisiensian pompa dengan ukuran berlebih dapat

26

diatasi dengan sebagai contoh pemasangan VSD penggerak dua kecepatan rpm lebih

rendah impeler yang lebih kecil atau yang seimbang (BEE 2004)

Gambar 13 Kurva kinerja pompa sentrifugal diberikan oleh pemasok

(Biro Efisiensi Energi 2004)

Menjelaskan pengaruh kecepatan5

Perputaran impeler pompa sentrifugal menghasilkan head Kecepatan keliling impeler

berhubungan langsung dengan kecepatan perputaran batang torak Oleh karena itu variasi

kecepatan putaran berpengaruh langsung pada kinerja pompa Parameter kinerja pompa

(debit alir head daya) akan berubah dengan bervariasinya kecepatan putaran Oleh karena

itu untuk mengendalikan kecepatan yang aman pada kecepatan yang berbeda-beda maka

penting untuk mengerti hubungan antara keduanya

Persamaan yang menjelaskan hubungan tersebut dikenal dengan ldquoHukum Afinitasrdquo

Debit aliran (Q) berbanding lurus dengan kecepatan putaran (N)

Head (H) berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan putarar

Daya (P) berbanding lurus dengan kubik kecepatan putaran

Sebagaimana dapat dilihat dari hukum diatas penggandaan kecepatan putaran pompa

sentrifugal akan meningkatkan pemakaian daya 8 kalinya Sebaliknya penurunan kecepatan

yang kecil akan berakibat penurunan pemakaian daya yang sangat besar Hal ini menjadikan

dasar bagi penghematan energi pada pompa sentrifugal dengan kebutuhan aliran yang

27

bervariasi Hal yang relevan untuk dicatat bahwa pengendalian aliran oleh pengaturan

kecepatan selalu lebih efisien daripada oleh kran pengendali Hal ini disebabkan kran

menurunkan aliran namun tidak menurunkan pemakaian energi pompa Sebagai tambahan

terhadap penghematan energi terdapat manfaat lainnya dari kecepatan yang lebih rendah

tersebut

Umur bantalan meningkat Hal ini disebabkan bantalan membawa gaya hidrolik pada

impeler (dihasilkan oleh profil tekanan dibagian dalam wadah pompa) yang berkurang

kira-kira sebesar kuadrat kecepatan Untuk sebuah pompa umur bantalan sebanding

dengan kecepatan pangkat tujuh (N7)

Getaran dan kebisingan berkurang dan umur sil meningkat selama titik tugas tetap berada

didalam kisaran operasi yang diperbolehkan

Menggunakan penggerak kecepatan yang bervariasi variable speed drive (VSD)

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa pengendalian kecepatan pompa merupakan

cara yang paling efisien dalam mengendalikan aliran sebab jika kecepatan pompa berkurang

maka pemakaian daya juga berkurang Metoda yang biasanya banyak digunakan untuk

menurunkan kecepatan pompa adalah Penggerak Kecepatan yang Bervariasi Variable Speed

Drive (VSD)

VSD memperbolehkan pengaturan kecepatan pompa berada diatas kisaran yang kontinyu

menghindarkan kebutuhan untuk melompat dari satu kecepatan ke kecepatan lainnya

sebagaimana yang terjadi dengan pompa yang berkecepatan berlipat Kecepatan pompa

dengan pengendali VSD menggunakan dua jenis sistim

VSD mekanis meliputi sarang hidrolik kopling fluida dan belts dan pully yang dapat

diatur-atur

VSD listrik meliputi sarang arus eddy pengendali motor dengan rotor yang melingkar

pengendali frekuensi yang bervariasi variable frequency drives (VFDs)

VFDs adalah yang paling populer dan mengatur frekuensi listrik dari daya yang dipasok ke

motor untuk mengubah kecepatan perputaran motor Untuk beberapa sistim VFDs

menawarkan sesuatu yang berharga untuk memperbaiki efisiensi operasi pompa pada kondisi

operasi yang berbeda-beda Pengaruh pelambatan kecepatan pompa pada operasi pompa

28

digambarkan dalam Gambar 14 Ketika VFD menurunkan RPM pompa kurva headaliran

dan daya bergerak turun dan ke arah kiri dan kurva efisiensi juga bergeser ke sebelah kiri

Keuntungan utama penggunaan VSD disamping penghematan energi adalah (US DOE

2004)

Memperbaiki pengendalian proses sebab dapat memperbaiki variasi- variasi kecil dalam

aliran lebih cepat

Memperbaiki kehandalan sistim sebab pemakaian pompa bantalan dan sil jadi berkurang

Penurunan modal dan biaya perawatan sebab kran pengendali jalur by-pass dan starter

konvensional tidak diperlukan lagi Kemampuan starter lunak VSD membolehkan motor

memiliki arus start-up yang lebih rendah

Gambar 14 Pengaruh dari VFD (US DOE 2004)

Pompa yang dipasang paralel untuk memenuhi permintaan yang bervariasi

Mengoperasikan dua pompa secara paralel dan mematikan salah satu jika kebutuhan menjadi

lebih rendah dapat menghasilkan penghematan energi yang signifikan Dapat digunakan

pompa yang memberikan debit aliran yang berbeda-beda Pompa yang dipasang secara

paralel merupakan sebuah opsi jika head statik lebih dari lima puluh persen head total

Gambar 15 memperlihatkan kurva pompa untuk pompa tunggal dua pompa yang beroperasi

secara paralel Gambar ini juga memperlihatkan bahwa kurva sistim pada umumnya tidak

berubah dengan jalannya pompa secara paralel Debit aliran lebih rendah dari penjumlahan

debit aliran berbagai pompa

29

Gambar 15 Kurva kinerja pompa yang dipasang paralel (BPMA)

Menghilangkan kran pengendali aliran

Metoda lain untuk mengendalikan aliran adalah dengan menutup atau membuka kran

pembuangan (hal ini dikenal juga dengan kran ldquothrottlingrdquo) Walau metoda ini menurunkan

tekanan namun tidak mengurangi pemakaian daya sebab head total (head statik) bertambah

Gambar 16 memperlihatkan bagaimana kurva sistim bergerak naik dan ke kiri ketika kran

pembuangan ditutup setengahnya Metoda ini meningkatkan getaran dan korosi sehingga

meningkatkan biaya perawatan pompa dan secara potensial mengurangi umurnya VSD

merupakan suatu pemecahan yang lebih baik dari sudut pandang efisiensi energi

30

Gambar 16 Pengendalian Aliran Pompa dengan Kran (BPMA)

Page 10: Pompa Torak

10

Pada sistem multi silinder maka susunan silinder dapat diatur dalam

4 formasi yaitu

a Paralel

b Bentuk V

c Bentuk W

d Bentuk VW

Gambar 113 Formasi Silinder kompresor

Operasi Piston dan Siklus Diagram Gambar 114 memperlihatkan hubungan antara posisi

piston(torak) dengan operasi katub-katub kompresor ( katub hisap dan katub tekan )

11

Gambar 114 Siklus Operasi Kompresor

Katub Kompresor

Katub kompresor yang digunakan pada kompresor refrigerasi lebih cenderung ke Pressure

Actuated daripada ke Mechanical Actuated 192

Perhatikan lagi gambar 114 tentang siklus operasi kompresor torak Pergerakan katub-katub

kompresor baik katub pada sisi tekanan rendah (suction) dan katub pada sisi tekanan tinggi

(discharge) semata-mata dipengaruhi oleh variasi tekanan yang bekerja pada kedua sisi

tekanan tersebut

Gambar 114 a torak pada posisi titik mati atas kedua katub menutup karena tekanan pada

ruangan silinder sama dengan tekanan discharge

Gambar 114 b saat piston mencapai posisi tertentu di mana tekanan pad ruang silinder lebih

rendah dari pada tekanan suction maka katub hisap akan membuka dan refrijeran masuk ke

ruang silinder

12

Gambar 114 c piston mulai bergerak dari titik mati bawah bila tekanan ruang silinder lebih

besar dari pada dengan tekanan suction maka katub hisap menutup

Gambar 114 d Ketika piston mencapai posisi tertentu tekanan ruang silinder lebih besar dari

tekanan discharge maka katub tekan membukamenyalurkan refrijeran ke condenseor

Bandingkan sistem kompresi pada silinder motor bensin Pergerakan katub-katubnya lebih ke

mechanical actuated daripada pressure actuated Demikian pula pada sistem kompresi

kompresor udara biasa Jadi katub kompresor refrigerasi memang berbeda dengan katub

kompresor pada umumnya dilihat dari actingnya Oleh karena itu ada tuntutan khusus yang

harus dipenuhi oleh katub kompresor refrigerasi

A Karakteristik Ideal

1 Dapat memberikan efek pembukaan katub yang maksimum dengan sedikit hambatan untuk

menimbulkan trotling gas

2 Katub dapat terbuka dengan menggunakan tenaga yang ringan

3 Katub harus dapat terbuka atau tertutup secara cepat untuk mengurangi kebocoran

4 Katub tidak mempunyai efek menambah clearance volume

5 Katub harus kuat dan tahan lama 193

B Jenis Katub

Untuk memenuhi karakteristik tersebut di atas maka telah didesain dan dirancang secara

khusus beberapa jenis katub yaitu

1 Katub Plat Ring (Ring Plate Valve Disk Valve ) Gambar 35 memperlihatkan katub

kompresor dari jenis ring plate valve Katub ini terdiri dari dudukan katub (valve seat) satu

atau lebih plat ring (ring plate) satu atau lebih pegas katub (valve spring) dan retainer Plat

ring-nya dicekam kuat oleh dudukan katub melalui pegas katub yang juga berfungsi lain

membantu mempercepat penutupan katub Sedang fungsi retainer adalah memegang pegas

katub pada selalu pada posisi yang benar dan membatasi pergerakkannya Katub plat ring ini

dapat digunakan untuk kompresor kecepatan tinggi dan rendah Dapat pula digunakan

13

sebagai katub suction dan discharge

Gambar 115 Perakitan Katub Plat Ring untuk Discharge

2 Flexing Valve

Desain flexing valve yang digunakan pada kompresor ukuran kecil adalah yang lazim disebut

sebagai flapper valve Katub flapper ini terbuat dari lempengan baja tipis yang dicekap kuat

pada salah satu ujungnya sedang ujung lainnya ditempatkan pada dudukan katub tepat di atas

lubang katubnya (port valve) Di mana ujung katub yang bebas akan bergerak secara flexing

atau flapping untuk membuka dan menutup katub

Seperti diperhatikan dalam gambar 36

14

Gambar 116 Prinsip Katub Flexing dari jenis Flapper

Gambar 117

15

Gambar 117 Perakitan Katub Flapper untuk Katub Discharge

Gambar 117 Perakitan Katub Flapper untuk Katub Discharge 195 Seperti dierlihatkan dalam

gambar 107 desain flapper biasanya digunakan untuk katub discharge dan sering disebut

sebagai beam valve Plat katubnya dipasang di atas lubang (port) melalui sebuah pegas yang

terasang di tengah katub platnya sehingga plat katubnya dapat bergerak ke atas (membuka

lubang katub) Gerakan turun dari plat katubnya semata-mata karena gaya pegas Pegas katub

ini juga berfungsi sebagai pengaman untuk mencegah bila ada cairan atau kotoran yang

masuk ke lubang katub

16

Gambar 118 Konstruksi Katub Flapper

Compressor Displacement

Compressor Displacement adalah istilah yang diberikan untuk menentukan jumlah gas

refrigeran yang dapat dikompresi dan dipindahkan oleh torak pada saat toraknya melangkah

dari BDC ke

TDC Secara matematis ditulis

Vp = 1048790 R2 LN n

Di mana Vp Compressor displacement

R Jari-jari piston

L Langkah Piston

N Jumlah piston

n putaran per detik

17

Gambar 118 Siklus Langkah Kompresor

Efisiensi Volumetrik

Karena efek ruang sisa (clearance volume) yaitu celah antara piston pada titik mati atas dan

katub kompresor maka mengakibatkan sebagian ekspansi gas tertahan di bagian atas silinder

sehinga jumlah gas riil (aktual) yang dapat dikompresi oleh torak kompresor lebih kecil

daripada kemampuan kompresor sebenarnya sesuai dengan volume langkah piston

(compresor displacement) Volume Langkah piston sering disebut juga sebagai jumlah gas

teoritis Efisiensi Volumetrik didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah gas riil dan

jumlah gas teoritis Secara matematis ditulis

sebagai berikut

volume riil

Efisiensi Volumetrik ( VE) = ----------------------- x 100

volume teoritik

18

Gambar 119 Grafik Perbandingan Volume Gas Kompresi

Perbandingan Kompresi

Faktor lain yang berpengaruh terhadap efisiensi volumetrik adalah hubungan antara tekanan

suction dan tekanan discharge Untuk memperoleh efek refrigerasi yang memuaskan maka

suhu evaporasi dan suhu kondensasi harus dijaga pada tingkatan tertentu Seperti diketahui

bahwa suhu evaporasi dan suhu kondensasi berbanding lurus dengan tekanan suction dan

tekanan discharge Selanjutnya perbandingan tekanan discharge dan tekanan suction secara

absolut disebut perbandingan kompresi

Tekanan Discharge (absolut)

Perbandingan Kompresi (Rc) = --------------------------------------

Tekanan Suction (absolut)

Pengaruh perbandingan kompresi terhadap efisiensi volumetrik

diberikan dalam tabel 11

Tabel 111 Efisiensi Volumetrik

19

Perbandingan Efesiens

kompresi volumetrik

2 873

22 86

24 849

26 835

28 82

3 808

32 795

34 783

36 772

38 76

4 749

42 737

44 725

46 713

48 701

5 69

6 633

7 582

8 535

9 49

10 449

Kontaminasi

Permasalahan yang dihadapi oleh kompresor torak adalah masalah Efisiensi Kompresi dan

masalah Kontaminasi Uap air atau moisture merupakan musuh utama sistem refrigerasi

Masuknya uap air ke dalam sistem dapat disebabkan oleh pekerjaan perakitan atau repair

yang tidak bagus Uap air yang masuk ke dalam sistem akan bercampur dengan refrigerant

dan lubricant Selanjutnya bila ketiga bahan tersebut bercampur dan medapat pemanasan

maka akan menghasilkan senyawa acid yang sangat korosif Bila terjadi demikian maka yang

fungsi oli refrigeran yang ada di dalam crankcase kompresor akan terganngu disamping itu

akumulasi acid yang berlebiahn pada kompresor akan berdampak timblnya kerak acid yang

20

menempel pada katub kompresor sehingga dapat mengakibatkan turunnya efisiensi kompresi

Bila 199 terjadi demikian maka efek pendingian juga akan berkurang atau

tidak optimal Untuk mengatasi hal tersebut maka perlu dilakukan serangkaian pengujian

untuk mengetahui efisiensi kompresi dan kebocoran katub dan setiap 5 tahun oli kompresor

harus diganti pada saat melakukan pekerjaan overhaul

21

POMPA TORAK

Karakteristik sistim pemompaan

1 Tahanan sistim head

Tekanan diperlukan untuk memompa cairan melewati sistim pada laju tertentu Tekanan ini

harus cukup tinggi untuk mengatasi tahanan sistim yang juga disebut ldquoheadrdquo Head total

merupakan jumlah dari head statik dan head gesekan friksi

a) Head statik

Head statik merupakan perbedaan tinggi antara sumber dan tujuan dari cairan yang

dipompakan (lihat Gambar 2a) Head statik merupakan aliran yang independen (lihat Gambar

2b) Head statik pada tekanan tertentu tergantung pada berat cairan dan dapat dihitung

dengan persamaan perikut

Head (dalam feet) = Tekanan (psi) X 231

Specific gravity

Head statik terdiri dari

Head hhisapan statis (hS) dihasilkan dari pengangkatan cairan relatif terhadap garis

pusat pompa hS nilainya positif jika ketinggian cairan diatas garis pusat pompa dan

negatif jika ketinggian cairan berada dibawah garis pusat pompa (juga disebut

ldquopengangkat hhisapanrdquo)

Head pembuangan statis (hd) jarak vertikal antara garis pusat pompa dan permukaan

cairan dalam tangki tujuan

b) Head gesekan friksi (hf)

Ini merupakan kehilangan yang diperlukan untuk mengatasi tahanan untuk mengalir dalam

pipa dan sambungan-sambungan Head ini tergantung pada ukuran kondisi dan jenis pipa

jumlah dan jenis sambungan debit aliran dan sifat dari cairan Head gesekan friksi

sebanding dengan kwadrat debit aliran seperti diperlihatkan dalam gambar 3 Loop tertutup

sistim sirkulasi hanya menampilkan head gesekan friksi (bukan head statik)

22

Kinerja hisapan pompa (NPSH)

Kavitasi atau penguapan adalah pembentukan gelembung dibagian dalam pompa Hal ini

dapat terjadi manakala tekanan statik fluida setempat menjadi lebih rendah dari tekanan uap

cairan (pada suhu sebenarnya) Kemungkinan penyebabnya adalah jika fluida semakin cepat

dalam kran pengendali atau disekitar impeler pompa

Penguapan itu sendiri tidak menyebabkan kerusakan Walau demikian bila kecepatan

berkurang dan tekanan bertambah uap akan menguap dan jatuh Hal ini memiliki tiga

pengaruh yang tidak dikehendaki

Erosi permukaan baling-baling terutama jika memompa cairan berbasis air

Meningkatnya kebisingan dan getaran mengakibatkan umur sil dan bearing menjadi

ebih pendek

Menyumbat sebagian lintasan impeler yang menurunkan kinerja pompa dan dalam kasus

yang ekstrim dapat menyebabkan kehilangan head total

Head Hisapan Positif Netto Tersedia Net Positive Suction Head Available (NPSHA)

menandakan jumlah hhisapan pompa yang melebihi tekanan uap cairan dan merupakan

karakteristik rancangan sistim NPSH yang diperlukan (NPSHR) adalah hisapan pompa yang

diperlukan untuk menghindari kavitasi dan merupakan karakteristik rancangan pompa

Pompa Torak

Pompa torak merupakan bagian terbesar dari kelompok pompa desak dengan gerak bolak-

balik Pompa torak dapat dibagi menjadi beberapa bagian antara lain sebagai berikut

1 Menurut cara kerjanya (a) pompa torak kerja tunggal (b) pompa torak kerja ganda

2 Menurut jumlah silindar yang dilaksanakan (a) pompa torak silindar tunggal (b)

pompa torak silindar banyak

Cara kerja popma torak silinder tunggal

Bila torak bergerak ke atas maka cairan akan terhisap jika torak bergerak ke bawah maka

cairan akan tertekan Karena torak selalu memilki kecepatan yang tidak tetap maka pada

pompa torak terjadi aliran zat cair yang tidak teratur Pada awal dana akhir langkahnya yaitu

23

pada titik mati torak berhenti sebentar dan torak itu mempunyai kecapatan terbesar pada

bagian tengah langkahnya Pada pompa torak satu silinder yang bekerja tunggal yang

penghisapan dan pengempaannya hanya terjadi pada satu sisi torak pompa malah tidak

mengeluarkan zat cair selam waktu tertentu

Cara kerja pompa torak satu silinder kerja ganda

Pompa mempunyai sebuah silinder sebuah torak dua buah katup isap dan dua buah katup

kempa Bila torak bergerak ke kanan maka katup isap akan tertutup dan katup kempa akan

membuka Zat cair yang berada di sebelah kanan sisi torak di kempa ke saluran kempa

melalui saluran kempa

Gambar Pompa torak

PENGKAJIAN POMPA

Bagian ini menjelaskan pengkajian kinerja pompa dan sistim pemompaan3

Bagaimana menghitung kinerja pompa

Kerja yang ditampilkan oleh sebuah pompa merupakan fungsi dari head total dan berat cairan

yang dipompa dalam jangka waktu yang diberikan Daya batang torak pompa (Ps) adalah

daya Hp yag dikirimkan ke batang torak pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya batang torak pompa Ps= Daya hidrolik hp Efisiensi pompa pump

Atau

24

Efisiensi pompa pump = Daya hidrolik Daya batang torak pompa

Keluaran pompa daya Hp air atau daya Hp hidrolik (hp) adalah daya Hp cairan yang

dikirimkan oleh pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya hidrolik hp = Q (m3detik ) x (hd - hs dalam m) x (kgm3) x g (mdetik2) 1000

Dimana

Q = debit aliran

hd = head pembuangan

hs = head penghisapan

= massa jenis fluida

g = percepatan gravitasi

Kesulitan-kesulitan dalam pengkajian pompa

Dalam praktek lebih sulit mengkaji kinerja pompa Beberapa alasan pentingnya adalah

Tidak adanya data pompa yang spesifik Data spesifikasi pompa (lihat Lembar Kerja 1

pada bagian 6) diperlukan untuk mengkaji kinerja pompa Hampir kebanyakan perusahaan

tidak memegang dokumen asli peralatan (OEM) yang memberikan data-data tersebut

Dalam kasus seperti ini persentase beban pompa untuk aliran pompa atau head tidak

dapat diperkirakan secara memuaskan

Kesulitan dalam pengukuran aliran Sulit untuk mengukur aliran yang sebenarnya

Bebarapa metoda digunakan untuk mengukur aliran Pada hampir kebanyakan kasus debit

aliran dihitung berdasarkan pada jenis fluida head dan ukuran pipa dll namun gambaran

yang dihitung mungkin tidak akan tepat Metoda lainnya membagi volum tangki dengan

waktu yang digunakan oleh pompa untuk mengisi tangki Tetapi metoda ini hanya dapat

diterapkan jika satu pompa berada dalam operasi dan jika kran pembuangan tangki

tertutup Cara yang paling canggih tepat dan memakan waktu sangat sedikit untuk

mengukur aliran pompa adalah dengan pengukuran yang menggunakan pengukur aliran

ultrasonik

Kalibrasi yang tidak benar terhadap pengukur tekanan dan instrumen pengukuran

Kalibrasi yang benar pada seluruh pengukur tekanan pada jalur penghisapan dan pembuangan

dan instrumen pengukur daya lainnya adalah penting untuk mendapatkan pengukuran

25

yang tepat Namun kalibrasi tidak harus selalu dilakukan Kadangkala digunakan faktor

koreksi jika alat pengukur dan instrumen tidak dikalibrasi dengan benar Keduanya akan

mengakibatkan tidak benarnya pengkajian kinerja pompa

4 PELUANG-PELUANG EFISIENSI ENERGI

Bagian ini meliputi area utama untuk memperbaiki pompa dan sistim pemompaan Area

utama bagi penghematan energi meliputi

Memilih pompa yang benar

Mengendalikan debit aliran dengan variasi kecepatan

Pompa dalam susunan paralel untuk memenuhi permintaan yang beragam

Membuang kran pengendali aliran

Membuang kendali by-pass

Kendali startstop pompa

Memperbaiki keseimbangan impeler

41 Memilih pompa yang benar4

Dalam memilih pompa para pemasok berusaha untuk mencocokan kurva sistim yang

diberikan oleh fihak pengguna dengan kurva pompa yang memenuhi kebutuhan tersebut

sedekat mungkin Titik operasi pompa adalah titik dimana kurva pompa dan kurva tahanan

sistim berpotongan (sebagaimana dijelaskan pada bagian 123) Walau begitu tidak

memungkinkan bagi satu titik operasi memenuhi seluruh kondisi operasi yang dikehendaki

Sebagai contoh bila kran pembuangan tersumbat kurva tahanan sistim bergeser ke sebelah

kiri dan begitu juga dengan titik operasinya (lihat Gambar 13) Gambar 13 dibawah

memperlihatkan kurva kinerja pompa yang dipasok penjual untuk pompa sentrifugal dimana

cairan yang akan dipompa adalah air bersih Titik Efisiensi Terbaik Best Efficiency Point

(BEP) merupakan kapasitas pemompaan pada diameter impeler maksimum dimana efisiensi

pompanya adalah yang paling tinggi Seluruh titik kesebelah kanan atau kiri BEP memiliki

efisiensi lebih rendah BEP terpengaruh jika pompa yang terpilih ukurannya berlebih

Alasannya adalah bahwa aliran pompa dengan ukuran berlebih harus dikendalikan dengan

metoda yang berbeda seperti kran penutup atau jalur by-pass Keduanya memberikan

tahanan tambahan dengan meningkatnya gesekan Sebagai akibatnya kurva sistim bergeser ke

kiri dan berpotongan dengan kurva pompa pada titik lainnya Sekarang BEP nya juga menjadi

lebih rendah Dengan kata lain efisiensi pompa berkurang sebab aliran keluar berkurang akan

tetapi pemakaian dayanya tidak Ketidak efisiensian pompa dengan ukuran berlebih dapat

26

diatasi dengan sebagai contoh pemasangan VSD penggerak dua kecepatan rpm lebih

rendah impeler yang lebih kecil atau yang seimbang (BEE 2004)

Gambar 13 Kurva kinerja pompa sentrifugal diberikan oleh pemasok

(Biro Efisiensi Energi 2004)

Menjelaskan pengaruh kecepatan5

Perputaran impeler pompa sentrifugal menghasilkan head Kecepatan keliling impeler

berhubungan langsung dengan kecepatan perputaran batang torak Oleh karena itu variasi

kecepatan putaran berpengaruh langsung pada kinerja pompa Parameter kinerja pompa

(debit alir head daya) akan berubah dengan bervariasinya kecepatan putaran Oleh karena

itu untuk mengendalikan kecepatan yang aman pada kecepatan yang berbeda-beda maka

penting untuk mengerti hubungan antara keduanya

Persamaan yang menjelaskan hubungan tersebut dikenal dengan ldquoHukum Afinitasrdquo

Debit aliran (Q) berbanding lurus dengan kecepatan putaran (N)

Head (H) berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan putarar

Daya (P) berbanding lurus dengan kubik kecepatan putaran

Sebagaimana dapat dilihat dari hukum diatas penggandaan kecepatan putaran pompa

sentrifugal akan meningkatkan pemakaian daya 8 kalinya Sebaliknya penurunan kecepatan

yang kecil akan berakibat penurunan pemakaian daya yang sangat besar Hal ini menjadikan

dasar bagi penghematan energi pada pompa sentrifugal dengan kebutuhan aliran yang

27

bervariasi Hal yang relevan untuk dicatat bahwa pengendalian aliran oleh pengaturan

kecepatan selalu lebih efisien daripada oleh kran pengendali Hal ini disebabkan kran

menurunkan aliran namun tidak menurunkan pemakaian energi pompa Sebagai tambahan

terhadap penghematan energi terdapat manfaat lainnya dari kecepatan yang lebih rendah

tersebut

Umur bantalan meningkat Hal ini disebabkan bantalan membawa gaya hidrolik pada

impeler (dihasilkan oleh profil tekanan dibagian dalam wadah pompa) yang berkurang

kira-kira sebesar kuadrat kecepatan Untuk sebuah pompa umur bantalan sebanding

dengan kecepatan pangkat tujuh (N7)

Getaran dan kebisingan berkurang dan umur sil meningkat selama titik tugas tetap berada

didalam kisaran operasi yang diperbolehkan

Menggunakan penggerak kecepatan yang bervariasi variable speed drive (VSD)

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa pengendalian kecepatan pompa merupakan

cara yang paling efisien dalam mengendalikan aliran sebab jika kecepatan pompa berkurang

maka pemakaian daya juga berkurang Metoda yang biasanya banyak digunakan untuk

menurunkan kecepatan pompa adalah Penggerak Kecepatan yang Bervariasi Variable Speed

Drive (VSD)

VSD memperbolehkan pengaturan kecepatan pompa berada diatas kisaran yang kontinyu

menghindarkan kebutuhan untuk melompat dari satu kecepatan ke kecepatan lainnya

sebagaimana yang terjadi dengan pompa yang berkecepatan berlipat Kecepatan pompa

dengan pengendali VSD menggunakan dua jenis sistim

VSD mekanis meliputi sarang hidrolik kopling fluida dan belts dan pully yang dapat

diatur-atur

VSD listrik meliputi sarang arus eddy pengendali motor dengan rotor yang melingkar

pengendali frekuensi yang bervariasi variable frequency drives (VFDs)

VFDs adalah yang paling populer dan mengatur frekuensi listrik dari daya yang dipasok ke

motor untuk mengubah kecepatan perputaran motor Untuk beberapa sistim VFDs

menawarkan sesuatu yang berharga untuk memperbaiki efisiensi operasi pompa pada kondisi

operasi yang berbeda-beda Pengaruh pelambatan kecepatan pompa pada operasi pompa

28

digambarkan dalam Gambar 14 Ketika VFD menurunkan RPM pompa kurva headaliran

dan daya bergerak turun dan ke arah kiri dan kurva efisiensi juga bergeser ke sebelah kiri

Keuntungan utama penggunaan VSD disamping penghematan energi adalah (US DOE

2004)

Memperbaiki pengendalian proses sebab dapat memperbaiki variasi- variasi kecil dalam

aliran lebih cepat

Memperbaiki kehandalan sistim sebab pemakaian pompa bantalan dan sil jadi berkurang

Penurunan modal dan biaya perawatan sebab kran pengendali jalur by-pass dan starter

konvensional tidak diperlukan lagi Kemampuan starter lunak VSD membolehkan motor

memiliki arus start-up yang lebih rendah

Gambar 14 Pengaruh dari VFD (US DOE 2004)

Pompa yang dipasang paralel untuk memenuhi permintaan yang bervariasi

Mengoperasikan dua pompa secara paralel dan mematikan salah satu jika kebutuhan menjadi

lebih rendah dapat menghasilkan penghematan energi yang signifikan Dapat digunakan

pompa yang memberikan debit aliran yang berbeda-beda Pompa yang dipasang secara

paralel merupakan sebuah opsi jika head statik lebih dari lima puluh persen head total

Gambar 15 memperlihatkan kurva pompa untuk pompa tunggal dua pompa yang beroperasi

secara paralel Gambar ini juga memperlihatkan bahwa kurva sistim pada umumnya tidak

berubah dengan jalannya pompa secara paralel Debit aliran lebih rendah dari penjumlahan

debit aliran berbagai pompa

29

Gambar 15 Kurva kinerja pompa yang dipasang paralel (BPMA)

Menghilangkan kran pengendali aliran

Metoda lain untuk mengendalikan aliran adalah dengan menutup atau membuka kran

pembuangan (hal ini dikenal juga dengan kran ldquothrottlingrdquo) Walau metoda ini menurunkan

tekanan namun tidak mengurangi pemakaian daya sebab head total (head statik) bertambah

Gambar 16 memperlihatkan bagaimana kurva sistim bergerak naik dan ke kiri ketika kran

pembuangan ditutup setengahnya Metoda ini meningkatkan getaran dan korosi sehingga

meningkatkan biaya perawatan pompa dan secara potensial mengurangi umurnya VSD

merupakan suatu pemecahan yang lebih baik dari sudut pandang efisiensi energi

30

Gambar 16 Pengendalian Aliran Pompa dengan Kran (BPMA)

Page 11: Pompa Torak

11

Gambar 114 Siklus Operasi Kompresor

Katub Kompresor

Katub kompresor yang digunakan pada kompresor refrigerasi lebih cenderung ke Pressure

Actuated daripada ke Mechanical Actuated 192

Perhatikan lagi gambar 114 tentang siklus operasi kompresor torak Pergerakan katub-katub

kompresor baik katub pada sisi tekanan rendah (suction) dan katub pada sisi tekanan tinggi

(discharge) semata-mata dipengaruhi oleh variasi tekanan yang bekerja pada kedua sisi

tekanan tersebut

Gambar 114 a torak pada posisi titik mati atas kedua katub menutup karena tekanan pada

ruangan silinder sama dengan tekanan discharge

Gambar 114 b saat piston mencapai posisi tertentu di mana tekanan pad ruang silinder lebih

rendah dari pada tekanan suction maka katub hisap akan membuka dan refrijeran masuk ke

ruang silinder

12

Gambar 114 c piston mulai bergerak dari titik mati bawah bila tekanan ruang silinder lebih

besar dari pada dengan tekanan suction maka katub hisap menutup

Gambar 114 d Ketika piston mencapai posisi tertentu tekanan ruang silinder lebih besar dari

tekanan discharge maka katub tekan membukamenyalurkan refrijeran ke condenseor

Bandingkan sistem kompresi pada silinder motor bensin Pergerakan katub-katubnya lebih ke

mechanical actuated daripada pressure actuated Demikian pula pada sistem kompresi

kompresor udara biasa Jadi katub kompresor refrigerasi memang berbeda dengan katub

kompresor pada umumnya dilihat dari actingnya Oleh karena itu ada tuntutan khusus yang

harus dipenuhi oleh katub kompresor refrigerasi

A Karakteristik Ideal

1 Dapat memberikan efek pembukaan katub yang maksimum dengan sedikit hambatan untuk

menimbulkan trotling gas

2 Katub dapat terbuka dengan menggunakan tenaga yang ringan

3 Katub harus dapat terbuka atau tertutup secara cepat untuk mengurangi kebocoran

4 Katub tidak mempunyai efek menambah clearance volume

5 Katub harus kuat dan tahan lama 193

B Jenis Katub

Untuk memenuhi karakteristik tersebut di atas maka telah didesain dan dirancang secara

khusus beberapa jenis katub yaitu

1 Katub Plat Ring (Ring Plate Valve Disk Valve ) Gambar 35 memperlihatkan katub

kompresor dari jenis ring plate valve Katub ini terdiri dari dudukan katub (valve seat) satu

atau lebih plat ring (ring plate) satu atau lebih pegas katub (valve spring) dan retainer Plat

ring-nya dicekam kuat oleh dudukan katub melalui pegas katub yang juga berfungsi lain

membantu mempercepat penutupan katub Sedang fungsi retainer adalah memegang pegas

katub pada selalu pada posisi yang benar dan membatasi pergerakkannya Katub plat ring ini

dapat digunakan untuk kompresor kecepatan tinggi dan rendah Dapat pula digunakan

13

sebagai katub suction dan discharge

Gambar 115 Perakitan Katub Plat Ring untuk Discharge

2 Flexing Valve

Desain flexing valve yang digunakan pada kompresor ukuran kecil adalah yang lazim disebut

sebagai flapper valve Katub flapper ini terbuat dari lempengan baja tipis yang dicekap kuat

pada salah satu ujungnya sedang ujung lainnya ditempatkan pada dudukan katub tepat di atas

lubang katubnya (port valve) Di mana ujung katub yang bebas akan bergerak secara flexing

atau flapping untuk membuka dan menutup katub

Seperti diperhatikan dalam gambar 36

14

Gambar 116 Prinsip Katub Flexing dari jenis Flapper

Gambar 117

15

Gambar 117 Perakitan Katub Flapper untuk Katub Discharge

Gambar 117 Perakitan Katub Flapper untuk Katub Discharge 195 Seperti dierlihatkan dalam

gambar 107 desain flapper biasanya digunakan untuk katub discharge dan sering disebut

sebagai beam valve Plat katubnya dipasang di atas lubang (port) melalui sebuah pegas yang

terasang di tengah katub platnya sehingga plat katubnya dapat bergerak ke atas (membuka

lubang katub) Gerakan turun dari plat katubnya semata-mata karena gaya pegas Pegas katub

ini juga berfungsi sebagai pengaman untuk mencegah bila ada cairan atau kotoran yang

masuk ke lubang katub

16

Gambar 118 Konstruksi Katub Flapper

Compressor Displacement

Compressor Displacement adalah istilah yang diberikan untuk menentukan jumlah gas

refrigeran yang dapat dikompresi dan dipindahkan oleh torak pada saat toraknya melangkah

dari BDC ke

TDC Secara matematis ditulis

Vp = 1048790 R2 LN n

Di mana Vp Compressor displacement

R Jari-jari piston

L Langkah Piston

N Jumlah piston

n putaran per detik

17

Gambar 118 Siklus Langkah Kompresor

Efisiensi Volumetrik

Karena efek ruang sisa (clearance volume) yaitu celah antara piston pada titik mati atas dan

katub kompresor maka mengakibatkan sebagian ekspansi gas tertahan di bagian atas silinder

sehinga jumlah gas riil (aktual) yang dapat dikompresi oleh torak kompresor lebih kecil

daripada kemampuan kompresor sebenarnya sesuai dengan volume langkah piston

(compresor displacement) Volume Langkah piston sering disebut juga sebagai jumlah gas

teoritis Efisiensi Volumetrik didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah gas riil dan

jumlah gas teoritis Secara matematis ditulis

sebagai berikut

volume riil

Efisiensi Volumetrik ( VE) = ----------------------- x 100

volume teoritik

18

Gambar 119 Grafik Perbandingan Volume Gas Kompresi

Perbandingan Kompresi

Faktor lain yang berpengaruh terhadap efisiensi volumetrik adalah hubungan antara tekanan

suction dan tekanan discharge Untuk memperoleh efek refrigerasi yang memuaskan maka

suhu evaporasi dan suhu kondensasi harus dijaga pada tingkatan tertentu Seperti diketahui

bahwa suhu evaporasi dan suhu kondensasi berbanding lurus dengan tekanan suction dan

tekanan discharge Selanjutnya perbandingan tekanan discharge dan tekanan suction secara

absolut disebut perbandingan kompresi

Tekanan Discharge (absolut)

Perbandingan Kompresi (Rc) = --------------------------------------

Tekanan Suction (absolut)

Pengaruh perbandingan kompresi terhadap efisiensi volumetrik

diberikan dalam tabel 11

Tabel 111 Efisiensi Volumetrik

19

Perbandingan Efesiens

kompresi volumetrik

2 873

22 86

24 849

26 835

28 82

3 808

32 795

34 783

36 772

38 76

4 749

42 737

44 725

46 713

48 701

5 69

6 633

7 582

8 535

9 49

10 449

Kontaminasi

Permasalahan yang dihadapi oleh kompresor torak adalah masalah Efisiensi Kompresi dan

masalah Kontaminasi Uap air atau moisture merupakan musuh utama sistem refrigerasi

Masuknya uap air ke dalam sistem dapat disebabkan oleh pekerjaan perakitan atau repair

yang tidak bagus Uap air yang masuk ke dalam sistem akan bercampur dengan refrigerant

dan lubricant Selanjutnya bila ketiga bahan tersebut bercampur dan medapat pemanasan

maka akan menghasilkan senyawa acid yang sangat korosif Bila terjadi demikian maka yang

fungsi oli refrigeran yang ada di dalam crankcase kompresor akan terganngu disamping itu

akumulasi acid yang berlebiahn pada kompresor akan berdampak timblnya kerak acid yang

20

menempel pada katub kompresor sehingga dapat mengakibatkan turunnya efisiensi kompresi

Bila 199 terjadi demikian maka efek pendingian juga akan berkurang atau

tidak optimal Untuk mengatasi hal tersebut maka perlu dilakukan serangkaian pengujian

untuk mengetahui efisiensi kompresi dan kebocoran katub dan setiap 5 tahun oli kompresor

harus diganti pada saat melakukan pekerjaan overhaul

21

POMPA TORAK

Karakteristik sistim pemompaan

1 Tahanan sistim head

Tekanan diperlukan untuk memompa cairan melewati sistim pada laju tertentu Tekanan ini

harus cukup tinggi untuk mengatasi tahanan sistim yang juga disebut ldquoheadrdquo Head total

merupakan jumlah dari head statik dan head gesekan friksi

a) Head statik

Head statik merupakan perbedaan tinggi antara sumber dan tujuan dari cairan yang

dipompakan (lihat Gambar 2a) Head statik merupakan aliran yang independen (lihat Gambar

2b) Head statik pada tekanan tertentu tergantung pada berat cairan dan dapat dihitung

dengan persamaan perikut

Head (dalam feet) = Tekanan (psi) X 231

Specific gravity

Head statik terdiri dari

Head hhisapan statis (hS) dihasilkan dari pengangkatan cairan relatif terhadap garis

pusat pompa hS nilainya positif jika ketinggian cairan diatas garis pusat pompa dan

negatif jika ketinggian cairan berada dibawah garis pusat pompa (juga disebut

ldquopengangkat hhisapanrdquo)

Head pembuangan statis (hd) jarak vertikal antara garis pusat pompa dan permukaan

cairan dalam tangki tujuan

b) Head gesekan friksi (hf)

Ini merupakan kehilangan yang diperlukan untuk mengatasi tahanan untuk mengalir dalam

pipa dan sambungan-sambungan Head ini tergantung pada ukuran kondisi dan jenis pipa

jumlah dan jenis sambungan debit aliran dan sifat dari cairan Head gesekan friksi

sebanding dengan kwadrat debit aliran seperti diperlihatkan dalam gambar 3 Loop tertutup

sistim sirkulasi hanya menampilkan head gesekan friksi (bukan head statik)

22

Kinerja hisapan pompa (NPSH)

Kavitasi atau penguapan adalah pembentukan gelembung dibagian dalam pompa Hal ini

dapat terjadi manakala tekanan statik fluida setempat menjadi lebih rendah dari tekanan uap

cairan (pada suhu sebenarnya) Kemungkinan penyebabnya adalah jika fluida semakin cepat

dalam kran pengendali atau disekitar impeler pompa

Penguapan itu sendiri tidak menyebabkan kerusakan Walau demikian bila kecepatan

berkurang dan tekanan bertambah uap akan menguap dan jatuh Hal ini memiliki tiga

pengaruh yang tidak dikehendaki

Erosi permukaan baling-baling terutama jika memompa cairan berbasis air

Meningkatnya kebisingan dan getaran mengakibatkan umur sil dan bearing menjadi

ebih pendek

Menyumbat sebagian lintasan impeler yang menurunkan kinerja pompa dan dalam kasus

yang ekstrim dapat menyebabkan kehilangan head total

Head Hisapan Positif Netto Tersedia Net Positive Suction Head Available (NPSHA)

menandakan jumlah hhisapan pompa yang melebihi tekanan uap cairan dan merupakan

karakteristik rancangan sistim NPSH yang diperlukan (NPSHR) adalah hisapan pompa yang

diperlukan untuk menghindari kavitasi dan merupakan karakteristik rancangan pompa

Pompa Torak

Pompa torak merupakan bagian terbesar dari kelompok pompa desak dengan gerak bolak-

balik Pompa torak dapat dibagi menjadi beberapa bagian antara lain sebagai berikut

1 Menurut cara kerjanya (a) pompa torak kerja tunggal (b) pompa torak kerja ganda

2 Menurut jumlah silindar yang dilaksanakan (a) pompa torak silindar tunggal (b)

pompa torak silindar banyak

Cara kerja popma torak silinder tunggal

Bila torak bergerak ke atas maka cairan akan terhisap jika torak bergerak ke bawah maka

cairan akan tertekan Karena torak selalu memilki kecepatan yang tidak tetap maka pada

pompa torak terjadi aliran zat cair yang tidak teratur Pada awal dana akhir langkahnya yaitu

23

pada titik mati torak berhenti sebentar dan torak itu mempunyai kecapatan terbesar pada

bagian tengah langkahnya Pada pompa torak satu silinder yang bekerja tunggal yang

penghisapan dan pengempaannya hanya terjadi pada satu sisi torak pompa malah tidak

mengeluarkan zat cair selam waktu tertentu

Cara kerja pompa torak satu silinder kerja ganda

Pompa mempunyai sebuah silinder sebuah torak dua buah katup isap dan dua buah katup

kempa Bila torak bergerak ke kanan maka katup isap akan tertutup dan katup kempa akan

membuka Zat cair yang berada di sebelah kanan sisi torak di kempa ke saluran kempa

melalui saluran kempa

Gambar Pompa torak

PENGKAJIAN POMPA

Bagian ini menjelaskan pengkajian kinerja pompa dan sistim pemompaan3

Bagaimana menghitung kinerja pompa

Kerja yang ditampilkan oleh sebuah pompa merupakan fungsi dari head total dan berat cairan

yang dipompa dalam jangka waktu yang diberikan Daya batang torak pompa (Ps) adalah

daya Hp yag dikirimkan ke batang torak pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya batang torak pompa Ps= Daya hidrolik hp Efisiensi pompa pump

Atau

24

Efisiensi pompa pump = Daya hidrolik Daya batang torak pompa

Keluaran pompa daya Hp air atau daya Hp hidrolik (hp) adalah daya Hp cairan yang

dikirimkan oleh pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya hidrolik hp = Q (m3detik ) x (hd - hs dalam m) x (kgm3) x g (mdetik2) 1000

Dimana

Q = debit aliran

hd = head pembuangan

hs = head penghisapan

= massa jenis fluida

g = percepatan gravitasi

Kesulitan-kesulitan dalam pengkajian pompa

Dalam praktek lebih sulit mengkaji kinerja pompa Beberapa alasan pentingnya adalah

Tidak adanya data pompa yang spesifik Data spesifikasi pompa (lihat Lembar Kerja 1

pada bagian 6) diperlukan untuk mengkaji kinerja pompa Hampir kebanyakan perusahaan

tidak memegang dokumen asli peralatan (OEM) yang memberikan data-data tersebut

Dalam kasus seperti ini persentase beban pompa untuk aliran pompa atau head tidak

dapat diperkirakan secara memuaskan

Kesulitan dalam pengukuran aliran Sulit untuk mengukur aliran yang sebenarnya

Bebarapa metoda digunakan untuk mengukur aliran Pada hampir kebanyakan kasus debit

aliran dihitung berdasarkan pada jenis fluida head dan ukuran pipa dll namun gambaran

yang dihitung mungkin tidak akan tepat Metoda lainnya membagi volum tangki dengan

waktu yang digunakan oleh pompa untuk mengisi tangki Tetapi metoda ini hanya dapat

diterapkan jika satu pompa berada dalam operasi dan jika kran pembuangan tangki

tertutup Cara yang paling canggih tepat dan memakan waktu sangat sedikit untuk

mengukur aliran pompa adalah dengan pengukuran yang menggunakan pengukur aliran

ultrasonik

Kalibrasi yang tidak benar terhadap pengukur tekanan dan instrumen pengukuran

Kalibrasi yang benar pada seluruh pengukur tekanan pada jalur penghisapan dan pembuangan

dan instrumen pengukur daya lainnya adalah penting untuk mendapatkan pengukuran

25

yang tepat Namun kalibrasi tidak harus selalu dilakukan Kadangkala digunakan faktor

koreksi jika alat pengukur dan instrumen tidak dikalibrasi dengan benar Keduanya akan

mengakibatkan tidak benarnya pengkajian kinerja pompa

4 PELUANG-PELUANG EFISIENSI ENERGI

Bagian ini meliputi area utama untuk memperbaiki pompa dan sistim pemompaan Area

utama bagi penghematan energi meliputi

Memilih pompa yang benar

Mengendalikan debit aliran dengan variasi kecepatan

Pompa dalam susunan paralel untuk memenuhi permintaan yang beragam

Membuang kran pengendali aliran

Membuang kendali by-pass

Kendali startstop pompa

Memperbaiki keseimbangan impeler

41 Memilih pompa yang benar4

Dalam memilih pompa para pemasok berusaha untuk mencocokan kurva sistim yang

diberikan oleh fihak pengguna dengan kurva pompa yang memenuhi kebutuhan tersebut

sedekat mungkin Titik operasi pompa adalah titik dimana kurva pompa dan kurva tahanan

sistim berpotongan (sebagaimana dijelaskan pada bagian 123) Walau begitu tidak

memungkinkan bagi satu titik operasi memenuhi seluruh kondisi operasi yang dikehendaki

Sebagai contoh bila kran pembuangan tersumbat kurva tahanan sistim bergeser ke sebelah

kiri dan begitu juga dengan titik operasinya (lihat Gambar 13) Gambar 13 dibawah

memperlihatkan kurva kinerja pompa yang dipasok penjual untuk pompa sentrifugal dimana

cairan yang akan dipompa adalah air bersih Titik Efisiensi Terbaik Best Efficiency Point

(BEP) merupakan kapasitas pemompaan pada diameter impeler maksimum dimana efisiensi

pompanya adalah yang paling tinggi Seluruh titik kesebelah kanan atau kiri BEP memiliki

efisiensi lebih rendah BEP terpengaruh jika pompa yang terpilih ukurannya berlebih

Alasannya adalah bahwa aliran pompa dengan ukuran berlebih harus dikendalikan dengan

metoda yang berbeda seperti kran penutup atau jalur by-pass Keduanya memberikan

tahanan tambahan dengan meningkatnya gesekan Sebagai akibatnya kurva sistim bergeser ke

kiri dan berpotongan dengan kurva pompa pada titik lainnya Sekarang BEP nya juga menjadi

lebih rendah Dengan kata lain efisiensi pompa berkurang sebab aliran keluar berkurang akan

tetapi pemakaian dayanya tidak Ketidak efisiensian pompa dengan ukuran berlebih dapat

26

diatasi dengan sebagai contoh pemasangan VSD penggerak dua kecepatan rpm lebih

rendah impeler yang lebih kecil atau yang seimbang (BEE 2004)

Gambar 13 Kurva kinerja pompa sentrifugal diberikan oleh pemasok

(Biro Efisiensi Energi 2004)

Menjelaskan pengaruh kecepatan5

Perputaran impeler pompa sentrifugal menghasilkan head Kecepatan keliling impeler

berhubungan langsung dengan kecepatan perputaran batang torak Oleh karena itu variasi

kecepatan putaran berpengaruh langsung pada kinerja pompa Parameter kinerja pompa

(debit alir head daya) akan berubah dengan bervariasinya kecepatan putaran Oleh karena

itu untuk mengendalikan kecepatan yang aman pada kecepatan yang berbeda-beda maka

penting untuk mengerti hubungan antara keduanya

Persamaan yang menjelaskan hubungan tersebut dikenal dengan ldquoHukum Afinitasrdquo

Debit aliran (Q) berbanding lurus dengan kecepatan putaran (N)

Head (H) berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan putarar

Daya (P) berbanding lurus dengan kubik kecepatan putaran

Sebagaimana dapat dilihat dari hukum diatas penggandaan kecepatan putaran pompa

sentrifugal akan meningkatkan pemakaian daya 8 kalinya Sebaliknya penurunan kecepatan

yang kecil akan berakibat penurunan pemakaian daya yang sangat besar Hal ini menjadikan

dasar bagi penghematan energi pada pompa sentrifugal dengan kebutuhan aliran yang

27

bervariasi Hal yang relevan untuk dicatat bahwa pengendalian aliran oleh pengaturan

kecepatan selalu lebih efisien daripada oleh kran pengendali Hal ini disebabkan kran

menurunkan aliran namun tidak menurunkan pemakaian energi pompa Sebagai tambahan

terhadap penghematan energi terdapat manfaat lainnya dari kecepatan yang lebih rendah

tersebut

Umur bantalan meningkat Hal ini disebabkan bantalan membawa gaya hidrolik pada

impeler (dihasilkan oleh profil tekanan dibagian dalam wadah pompa) yang berkurang

kira-kira sebesar kuadrat kecepatan Untuk sebuah pompa umur bantalan sebanding

dengan kecepatan pangkat tujuh (N7)

Getaran dan kebisingan berkurang dan umur sil meningkat selama titik tugas tetap berada

didalam kisaran operasi yang diperbolehkan

Menggunakan penggerak kecepatan yang bervariasi variable speed drive (VSD)

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa pengendalian kecepatan pompa merupakan

cara yang paling efisien dalam mengendalikan aliran sebab jika kecepatan pompa berkurang

maka pemakaian daya juga berkurang Metoda yang biasanya banyak digunakan untuk

menurunkan kecepatan pompa adalah Penggerak Kecepatan yang Bervariasi Variable Speed

Drive (VSD)

VSD memperbolehkan pengaturan kecepatan pompa berada diatas kisaran yang kontinyu

menghindarkan kebutuhan untuk melompat dari satu kecepatan ke kecepatan lainnya

sebagaimana yang terjadi dengan pompa yang berkecepatan berlipat Kecepatan pompa

dengan pengendali VSD menggunakan dua jenis sistim

VSD mekanis meliputi sarang hidrolik kopling fluida dan belts dan pully yang dapat

diatur-atur

VSD listrik meliputi sarang arus eddy pengendali motor dengan rotor yang melingkar

pengendali frekuensi yang bervariasi variable frequency drives (VFDs)

VFDs adalah yang paling populer dan mengatur frekuensi listrik dari daya yang dipasok ke

motor untuk mengubah kecepatan perputaran motor Untuk beberapa sistim VFDs

menawarkan sesuatu yang berharga untuk memperbaiki efisiensi operasi pompa pada kondisi

operasi yang berbeda-beda Pengaruh pelambatan kecepatan pompa pada operasi pompa

28

digambarkan dalam Gambar 14 Ketika VFD menurunkan RPM pompa kurva headaliran

dan daya bergerak turun dan ke arah kiri dan kurva efisiensi juga bergeser ke sebelah kiri

Keuntungan utama penggunaan VSD disamping penghematan energi adalah (US DOE

2004)

Memperbaiki pengendalian proses sebab dapat memperbaiki variasi- variasi kecil dalam

aliran lebih cepat

Memperbaiki kehandalan sistim sebab pemakaian pompa bantalan dan sil jadi berkurang

Penurunan modal dan biaya perawatan sebab kran pengendali jalur by-pass dan starter

konvensional tidak diperlukan lagi Kemampuan starter lunak VSD membolehkan motor

memiliki arus start-up yang lebih rendah

Gambar 14 Pengaruh dari VFD (US DOE 2004)

Pompa yang dipasang paralel untuk memenuhi permintaan yang bervariasi

Mengoperasikan dua pompa secara paralel dan mematikan salah satu jika kebutuhan menjadi

lebih rendah dapat menghasilkan penghematan energi yang signifikan Dapat digunakan

pompa yang memberikan debit aliran yang berbeda-beda Pompa yang dipasang secara

paralel merupakan sebuah opsi jika head statik lebih dari lima puluh persen head total

Gambar 15 memperlihatkan kurva pompa untuk pompa tunggal dua pompa yang beroperasi

secara paralel Gambar ini juga memperlihatkan bahwa kurva sistim pada umumnya tidak

berubah dengan jalannya pompa secara paralel Debit aliran lebih rendah dari penjumlahan

debit aliran berbagai pompa

29

Gambar 15 Kurva kinerja pompa yang dipasang paralel (BPMA)

Menghilangkan kran pengendali aliran

Metoda lain untuk mengendalikan aliran adalah dengan menutup atau membuka kran

pembuangan (hal ini dikenal juga dengan kran ldquothrottlingrdquo) Walau metoda ini menurunkan

tekanan namun tidak mengurangi pemakaian daya sebab head total (head statik) bertambah

Gambar 16 memperlihatkan bagaimana kurva sistim bergerak naik dan ke kiri ketika kran

pembuangan ditutup setengahnya Metoda ini meningkatkan getaran dan korosi sehingga

meningkatkan biaya perawatan pompa dan secara potensial mengurangi umurnya VSD

merupakan suatu pemecahan yang lebih baik dari sudut pandang efisiensi energi

30

Gambar 16 Pengendalian Aliran Pompa dengan Kran (BPMA)

Page 12: Pompa Torak

12

Gambar 114 c piston mulai bergerak dari titik mati bawah bila tekanan ruang silinder lebih

besar dari pada dengan tekanan suction maka katub hisap menutup

Gambar 114 d Ketika piston mencapai posisi tertentu tekanan ruang silinder lebih besar dari

tekanan discharge maka katub tekan membukamenyalurkan refrijeran ke condenseor

Bandingkan sistem kompresi pada silinder motor bensin Pergerakan katub-katubnya lebih ke

mechanical actuated daripada pressure actuated Demikian pula pada sistem kompresi

kompresor udara biasa Jadi katub kompresor refrigerasi memang berbeda dengan katub

kompresor pada umumnya dilihat dari actingnya Oleh karena itu ada tuntutan khusus yang

harus dipenuhi oleh katub kompresor refrigerasi

A Karakteristik Ideal

1 Dapat memberikan efek pembukaan katub yang maksimum dengan sedikit hambatan untuk

menimbulkan trotling gas

2 Katub dapat terbuka dengan menggunakan tenaga yang ringan

3 Katub harus dapat terbuka atau tertutup secara cepat untuk mengurangi kebocoran

4 Katub tidak mempunyai efek menambah clearance volume

5 Katub harus kuat dan tahan lama 193

B Jenis Katub

Untuk memenuhi karakteristik tersebut di atas maka telah didesain dan dirancang secara

khusus beberapa jenis katub yaitu

1 Katub Plat Ring (Ring Plate Valve Disk Valve ) Gambar 35 memperlihatkan katub

kompresor dari jenis ring plate valve Katub ini terdiri dari dudukan katub (valve seat) satu

atau lebih plat ring (ring plate) satu atau lebih pegas katub (valve spring) dan retainer Plat

ring-nya dicekam kuat oleh dudukan katub melalui pegas katub yang juga berfungsi lain

membantu mempercepat penutupan katub Sedang fungsi retainer adalah memegang pegas

katub pada selalu pada posisi yang benar dan membatasi pergerakkannya Katub plat ring ini

dapat digunakan untuk kompresor kecepatan tinggi dan rendah Dapat pula digunakan

13

sebagai katub suction dan discharge

Gambar 115 Perakitan Katub Plat Ring untuk Discharge

2 Flexing Valve

Desain flexing valve yang digunakan pada kompresor ukuran kecil adalah yang lazim disebut

sebagai flapper valve Katub flapper ini terbuat dari lempengan baja tipis yang dicekap kuat

pada salah satu ujungnya sedang ujung lainnya ditempatkan pada dudukan katub tepat di atas

lubang katubnya (port valve) Di mana ujung katub yang bebas akan bergerak secara flexing

atau flapping untuk membuka dan menutup katub

Seperti diperhatikan dalam gambar 36

14

Gambar 116 Prinsip Katub Flexing dari jenis Flapper

Gambar 117

15

Gambar 117 Perakitan Katub Flapper untuk Katub Discharge

Gambar 117 Perakitan Katub Flapper untuk Katub Discharge 195 Seperti dierlihatkan dalam

gambar 107 desain flapper biasanya digunakan untuk katub discharge dan sering disebut

sebagai beam valve Plat katubnya dipasang di atas lubang (port) melalui sebuah pegas yang

terasang di tengah katub platnya sehingga plat katubnya dapat bergerak ke atas (membuka

lubang katub) Gerakan turun dari plat katubnya semata-mata karena gaya pegas Pegas katub

ini juga berfungsi sebagai pengaman untuk mencegah bila ada cairan atau kotoran yang

masuk ke lubang katub

16

Gambar 118 Konstruksi Katub Flapper

Compressor Displacement

Compressor Displacement adalah istilah yang diberikan untuk menentukan jumlah gas

refrigeran yang dapat dikompresi dan dipindahkan oleh torak pada saat toraknya melangkah

dari BDC ke

TDC Secara matematis ditulis

Vp = 1048790 R2 LN n

Di mana Vp Compressor displacement

R Jari-jari piston

L Langkah Piston

N Jumlah piston

n putaran per detik

17

Gambar 118 Siklus Langkah Kompresor

Efisiensi Volumetrik

Karena efek ruang sisa (clearance volume) yaitu celah antara piston pada titik mati atas dan

katub kompresor maka mengakibatkan sebagian ekspansi gas tertahan di bagian atas silinder

sehinga jumlah gas riil (aktual) yang dapat dikompresi oleh torak kompresor lebih kecil

daripada kemampuan kompresor sebenarnya sesuai dengan volume langkah piston

(compresor displacement) Volume Langkah piston sering disebut juga sebagai jumlah gas

teoritis Efisiensi Volumetrik didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah gas riil dan

jumlah gas teoritis Secara matematis ditulis

sebagai berikut

volume riil

Efisiensi Volumetrik ( VE) = ----------------------- x 100

volume teoritik

18

Gambar 119 Grafik Perbandingan Volume Gas Kompresi

Perbandingan Kompresi

Faktor lain yang berpengaruh terhadap efisiensi volumetrik adalah hubungan antara tekanan

suction dan tekanan discharge Untuk memperoleh efek refrigerasi yang memuaskan maka

suhu evaporasi dan suhu kondensasi harus dijaga pada tingkatan tertentu Seperti diketahui

bahwa suhu evaporasi dan suhu kondensasi berbanding lurus dengan tekanan suction dan

tekanan discharge Selanjutnya perbandingan tekanan discharge dan tekanan suction secara

absolut disebut perbandingan kompresi

Tekanan Discharge (absolut)

Perbandingan Kompresi (Rc) = --------------------------------------

Tekanan Suction (absolut)

Pengaruh perbandingan kompresi terhadap efisiensi volumetrik

diberikan dalam tabel 11

Tabel 111 Efisiensi Volumetrik

19

Perbandingan Efesiens

kompresi volumetrik

2 873

22 86

24 849

26 835

28 82

3 808

32 795

34 783

36 772

38 76

4 749

42 737

44 725

46 713

48 701

5 69

6 633

7 582

8 535

9 49

10 449

Kontaminasi

Permasalahan yang dihadapi oleh kompresor torak adalah masalah Efisiensi Kompresi dan

masalah Kontaminasi Uap air atau moisture merupakan musuh utama sistem refrigerasi

Masuknya uap air ke dalam sistem dapat disebabkan oleh pekerjaan perakitan atau repair

yang tidak bagus Uap air yang masuk ke dalam sistem akan bercampur dengan refrigerant

dan lubricant Selanjutnya bila ketiga bahan tersebut bercampur dan medapat pemanasan

maka akan menghasilkan senyawa acid yang sangat korosif Bila terjadi demikian maka yang

fungsi oli refrigeran yang ada di dalam crankcase kompresor akan terganngu disamping itu

akumulasi acid yang berlebiahn pada kompresor akan berdampak timblnya kerak acid yang

20

menempel pada katub kompresor sehingga dapat mengakibatkan turunnya efisiensi kompresi

Bila 199 terjadi demikian maka efek pendingian juga akan berkurang atau

tidak optimal Untuk mengatasi hal tersebut maka perlu dilakukan serangkaian pengujian

untuk mengetahui efisiensi kompresi dan kebocoran katub dan setiap 5 tahun oli kompresor

harus diganti pada saat melakukan pekerjaan overhaul

21

POMPA TORAK

Karakteristik sistim pemompaan

1 Tahanan sistim head

Tekanan diperlukan untuk memompa cairan melewati sistim pada laju tertentu Tekanan ini

harus cukup tinggi untuk mengatasi tahanan sistim yang juga disebut ldquoheadrdquo Head total

merupakan jumlah dari head statik dan head gesekan friksi

a) Head statik

Head statik merupakan perbedaan tinggi antara sumber dan tujuan dari cairan yang

dipompakan (lihat Gambar 2a) Head statik merupakan aliran yang independen (lihat Gambar

2b) Head statik pada tekanan tertentu tergantung pada berat cairan dan dapat dihitung

dengan persamaan perikut

Head (dalam feet) = Tekanan (psi) X 231

Specific gravity

Head statik terdiri dari

Head hhisapan statis (hS) dihasilkan dari pengangkatan cairan relatif terhadap garis

pusat pompa hS nilainya positif jika ketinggian cairan diatas garis pusat pompa dan

negatif jika ketinggian cairan berada dibawah garis pusat pompa (juga disebut

ldquopengangkat hhisapanrdquo)

Head pembuangan statis (hd) jarak vertikal antara garis pusat pompa dan permukaan

cairan dalam tangki tujuan

b) Head gesekan friksi (hf)

Ini merupakan kehilangan yang diperlukan untuk mengatasi tahanan untuk mengalir dalam

pipa dan sambungan-sambungan Head ini tergantung pada ukuran kondisi dan jenis pipa

jumlah dan jenis sambungan debit aliran dan sifat dari cairan Head gesekan friksi

sebanding dengan kwadrat debit aliran seperti diperlihatkan dalam gambar 3 Loop tertutup

sistim sirkulasi hanya menampilkan head gesekan friksi (bukan head statik)

22

Kinerja hisapan pompa (NPSH)

Kavitasi atau penguapan adalah pembentukan gelembung dibagian dalam pompa Hal ini

dapat terjadi manakala tekanan statik fluida setempat menjadi lebih rendah dari tekanan uap

cairan (pada suhu sebenarnya) Kemungkinan penyebabnya adalah jika fluida semakin cepat

dalam kran pengendali atau disekitar impeler pompa

Penguapan itu sendiri tidak menyebabkan kerusakan Walau demikian bila kecepatan

berkurang dan tekanan bertambah uap akan menguap dan jatuh Hal ini memiliki tiga

pengaruh yang tidak dikehendaki

Erosi permukaan baling-baling terutama jika memompa cairan berbasis air

Meningkatnya kebisingan dan getaran mengakibatkan umur sil dan bearing menjadi

ebih pendek

Menyumbat sebagian lintasan impeler yang menurunkan kinerja pompa dan dalam kasus

yang ekstrim dapat menyebabkan kehilangan head total

Head Hisapan Positif Netto Tersedia Net Positive Suction Head Available (NPSHA)

menandakan jumlah hhisapan pompa yang melebihi tekanan uap cairan dan merupakan

karakteristik rancangan sistim NPSH yang diperlukan (NPSHR) adalah hisapan pompa yang

diperlukan untuk menghindari kavitasi dan merupakan karakteristik rancangan pompa

Pompa Torak

Pompa torak merupakan bagian terbesar dari kelompok pompa desak dengan gerak bolak-

balik Pompa torak dapat dibagi menjadi beberapa bagian antara lain sebagai berikut

1 Menurut cara kerjanya (a) pompa torak kerja tunggal (b) pompa torak kerja ganda

2 Menurut jumlah silindar yang dilaksanakan (a) pompa torak silindar tunggal (b)

pompa torak silindar banyak

Cara kerja popma torak silinder tunggal

Bila torak bergerak ke atas maka cairan akan terhisap jika torak bergerak ke bawah maka

cairan akan tertekan Karena torak selalu memilki kecepatan yang tidak tetap maka pada

pompa torak terjadi aliran zat cair yang tidak teratur Pada awal dana akhir langkahnya yaitu

23

pada titik mati torak berhenti sebentar dan torak itu mempunyai kecapatan terbesar pada

bagian tengah langkahnya Pada pompa torak satu silinder yang bekerja tunggal yang

penghisapan dan pengempaannya hanya terjadi pada satu sisi torak pompa malah tidak

mengeluarkan zat cair selam waktu tertentu

Cara kerja pompa torak satu silinder kerja ganda

Pompa mempunyai sebuah silinder sebuah torak dua buah katup isap dan dua buah katup

kempa Bila torak bergerak ke kanan maka katup isap akan tertutup dan katup kempa akan

membuka Zat cair yang berada di sebelah kanan sisi torak di kempa ke saluran kempa

melalui saluran kempa

Gambar Pompa torak

PENGKAJIAN POMPA

Bagian ini menjelaskan pengkajian kinerja pompa dan sistim pemompaan3

Bagaimana menghitung kinerja pompa

Kerja yang ditampilkan oleh sebuah pompa merupakan fungsi dari head total dan berat cairan

yang dipompa dalam jangka waktu yang diberikan Daya batang torak pompa (Ps) adalah

daya Hp yag dikirimkan ke batang torak pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya batang torak pompa Ps= Daya hidrolik hp Efisiensi pompa pump

Atau

24

Efisiensi pompa pump = Daya hidrolik Daya batang torak pompa

Keluaran pompa daya Hp air atau daya Hp hidrolik (hp) adalah daya Hp cairan yang

dikirimkan oleh pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya hidrolik hp = Q (m3detik ) x (hd - hs dalam m) x (kgm3) x g (mdetik2) 1000

Dimana

Q = debit aliran

hd = head pembuangan

hs = head penghisapan

= massa jenis fluida

g = percepatan gravitasi

Kesulitan-kesulitan dalam pengkajian pompa

Dalam praktek lebih sulit mengkaji kinerja pompa Beberapa alasan pentingnya adalah

Tidak adanya data pompa yang spesifik Data spesifikasi pompa (lihat Lembar Kerja 1

pada bagian 6) diperlukan untuk mengkaji kinerja pompa Hampir kebanyakan perusahaan

tidak memegang dokumen asli peralatan (OEM) yang memberikan data-data tersebut

Dalam kasus seperti ini persentase beban pompa untuk aliran pompa atau head tidak

dapat diperkirakan secara memuaskan

Kesulitan dalam pengukuran aliran Sulit untuk mengukur aliran yang sebenarnya

Bebarapa metoda digunakan untuk mengukur aliran Pada hampir kebanyakan kasus debit

aliran dihitung berdasarkan pada jenis fluida head dan ukuran pipa dll namun gambaran

yang dihitung mungkin tidak akan tepat Metoda lainnya membagi volum tangki dengan

waktu yang digunakan oleh pompa untuk mengisi tangki Tetapi metoda ini hanya dapat

diterapkan jika satu pompa berada dalam operasi dan jika kran pembuangan tangki

tertutup Cara yang paling canggih tepat dan memakan waktu sangat sedikit untuk

mengukur aliran pompa adalah dengan pengukuran yang menggunakan pengukur aliran

ultrasonik

Kalibrasi yang tidak benar terhadap pengukur tekanan dan instrumen pengukuran

Kalibrasi yang benar pada seluruh pengukur tekanan pada jalur penghisapan dan pembuangan

dan instrumen pengukur daya lainnya adalah penting untuk mendapatkan pengukuran

25

yang tepat Namun kalibrasi tidak harus selalu dilakukan Kadangkala digunakan faktor

koreksi jika alat pengukur dan instrumen tidak dikalibrasi dengan benar Keduanya akan

mengakibatkan tidak benarnya pengkajian kinerja pompa

4 PELUANG-PELUANG EFISIENSI ENERGI

Bagian ini meliputi area utama untuk memperbaiki pompa dan sistim pemompaan Area

utama bagi penghematan energi meliputi

Memilih pompa yang benar

Mengendalikan debit aliran dengan variasi kecepatan

Pompa dalam susunan paralel untuk memenuhi permintaan yang beragam

Membuang kran pengendali aliran

Membuang kendali by-pass

Kendali startstop pompa

Memperbaiki keseimbangan impeler

41 Memilih pompa yang benar4

Dalam memilih pompa para pemasok berusaha untuk mencocokan kurva sistim yang

diberikan oleh fihak pengguna dengan kurva pompa yang memenuhi kebutuhan tersebut

sedekat mungkin Titik operasi pompa adalah titik dimana kurva pompa dan kurva tahanan

sistim berpotongan (sebagaimana dijelaskan pada bagian 123) Walau begitu tidak

memungkinkan bagi satu titik operasi memenuhi seluruh kondisi operasi yang dikehendaki

Sebagai contoh bila kran pembuangan tersumbat kurva tahanan sistim bergeser ke sebelah

kiri dan begitu juga dengan titik operasinya (lihat Gambar 13) Gambar 13 dibawah

memperlihatkan kurva kinerja pompa yang dipasok penjual untuk pompa sentrifugal dimana

cairan yang akan dipompa adalah air bersih Titik Efisiensi Terbaik Best Efficiency Point

(BEP) merupakan kapasitas pemompaan pada diameter impeler maksimum dimana efisiensi

pompanya adalah yang paling tinggi Seluruh titik kesebelah kanan atau kiri BEP memiliki

efisiensi lebih rendah BEP terpengaruh jika pompa yang terpilih ukurannya berlebih

Alasannya adalah bahwa aliran pompa dengan ukuran berlebih harus dikendalikan dengan

metoda yang berbeda seperti kran penutup atau jalur by-pass Keduanya memberikan

tahanan tambahan dengan meningkatnya gesekan Sebagai akibatnya kurva sistim bergeser ke

kiri dan berpotongan dengan kurva pompa pada titik lainnya Sekarang BEP nya juga menjadi

lebih rendah Dengan kata lain efisiensi pompa berkurang sebab aliran keluar berkurang akan

tetapi pemakaian dayanya tidak Ketidak efisiensian pompa dengan ukuran berlebih dapat

26

diatasi dengan sebagai contoh pemasangan VSD penggerak dua kecepatan rpm lebih

rendah impeler yang lebih kecil atau yang seimbang (BEE 2004)

Gambar 13 Kurva kinerja pompa sentrifugal diberikan oleh pemasok

(Biro Efisiensi Energi 2004)

Menjelaskan pengaruh kecepatan5

Perputaran impeler pompa sentrifugal menghasilkan head Kecepatan keliling impeler

berhubungan langsung dengan kecepatan perputaran batang torak Oleh karena itu variasi

kecepatan putaran berpengaruh langsung pada kinerja pompa Parameter kinerja pompa

(debit alir head daya) akan berubah dengan bervariasinya kecepatan putaran Oleh karena

itu untuk mengendalikan kecepatan yang aman pada kecepatan yang berbeda-beda maka

penting untuk mengerti hubungan antara keduanya

Persamaan yang menjelaskan hubungan tersebut dikenal dengan ldquoHukum Afinitasrdquo

Debit aliran (Q) berbanding lurus dengan kecepatan putaran (N)

Head (H) berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan putarar

Daya (P) berbanding lurus dengan kubik kecepatan putaran

Sebagaimana dapat dilihat dari hukum diatas penggandaan kecepatan putaran pompa

sentrifugal akan meningkatkan pemakaian daya 8 kalinya Sebaliknya penurunan kecepatan

yang kecil akan berakibat penurunan pemakaian daya yang sangat besar Hal ini menjadikan

dasar bagi penghematan energi pada pompa sentrifugal dengan kebutuhan aliran yang

27

bervariasi Hal yang relevan untuk dicatat bahwa pengendalian aliran oleh pengaturan

kecepatan selalu lebih efisien daripada oleh kran pengendali Hal ini disebabkan kran

menurunkan aliran namun tidak menurunkan pemakaian energi pompa Sebagai tambahan

terhadap penghematan energi terdapat manfaat lainnya dari kecepatan yang lebih rendah

tersebut

Umur bantalan meningkat Hal ini disebabkan bantalan membawa gaya hidrolik pada

impeler (dihasilkan oleh profil tekanan dibagian dalam wadah pompa) yang berkurang

kira-kira sebesar kuadrat kecepatan Untuk sebuah pompa umur bantalan sebanding

dengan kecepatan pangkat tujuh (N7)

Getaran dan kebisingan berkurang dan umur sil meningkat selama titik tugas tetap berada

didalam kisaran operasi yang diperbolehkan

Menggunakan penggerak kecepatan yang bervariasi variable speed drive (VSD)

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa pengendalian kecepatan pompa merupakan

cara yang paling efisien dalam mengendalikan aliran sebab jika kecepatan pompa berkurang

maka pemakaian daya juga berkurang Metoda yang biasanya banyak digunakan untuk

menurunkan kecepatan pompa adalah Penggerak Kecepatan yang Bervariasi Variable Speed

Drive (VSD)

VSD memperbolehkan pengaturan kecepatan pompa berada diatas kisaran yang kontinyu

menghindarkan kebutuhan untuk melompat dari satu kecepatan ke kecepatan lainnya

sebagaimana yang terjadi dengan pompa yang berkecepatan berlipat Kecepatan pompa

dengan pengendali VSD menggunakan dua jenis sistim

VSD mekanis meliputi sarang hidrolik kopling fluida dan belts dan pully yang dapat

diatur-atur

VSD listrik meliputi sarang arus eddy pengendali motor dengan rotor yang melingkar

pengendali frekuensi yang bervariasi variable frequency drives (VFDs)

VFDs adalah yang paling populer dan mengatur frekuensi listrik dari daya yang dipasok ke

motor untuk mengubah kecepatan perputaran motor Untuk beberapa sistim VFDs

menawarkan sesuatu yang berharga untuk memperbaiki efisiensi operasi pompa pada kondisi

operasi yang berbeda-beda Pengaruh pelambatan kecepatan pompa pada operasi pompa

28

digambarkan dalam Gambar 14 Ketika VFD menurunkan RPM pompa kurva headaliran

dan daya bergerak turun dan ke arah kiri dan kurva efisiensi juga bergeser ke sebelah kiri

Keuntungan utama penggunaan VSD disamping penghematan energi adalah (US DOE

2004)

Memperbaiki pengendalian proses sebab dapat memperbaiki variasi- variasi kecil dalam

aliran lebih cepat

Memperbaiki kehandalan sistim sebab pemakaian pompa bantalan dan sil jadi berkurang

Penurunan modal dan biaya perawatan sebab kran pengendali jalur by-pass dan starter

konvensional tidak diperlukan lagi Kemampuan starter lunak VSD membolehkan motor

memiliki arus start-up yang lebih rendah

Gambar 14 Pengaruh dari VFD (US DOE 2004)

Pompa yang dipasang paralel untuk memenuhi permintaan yang bervariasi

Mengoperasikan dua pompa secara paralel dan mematikan salah satu jika kebutuhan menjadi

lebih rendah dapat menghasilkan penghematan energi yang signifikan Dapat digunakan

pompa yang memberikan debit aliran yang berbeda-beda Pompa yang dipasang secara

paralel merupakan sebuah opsi jika head statik lebih dari lima puluh persen head total

Gambar 15 memperlihatkan kurva pompa untuk pompa tunggal dua pompa yang beroperasi

secara paralel Gambar ini juga memperlihatkan bahwa kurva sistim pada umumnya tidak

berubah dengan jalannya pompa secara paralel Debit aliran lebih rendah dari penjumlahan

debit aliran berbagai pompa

29

Gambar 15 Kurva kinerja pompa yang dipasang paralel (BPMA)

Menghilangkan kran pengendali aliran

Metoda lain untuk mengendalikan aliran adalah dengan menutup atau membuka kran

pembuangan (hal ini dikenal juga dengan kran ldquothrottlingrdquo) Walau metoda ini menurunkan

tekanan namun tidak mengurangi pemakaian daya sebab head total (head statik) bertambah

Gambar 16 memperlihatkan bagaimana kurva sistim bergerak naik dan ke kiri ketika kran

pembuangan ditutup setengahnya Metoda ini meningkatkan getaran dan korosi sehingga

meningkatkan biaya perawatan pompa dan secara potensial mengurangi umurnya VSD

merupakan suatu pemecahan yang lebih baik dari sudut pandang efisiensi energi

30

Gambar 16 Pengendalian Aliran Pompa dengan Kran (BPMA)

Page 13: Pompa Torak

13

sebagai katub suction dan discharge

Gambar 115 Perakitan Katub Plat Ring untuk Discharge

2 Flexing Valve

Desain flexing valve yang digunakan pada kompresor ukuran kecil adalah yang lazim disebut

sebagai flapper valve Katub flapper ini terbuat dari lempengan baja tipis yang dicekap kuat

pada salah satu ujungnya sedang ujung lainnya ditempatkan pada dudukan katub tepat di atas

lubang katubnya (port valve) Di mana ujung katub yang bebas akan bergerak secara flexing

atau flapping untuk membuka dan menutup katub

Seperti diperhatikan dalam gambar 36

14

Gambar 116 Prinsip Katub Flexing dari jenis Flapper

Gambar 117

15

Gambar 117 Perakitan Katub Flapper untuk Katub Discharge

Gambar 117 Perakitan Katub Flapper untuk Katub Discharge 195 Seperti dierlihatkan dalam

gambar 107 desain flapper biasanya digunakan untuk katub discharge dan sering disebut

sebagai beam valve Plat katubnya dipasang di atas lubang (port) melalui sebuah pegas yang

terasang di tengah katub platnya sehingga plat katubnya dapat bergerak ke atas (membuka

lubang katub) Gerakan turun dari plat katubnya semata-mata karena gaya pegas Pegas katub

ini juga berfungsi sebagai pengaman untuk mencegah bila ada cairan atau kotoran yang

masuk ke lubang katub

16

Gambar 118 Konstruksi Katub Flapper

Compressor Displacement

Compressor Displacement adalah istilah yang diberikan untuk menentukan jumlah gas

refrigeran yang dapat dikompresi dan dipindahkan oleh torak pada saat toraknya melangkah

dari BDC ke

TDC Secara matematis ditulis

Vp = 1048790 R2 LN n

Di mana Vp Compressor displacement

R Jari-jari piston

L Langkah Piston

N Jumlah piston

n putaran per detik

17

Gambar 118 Siklus Langkah Kompresor

Efisiensi Volumetrik

Karena efek ruang sisa (clearance volume) yaitu celah antara piston pada titik mati atas dan

katub kompresor maka mengakibatkan sebagian ekspansi gas tertahan di bagian atas silinder

sehinga jumlah gas riil (aktual) yang dapat dikompresi oleh torak kompresor lebih kecil

daripada kemampuan kompresor sebenarnya sesuai dengan volume langkah piston

(compresor displacement) Volume Langkah piston sering disebut juga sebagai jumlah gas

teoritis Efisiensi Volumetrik didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah gas riil dan

jumlah gas teoritis Secara matematis ditulis

sebagai berikut

volume riil

Efisiensi Volumetrik ( VE) = ----------------------- x 100

volume teoritik

18

Gambar 119 Grafik Perbandingan Volume Gas Kompresi

Perbandingan Kompresi

Faktor lain yang berpengaruh terhadap efisiensi volumetrik adalah hubungan antara tekanan

suction dan tekanan discharge Untuk memperoleh efek refrigerasi yang memuaskan maka

suhu evaporasi dan suhu kondensasi harus dijaga pada tingkatan tertentu Seperti diketahui

bahwa suhu evaporasi dan suhu kondensasi berbanding lurus dengan tekanan suction dan

tekanan discharge Selanjutnya perbandingan tekanan discharge dan tekanan suction secara

absolut disebut perbandingan kompresi

Tekanan Discharge (absolut)

Perbandingan Kompresi (Rc) = --------------------------------------

Tekanan Suction (absolut)

Pengaruh perbandingan kompresi terhadap efisiensi volumetrik

diberikan dalam tabel 11

Tabel 111 Efisiensi Volumetrik

19

Perbandingan Efesiens

kompresi volumetrik

2 873

22 86

24 849

26 835

28 82

3 808

32 795

34 783

36 772

38 76

4 749

42 737

44 725

46 713

48 701

5 69

6 633

7 582

8 535

9 49

10 449

Kontaminasi

Permasalahan yang dihadapi oleh kompresor torak adalah masalah Efisiensi Kompresi dan

masalah Kontaminasi Uap air atau moisture merupakan musuh utama sistem refrigerasi

Masuknya uap air ke dalam sistem dapat disebabkan oleh pekerjaan perakitan atau repair

yang tidak bagus Uap air yang masuk ke dalam sistem akan bercampur dengan refrigerant

dan lubricant Selanjutnya bila ketiga bahan tersebut bercampur dan medapat pemanasan

maka akan menghasilkan senyawa acid yang sangat korosif Bila terjadi demikian maka yang

fungsi oli refrigeran yang ada di dalam crankcase kompresor akan terganngu disamping itu

akumulasi acid yang berlebiahn pada kompresor akan berdampak timblnya kerak acid yang

20

menempel pada katub kompresor sehingga dapat mengakibatkan turunnya efisiensi kompresi

Bila 199 terjadi demikian maka efek pendingian juga akan berkurang atau

tidak optimal Untuk mengatasi hal tersebut maka perlu dilakukan serangkaian pengujian

untuk mengetahui efisiensi kompresi dan kebocoran katub dan setiap 5 tahun oli kompresor

harus diganti pada saat melakukan pekerjaan overhaul

21

POMPA TORAK

Karakteristik sistim pemompaan

1 Tahanan sistim head

Tekanan diperlukan untuk memompa cairan melewati sistim pada laju tertentu Tekanan ini

harus cukup tinggi untuk mengatasi tahanan sistim yang juga disebut ldquoheadrdquo Head total

merupakan jumlah dari head statik dan head gesekan friksi

a) Head statik

Head statik merupakan perbedaan tinggi antara sumber dan tujuan dari cairan yang

dipompakan (lihat Gambar 2a) Head statik merupakan aliran yang independen (lihat Gambar

2b) Head statik pada tekanan tertentu tergantung pada berat cairan dan dapat dihitung

dengan persamaan perikut

Head (dalam feet) = Tekanan (psi) X 231

Specific gravity

Head statik terdiri dari

Head hhisapan statis (hS) dihasilkan dari pengangkatan cairan relatif terhadap garis

pusat pompa hS nilainya positif jika ketinggian cairan diatas garis pusat pompa dan

negatif jika ketinggian cairan berada dibawah garis pusat pompa (juga disebut

ldquopengangkat hhisapanrdquo)

Head pembuangan statis (hd) jarak vertikal antara garis pusat pompa dan permukaan

cairan dalam tangki tujuan

b) Head gesekan friksi (hf)

Ini merupakan kehilangan yang diperlukan untuk mengatasi tahanan untuk mengalir dalam

pipa dan sambungan-sambungan Head ini tergantung pada ukuran kondisi dan jenis pipa

jumlah dan jenis sambungan debit aliran dan sifat dari cairan Head gesekan friksi

sebanding dengan kwadrat debit aliran seperti diperlihatkan dalam gambar 3 Loop tertutup

sistim sirkulasi hanya menampilkan head gesekan friksi (bukan head statik)

22

Kinerja hisapan pompa (NPSH)

Kavitasi atau penguapan adalah pembentukan gelembung dibagian dalam pompa Hal ini

dapat terjadi manakala tekanan statik fluida setempat menjadi lebih rendah dari tekanan uap

cairan (pada suhu sebenarnya) Kemungkinan penyebabnya adalah jika fluida semakin cepat

dalam kran pengendali atau disekitar impeler pompa

Penguapan itu sendiri tidak menyebabkan kerusakan Walau demikian bila kecepatan

berkurang dan tekanan bertambah uap akan menguap dan jatuh Hal ini memiliki tiga

pengaruh yang tidak dikehendaki

Erosi permukaan baling-baling terutama jika memompa cairan berbasis air

Meningkatnya kebisingan dan getaran mengakibatkan umur sil dan bearing menjadi

ebih pendek

Menyumbat sebagian lintasan impeler yang menurunkan kinerja pompa dan dalam kasus

yang ekstrim dapat menyebabkan kehilangan head total

Head Hisapan Positif Netto Tersedia Net Positive Suction Head Available (NPSHA)

menandakan jumlah hhisapan pompa yang melebihi tekanan uap cairan dan merupakan

karakteristik rancangan sistim NPSH yang diperlukan (NPSHR) adalah hisapan pompa yang

diperlukan untuk menghindari kavitasi dan merupakan karakteristik rancangan pompa

Pompa Torak

Pompa torak merupakan bagian terbesar dari kelompok pompa desak dengan gerak bolak-

balik Pompa torak dapat dibagi menjadi beberapa bagian antara lain sebagai berikut

1 Menurut cara kerjanya (a) pompa torak kerja tunggal (b) pompa torak kerja ganda

2 Menurut jumlah silindar yang dilaksanakan (a) pompa torak silindar tunggal (b)

pompa torak silindar banyak

Cara kerja popma torak silinder tunggal

Bila torak bergerak ke atas maka cairan akan terhisap jika torak bergerak ke bawah maka

cairan akan tertekan Karena torak selalu memilki kecepatan yang tidak tetap maka pada

pompa torak terjadi aliran zat cair yang tidak teratur Pada awal dana akhir langkahnya yaitu

23

pada titik mati torak berhenti sebentar dan torak itu mempunyai kecapatan terbesar pada

bagian tengah langkahnya Pada pompa torak satu silinder yang bekerja tunggal yang

penghisapan dan pengempaannya hanya terjadi pada satu sisi torak pompa malah tidak

mengeluarkan zat cair selam waktu tertentu

Cara kerja pompa torak satu silinder kerja ganda

Pompa mempunyai sebuah silinder sebuah torak dua buah katup isap dan dua buah katup

kempa Bila torak bergerak ke kanan maka katup isap akan tertutup dan katup kempa akan

membuka Zat cair yang berada di sebelah kanan sisi torak di kempa ke saluran kempa

melalui saluran kempa

Gambar Pompa torak

PENGKAJIAN POMPA

Bagian ini menjelaskan pengkajian kinerja pompa dan sistim pemompaan3

Bagaimana menghitung kinerja pompa

Kerja yang ditampilkan oleh sebuah pompa merupakan fungsi dari head total dan berat cairan

yang dipompa dalam jangka waktu yang diberikan Daya batang torak pompa (Ps) adalah

daya Hp yag dikirimkan ke batang torak pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya batang torak pompa Ps= Daya hidrolik hp Efisiensi pompa pump

Atau

24

Efisiensi pompa pump = Daya hidrolik Daya batang torak pompa

Keluaran pompa daya Hp air atau daya Hp hidrolik (hp) adalah daya Hp cairan yang

dikirimkan oleh pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya hidrolik hp = Q (m3detik ) x (hd - hs dalam m) x (kgm3) x g (mdetik2) 1000

Dimana

Q = debit aliran

hd = head pembuangan

hs = head penghisapan

= massa jenis fluida

g = percepatan gravitasi

Kesulitan-kesulitan dalam pengkajian pompa

Dalam praktek lebih sulit mengkaji kinerja pompa Beberapa alasan pentingnya adalah

Tidak adanya data pompa yang spesifik Data spesifikasi pompa (lihat Lembar Kerja 1

pada bagian 6) diperlukan untuk mengkaji kinerja pompa Hampir kebanyakan perusahaan

tidak memegang dokumen asli peralatan (OEM) yang memberikan data-data tersebut

Dalam kasus seperti ini persentase beban pompa untuk aliran pompa atau head tidak

dapat diperkirakan secara memuaskan

Kesulitan dalam pengukuran aliran Sulit untuk mengukur aliran yang sebenarnya

Bebarapa metoda digunakan untuk mengukur aliran Pada hampir kebanyakan kasus debit

aliran dihitung berdasarkan pada jenis fluida head dan ukuran pipa dll namun gambaran

yang dihitung mungkin tidak akan tepat Metoda lainnya membagi volum tangki dengan

waktu yang digunakan oleh pompa untuk mengisi tangki Tetapi metoda ini hanya dapat

diterapkan jika satu pompa berada dalam operasi dan jika kran pembuangan tangki

tertutup Cara yang paling canggih tepat dan memakan waktu sangat sedikit untuk

mengukur aliran pompa adalah dengan pengukuran yang menggunakan pengukur aliran

ultrasonik

Kalibrasi yang tidak benar terhadap pengukur tekanan dan instrumen pengukuran

Kalibrasi yang benar pada seluruh pengukur tekanan pada jalur penghisapan dan pembuangan

dan instrumen pengukur daya lainnya adalah penting untuk mendapatkan pengukuran

25

yang tepat Namun kalibrasi tidak harus selalu dilakukan Kadangkala digunakan faktor

koreksi jika alat pengukur dan instrumen tidak dikalibrasi dengan benar Keduanya akan

mengakibatkan tidak benarnya pengkajian kinerja pompa

4 PELUANG-PELUANG EFISIENSI ENERGI

Bagian ini meliputi area utama untuk memperbaiki pompa dan sistim pemompaan Area

utama bagi penghematan energi meliputi

Memilih pompa yang benar

Mengendalikan debit aliran dengan variasi kecepatan

Pompa dalam susunan paralel untuk memenuhi permintaan yang beragam

Membuang kran pengendali aliran

Membuang kendali by-pass

Kendali startstop pompa

Memperbaiki keseimbangan impeler

41 Memilih pompa yang benar4

Dalam memilih pompa para pemasok berusaha untuk mencocokan kurva sistim yang

diberikan oleh fihak pengguna dengan kurva pompa yang memenuhi kebutuhan tersebut

sedekat mungkin Titik operasi pompa adalah titik dimana kurva pompa dan kurva tahanan

sistim berpotongan (sebagaimana dijelaskan pada bagian 123) Walau begitu tidak

memungkinkan bagi satu titik operasi memenuhi seluruh kondisi operasi yang dikehendaki

Sebagai contoh bila kran pembuangan tersumbat kurva tahanan sistim bergeser ke sebelah

kiri dan begitu juga dengan titik operasinya (lihat Gambar 13) Gambar 13 dibawah

memperlihatkan kurva kinerja pompa yang dipasok penjual untuk pompa sentrifugal dimana

cairan yang akan dipompa adalah air bersih Titik Efisiensi Terbaik Best Efficiency Point

(BEP) merupakan kapasitas pemompaan pada diameter impeler maksimum dimana efisiensi

pompanya adalah yang paling tinggi Seluruh titik kesebelah kanan atau kiri BEP memiliki

efisiensi lebih rendah BEP terpengaruh jika pompa yang terpilih ukurannya berlebih

Alasannya adalah bahwa aliran pompa dengan ukuran berlebih harus dikendalikan dengan

metoda yang berbeda seperti kran penutup atau jalur by-pass Keduanya memberikan

tahanan tambahan dengan meningkatnya gesekan Sebagai akibatnya kurva sistim bergeser ke

kiri dan berpotongan dengan kurva pompa pada titik lainnya Sekarang BEP nya juga menjadi

lebih rendah Dengan kata lain efisiensi pompa berkurang sebab aliran keluar berkurang akan

tetapi pemakaian dayanya tidak Ketidak efisiensian pompa dengan ukuran berlebih dapat

26

diatasi dengan sebagai contoh pemasangan VSD penggerak dua kecepatan rpm lebih

rendah impeler yang lebih kecil atau yang seimbang (BEE 2004)

Gambar 13 Kurva kinerja pompa sentrifugal diberikan oleh pemasok

(Biro Efisiensi Energi 2004)

Menjelaskan pengaruh kecepatan5

Perputaran impeler pompa sentrifugal menghasilkan head Kecepatan keliling impeler

berhubungan langsung dengan kecepatan perputaran batang torak Oleh karena itu variasi

kecepatan putaran berpengaruh langsung pada kinerja pompa Parameter kinerja pompa

(debit alir head daya) akan berubah dengan bervariasinya kecepatan putaran Oleh karena

itu untuk mengendalikan kecepatan yang aman pada kecepatan yang berbeda-beda maka

penting untuk mengerti hubungan antara keduanya

Persamaan yang menjelaskan hubungan tersebut dikenal dengan ldquoHukum Afinitasrdquo

Debit aliran (Q) berbanding lurus dengan kecepatan putaran (N)

Head (H) berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan putarar

Daya (P) berbanding lurus dengan kubik kecepatan putaran

Sebagaimana dapat dilihat dari hukum diatas penggandaan kecepatan putaran pompa

sentrifugal akan meningkatkan pemakaian daya 8 kalinya Sebaliknya penurunan kecepatan

yang kecil akan berakibat penurunan pemakaian daya yang sangat besar Hal ini menjadikan

dasar bagi penghematan energi pada pompa sentrifugal dengan kebutuhan aliran yang

27

bervariasi Hal yang relevan untuk dicatat bahwa pengendalian aliran oleh pengaturan

kecepatan selalu lebih efisien daripada oleh kran pengendali Hal ini disebabkan kran

menurunkan aliran namun tidak menurunkan pemakaian energi pompa Sebagai tambahan

terhadap penghematan energi terdapat manfaat lainnya dari kecepatan yang lebih rendah

tersebut

Umur bantalan meningkat Hal ini disebabkan bantalan membawa gaya hidrolik pada

impeler (dihasilkan oleh profil tekanan dibagian dalam wadah pompa) yang berkurang

kira-kira sebesar kuadrat kecepatan Untuk sebuah pompa umur bantalan sebanding

dengan kecepatan pangkat tujuh (N7)

Getaran dan kebisingan berkurang dan umur sil meningkat selama titik tugas tetap berada

didalam kisaran operasi yang diperbolehkan

Menggunakan penggerak kecepatan yang bervariasi variable speed drive (VSD)

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa pengendalian kecepatan pompa merupakan

cara yang paling efisien dalam mengendalikan aliran sebab jika kecepatan pompa berkurang

maka pemakaian daya juga berkurang Metoda yang biasanya banyak digunakan untuk

menurunkan kecepatan pompa adalah Penggerak Kecepatan yang Bervariasi Variable Speed

Drive (VSD)

VSD memperbolehkan pengaturan kecepatan pompa berada diatas kisaran yang kontinyu

menghindarkan kebutuhan untuk melompat dari satu kecepatan ke kecepatan lainnya

sebagaimana yang terjadi dengan pompa yang berkecepatan berlipat Kecepatan pompa

dengan pengendali VSD menggunakan dua jenis sistim

VSD mekanis meliputi sarang hidrolik kopling fluida dan belts dan pully yang dapat

diatur-atur

VSD listrik meliputi sarang arus eddy pengendali motor dengan rotor yang melingkar

pengendali frekuensi yang bervariasi variable frequency drives (VFDs)

VFDs adalah yang paling populer dan mengatur frekuensi listrik dari daya yang dipasok ke

motor untuk mengubah kecepatan perputaran motor Untuk beberapa sistim VFDs

menawarkan sesuatu yang berharga untuk memperbaiki efisiensi operasi pompa pada kondisi

operasi yang berbeda-beda Pengaruh pelambatan kecepatan pompa pada operasi pompa

28

digambarkan dalam Gambar 14 Ketika VFD menurunkan RPM pompa kurva headaliran

dan daya bergerak turun dan ke arah kiri dan kurva efisiensi juga bergeser ke sebelah kiri

Keuntungan utama penggunaan VSD disamping penghematan energi adalah (US DOE

2004)

Memperbaiki pengendalian proses sebab dapat memperbaiki variasi- variasi kecil dalam

aliran lebih cepat

Memperbaiki kehandalan sistim sebab pemakaian pompa bantalan dan sil jadi berkurang

Penurunan modal dan biaya perawatan sebab kran pengendali jalur by-pass dan starter

konvensional tidak diperlukan lagi Kemampuan starter lunak VSD membolehkan motor

memiliki arus start-up yang lebih rendah

Gambar 14 Pengaruh dari VFD (US DOE 2004)

Pompa yang dipasang paralel untuk memenuhi permintaan yang bervariasi

Mengoperasikan dua pompa secara paralel dan mematikan salah satu jika kebutuhan menjadi

lebih rendah dapat menghasilkan penghematan energi yang signifikan Dapat digunakan

pompa yang memberikan debit aliran yang berbeda-beda Pompa yang dipasang secara

paralel merupakan sebuah opsi jika head statik lebih dari lima puluh persen head total

Gambar 15 memperlihatkan kurva pompa untuk pompa tunggal dua pompa yang beroperasi

secara paralel Gambar ini juga memperlihatkan bahwa kurva sistim pada umumnya tidak

berubah dengan jalannya pompa secara paralel Debit aliran lebih rendah dari penjumlahan

debit aliran berbagai pompa

29

Gambar 15 Kurva kinerja pompa yang dipasang paralel (BPMA)

Menghilangkan kran pengendali aliran

Metoda lain untuk mengendalikan aliran adalah dengan menutup atau membuka kran

pembuangan (hal ini dikenal juga dengan kran ldquothrottlingrdquo) Walau metoda ini menurunkan

tekanan namun tidak mengurangi pemakaian daya sebab head total (head statik) bertambah

Gambar 16 memperlihatkan bagaimana kurva sistim bergerak naik dan ke kiri ketika kran

pembuangan ditutup setengahnya Metoda ini meningkatkan getaran dan korosi sehingga

meningkatkan biaya perawatan pompa dan secara potensial mengurangi umurnya VSD

merupakan suatu pemecahan yang lebih baik dari sudut pandang efisiensi energi

30

Gambar 16 Pengendalian Aliran Pompa dengan Kran (BPMA)

Page 14: Pompa Torak

14

Gambar 116 Prinsip Katub Flexing dari jenis Flapper

Gambar 117

15

Gambar 117 Perakitan Katub Flapper untuk Katub Discharge

Gambar 117 Perakitan Katub Flapper untuk Katub Discharge 195 Seperti dierlihatkan dalam

gambar 107 desain flapper biasanya digunakan untuk katub discharge dan sering disebut

sebagai beam valve Plat katubnya dipasang di atas lubang (port) melalui sebuah pegas yang

terasang di tengah katub platnya sehingga plat katubnya dapat bergerak ke atas (membuka

lubang katub) Gerakan turun dari plat katubnya semata-mata karena gaya pegas Pegas katub

ini juga berfungsi sebagai pengaman untuk mencegah bila ada cairan atau kotoran yang

masuk ke lubang katub

16

Gambar 118 Konstruksi Katub Flapper

Compressor Displacement

Compressor Displacement adalah istilah yang diberikan untuk menentukan jumlah gas

refrigeran yang dapat dikompresi dan dipindahkan oleh torak pada saat toraknya melangkah

dari BDC ke

TDC Secara matematis ditulis

Vp = 1048790 R2 LN n

Di mana Vp Compressor displacement

R Jari-jari piston

L Langkah Piston

N Jumlah piston

n putaran per detik

17

Gambar 118 Siklus Langkah Kompresor

Efisiensi Volumetrik

Karena efek ruang sisa (clearance volume) yaitu celah antara piston pada titik mati atas dan

katub kompresor maka mengakibatkan sebagian ekspansi gas tertahan di bagian atas silinder

sehinga jumlah gas riil (aktual) yang dapat dikompresi oleh torak kompresor lebih kecil

daripada kemampuan kompresor sebenarnya sesuai dengan volume langkah piston

(compresor displacement) Volume Langkah piston sering disebut juga sebagai jumlah gas

teoritis Efisiensi Volumetrik didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah gas riil dan

jumlah gas teoritis Secara matematis ditulis

sebagai berikut

volume riil

Efisiensi Volumetrik ( VE) = ----------------------- x 100

volume teoritik

18

Gambar 119 Grafik Perbandingan Volume Gas Kompresi

Perbandingan Kompresi

Faktor lain yang berpengaruh terhadap efisiensi volumetrik adalah hubungan antara tekanan

suction dan tekanan discharge Untuk memperoleh efek refrigerasi yang memuaskan maka

suhu evaporasi dan suhu kondensasi harus dijaga pada tingkatan tertentu Seperti diketahui

bahwa suhu evaporasi dan suhu kondensasi berbanding lurus dengan tekanan suction dan

tekanan discharge Selanjutnya perbandingan tekanan discharge dan tekanan suction secara

absolut disebut perbandingan kompresi

Tekanan Discharge (absolut)

Perbandingan Kompresi (Rc) = --------------------------------------

Tekanan Suction (absolut)

Pengaruh perbandingan kompresi terhadap efisiensi volumetrik

diberikan dalam tabel 11

Tabel 111 Efisiensi Volumetrik

19

Perbandingan Efesiens

kompresi volumetrik

2 873

22 86

24 849

26 835

28 82

3 808

32 795

34 783

36 772

38 76

4 749

42 737

44 725

46 713

48 701

5 69

6 633

7 582

8 535

9 49

10 449

Kontaminasi

Permasalahan yang dihadapi oleh kompresor torak adalah masalah Efisiensi Kompresi dan

masalah Kontaminasi Uap air atau moisture merupakan musuh utama sistem refrigerasi

Masuknya uap air ke dalam sistem dapat disebabkan oleh pekerjaan perakitan atau repair

yang tidak bagus Uap air yang masuk ke dalam sistem akan bercampur dengan refrigerant

dan lubricant Selanjutnya bila ketiga bahan tersebut bercampur dan medapat pemanasan

maka akan menghasilkan senyawa acid yang sangat korosif Bila terjadi demikian maka yang

fungsi oli refrigeran yang ada di dalam crankcase kompresor akan terganngu disamping itu

akumulasi acid yang berlebiahn pada kompresor akan berdampak timblnya kerak acid yang

20

menempel pada katub kompresor sehingga dapat mengakibatkan turunnya efisiensi kompresi

Bila 199 terjadi demikian maka efek pendingian juga akan berkurang atau

tidak optimal Untuk mengatasi hal tersebut maka perlu dilakukan serangkaian pengujian

untuk mengetahui efisiensi kompresi dan kebocoran katub dan setiap 5 tahun oli kompresor

harus diganti pada saat melakukan pekerjaan overhaul

21

POMPA TORAK

Karakteristik sistim pemompaan

1 Tahanan sistim head

Tekanan diperlukan untuk memompa cairan melewati sistim pada laju tertentu Tekanan ini

harus cukup tinggi untuk mengatasi tahanan sistim yang juga disebut ldquoheadrdquo Head total

merupakan jumlah dari head statik dan head gesekan friksi

a) Head statik

Head statik merupakan perbedaan tinggi antara sumber dan tujuan dari cairan yang

dipompakan (lihat Gambar 2a) Head statik merupakan aliran yang independen (lihat Gambar

2b) Head statik pada tekanan tertentu tergantung pada berat cairan dan dapat dihitung

dengan persamaan perikut

Head (dalam feet) = Tekanan (psi) X 231

Specific gravity

Head statik terdiri dari

Head hhisapan statis (hS) dihasilkan dari pengangkatan cairan relatif terhadap garis

pusat pompa hS nilainya positif jika ketinggian cairan diatas garis pusat pompa dan

negatif jika ketinggian cairan berada dibawah garis pusat pompa (juga disebut

ldquopengangkat hhisapanrdquo)

Head pembuangan statis (hd) jarak vertikal antara garis pusat pompa dan permukaan

cairan dalam tangki tujuan

b) Head gesekan friksi (hf)

Ini merupakan kehilangan yang diperlukan untuk mengatasi tahanan untuk mengalir dalam

pipa dan sambungan-sambungan Head ini tergantung pada ukuran kondisi dan jenis pipa

jumlah dan jenis sambungan debit aliran dan sifat dari cairan Head gesekan friksi

sebanding dengan kwadrat debit aliran seperti diperlihatkan dalam gambar 3 Loop tertutup

sistim sirkulasi hanya menampilkan head gesekan friksi (bukan head statik)

22

Kinerja hisapan pompa (NPSH)

Kavitasi atau penguapan adalah pembentukan gelembung dibagian dalam pompa Hal ini

dapat terjadi manakala tekanan statik fluida setempat menjadi lebih rendah dari tekanan uap

cairan (pada suhu sebenarnya) Kemungkinan penyebabnya adalah jika fluida semakin cepat

dalam kran pengendali atau disekitar impeler pompa

Penguapan itu sendiri tidak menyebabkan kerusakan Walau demikian bila kecepatan

berkurang dan tekanan bertambah uap akan menguap dan jatuh Hal ini memiliki tiga

pengaruh yang tidak dikehendaki

Erosi permukaan baling-baling terutama jika memompa cairan berbasis air

Meningkatnya kebisingan dan getaran mengakibatkan umur sil dan bearing menjadi

ebih pendek

Menyumbat sebagian lintasan impeler yang menurunkan kinerja pompa dan dalam kasus

yang ekstrim dapat menyebabkan kehilangan head total

Head Hisapan Positif Netto Tersedia Net Positive Suction Head Available (NPSHA)

menandakan jumlah hhisapan pompa yang melebihi tekanan uap cairan dan merupakan

karakteristik rancangan sistim NPSH yang diperlukan (NPSHR) adalah hisapan pompa yang

diperlukan untuk menghindari kavitasi dan merupakan karakteristik rancangan pompa

Pompa Torak

Pompa torak merupakan bagian terbesar dari kelompok pompa desak dengan gerak bolak-

balik Pompa torak dapat dibagi menjadi beberapa bagian antara lain sebagai berikut

1 Menurut cara kerjanya (a) pompa torak kerja tunggal (b) pompa torak kerja ganda

2 Menurut jumlah silindar yang dilaksanakan (a) pompa torak silindar tunggal (b)

pompa torak silindar banyak

Cara kerja popma torak silinder tunggal

Bila torak bergerak ke atas maka cairan akan terhisap jika torak bergerak ke bawah maka

cairan akan tertekan Karena torak selalu memilki kecepatan yang tidak tetap maka pada

pompa torak terjadi aliran zat cair yang tidak teratur Pada awal dana akhir langkahnya yaitu

23

pada titik mati torak berhenti sebentar dan torak itu mempunyai kecapatan terbesar pada

bagian tengah langkahnya Pada pompa torak satu silinder yang bekerja tunggal yang

penghisapan dan pengempaannya hanya terjadi pada satu sisi torak pompa malah tidak

mengeluarkan zat cair selam waktu tertentu

Cara kerja pompa torak satu silinder kerja ganda

Pompa mempunyai sebuah silinder sebuah torak dua buah katup isap dan dua buah katup

kempa Bila torak bergerak ke kanan maka katup isap akan tertutup dan katup kempa akan

membuka Zat cair yang berada di sebelah kanan sisi torak di kempa ke saluran kempa

melalui saluran kempa

Gambar Pompa torak

PENGKAJIAN POMPA

Bagian ini menjelaskan pengkajian kinerja pompa dan sistim pemompaan3

Bagaimana menghitung kinerja pompa

Kerja yang ditampilkan oleh sebuah pompa merupakan fungsi dari head total dan berat cairan

yang dipompa dalam jangka waktu yang diberikan Daya batang torak pompa (Ps) adalah

daya Hp yag dikirimkan ke batang torak pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya batang torak pompa Ps= Daya hidrolik hp Efisiensi pompa pump

Atau

24

Efisiensi pompa pump = Daya hidrolik Daya batang torak pompa

Keluaran pompa daya Hp air atau daya Hp hidrolik (hp) adalah daya Hp cairan yang

dikirimkan oleh pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya hidrolik hp = Q (m3detik ) x (hd - hs dalam m) x (kgm3) x g (mdetik2) 1000

Dimana

Q = debit aliran

hd = head pembuangan

hs = head penghisapan

= massa jenis fluida

g = percepatan gravitasi

Kesulitan-kesulitan dalam pengkajian pompa

Dalam praktek lebih sulit mengkaji kinerja pompa Beberapa alasan pentingnya adalah

Tidak adanya data pompa yang spesifik Data spesifikasi pompa (lihat Lembar Kerja 1

pada bagian 6) diperlukan untuk mengkaji kinerja pompa Hampir kebanyakan perusahaan

tidak memegang dokumen asli peralatan (OEM) yang memberikan data-data tersebut

Dalam kasus seperti ini persentase beban pompa untuk aliran pompa atau head tidak

dapat diperkirakan secara memuaskan

Kesulitan dalam pengukuran aliran Sulit untuk mengukur aliran yang sebenarnya

Bebarapa metoda digunakan untuk mengukur aliran Pada hampir kebanyakan kasus debit

aliran dihitung berdasarkan pada jenis fluida head dan ukuran pipa dll namun gambaran

yang dihitung mungkin tidak akan tepat Metoda lainnya membagi volum tangki dengan

waktu yang digunakan oleh pompa untuk mengisi tangki Tetapi metoda ini hanya dapat

diterapkan jika satu pompa berada dalam operasi dan jika kran pembuangan tangki

tertutup Cara yang paling canggih tepat dan memakan waktu sangat sedikit untuk

mengukur aliran pompa adalah dengan pengukuran yang menggunakan pengukur aliran

ultrasonik

Kalibrasi yang tidak benar terhadap pengukur tekanan dan instrumen pengukuran

Kalibrasi yang benar pada seluruh pengukur tekanan pada jalur penghisapan dan pembuangan

dan instrumen pengukur daya lainnya adalah penting untuk mendapatkan pengukuran

25

yang tepat Namun kalibrasi tidak harus selalu dilakukan Kadangkala digunakan faktor

koreksi jika alat pengukur dan instrumen tidak dikalibrasi dengan benar Keduanya akan

mengakibatkan tidak benarnya pengkajian kinerja pompa

4 PELUANG-PELUANG EFISIENSI ENERGI

Bagian ini meliputi area utama untuk memperbaiki pompa dan sistim pemompaan Area

utama bagi penghematan energi meliputi

Memilih pompa yang benar

Mengendalikan debit aliran dengan variasi kecepatan

Pompa dalam susunan paralel untuk memenuhi permintaan yang beragam

Membuang kran pengendali aliran

Membuang kendali by-pass

Kendali startstop pompa

Memperbaiki keseimbangan impeler

41 Memilih pompa yang benar4

Dalam memilih pompa para pemasok berusaha untuk mencocokan kurva sistim yang

diberikan oleh fihak pengguna dengan kurva pompa yang memenuhi kebutuhan tersebut

sedekat mungkin Titik operasi pompa adalah titik dimana kurva pompa dan kurva tahanan

sistim berpotongan (sebagaimana dijelaskan pada bagian 123) Walau begitu tidak

memungkinkan bagi satu titik operasi memenuhi seluruh kondisi operasi yang dikehendaki

Sebagai contoh bila kran pembuangan tersumbat kurva tahanan sistim bergeser ke sebelah

kiri dan begitu juga dengan titik operasinya (lihat Gambar 13) Gambar 13 dibawah

memperlihatkan kurva kinerja pompa yang dipasok penjual untuk pompa sentrifugal dimana

cairan yang akan dipompa adalah air bersih Titik Efisiensi Terbaik Best Efficiency Point

(BEP) merupakan kapasitas pemompaan pada diameter impeler maksimum dimana efisiensi

pompanya adalah yang paling tinggi Seluruh titik kesebelah kanan atau kiri BEP memiliki

efisiensi lebih rendah BEP terpengaruh jika pompa yang terpilih ukurannya berlebih

Alasannya adalah bahwa aliran pompa dengan ukuran berlebih harus dikendalikan dengan

metoda yang berbeda seperti kran penutup atau jalur by-pass Keduanya memberikan

tahanan tambahan dengan meningkatnya gesekan Sebagai akibatnya kurva sistim bergeser ke

kiri dan berpotongan dengan kurva pompa pada titik lainnya Sekarang BEP nya juga menjadi

lebih rendah Dengan kata lain efisiensi pompa berkurang sebab aliran keluar berkurang akan

tetapi pemakaian dayanya tidak Ketidak efisiensian pompa dengan ukuran berlebih dapat

26

diatasi dengan sebagai contoh pemasangan VSD penggerak dua kecepatan rpm lebih

rendah impeler yang lebih kecil atau yang seimbang (BEE 2004)

Gambar 13 Kurva kinerja pompa sentrifugal diberikan oleh pemasok

(Biro Efisiensi Energi 2004)

Menjelaskan pengaruh kecepatan5

Perputaran impeler pompa sentrifugal menghasilkan head Kecepatan keliling impeler

berhubungan langsung dengan kecepatan perputaran batang torak Oleh karena itu variasi

kecepatan putaran berpengaruh langsung pada kinerja pompa Parameter kinerja pompa

(debit alir head daya) akan berubah dengan bervariasinya kecepatan putaran Oleh karena

itu untuk mengendalikan kecepatan yang aman pada kecepatan yang berbeda-beda maka

penting untuk mengerti hubungan antara keduanya

Persamaan yang menjelaskan hubungan tersebut dikenal dengan ldquoHukum Afinitasrdquo

Debit aliran (Q) berbanding lurus dengan kecepatan putaran (N)

Head (H) berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan putarar

Daya (P) berbanding lurus dengan kubik kecepatan putaran

Sebagaimana dapat dilihat dari hukum diatas penggandaan kecepatan putaran pompa

sentrifugal akan meningkatkan pemakaian daya 8 kalinya Sebaliknya penurunan kecepatan

yang kecil akan berakibat penurunan pemakaian daya yang sangat besar Hal ini menjadikan

dasar bagi penghematan energi pada pompa sentrifugal dengan kebutuhan aliran yang

27

bervariasi Hal yang relevan untuk dicatat bahwa pengendalian aliran oleh pengaturan

kecepatan selalu lebih efisien daripada oleh kran pengendali Hal ini disebabkan kran

menurunkan aliran namun tidak menurunkan pemakaian energi pompa Sebagai tambahan

terhadap penghematan energi terdapat manfaat lainnya dari kecepatan yang lebih rendah

tersebut

Umur bantalan meningkat Hal ini disebabkan bantalan membawa gaya hidrolik pada

impeler (dihasilkan oleh profil tekanan dibagian dalam wadah pompa) yang berkurang

kira-kira sebesar kuadrat kecepatan Untuk sebuah pompa umur bantalan sebanding

dengan kecepatan pangkat tujuh (N7)

Getaran dan kebisingan berkurang dan umur sil meningkat selama titik tugas tetap berada

didalam kisaran operasi yang diperbolehkan

Menggunakan penggerak kecepatan yang bervariasi variable speed drive (VSD)

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa pengendalian kecepatan pompa merupakan

cara yang paling efisien dalam mengendalikan aliran sebab jika kecepatan pompa berkurang

maka pemakaian daya juga berkurang Metoda yang biasanya banyak digunakan untuk

menurunkan kecepatan pompa adalah Penggerak Kecepatan yang Bervariasi Variable Speed

Drive (VSD)

VSD memperbolehkan pengaturan kecepatan pompa berada diatas kisaran yang kontinyu

menghindarkan kebutuhan untuk melompat dari satu kecepatan ke kecepatan lainnya

sebagaimana yang terjadi dengan pompa yang berkecepatan berlipat Kecepatan pompa

dengan pengendali VSD menggunakan dua jenis sistim

VSD mekanis meliputi sarang hidrolik kopling fluida dan belts dan pully yang dapat

diatur-atur

VSD listrik meliputi sarang arus eddy pengendali motor dengan rotor yang melingkar

pengendali frekuensi yang bervariasi variable frequency drives (VFDs)

VFDs adalah yang paling populer dan mengatur frekuensi listrik dari daya yang dipasok ke

motor untuk mengubah kecepatan perputaran motor Untuk beberapa sistim VFDs

menawarkan sesuatu yang berharga untuk memperbaiki efisiensi operasi pompa pada kondisi

operasi yang berbeda-beda Pengaruh pelambatan kecepatan pompa pada operasi pompa

28

digambarkan dalam Gambar 14 Ketika VFD menurunkan RPM pompa kurva headaliran

dan daya bergerak turun dan ke arah kiri dan kurva efisiensi juga bergeser ke sebelah kiri

Keuntungan utama penggunaan VSD disamping penghematan energi adalah (US DOE

2004)

Memperbaiki pengendalian proses sebab dapat memperbaiki variasi- variasi kecil dalam

aliran lebih cepat

Memperbaiki kehandalan sistim sebab pemakaian pompa bantalan dan sil jadi berkurang

Penurunan modal dan biaya perawatan sebab kran pengendali jalur by-pass dan starter

konvensional tidak diperlukan lagi Kemampuan starter lunak VSD membolehkan motor

memiliki arus start-up yang lebih rendah

Gambar 14 Pengaruh dari VFD (US DOE 2004)

Pompa yang dipasang paralel untuk memenuhi permintaan yang bervariasi

Mengoperasikan dua pompa secara paralel dan mematikan salah satu jika kebutuhan menjadi

lebih rendah dapat menghasilkan penghematan energi yang signifikan Dapat digunakan

pompa yang memberikan debit aliran yang berbeda-beda Pompa yang dipasang secara

paralel merupakan sebuah opsi jika head statik lebih dari lima puluh persen head total

Gambar 15 memperlihatkan kurva pompa untuk pompa tunggal dua pompa yang beroperasi

secara paralel Gambar ini juga memperlihatkan bahwa kurva sistim pada umumnya tidak

berubah dengan jalannya pompa secara paralel Debit aliran lebih rendah dari penjumlahan

debit aliran berbagai pompa

29

Gambar 15 Kurva kinerja pompa yang dipasang paralel (BPMA)

Menghilangkan kran pengendali aliran

Metoda lain untuk mengendalikan aliran adalah dengan menutup atau membuka kran

pembuangan (hal ini dikenal juga dengan kran ldquothrottlingrdquo) Walau metoda ini menurunkan

tekanan namun tidak mengurangi pemakaian daya sebab head total (head statik) bertambah

Gambar 16 memperlihatkan bagaimana kurva sistim bergerak naik dan ke kiri ketika kran

pembuangan ditutup setengahnya Metoda ini meningkatkan getaran dan korosi sehingga

meningkatkan biaya perawatan pompa dan secara potensial mengurangi umurnya VSD

merupakan suatu pemecahan yang lebih baik dari sudut pandang efisiensi energi

30

Gambar 16 Pengendalian Aliran Pompa dengan Kran (BPMA)

Page 15: Pompa Torak

15

Gambar 117 Perakitan Katub Flapper untuk Katub Discharge

Gambar 117 Perakitan Katub Flapper untuk Katub Discharge 195 Seperti dierlihatkan dalam

gambar 107 desain flapper biasanya digunakan untuk katub discharge dan sering disebut

sebagai beam valve Plat katubnya dipasang di atas lubang (port) melalui sebuah pegas yang

terasang di tengah katub platnya sehingga plat katubnya dapat bergerak ke atas (membuka

lubang katub) Gerakan turun dari plat katubnya semata-mata karena gaya pegas Pegas katub

ini juga berfungsi sebagai pengaman untuk mencegah bila ada cairan atau kotoran yang

masuk ke lubang katub

16

Gambar 118 Konstruksi Katub Flapper

Compressor Displacement

Compressor Displacement adalah istilah yang diberikan untuk menentukan jumlah gas

refrigeran yang dapat dikompresi dan dipindahkan oleh torak pada saat toraknya melangkah

dari BDC ke

TDC Secara matematis ditulis

Vp = 1048790 R2 LN n

Di mana Vp Compressor displacement

R Jari-jari piston

L Langkah Piston

N Jumlah piston

n putaran per detik

17

Gambar 118 Siklus Langkah Kompresor

Efisiensi Volumetrik

Karena efek ruang sisa (clearance volume) yaitu celah antara piston pada titik mati atas dan

katub kompresor maka mengakibatkan sebagian ekspansi gas tertahan di bagian atas silinder

sehinga jumlah gas riil (aktual) yang dapat dikompresi oleh torak kompresor lebih kecil

daripada kemampuan kompresor sebenarnya sesuai dengan volume langkah piston

(compresor displacement) Volume Langkah piston sering disebut juga sebagai jumlah gas

teoritis Efisiensi Volumetrik didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah gas riil dan

jumlah gas teoritis Secara matematis ditulis

sebagai berikut

volume riil

Efisiensi Volumetrik ( VE) = ----------------------- x 100

volume teoritik

18

Gambar 119 Grafik Perbandingan Volume Gas Kompresi

Perbandingan Kompresi

Faktor lain yang berpengaruh terhadap efisiensi volumetrik adalah hubungan antara tekanan

suction dan tekanan discharge Untuk memperoleh efek refrigerasi yang memuaskan maka

suhu evaporasi dan suhu kondensasi harus dijaga pada tingkatan tertentu Seperti diketahui

bahwa suhu evaporasi dan suhu kondensasi berbanding lurus dengan tekanan suction dan

tekanan discharge Selanjutnya perbandingan tekanan discharge dan tekanan suction secara

absolut disebut perbandingan kompresi

Tekanan Discharge (absolut)

Perbandingan Kompresi (Rc) = --------------------------------------

Tekanan Suction (absolut)

Pengaruh perbandingan kompresi terhadap efisiensi volumetrik

diberikan dalam tabel 11

Tabel 111 Efisiensi Volumetrik

19

Perbandingan Efesiens

kompresi volumetrik

2 873

22 86

24 849

26 835

28 82

3 808

32 795

34 783

36 772

38 76

4 749

42 737

44 725

46 713

48 701

5 69

6 633

7 582

8 535

9 49

10 449

Kontaminasi

Permasalahan yang dihadapi oleh kompresor torak adalah masalah Efisiensi Kompresi dan

masalah Kontaminasi Uap air atau moisture merupakan musuh utama sistem refrigerasi

Masuknya uap air ke dalam sistem dapat disebabkan oleh pekerjaan perakitan atau repair

yang tidak bagus Uap air yang masuk ke dalam sistem akan bercampur dengan refrigerant

dan lubricant Selanjutnya bila ketiga bahan tersebut bercampur dan medapat pemanasan

maka akan menghasilkan senyawa acid yang sangat korosif Bila terjadi demikian maka yang

fungsi oli refrigeran yang ada di dalam crankcase kompresor akan terganngu disamping itu

akumulasi acid yang berlebiahn pada kompresor akan berdampak timblnya kerak acid yang

20

menempel pada katub kompresor sehingga dapat mengakibatkan turunnya efisiensi kompresi

Bila 199 terjadi demikian maka efek pendingian juga akan berkurang atau

tidak optimal Untuk mengatasi hal tersebut maka perlu dilakukan serangkaian pengujian

untuk mengetahui efisiensi kompresi dan kebocoran katub dan setiap 5 tahun oli kompresor

harus diganti pada saat melakukan pekerjaan overhaul

21

POMPA TORAK

Karakteristik sistim pemompaan

1 Tahanan sistim head

Tekanan diperlukan untuk memompa cairan melewati sistim pada laju tertentu Tekanan ini

harus cukup tinggi untuk mengatasi tahanan sistim yang juga disebut ldquoheadrdquo Head total

merupakan jumlah dari head statik dan head gesekan friksi

a) Head statik

Head statik merupakan perbedaan tinggi antara sumber dan tujuan dari cairan yang

dipompakan (lihat Gambar 2a) Head statik merupakan aliran yang independen (lihat Gambar

2b) Head statik pada tekanan tertentu tergantung pada berat cairan dan dapat dihitung

dengan persamaan perikut

Head (dalam feet) = Tekanan (psi) X 231

Specific gravity

Head statik terdiri dari

Head hhisapan statis (hS) dihasilkan dari pengangkatan cairan relatif terhadap garis

pusat pompa hS nilainya positif jika ketinggian cairan diatas garis pusat pompa dan

negatif jika ketinggian cairan berada dibawah garis pusat pompa (juga disebut

ldquopengangkat hhisapanrdquo)

Head pembuangan statis (hd) jarak vertikal antara garis pusat pompa dan permukaan

cairan dalam tangki tujuan

b) Head gesekan friksi (hf)

Ini merupakan kehilangan yang diperlukan untuk mengatasi tahanan untuk mengalir dalam

pipa dan sambungan-sambungan Head ini tergantung pada ukuran kondisi dan jenis pipa

jumlah dan jenis sambungan debit aliran dan sifat dari cairan Head gesekan friksi

sebanding dengan kwadrat debit aliran seperti diperlihatkan dalam gambar 3 Loop tertutup

sistim sirkulasi hanya menampilkan head gesekan friksi (bukan head statik)

22

Kinerja hisapan pompa (NPSH)

Kavitasi atau penguapan adalah pembentukan gelembung dibagian dalam pompa Hal ini

dapat terjadi manakala tekanan statik fluida setempat menjadi lebih rendah dari tekanan uap

cairan (pada suhu sebenarnya) Kemungkinan penyebabnya adalah jika fluida semakin cepat

dalam kran pengendali atau disekitar impeler pompa

Penguapan itu sendiri tidak menyebabkan kerusakan Walau demikian bila kecepatan

berkurang dan tekanan bertambah uap akan menguap dan jatuh Hal ini memiliki tiga

pengaruh yang tidak dikehendaki

Erosi permukaan baling-baling terutama jika memompa cairan berbasis air

Meningkatnya kebisingan dan getaran mengakibatkan umur sil dan bearing menjadi

ebih pendek

Menyumbat sebagian lintasan impeler yang menurunkan kinerja pompa dan dalam kasus

yang ekstrim dapat menyebabkan kehilangan head total

Head Hisapan Positif Netto Tersedia Net Positive Suction Head Available (NPSHA)

menandakan jumlah hhisapan pompa yang melebihi tekanan uap cairan dan merupakan

karakteristik rancangan sistim NPSH yang diperlukan (NPSHR) adalah hisapan pompa yang

diperlukan untuk menghindari kavitasi dan merupakan karakteristik rancangan pompa

Pompa Torak

Pompa torak merupakan bagian terbesar dari kelompok pompa desak dengan gerak bolak-

balik Pompa torak dapat dibagi menjadi beberapa bagian antara lain sebagai berikut

1 Menurut cara kerjanya (a) pompa torak kerja tunggal (b) pompa torak kerja ganda

2 Menurut jumlah silindar yang dilaksanakan (a) pompa torak silindar tunggal (b)

pompa torak silindar banyak

Cara kerja popma torak silinder tunggal

Bila torak bergerak ke atas maka cairan akan terhisap jika torak bergerak ke bawah maka

cairan akan tertekan Karena torak selalu memilki kecepatan yang tidak tetap maka pada

pompa torak terjadi aliran zat cair yang tidak teratur Pada awal dana akhir langkahnya yaitu

23

pada titik mati torak berhenti sebentar dan torak itu mempunyai kecapatan terbesar pada

bagian tengah langkahnya Pada pompa torak satu silinder yang bekerja tunggal yang

penghisapan dan pengempaannya hanya terjadi pada satu sisi torak pompa malah tidak

mengeluarkan zat cair selam waktu tertentu

Cara kerja pompa torak satu silinder kerja ganda

Pompa mempunyai sebuah silinder sebuah torak dua buah katup isap dan dua buah katup

kempa Bila torak bergerak ke kanan maka katup isap akan tertutup dan katup kempa akan

membuka Zat cair yang berada di sebelah kanan sisi torak di kempa ke saluran kempa

melalui saluran kempa

Gambar Pompa torak

PENGKAJIAN POMPA

Bagian ini menjelaskan pengkajian kinerja pompa dan sistim pemompaan3

Bagaimana menghitung kinerja pompa

Kerja yang ditampilkan oleh sebuah pompa merupakan fungsi dari head total dan berat cairan

yang dipompa dalam jangka waktu yang diberikan Daya batang torak pompa (Ps) adalah

daya Hp yag dikirimkan ke batang torak pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya batang torak pompa Ps= Daya hidrolik hp Efisiensi pompa pump

Atau

24

Efisiensi pompa pump = Daya hidrolik Daya batang torak pompa

Keluaran pompa daya Hp air atau daya Hp hidrolik (hp) adalah daya Hp cairan yang

dikirimkan oleh pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya hidrolik hp = Q (m3detik ) x (hd - hs dalam m) x (kgm3) x g (mdetik2) 1000

Dimana

Q = debit aliran

hd = head pembuangan

hs = head penghisapan

= massa jenis fluida

g = percepatan gravitasi

Kesulitan-kesulitan dalam pengkajian pompa

Dalam praktek lebih sulit mengkaji kinerja pompa Beberapa alasan pentingnya adalah

Tidak adanya data pompa yang spesifik Data spesifikasi pompa (lihat Lembar Kerja 1

pada bagian 6) diperlukan untuk mengkaji kinerja pompa Hampir kebanyakan perusahaan

tidak memegang dokumen asli peralatan (OEM) yang memberikan data-data tersebut

Dalam kasus seperti ini persentase beban pompa untuk aliran pompa atau head tidak

dapat diperkirakan secara memuaskan

Kesulitan dalam pengukuran aliran Sulit untuk mengukur aliran yang sebenarnya

Bebarapa metoda digunakan untuk mengukur aliran Pada hampir kebanyakan kasus debit

aliran dihitung berdasarkan pada jenis fluida head dan ukuran pipa dll namun gambaran

yang dihitung mungkin tidak akan tepat Metoda lainnya membagi volum tangki dengan

waktu yang digunakan oleh pompa untuk mengisi tangki Tetapi metoda ini hanya dapat

diterapkan jika satu pompa berada dalam operasi dan jika kran pembuangan tangki

tertutup Cara yang paling canggih tepat dan memakan waktu sangat sedikit untuk

mengukur aliran pompa adalah dengan pengukuran yang menggunakan pengukur aliran

ultrasonik

Kalibrasi yang tidak benar terhadap pengukur tekanan dan instrumen pengukuran

Kalibrasi yang benar pada seluruh pengukur tekanan pada jalur penghisapan dan pembuangan

dan instrumen pengukur daya lainnya adalah penting untuk mendapatkan pengukuran

25

yang tepat Namun kalibrasi tidak harus selalu dilakukan Kadangkala digunakan faktor

koreksi jika alat pengukur dan instrumen tidak dikalibrasi dengan benar Keduanya akan

mengakibatkan tidak benarnya pengkajian kinerja pompa

4 PELUANG-PELUANG EFISIENSI ENERGI

Bagian ini meliputi area utama untuk memperbaiki pompa dan sistim pemompaan Area

utama bagi penghematan energi meliputi

Memilih pompa yang benar

Mengendalikan debit aliran dengan variasi kecepatan

Pompa dalam susunan paralel untuk memenuhi permintaan yang beragam

Membuang kran pengendali aliran

Membuang kendali by-pass

Kendali startstop pompa

Memperbaiki keseimbangan impeler

41 Memilih pompa yang benar4

Dalam memilih pompa para pemasok berusaha untuk mencocokan kurva sistim yang

diberikan oleh fihak pengguna dengan kurva pompa yang memenuhi kebutuhan tersebut

sedekat mungkin Titik operasi pompa adalah titik dimana kurva pompa dan kurva tahanan

sistim berpotongan (sebagaimana dijelaskan pada bagian 123) Walau begitu tidak

memungkinkan bagi satu titik operasi memenuhi seluruh kondisi operasi yang dikehendaki

Sebagai contoh bila kran pembuangan tersumbat kurva tahanan sistim bergeser ke sebelah

kiri dan begitu juga dengan titik operasinya (lihat Gambar 13) Gambar 13 dibawah

memperlihatkan kurva kinerja pompa yang dipasok penjual untuk pompa sentrifugal dimana

cairan yang akan dipompa adalah air bersih Titik Efisiensi Terbaik Best Efficiency Point

(BEP) merupakan kapasitas pemompaan pada diameter impeler maksimum dimana efisiensi

pompanya adalah yang paling tinggi Seluruh titik kesebelah kanan atau kiri BEP memiliki

efisiensi lebih rendah BEP terpengaruh jika pompa yang terpilih ukurannya berlebih

Alasannya adalah bahwa aliran pompa dengan ukuran berlebih harus dikendalikan dengan

metoda yang berbeda seperti kran penutup atau jalur by-pass Keduanya memberikan

tahanan tambahan dengan meningkatnya gesekan Sebagai akibatnya kurva sistim bergeser ke

kiri dan berpotongan dengan kurva pompa pada titik lainnya Sekarang BEP nya juga menjadi

lebih rendah Dengan kata lain efisiensi pompa berkurang sebab aliran keluar berkurang akan

tetapi pemakaian dayanya tidak Ketidak efisiensian pompa dengan ukuran berlebih dapat

26

diatasi dengan sebagai contoh pemasangan VSD penggerak dua kecepatan rpm lebih

rendah impeler yang lebih kecil atau yang seimbang (BEE 2004)

Gambar 13 Kurva kinerja pompa sentrifugal diberikan oleh pemasok

(Biro Efisiensi Energi 2004)

Menjelaskan pengaruh kecepatan5

Perputaran impeler pompa sentrifugal menghasilkan head Kecepatan keliling impeler

berhubungan langsung dengan kecepatan perputaran batang torak Oleh karena itu variasi

kecepatan putaran berpengaruh langsung pada kinerja pompa Parameter kinerja pompa

(debit alir head daya) akan berubah dengan bervariasinya kecepatan putaran Oleh karena

itu untuk mengendalikan kecepatan yang aman pada kecepatan yang berbeda-beda maka

penting untuk mengerti hubungan antara keduanya

Persamaan yang menjelaskan hubungan tersebut dikenal dengan ldquoHukum Afinitasrdquo

Debit aliran (Q) berbanding lurus dengan kecepatan putaran (N)

Head (H) berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan putarar

Daya (P) berbanding lurus dengan kubik kecepatan putaran

Sebagaimana dapat dilihat dari hukum diatas penggandaan kecepatan putaran pompa

sentrifugal akan meningkatkan pemakaian daya 8 kalinya Sebaliknya penurunan kecepatan

yang kecil akan berakibat penurunan pemakaian daya yang sangat besar Hal ini menjadikan

dasar bagi penghematan energi pada pompa sentrifugal dengan kebutuhan aliran yang

27

bervariasi Hal yang relevan untuk dicatat bahwa pengendalian aliran oleh pengaturan

kecepatan selalu lebih efisien daripada oleh kran pengendali Hal ini disebabkan kran

menurunkan aliran namun tidak menurunkan pemakaian energi pompa Sebagai tambahan

terhadap penghematan energi terdapat manfaat lainnya dari kecepatan yang lebih rendah

tersebut

Umur bantalan meningkat Hal ini disebabkan bantalan membawa gaya hidrolik pada

impeler (dihasilkan oleh profil tekanan dibagian dalam wadah pompa) yang berkurang

kira-kira sebesar kuadrat kecepatan Untuk sebuah pompa umur bantalan sebanding

dengan kecepatan pangkat tujuh (N7)

Getaran dan kebisingan berkurang dan umur sil meningkat selama titik tugas tetap berada

didalam kisaran operasi yang diperbolehkan

Menggunakan penggerak kecepatan yang bervariasi variable speed drive (VSD)

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa pengendalian kecepatan pompa merupakan

cara yang paling efisien dalam mengendalikan aliran sebab jika kecepatan pompa berkurang

maka pemakaian daya juga berkurang Metoda yang biasanya banyak digunakan untuk

menurunkan kecepatan pompa adalah Penggerak Kecepatan yang Bervariasi Variable Speed

Drive (VSD)

VSD memperbolehkan pengaturan kecepatan pompa berada diatas kisaran yang kontinyu

menghindarkan kebutuhan untuk melompat dari satu kecepatan ke kecepatan lainnya

sebagaimana yang terjadi dengan pompa yang berkecepatan berlipat Kecepatan pompa

dengan pengendali VSD menggunakan dua jenis sistim

VSD mekanis meliputi sarang hidrolik kopling fluida dan belts dan pully yang dapat

diatur-atur

VSD listrik meliputi sarang arus eddy pengendali motor dengan rotor yang melingkar

pengendali frekuensi yang bervariasi variable frequency drives (VFDs)

VFDs adalah yang paling populer dan mengatur frekuensi listrik dari daya yang dipasok ke

motor untuk mengubah kecepatan perputaran motor Untuk beberapa sistim VFDs

menawarkan sesuatu yang berharga untuk memperbaiki efisiensi operasi pompa pada kondisi

operasi yang berbeda-beda Pengaruh pelambatan kecepatan pompa pada operasi pompa

28

digambarkan dalam Gambar 14 Ketika VFD menurunkan RPM pompa kurva headaliran

dan daya bergerak turun dan ke arah kiri dan kurva efisiensi juga bergeser ke sebelah kiri

Keuntungan utama penggunaan VSD disamping penghematan energi adalah (US DOE

2004)

Memperbaiki pengendalian proses sebab dapat memperbaiki variasi- variasi kecil dalam

aliran lebih cepat

Memperbaiki kehandalan sistim sebab pemakaian pompa bantalan dan sil jadi berkurang

Penurunan modal dan biaya perawatan sebab kran pengendali jalur by-pass dan starter

konvensional tidak diperlukan lagi Kemampuan starter lunak VSD membolehkan motor

memiliki arus start-up yang lebih rendah

Gambar 14 Pengaruh dari VFD (US DOE 2004)

Pompa yang dipasang paralel untuk memenuhi permintaan yang bervariasi

Mengoperasikan dua pompa secara paralel dan mematikan salah satu jika kebutuhan menjadi

lebih rendah dapat menghasilkan penghematan energi yang signifikan Dapat digunakan

pompa yang memberikan debit aliran yang berbeda-beda Pompa yang dipasang secara

paralel merupakan sebuah opsi jika head statik lebih dari lima puluh persen head total

Gambar 15 memperlihatkan kurva pompa untuk pompa tunggal dua pompa yang beroperasi

secara paralel Gambar ini juga memperlihatkan bahwa kurva sistim pada umumnya tidak

berubah dengan jalannya pompa secara paralel Debit aliran lebih rendah dari penjumlahan

debit aliran berbagai pompa

29

Gambar 15 Kurva kinerja pompa yang dipasang paralel (BPMA)

Menghilangkan kran pengendali aliran

Metoda lain untuk mengendalikan aliran adalah dengan menutup atau membuka kran

pembuangan (hal ini dikenal juga dengan kran ldquothrottlingrdquo) Walau metoda ini menurunkan

tekanan namun tidak mengurangi pemakaian daya sebab head total (head statik) bertambah

Gambar 16 memperlihatkan bagaimana kurva sistim bergerak naik dan ke kiri ketika kran

pembuangan ditutup setengahnya Metoda ini meningkatkan getaran dan korosi sehingga

meningkatkan biaya perawatan pompa dan secara potensial mengurangi umurnya VSD

merupakan suatu pemecahan yang lebih baik dari sudut pandang efisiensi energi

30

Gambar 16 Pengendalian Aliran Pompa dengan Kran (BPMA)

Page 16: Pompa Torak

16

Gambar 118 Konstruksi Katub Flapper

Compressor Displacement

Compressor Displacement adalah istilah yang diberikan untuk menentukan jumlah gas

refrigeran yang dapat dikompresi dan dipindahkan oleh torak pada saat toraknya melangkah

dari BDC ke

TDC Secara matematis ditulis

Vp = 1048790 R2 LN n

Di mana Vp Compressor displacement

R Jari-jari piston

L Langkah Piston

N Jumlah piston

n putaran per detik

17

Gambar 118 Siklus Langkah Kompresor

Efisiensi Volumetrik

Karena efek ruang sisa (clearance volume) yaitu celah antara piston pada titik mati atas dan

katub kompresor maka mengakibatkan sebagian ekspansi gas tertahan di bagian atas silinder

sehinga jumlah gas riil (aktual) yang dapat dikompresi oleh torak kompresor lebih kecil

daripada kemampuan kompresor sebenarnya sesuai dengan volume langkah piston

(compresor displacement) Volume Langkah piston sering disebut juga sebagai jumlah gas

teoritis Efisiensi Volumetrik didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah gas riil dan

jumlah gas teoritis Secara matematis ditulis

sebagai berikut

volume riil

Efisiensi Volumetrik ( VE) = ----------------------- x 100

volume teoritik

18

Gambar 119 Grafik Perbandingan Volume Gas Kompresi

Perbandingan Kompresi

Faktor lain yang berpengaruh terhadap efisiensi volumetrik adalah hubungan antara tekanan

suction dan tekanan discharge Untuk memperoleh efek refrigerasi yang memuaskan maka

suhu evaporasi dan suhu kondensasi harus dijaga pada tingkatan tertentu Seperti diketahui

bahwa suhu evaporasi dan suhu kondensasi berbanding lurus dengan tekanan suction dan

tekanan discharge Selanjutnya perbandingan tekanan discharge dan tekanan suction secara

absolut disebut perbandingan kompresi

Tekanan Discharge (absolut)

Perbandingan Kompresi (Rc) = --------------------------------------

Tekanan Suction (absolut)

Pengaruh perbandingan kompresi terhadap efisiensi volumetrik

diberikan dalam tabel 11

Tabel 111 Efisiensi Volumetrik

19

Perbandingan Efesiens

kompresi volumetrik

2 873

22 86

24 849

26 835

28 82

3 808

32 795

34 783

36 772

38 76

4 749

42 737

44 725

46 713

48 701

5 69

6 633

7 582

8 535

9 49

10 449

Kontaminasi

Permasalahan yang dihadapi oleh kompresor torak adalah masalah Efisiensi Kompresi dan

masalah Kontaminasi Uap air atau moisture merupakan musuh utama sistem refrigerasi

Masuknya uap air ke dalam sistem dapat disebabkan oleh pekerjaan perakitan atau repair

yang tidak bagus Uap air yang masuk ke dalam sistem akan bercampur dengan refrigerant

dan lubricant Selanjutnya bila ketiga bahan tersebut bercampur dan medapat pemanasan

maka akan menghasilkan senyawa acid yang sangat korosif Bila terjadi demikian maka yang

fungsi oli refrigeran yang ada di dalam crankcase kompresor akan terganngu disamping itu

akumulasi acid yang berlebiahn pada kompresor akan berdampak timblnya kerak acid yang

20

menempel pada katub kompresor sehingga dapat mengakibatkan turunnya efisiensi kompresi

Bila 199 terjadi demikian maka efek pendingian juga akan berkurang atau

tidak optimal Untuk mengatasi hal tersebut maka perlu dilakukan serangkaian pengujian

untuk mengetahui efisiensi kompresi dan kebocoran katub dan setiap 5 tahun oli kompresor

harus diganti pada saat melakukan pekerjaan overhaul

21

POMPA TORAK

Karakteristik sistim pemompaan

1 Tahanan sistim head

Tekanan diperlukan untuk memompa cairan melewati sistim pada laju tertentu Tekanan ini

harus cukup tinggi untuk mengatasi tahanan sistim yang juga disebut ldquoheadrdquo Head total

merupakan jumlah dari head statik dan head gesekan friksi

a) Head statik

Head statik merupakan perbedaan tinggi antara sumber dan tujuan dari cairan yang

dipompakan (lihat Gambar 2a) Head statik merupakan aliran yang independen (lihat Gambar

2b) Head statik pada tekanan tertentu tergantung pada berat cairan dan dapat dihitung

dengan persamaan perikut

Head (dalam feet) = Tekanan (psi) X 231

Specific gravity

Head statik terdiri dari

Head hhisapan statis (hS) dihasilkan dari pengangkatan cairan relatif terhadap garis

pusat pompa hS nilainya positif jika ketinggian cairan diatas garis pusat pompa dan

negatif jika ketinggian cairan berada dibawah garis pusat pompa (juga disebut

ldquopengangkat hhisapanrdquo)

Head pembuangan statis (hd) jarak vertikal antara garis pusat pompa dan permukaan

cairan dalam tangki tujuan

b) Head gesekan friksi (hf)

Ini merupakan kehilangan yang diperlukan untuk mengatasi tahanan untuk mengalir dalam

pipa dan sambungan-sambungan Head ini tergantung pada ukuran kondisi dan jenis pipa

jumlah dan jenis sambungan debit aliran dan sifat dari cairan Head gesekan friksi

sebanding dengan kwadrat debit aliran seperti diperlihatkan dalam gambar 3 Loop tertutup

sistim sirkulasi hanya menampilkan head gesekan friksi (bukan head statik)

22

Kinerja hisapan pompa (NPSH)

Kavitasi atau penguapan adalah pembentukan gelembung dibagian dalam pompa Hal ini

dapat terjadi manakala tekanan statik fluida setempat menjadi lebih rendah dari tekanan uap

cairan (pada suhu sebenarnya) Kemungkinan penyebabnya adalah jika fluida semakin cepat

dalam kran pengendali atau disekitar impeler pompa

Penguapan itu sendiri tidak menyebabkan kerusakan Walau demikian bila kecepatan

berkurang dan tekanan bertambah uap akan menguap dan jatuh Hal ini memiliki tiga

pengaruh yang tidak dikehendaki

Erosi permukaan baling-baling terutama jika memompa cairan berbasis air

Meningkatnya kebisingan dan getaran mengakibatkan umur sil dan bearing menjadi

ebih pendek

Menyumbat sebagian lintasan impeler yang menurunkan kinerja pompa dan dalam kasus

yang ekstrim dapat menyebabkan kehilangan head total

Head Hisapan Positif Netto Tersedia Net Positive Suction Head Available (NPSHA)

menandakan jumlah hhisapan pompa yang melebihi tekanan uap cairan dan merupakan

karakteristik rancangan sistim NPSH yang diperlukan (NPSHR) adalah hisapan pompa yang

diperlukan untuk menghindari kavitasi dan merupakan karakteristik rancangan pompa

Pompa Torak

Pompa torak merupakan bagian terbesar dari kelompok pompa desak dengan gerak bolak-

balik Pompa torak dapat dibagi menjadi beberapa bagian antara lain sebagai berikut

1 Menurut cara kerjanya (a) pompa torak kerja tunggal (b) pompa torak kerja ganda

2 Menurut jumlah silindar yang dilaksanakan (a) pompa torak silindar tunggal (b)

pompa torak silindar banyak

Cara kerja popma torak silinder tunggal

Bila torak bergerak ke atas maka cairan akan terhisap jika torak bergerak ke bawah maka

cairan akan tertekan Karena torak selalu memilki kecepatan yang tidak tetap maka pada

pompa torak terjadi aliran zat cair yang tidak teratur Pada awal dana akhir langkahnya yaitu

23

pada titik mati torak berhenti sebentar dan torak itu mempunyai kecapatan terbesar pada

bagian tengah langkahnya Pada pompa torak satu silinder yang bekerja tunggal yang

penghisapan dan pengempaannya hanya terjadi pada satu sisi torak pompa malah tidak

mengeluarkan zat cair selam waktu tertentu

Cara kerja pompa torak satu silinder kerja ganda

Pompa mempunyai sebuah silinder sebuah torak dua buah katup isap dan dua buah katup

kempa Bila torak bergerak ke kanan maka katup isap akan tertutup dan katup kempa akan

membuka Zat cair yang berada di sebelah kanan sisi torak di kempa ke saluran kempa

melalui saluran kempa

Gambar Pompa torak

PENGKAJIAN POMPA

Bagian ini menjelaskan pengkajian kinerja pompa dan sistim pemompaan3

Bagaimana menghitung kinerja pompa

Kerja yang ditampilkan oleh sebuah pompa merupakan fungsi dari head total dan berat cairan

yang dipompa dalam jangka waktu yang diberikan Daya batang torak pompa (Ps) adalah

daya Hp yag dikirimkan ke batang torak pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya batang torak pompa Ps= Daya hidrolik hp Efisiensi pompa pump

Atau

24

Efisiensi pompa pump = Daya hidrolik Daya batang torak pompa

Keluaran pompa daya Hp air atau daya Hp hidrolik (hp) adalah daya Hp cairan yang

dikirimkan oleh pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya hidrolik hp = Q (m3detik ) x (hd - hs dalam m) x (kgm3) x g (mdetik2) 1000

Dimana

Q = debit aliran

hd = head pembuangan

hs = head penghisapan

= massa jenis fluida

g = percepatan gravitasi

Kesulitan-kesulitan dalam pengkajian pompa

Dalam praktek lebih sulit mengkaji kinerja pompa Beberapa alasan pentingnya adalah

Tidak adanya data pompa yang spesifik Data spesifikasi pompa (lihat Lembar Kerja 1

pada bagian 6) diperlukan untuk mengkaji kinerja pompa Hampir kebanyakan perusahaan

tidak memegang dokumen asli peralatan (OEM) yang memberikan data-data tersebut

Dalam kasus seperti ini persentase beban pompa untuk aliran pompa atau head tidak

dapat diperkirakan secara memuaskan

Kesulitan dalam pengukuran aliran Sulit untuk mengukur aliran yang sebenarnya

Bebarapa metoda digunakan untuk mengukur aliran Pada hampir kebanyakan kasus debit

aliran dihitung berdasarkan pada jenis fluida head dan ukuran pipa dll namun gambaran

yang dihitung mungkin tidak akan tepat Metoda lainnya membagi volum tangki dengan

waktu yang digunakan oleh pompa untuk mengisi tangki Tetapi metoda ini hanya dapat

diterapkan jika satu pompa berada dalam operasi dan jika kran pembuangan tangki

tertutup Cara yang paling canggih tepat dan memakan waktu sangat sedikit untuk

mengukur aliran pompa adalah dengan pengukuran yang menggunakan pengukur aliran

ultrasonik

Kalibrasi yang tidak benar terhadap pengukur tekanan dan instrumen pengukuran

Kalibrasi yang benar pada seluruh pengukur tekanan pada jalur penghisapan dan pembuangan

dan instrumen pengukur daya lainnya adalah penting untuk mendapatkan pengukuran

25

yang tepat Namun kalibrasi tidak harus selalu dilakukan Kadangkala digunakan faktor

koreksi jika alat pengukur dan instrumen tidak dikalibrasi dengan benar Keduanya akan

mengakibatkan tidak benarnya pengkajian kinerja pompa

4 PELUANG-PELUANG EFISIENSI ENERGI

Bagian ini meliputi area utama untuk memperbaiki pompa dan sistim pemompaan Area

utama bagi penghematan energi meliputi

Memilih pompa yang benar

Mengendalikan debit aliran dengan variasi kecepatan

Pompa dalam susunan paralel untuk memenuhi permintaan yang beragam

Membuang kran pengendali aliran

Membuang kendali by-pass

Kendali startstop pompa

Memperbaiki keseimbangan impeler

41 Memilih pompa yang benar4

Dalam memilih pompa para pemasok berusaha untuk mencocokan kurva sistim yang

diberikan oleh fihak pengguna dengan kurva pompa yang memenuhi kebutuhan tersebut

sedekat mungkin Titik operasi pompa adalah titik dimana kurva pompa dan kurva tahanan

sistim berpotongan (sebagaimana dijelaskan pada bagian 123) Walau begitu tidak

memungkinkan bagi satu titik operasi memenuhi seluruh kondisi operasi yang dikehendaki

Sebagai contoh bila kran pembuangan tersumbat kurva tahanan sistim bergeser ke sebelah

kiri dan begitu juga dengan titik operasinya (lihat Gambar 13) Gambar 13 dibawah

memperlihatkan kurva kinerja pompa yang dipasok penjual untuk pompa sentrifugal dimana

cairan yang akan dipompa adalah air bersih Titik Efisiensi Terbaik Best Efficiency Point

(BEP) merupakan kapasitas pemompaan pada diameter impeler maksimum dimana efisiensi

pompanya adalah yang paling tinggi Seluruh titik kesebelah kanan atau kiri BEP memiliki

efisiensi lebih rendah BEP terpengaruh jika pompa yang terpilih ukurannya berlebih

Alasannya adalah bahwa aliran pompa dengan ukuran berlebih harus dikendalikan dengan

metoda yang berbeda seperti kran penutup atau jalur by-pass Keduanya memberikan

tahanan tambahan dengan meningkatnya gesekan Sebagai akibatnya kurva sistim bergeser ke

kiri dan berpotongan dengan kurva pompa pada titik lainnya Sekarang BEP nya juga menjadi

lebih rendah Dengan kata lain efisiensi pompa berkurang sebab aliran keluar berkurang akan

tetapi pemakaian dayanya tidak Ketidak efisiensian pompa dengan ukuran berlebih dapat

26

diatasi dengan sebagai contoh pemasangan VSD penggerak dua kecepatan rpm lebih

rendah impeler yang lebih kecil atau yang seimbang (BEE 2004)

Gambar 13 Kurva kinerja pompa sentrifugal diberikan oleh pemasok

(Biro Efisiensi Energi 2004)

Menjelaskan pengaruh kecepatan5

Perputaran impeler pompa sentrifugal menghasilkan head Kecepatan keliling impeler

berhubungan langsung dengan kecepatan perputaran batang torak Oleh karena itu variasi

kecepatan putaran berpengaruh langsung pada kinerja pompa Parameter kinerja pompa

(debit alir head daya) akan berubah dengan bervariasinya kecepatan putaran Oleh karena

itu untuk mengendalikan kecepatan yang aman pada kecepatan yang berbeda-beda maka

penting untuk mengerti hubungan antara keduanya

Persamaan yang menjelaskan hubungan tersebut dikenal dengan ldquoHukum Afinitasrdquo

Debit aliran (Q) berbanding lurus dengan kecepatan putaran (N)

Head (H) berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan putarar

Daya (P) berbanding lurus dengan kubik kecepatan putaran

Sebagaimana dapat dilihat dari hukum diatas penggandaan kecepatan putaran pompa

sentrifugal akan meningkatkan pemakaian daya 8 kalinya Sebaliknya penurunan kecepatan

yang kecil akan berakibat penurunan pemakaian daya yang sangat besar Hal ini menjadikan

dasar bagi penghematan energi pada pompa sentrifugal dengan kebutuhan aliran yang

27

bervariasi Hal yang relevan untuk dicatat bahwa pengendalian aliran oleh pengaturan

kecepatan selalu lebih efisien daripada oleh kran pengendali Hal ini disebabkan kran

menurunkan aliran namun tidak menurunkan pemakaian energi pompa Sebagai tambahan

terhadap penghematan energi terdapat manfaat lainnya dari kecepatan yang lebih rendah

tersebut

Umur bantalan meningkat Hal ini disebabkan bantalan membawa gaya hidrolik pada

impeler (dihasilkan oleh profil tekanan dibagian dalam wadah pompa) yang berkurang

kira-kira sebesar kuadrat kecepatan Untuk sebuah pompa umur bantalan sebanding

dengan kecepatan pangkat tujuh (N7)

Getaran dan kebisingan berkurang dan umur sil meningkat selama titik tugas tetap berada

didalam kisaran operasi yang diperbolehkan

Menggunakan penggerak kecepatan yang bervariasi variable speed drive (VSD)

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa pengendalian kecepatan pompa merupakan

cara yang paling efisien dalam mengendalikan aliran sebab jika kecepatan pompa berkurang

maka pemakaian daya juga berkurang Metoda yang biasanya banyak digunakan untuk

menurunkan kecepatan pompa adalah Penggerak Kecepatan yang Bervariasi Variable Speed

Drive (VSD)

VSD memperbolehkan pengaturan kecepatan pompa berada diatas kisaran yang kontinyu

menghindarkan kebutuhan untuk melompat dari satu kecepatan ke kecepatan lainnya

sebagaimana yang terjadi dengan pompa yang berkecepatan berlipat Kecepatan pompa

dengan pengendali VSD menggunakan dua jenis sistim

VSD mekanis meliputi sarang hidrolik kopling fluida dan belts dan pully yang dapat

diatur-atur

VSD listrik meliputi sarang arus eddy pengendali motor dengan rotor yang melingkar

pengendali frekuensi yang bervariasi variable frequency drives (VFDs)

VFDs adalah yang paling populer dan mengatur frekuensi listrik dari daya yang dipasok ke

motor untuk mengubah kecepatan perputaran motor Untuk beberapa sistim VFDs

menawarkan sesuatu yang berharga untuk memperbaiki efisiensi operasi pompa pada kondisi

operasi yang berbeda-beda Pengaruh pelambatan kecepatan pompa pada operasi pompa

28

digambarkan dalam Gambar 14 Ketika VFD menurunkan RPM pompa kurva headaliran

dan daya bergerak turun dan ke arah kiri dan kurva efisiensi juga bergeser ke sebelah kiri

Keuntungan utama penggunaan VSD disamping penghematan energi adalah (US DOE

2004)

Memperbaiki pengendalian proses sebab dapat memperbaiki variasi- variasi kecil dalam

aliran lebih cepat

Memperbaiki kehandalan sistim sebab pemakaian pompa bantalan dan sil jadi berkurang

Penurunan modal dan biaya perawatan sebab kran pengendali jalur by-pass dan starter

konvensional tidak diperlukan lagi Kemampuan starter lunak VSD membolehkan motor

memiliki arus start-up yang lebih rendah

Gambar 14 Pengaruh dari VFD (US DOE 2004)

Pompa yang dipasang paralel untuk memenuhi permintaan yang bervariasi

Mengoperasikan dua pompa secara paralel dan mematikan salah satu jika kebutuhan menjadi

lebih rendah dapat menghasilkan penghematan energi yang signifikan Dapat digunakan

pompa yang memberikan debit aliran yang berbeda-beda Pompa yang dipasang secara

paralel merupakan sebuah opsi jika head statik lebih dari lima puluh persen head total

Gambar 15 memperlihatkan kurva pompa untuk pompa tunggal dua pompa yang beroperasi

secara paralel Gambar ini juga memperlihatkan bahwa kurva sistim pada umumnya tidak

berubah dengan jalannya pompa secara paralel Debit aliran lebih rendah dari penjumlahan

debit aliran berbagai pompa

29

Gambar 15 Kurva kinerja pompa yang dipasang paralel (BPMA)

Menghilangkan kran pengendali aliran

Metoda lain untuk mengendalikan aliran adalah dengan menutup atau membuka kran

pembuangan (hal ini dikenal juga dengan kran ldquothrottlingrdquo) Walau metoda ini menurunkan

tekanan namun tidak mengurangi pemakaian daya sebab head total (head statik) bertambah

Gambar 16 memperlihatkan bagaimana kurva sistim bergerak naik dan ke kiri ketika kran

pembuangan ditutup setengahnya Metoda ini meningkatkan getaran dan korosi sehingga

meningkatkan biaya perawatan pompa dan secara potensial mengurangi umurnya VSD

merupakan suatu pemecahan yang lebih baik dari sudut pandang efisiensi energi

30

Gambar 16 Pengendalian Aliran Pompa dengan Kran (BPMA)

Page 17: Pompa Torak

17

Gambar 118 Siklus Langkah Kompresor

Efisiensi Volumetrik

Karena efek ruang sisa (clearance volume) yaitu celah antara piston pada titik mati atas dan

katub kompresor maka mengakibatkan sebagian ekspansi gas tertahan di bagian atas silinder

sehinga jumlah gas riil (aktual) yang dapat dikompresi oleh torak kompresor lebih kecil

daripada kemampuan kompresor sebenarnya sesuai dengan volume langkah piston

(compresor displacement) Volume Langkah piston sering disebut juga sebagai jumlah gas

teoritis Efisiensi Volumetrik didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah gas riil dan

jumlah gas teoritis Secara matematis ditulis

sebagai berikut

volume riil

Efisiensi Volumetrik ( VE) = ----------------------- x 100

volume teoritik

18

Gambar 119 Grafik Perbandingan Volume Gas Kompresi

Perbandingan Kompresi

Faktor lain yang berpengaruh terhadap efisiensi volumetrik adalah hubungan antara tekanan

suction dan tekanan discharge Untuk memperoleh efek refrigerasi yang memuaskan maka

suhu evaporasi dan suhu kondensasi harus dijaga pada tingkatan tertentu Seperti diketahui

bahwa suhu evaporasi dan suhu kondensasi berbanding lurus dengan tekanan suction dan

tekanan discharge Selanjutnya perbandingan tekanan discharge dan tekanan suction secara

absolut disebut perbandingan kompresi

Tekanan Discharge (absolut)

Perbandingan Kompresi (Rc) = --------------------------------------

Tekanan Suction (absolut)

Pengaruh perbandingan kompresi terhadap efisiensi volumetrik

diberikan dalam tabel 11

Tabel 111 Efisiensi Volumetrik

19

Perbandingan Efesiens

kompresi volumetrik

2 873

22 86

24 849

26 835

28 82

3 808

32 795

34 783

36 772

38 76

4 749

42 737

44 725

46 713

48 701

5 69

6 633

7 582

8 535

9 49

10 449

Kontaminasi

Permasalahan yang dihadapi oleh kompresor torak adalah masalah Efisiensi Kompresi dan

masalah Kontaminasi Uap air atau moisture merupakan musuh utama sistem refrigerasi

Masuknya uap air ke dalam sistem dapat disebabkan oleh pekerjaan perakitan atau repair

yang tidak bagus Uap air yang masuk ke dalam sistem akan bercampur dengan refrigerant

dan lubricant Selanjutnya bila ketiga bahan tersebut bercampur dan medapat pemanasan

maka akan menghasilkan senyawa acid yang sangat korosif Bila terjadi demikian maka yang

fungsi oli refrigeran yang ada di dalam crankcase kompresor akan terganngu disamping itu

akumulasi acid yang berlebiahn pada kompresor akan berdampak timblnya kerak acid yang

20

menempel pada katub kompresor sehingga dapat mengakibatkan turunnya efisiensi kompresi

Bila 199 terjadi demikian maka efek pendingian juga akan berkurang atau

tidak optimal Untuk mengatasi hal tersebut maka perlu dilakukan serangkaian pengujian

untuk mengetahui efisiensi kompresi dan kebocoran katub dan setiap 5 tahun oli kompresor

harus diganti pada saat melakukan pekerjaan overhaul

21

POMPA TORAK

Karakteristik sistim pemompaan

1 Tahanan sistim head

Tekanan diperlukan untuk memompa cairan melewati sistim pada laju tertentu Tekanan ini

harus cukup tinggi untuk mengatasi tahanan sistim yang juga disebut ldquoheadrdquo Head total

merupakan jumlah dari head statik dan head gesekan friksi

a) Head statik

Head statik merupakan perbedaan tinggi antara sumber dan tujuan dari cairan yang

dipompakan (lihat Gambar 2a) Head statik merupakan aliran yang independen (lihat Gambar

2b) Head statik pada tekanan tertentu tergantung pada berat cairan dan dapat dihitung

dengan persamaan perikut

Head (dalam feet) = Tekanan (psi) X 231

Specific gravity

Head statik terdiri dari

Head hhisapan statis (hS) dihasilkan dari pengangkatan cairan relatif terhadap garis

pusat pompa hS nilainya positif jika ketinggian cairan diatas garis pusat pompa dan

negatif jika ketinggian cairan berada dibawah garis pusat pompa (juga disebut

ldquopengangkat hhisapanrdquo)

Head pembuangan statis (hd) jarak vertikal antara garis pusat pompa dan permukaan

cairan dalam tangki tujuan

b) Head gesekan friksi (hf)

Ini merupakan kehilangan yang diperlukan untuk mengatasi tahanan untuk mengalir dalam

pipa dan sambungan-sambungan Head ini tergantung pada ukuran kondisi dan jenis pipa

jumlah dan jenis sambungan debit aliran dan sifat dari cairan Head gesekan friksi

sebanding dengan kwadrat debit aliran seperti diperlihatkan dalam gambar 3 Loop tertutup

sistim sirkulasi hanya menampilkan head gesekan friksi (bukan head statik)

22

Kinerja hisapan pompa (NPSH)

Kavitasi atau penguapan adalah pembentukan gelembung dibagian dalam pompa Hal ini

dapat terjadi manakala tekanan statik fluida setempat menjadi lebih rendah dari tekanan uap

cairan (pada suhu sebenarnya) Kemungkinan penyebabnya adalah jika fluida semakin cepat

dalam kran pengendali atau disekitar impeler pompa

Penguapan itu sendiri tidak menyebabkan kerusakan Walau demikian bila kecepatan

berkurang dan tekanan bertambah uap akan menguap dan jatuh Hal ini memiliki tiga

pengaruh yang tidak dikehendaki

Erosi permukaan baling-baling terutama jika memompa cairan berbasis air

Meningkatnya kebisingan dan getaran mengakibatkan umur sil dan bearing menjadi

ebih pendek

Menyumbat sebagian lintasan impeler yang menurunkan kinerja pompa dan dalam kasus

yang ekstrim dapat menyebabkan kehilangan head total

Head Hisapan Positif Netto Tersedia Net Positive Suction Head Available (NPSHA)

menandakan jumlah hhisapan pompa yang melebihi tekanan uap cairan dan merupakan

karakteristik rancangan sistim NPSH yang diperlukan (NPSHR) adalah hisapan pompa yang

diperlukan untuk menghindari kavitasi dan merupakan karakteristik rancangan pompa

Pompa Torak

Pompa torak merupakan bagian terbesar dari kelompok pompa desak dengan gerak bolak-

balik Pompa torak dapat dibagi menjadi beberapa bagian antara lain sebagai berikut

1 Menurut cara kerjanya (a) pompa torak kerja tunggal (b) pompa torak kerja ganda

2 Menurut jumlah silindar yang dilaksanakan (a) pompa torak silindar tunggal (b)

pompa torak silindar banyak

Cara kerja popma torak silinder tunggal

Bila torak bergerak ke atas maka cairan akan terhisap jika torak bergerak ke bawah maka

cairan akan tertekan Karena torak selalu memilki kecepatan yang tidak tetap maka pada

pompa torak terjadi aliran zat cair yang tidak teratur Pada awal dana akhir langkahnya yaitu

23

pada titik mati torak berhenti sebentar dan torak itu mempunyai kecapatan terbesar pada

bagian tengah langkahnya Pada pompa torak satu silinder yang bekerja tunggal yang

penghisapan dan pengempaannya hanya terjadi pada satu sisi torak pompa malah tidak

mengeluarkan zat cair selam waktu tertentu

Cara kerja pompa torak satu silinder kerja ganda

Pompa mempunyai sebuah silinder sebuah torak dua buah katup isap dan dua buah katup

kempa Bila torak bergerak ke kanan maka katup isap akan tertutup dan katup kempa akan

membuka Zat cair yang berada di sebelah kanan sisi torak di kempa ke saluran kempa

melalui saluran kempa

Gambar Pompa torak

PENGKAJIAN POMPA

Bagian ini menjelaskan pengkajian kinerja pompa dan sistim pemompaan3

Bagaimana menghitung kinerja pompa

Kerja yang ditampilkan oleh sebuah pompa merupakan fungsi dari head total dan berat cairan

yang dipompa dalam jangka waktu yang diberikan Daya batang torak pompa (Ps) adalah

daya Hp yag dikirimkan ke batang torak pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya batang torak pompa Ps= Daya hidrolik hp Efisiensi pompa pump

Atau

24

Efisiensi pompa pump = Daya hidrolik Daya batang torak pompa

Keluaran pompa daya Hp air atau daya Hp hidrolik (hp) adalah daya Hp cairan yang

dikirimkan oleh pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya hidrolik hp = Q (m3detik ) x (hd - hs dalam m) x (kgm3) x g (mdetik2) 1000

Dimana

Q = debit aliran

hd = head pembuangan

hs = head penghisapan

= massa jenis fluida

g = percepatan gravitasi

Kesulitan-kesulitan dalam pengkajian pompa

Dalam praktek lebih sulit mengkaji kinerja pompa Beberapa alasan pentingnya adalah

Tidak adanya data pompa yang spesifik Data spesifikasi pompa (lihat Lembar Kerja 1

pada bagian 6) diperlukan untuk mengkaji kinerja pompa Hampir kebanyakan perusahaan

tidak memegang dokumen asli peralatan (OEM) yang memberikan data-data tersebut

Dalam kasus seperti ini persentase beban pompa untuk aliran pompa atau head tidak

dapat diperkirakan secara memuaskan

Kesulitan dalam pengukuran aliran Sulit untuk mengukur aliran yang sebenarnya

Bebarapa metoda digunakan untuk mengukur aliran Pada hampir kebanyakan kasus debit

aliran dihitung berdasarkan pada jenis fluida head dan ukuran pipa dll namun gambaran

yang dihitung mungkin tidak akan tepat Metoda lainnya membagi volum tangki dengan

waktu yang digunakan oleh pompa untuk mengisi tangki Tetapi metoda ini hanya dapat

diterapkan jika satu pompa berada dalam operasi dan jika kran pembuangan tangki

tertutup Cara yang paling canggih tepat dan memakan waktu sangat sedikit untuk

mengukur aliran pompa adalah dengan pengukuran yang menggunakan pengukur aliran

ultrasonik

Kalibrasi yang tidak benar terhadap pengukur tekanan dan instrumen pengukuran

Kalibrasi yang benar pada seluruh pengukur tekanan pada jalur penghisapan dan pembuangan

dan instrumen pengukur daya lainnya adalah penting untuk mendapatkan pengukuran

25

yang tepat Namun kalibrasi tidak harus selalu dilakukan Kadangkala digunakan faktor

koreksi jika alat pengukur dan instrumen tidak dikalibrasi dengan benar Keduanya akan

mengakibatkan tidak benarnya pengkajian kinerja pompa

4 PELUANG-PELUANG EFISIENSI ENERGI

Bagian ini meliputi area utama untuk memperbaiki pompa dan sistim pemompaan Area

utama bagi penghematan energi meliputi

Memilih pompa yang benar

Mengendalikan debit aliran dengan variasi kecepatan

Pompa dalam susunan paralel untuk memenuhi permintaan yang beragam

Membuang kran pengendali aliran

Membuang kendali by-pass

Kendali startstop pompa

Memperbaiki keseimbangan impeler

41 Memilih pompa yang benar4

Dalam memilih pompa para pemasok berusaha untuk mencocokan kurva sistim yang

diberikan oleh fihak pengguna dengan kurva pompa yang memenuhi kebutuhan tersebut

sedekat mungkin Titik operasi pompa adalah titik dimana kurva pompa dan kurva tahanan

sistim berpotongan (sebagaimana dijelaskan pada bagian 123) Walau begitu tidak

memungkinkan bagi satu titik operasi memenuhi seluruh kondisi operasi yang dikehendaki

Sebagai contoh bila kran pembuangan tersumbat kurva tahanan sistim bergeser ke sebelah

kiri dan begitu juga dengan titik operasinya (lihat Gambar 13) Gambar 13 dibawah

memperlihatkan kurva kinerja pompa yang dipasok penjual untuk pompa sentrifugal dimana

cairan yang akan dipompa adalah air bersih Titik Efisiensi Terbaik Best Efficiency Point

(BEP) merupakan kapasitas pemompaan pada diameter impeler maksimum dimana efisiensi

pompanya adalah yang paling tinggi Seluruh titik kesebelah kanan atau kiri BEP memiliki

efisiensi lebih rendah BEP terpengaruh jika pompa yang terpilih ukurannya berlebih

Alasannya adalah bahwa aliran pompa dengan ukuran berlebih harus dikendalikan dengan

metoda yang berbeda seperti kran penutup atau jalur by-pass Keduanya memberikan

tahanan tambahan dengan meningkatnya gesekan Sebagai akibatnya kurva sistim bergeser ke

kiri dan berpotongan dengan kurva pompa pada titik lainnya Sekarang BEP nya juga menjadi

lebih rendah Dengan kata lain efisiensi pompa berkurang sebab aliran keluar berkurang akan

tetapi pemakaian dayanya tidak Ketidak efisiensian pompa dengan ukuran berlebih dapat

26

diatasi dengan sebagai contoh pemasangan VSD penggerak dua kecepatan rpm lebih

rendah impeler yang lebih kecil atau yang seimbang (BEE 2004)

Gambar 13 Kurva kinerja pompa sentrifugal diberikan oleh pemasok

(Biro Efisiensi Energi 2004)

Menjelaskan pengaruh kecepatan5

Perputaran impeler pompa sentrifugal menghasilkan head Kecepatan keliling impeler

berhubungan langsung dengan kecepatan perputaran batang torak Oleh karena itu variasi

kecepatan putaran berpengaruh langsung pada kinerja pompa Parameter kinerja pompa

(debit alir head daya) akan berubah dengan bervariasinya kecepatan putaran Oleh karena

itu untuk mengendalikan kecepatan yang aman pada kecepatan yang berbeda-beda maka

penting untuk mengerti hubungan antara keduanya

Persamaan yang menjelaskan hubungan tersebut dikenal dengan ldquoHukum Afinitasrdquo

Debit aliran (Q) berbanding lurus dengan kecepatan putaran (N)

Head (H) berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan putarar

Daya (P) berbanding lurus dengan kubik kecepatan putaran

Sebagaimana dapat dilihat dari hukum diatas penggandaan kecepatan putaran pompa

sentrifugal akan meningkatkan pemakaian daya 8 kalinya Sebaliknya penurunan kecepatan

yang kecil akan berakibat penurunan pemakaian daya yang sangat besar Hal ini menjadikan

dasar bagi penghematan energi pada pompa sentrifugal dengan kebutuhan aliran yang

27

bervariasi Hal yang relevan untuk dicatat bahwa pengendalian aliran oleh pengaturan

kecepatan selalu lebih efisien daripada oleh kran pengendali Hal ini disebabkan kran

menurunkan aliran namun tidak menurunkan pemakaian energi pompa Sebagai tambahan

terhadap penghematan energi terdapat manfaat lainnya dari kecepatan yang lebih rendah

tersebut

Umur bantalan meningkat Hal ini disebabkan bantalan membawa gaya hidrolik pada

impeler (dihasilkan oleh profil tekanan dibagian dalam wadah pompa) yang berkurang

kira-kira sebesar kuadrat kecepatan Untuk sebuah pompa umur bantalan sebanding

dengan kecepatan pangkat tujuh (N7)

Getaran dan kebisingan berkurang dan umur sil meningkat selama titik tugas tetap berada

didalam kisaran operasi yang diperbolehkan

Menggunakan penggerak kecepatan yang bervariasi variable speed drive (VSD)

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa pengendalian kecepatan pompa merupakan

cara yang paling efisien dalam mengendalikan aliran sebab jika kecepatan pompa berkurang

maka pemakaian daya juga berkurang Metoda yang biasanya banyak digunakan untuk

menurunkan kecepatan pompa adalah Penggerak Kecepatan yang Bervariasi Variable Speed

Drive (VSD)

VSD memperbolehkan pengaturan kecepatan pompa berada diatas kisaran yang kontinyu

menghindarkan kebutuhan untuk melompat dari satu kecepatan ke kecepatan lainnya

sebagaimana yang terjadi dengan pompa yang berkecepatan berlipat Kecepatan pompa

dengan pengendali VSD menggunakan dua jenis sistim

VSD mekanis meliputi sarang hidrolik kopling fluida dan belts dan pully yang dapat

diatur-atur

VSD listrik meliputi sarang arus eddy pengendali motor dengan rotor yang melingkar

pengendali frekuensi yang bervariasi variable frequency drives (VFDs)

VFDs adalah yang paling populer dan mengatur frekuensi listrik dari daya yang dipasok ke

motor untuk mengubah kecepatan perputaran motor Untuk beberapa sistim VFDs

menawarkan sesuatu yang berharga untuk memperbaiki efisiensi operasi pompa pada kondisi

operasi yang berbeda-beda Pengaruh pelambatan kecepatan pompa pada operasi pompa

28

digambarkan dalam Gambar 14 Ketika VFD menurunkan RPM pompa kurva headaliran

dan daya bergerak turun dan ke arah kiri dan kurva efisiensi juga bergeser ke sebelah kiri

Keuntungan utama penggunaan VSD disamping penghematan energi adalah (US DOE

2004)

Memperbaiki pengendalian proses sebab dapat memperbaiki variasi- variasi kecil dalam

aliran lebih cepat

Memperbaiki kehandalan sistim sebab pemakaian pompa bantalan dan sil jadi berkurang

Penurunan modal dan biaya perawatan sebab kran pengendali jalur by-pass dan starter

konvensional tidak diperlukan lagi Kemampuan starter lunak VSD membolehkan motor

memiliki arus start-up yang lebih rendah

Gambar 14 Pengaruh dari VFD (US DOE 2004)

Pompa yang dipasang paralel untuk memenuhi permintaan yang bervariasi

Mengoperasikan dua pompa secara paralel dan mematikan salah satu jika kebutuhan menjadi

lebih rendah dapat menghasilkan penghematan energi yang signifikan Dapat digunakan

pompa yang memberikan debit aliran yang berbeda-beda Pompa yang dipasang secara

paralel merupakan sebuah opsi jika head statik lebih dari lima puluh persen head total

Gambar 15 memperlihatkan kurva pompa untuk pompa tunggal dua pompa yang beroperasi

secara paralel Gambar ini juga memperlihatkan bahwa kurva sistim pada umumnya tidak

berubah dengan jalannya pompa secara paralel Debit aliran lebih rendah dari penjumlahan

debit aliran berbagai pompa

29

Gambar 15 Kurva kinerja pompa yang dipasang paralel (BPMA)

Menghilangkan kran pengendali aliran

Metoda lain untuk mengendalikan aliran adalah dengan menutup atau membuka kran

pembuangan (hal ini dikenal juga dengan kran ldquothrottlingrdquo) Walau metoda ini menurunkan

tekanan namun tidak mengurangi pemakaian daya sebab head total (head statik) bertambah

Gambar 16 memperlihatkan bagaimana kurva sistim bergerak naik dan ke kiri ketika kran

pembuangan ditutup setengahnya Metoda ini meningkatkan getaran dan korosi sehingga

meningkatkan biaya perawatan pompa dan secara potensial mengurangi umurnya VSD

merupakan suatu pemecahan yang lebih baik dari sudut pandang efisiensi energi

30

Gambar 16 Pengendalian Aliran Pompa dengan Kran (BPMA)

Page 18: Pompa Torak

18

Gambar 119 Grafik Perbandingan Volume Gas Kompresi

Perbandingan Kompresi

Faktor lain yang berpengaruh terhadap efisiensi volumetrik adalah hubungan antara tekanan

suction dan tekanan discharge Untuk memperoleh efek refrigerasi yang memuaskan maka

suhu evaporasi dan suhu kondensasi harus dijaga pada tingkatan tertentu Seperti diketahui

bahwa suhu evaporasi dan suhu kondensasi berbanding lurus dengan tekanan suction dan

tekanan discharge Selanjutnya perbandingan tekanan discharge dan tekanan suction secara

absolut disebut perbandingan kompresi

Tekanan Discharge (absolut)

Perbandingan Kompresi (Rc) = --------------------------------------

Tekanan Suction (absolut)

Pengaruh perbandingan kompresi terhadap efisiensi volumetrik

diberikan dalam tabel 11

Tabel 111 Efisiensi Volumetrik

19

Perbandingan Efesiens

kompresi volumetrik

2 873

22 86

24 849

26 835

28 82

3 808

32 795

34 783

36 772

38 76

4 749

42 737

44 725

46 713

48 701

5 69

6 633

7 582

8 535

9 49

10 449

Kontaminasi

Permasalahan yang dihadapi oleh kompresor torak adalah masalah Efisiensi Kompresi dan

masalah Kontaminasi Uap air atau moisture merupakan musuh utama sistem refrigerasi

Masuknya uap air ke dalam sistem dapat disebabkan oleh pekerjaan perakitan atau repair

yang tidak bagus Uap air yang masuk ke dalam sistem akan bercampur dengan refrigerant

dan lubricant Selanjutnya bila ketiga bahan tersebut bercampur dan medapat pemanasan

maka akan menghasilkan senyawa acid yang sangat korosif Bila terjadi demikian maka yang

fungsi oli refrigeran yang ada di dalam crankcase kompresor akan terganngu disamping itu

akumulasi acid yang berlebiahn pada kompresor akan berdampak timblnya kerak acid yang

20

menempel pada katub kompresor sehingga dapat mengakibatkan turunnya efisiensi kompresi

Bila 199 terjadi demikian maka efek pendingian juga akan berkurang atau

tidak optimal Untuk mengatasi hal tersebut maka perlu dilakukan serangkaian pengujian

untuk mengetahui efisiensi kompresi dan kebocoran katub dan setiap 5 tahun oli kompresor

harus diganti pada saat melakukan pekerjaan overhaul

21

POMPA TORAK

Karakteristik sistim pemompaan

1 Tahanan sistim head

Tekanan diperlukan untuk memompa cairan melewati sistim pada laju tertentu Tekanan ini

harus cukup tinggi untuk mengatasi tahanan sistim yang juga disebut ldquoheadrdquo Head total

merupakan jumlah dari head statik dan head gesekan friksi

a) Head statik

Head statik merupakan perbedaan tinggi antara sumber dan tujuan dari cairan yang

dipompakan (lihat Gambar 2a) Head statik merupakan aliran yang independen (lihat Gambar

2b) Head statik pada tekanan tertentu tergantung pada berat cairan dan dapat dihitung

dengan persamaan perikut

Head (dalam feet) = Tekanan (psi) X 231

Specific gravity

Head statik terdiri dari

Head hhisapan statis (hS) dihasilkan dari pengangkatan cairan relatif terhadap garis

pusat pompa hS nilainya positif jika ketinggian cairan diatas garis pusat pompa dan

negatif jika ketinggian cairan berada dibawah garis pusat pompa (juga disebut

ldquopengangkat hhisapanrdquo)

Head pembuangan statis (hd) jarak vertikal antara garis pusat pompa dan permukaan

cairan dalam tangki tujuan

b) Head gesekan friksi (hf)

Ini merupakan kehilangan yang diperlukan untuk mengatasi tahanan untuk mengalir dalam

pipa dan sambungan-sambungan Head ini tergantung pada ukuran kondisi dan jenis pipa

jumlah dan jenis sambungan debit aliran dan sifat dari cairan Head gesekan friksi

sebanding dengan kwadrat debit aliran seperti diperlihatkan dalam gambar 3 Loop tertutup

sistim sirkulasi hanya menampilkan head gesekan friksi (bukan head statik)

22

Kinerja hisapan pompa (NPSH)

Kavitasi atau penguapan adalah pembentukan gelembung dibagian dalam pompa Hal ini

dapat terjadi manakala tekanan statik fluida setempat menjadi lebih rendah dari tekanan uap

cairan (pada suhu sebenarnya) Kemungkinan penyebabnya adalah jika fluida semakin cepat

dalam kran pengendali atau disekitar impeler pompa

Penguapan itu sendiri tidak menyebabkan kerusakan Walau demikian bila kecepatan

berkurang dan tekanan bertambah uap akan menguap dan jatuh Hal ini memiliki tiga

pengaruh yang tidak dikehendaki

Erosi permukaan baling-baling terutama jika memompa cairan berbasis air

Meningkatnya kebisingan dan getaran mengakibatkan umur sil dan bearing menjadi

ebih pendek

Menyumbat sebagian lintasan impeler yang menurunkan kinerja pompa dan dalam kasus

yang ekstrim dapat menyebabkan kehilangan head total

Head Hisapan Positif Netto Tersedia Net Positive Suction Head Available (NPSHA)

menandakan jumlah hhisapan pompa yang melebihi tekanan uap cairan dan merupakan

karakteristik rancangan sistim NPSH yang diperlukan (NPSHR) adalah hisapan pompa yang

diperlukan untuk menghindari kavitasi dan merupakan karakteristik rancangan pompa

Pompa Torak

Pompa torak merupakan bagian terbesar dari kelompok pompa desak dengan gerak bolak-

balik Pompa torak dapat dibagi menjadi beberapa bagian antara lain sebagai berikut

1 Menurut cara kerjanya (a) pompa torak kerja tunggal (b) pompa torak kerja ganda

2 Menurut jumlah silindar yang dilaksanakan (a) pompa torak silindar tunggal (b)

pompa torak silindar banyak

Cara kerja popma torak silinder tunggal

Bila torak bergerak ke atas maka cairan akan terhisap jika torak bergerak ke bawah maka

cairan akan tertekan Karena torak selalu memilki kecepatan yang tidak tetap maka pada

pompa torak terjadi aliran zat cair yang tidak teratur Pada awal dana akhir langkahnya yaitu

23

pada titik mati torak berhenti sebentar dan torak itu mempunyai kecapatan terbesar pada

bagian tengah langkahnya Pada pompa torak satu silinder yang bekerja tunggal yang

penghisapan dan pengempaannya hanya terjadi pada satu sisi torak pompa malah tidak

mengeluarkan zat cair selam waktu tertentu

Cara kerja pompa torak satu silinder kerja ganda

Pompa mempunyai sebuah silinder sebuah torak dua buah katup isap dan dua buah katup

kempa Bila torak bergerak ke kanan maka katup isap akan tertutup dan katup kempa akan

membuka Zat cair yang berada di sebelah kanan sisi torak di kempa ke saluran kempa

melalui saluran kempa

Gambar Pompa torak

PENGKAJIAN POMPA

Bagian ini menjelaskan pengkajian kinerja pompa dan sistim pemompaan3

Bagaimana menghitung kinerja pompa

Kerja yang ditampilkan oleh sebuah pompa merupakan fungsi dari head total dan berat cairan

yang dipompa dalam jangka waktu yang diberikan Daya batang torak pompa (Ps) adalah

daya Hp yag dikirimkan ke batang torak pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya batang torak pompa Ps= Daya hidrolik hp Efisiensi pompa pump

Atau

24

Efisiensi pompa pump = Daya hidrolik Daya batang torak pompa

Keluaran pompa daya Hp air atau daya Hp hidrolik (hp) adalah daya Hp cairan yang

dikirimkan oleh pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya hidrolik hp = Q (m3detik ) x (hd - hs dalam m) x (kgm3) x g (mdetik2) 1000

Dimana

Q = debit aliran

hd = head pembuangan

hs = head penghisapan

= massa jenis fluida

g = percepatan gravitasi

Kesulitan-kesulitan dalam pengkajian pompa

Dalam praktek lebih sulit mengkaji kinerja pompa Beberapa alasan pentingnya adalah

Tidak adanya data pompa yang spesifik Data spesifikasi pompa (lihat Lembar Kerja 1

pada bagian 6) diperlukan untuk mengkaji kinerja pompa Hampir kebanyakan perusahaan

tidak memegang dokumen asli peralatan (OEM) yang memberikan data-data tersebut

Dalam kasus seperti ini persentase beban pompa untuk aliran pompa atau head tidak

dapat diperkirakan secara memuaskan

Kesulitan dalam pengukuran aliran Sulit untuk mengukur aliran yang sebenarnya

Bebarapa metoda digunakan untuk mengukur aliran Pada hampir kebanyakan kasus debit

aliran dihitung berdasarkan pada jenis fluida head dan ukuran pipa dll namun gambaran

yang dihitung mungkin tidak akan tepat Metoda lainnya membagi volum tangki dengan

waktu yang digunakan oleh pompa untuk mengisi tangki Tetapi metoda ini hanya dapat

diterapkan jika satu pompa berada dalam operasi dan jika kran pembuangan tangki

tertutup Cara yang paling canggih tepat dan memakan waktu sangat sedikit untuk

mengukur aliran pompa adalah dengan pengukuran yang menggunakan pengukur aliran

ultrasonik

Kalibrasi yang tidak benar terhadap pengukur tekanan dan instrumen pengukuran

Kalibrasi yang benar pada seluruh pengukur tekanan pada jalur penghisapan dan pembuangan

dan instrumen pengukur daya lainnya adalah penting untuk mendapatkan pengukuran

25

yang tepat Namun kalibrasi tidak harus selalu dilakukan Kadangkala digunakan faktor

koreksi jika alat pengukur dan instrumen tidak dikalibrasi dengan benar Keduanya akan

mengakibatkan tidak benarnya pengkajian kinerja pompa

4 PELUANG-PELUANG EFISIENSI ENERGI

Bagian ini meliputi area utama untuk memperbaiki pompa dan sistim pemompaan Area

utama bagi penghematan energi meliputi

Memilih pompa yang benar

Mengendalikan debit aliran dengan variasi kecepatan

Pompa dalam susunan paralel untuk memenuhi permintaan yang beragam

Membuang kran pengendali aliran

Membuang kendali by-pass

Kendali startstop pompa

Memperbaiki keseimbangan impeler

41 Memilih pompa yang benar4

Dalam memilih pompa para pemasok berusaha untuk mencocokan kurva sistim yang

diberikan oleh fihak pengguna dengan kurva pompa yang memenuhi kebutuhan tersebut

sedekat mungkin Titik operasi pompa adalah titik dimana kurva pompa dan kurva tahanan

sistim berpotongan (sebagaimana dijelaskan pada bagian 123) Walau begitu tidak

memungkinkan bagi satu titik operasi memenuhi seluruh kondisi operasi yang dikehendaki

Sebagai contoh bila kran pembuangan tersumbat kurva tahanan sistim bergeser ke sebelah

kiri dan begitu juga dengan titik operasinya (lihat Gambar 13) Gambar 13 dibawah

memperlihatkan kurva kinerja pompa yang dipasok penjual untuk pompa sentrifugal dimana

cairan yang akan dipompa adalah air bersih Titik Efisiensi Terbaik Best Efficiency Point

(BEP) merupakan kapasitas pemompaan pada diameter impeler maksimum dimana efisiensi

pompanya adalah yang paling tinggi Seluruh titik kesebelah kanan atau kiri BEP memiliki

efisiensi lebih rendah BEP terpengaruh jika pompa yang terpilih ukurannya berlebih

Alasannya adalah bahwa aliran pompa dengan ukuran berlebih harus dikendalikan dengan

metoda yang berbeda seperti kran penutup atau jalur by-pass Keduanya memberikan

tahanan tambahan dengan meningkatnya gesekan Sebagai akibatnya kurva sistim bergeser ke

kiri dan berpotongan dengan kurva pompa pada titik lainnya Sekarang BEP nya juga menjadi

lebih rendah Dengan kata lain efisiensi pompa berkurang sebab aliran keluar berkurang akan

tetapi pemakaian dayanya tidak Ketidak efisiensian pompa dengan ukuran berlebih dapat

26

diatasi dengan sebagai contoh pemasangan VSD penggerak dua kecepatan rpm lebih

rendah impeler yang lebih kecil atau yang seimbang (BEE 2004)

Gambar 13 Kurva kinerja pompa sentrifugal diberikan oleh pemasok

(Biro Efisiensi Energi 2004)

Menjelaskan pengaruh kecepatan5

Perputaran impeler pompa sentrifugal menghasilkan head Kecepatan keliling impeler

berhubungan langsung dengan kecepatan perputaran batang torak Oleh karena itu variasi

kecepatan putaran berpengaruh langsung pada kinerja pompa Parameter kinerja pompa

(debit alir head daya) akan berubah dengan bervariasinya kecepatan putaran Oleh karena

itu untuk mengendalikan kecepatan yang aman pada kecepatan yang berbeda-beda maka

penting untuk mengerti hubungan antara keduanya

Persamaan yang menjelaskan hubungan tersebut dikenal dengan ldquoHukum Afinitasrdquo

Debit aliran (Q) berbanding lurus dengan kecepatan putaran (N)

Head (H) berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan putarar

Daya (P) berbanding lurus dengan kubik kecepatan putaran

Sebagaimana dapat dilihat dari hukum diatas penggandaan kecepatan putaran pompa

sentrifugal akan meningkatkan pemakaian daya 8 kalinya Sebaliknya penurunan kecepatan

yang kecil akan berakibat penurunan pemakaian daya yang sangat besar Hal ini menjadikan

dasar bagi penghematan energi pada pompa sentrifugal dengan kebutuhan aliran yang

27

bervariasi Hal yang relevan untuk dicatat bahwa pengendalian aliran oleh pengaturan

kecepatan selalu lebih efisien daripada oleh kran pengendali Hal ini disebabkan kran

menurunkan aliran namun tidak menurunkan pemakaian energi pompa Sebagai tambahan

terhadap penghematan energi terdapat manfaat lainnya dari kecepatan yang lebih rendah

tersebut

Umur bantalan meningkat Hal ini disebabkan bantalan membawa gaya hidrolik pada

impeler (dihasilkan oleh profil tekanan dibagian dalam wadah pompa) yang berkurang

kira-kira sebesar kuadrat kecepatan Untuk sebuah pompa umur bantalan sebanding

dengan kecepatan pangkat tujuh (N7)

Getaran dan kebisingan berkurang dan umur sil meningkat selama titik tugas tetap berada

didalam kisaran operasi yang diperbolehkan

Menggunakan penggerak kecepatan yang bervariasi variable speed drive (VSD)

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa pengendalian kecepatan pompa merupakan

cara yang paling efisien dalam mengendalikan aliran sebab jika kecepatan pompa berkurang

maka pemakaian daya juga berkurang Metoda yang biasanya banyak digunakan untuk

menurunkan kecepatan pompa adalah Penggerak Kecepatan yang Bervariasi Variable Speed

Drive (VSD)

VSD memperbolehkan pengaturan kecepatan pompa berada diatas kisaran yang kontinyu

menghindarkan kebutuhan untuk melompat dari satu kecepatan ke kecepatan lainnya

sebagaimana yang terjadi dengan pompa yang berkecepatan berlipat Kecepatan pompa

dengan pengendali VSD menggunakan dua jenis sistim

VSD mekanis meliputi sarang hidrolik kopling fluida dan belts dan pully yang dapat

diatur-atur

VSD listrik meliputi sarang arus eddy pengendali motor dengan rotor yang melingkar

pengendali frekuensi yang bervariasi variable frequency drives (VFDs)

VFDs adalah yang paling populer dan mengatur frekuensi listrik dari daya yang dipasok ke

motor untuk mengubah kecepatan perputaran motor Untuk beberapa sistim VFDs

menawarkan sesuatu yang berharga untuk memperbaiki efisiensi operasi pompa pada kondisi

operasi yang berbeda-beda Pengaruh pelambatan kecepatan pompa pada operasi pompa

28

digambarkan dalam Gambar 14 Ketika VFD menurunkan RPM pompa kurva headaliran

dan daya bergerak turun dan ke arah kiri dan kurva efisiensi juga bergeser ke sebelah kiri

Keuntungan utama penggunaan VSD disamping penghematan energi adalah (US DOE

2004)

Memperbaiki pengendalian proses sebab dapat memperbaiki variasi- variasi kecil dalam

aliran lebih cepat

Memperbaiki kehandalan sistim sebab pemakaian pompa bantalan dan sil jadi berkurang

Penurunan modal dan biaya perawatan sebab kran pengendali jalur by-pass dan starter

konvensional tidak diperlukan lagi Kemampuan starter lunak VSD membolehkan motor

memiliki arus start-up yang lebih rendah

Gambar 14 Pengaruh dari VFD (US DOE 2004)

Pompa yang dipasang paralel untuk memenuhi permintaan yang bervariasi

Mengoperasikan dua pompa secara paralel dan mematikan salah satu jika kebutuhan menjadi

lebih rendah dapat menghasilkan penghematan energi yang signifikan Dapat digunakan

pompa yang memberikan debit aliran yang berbeda-beda Pompa yang dipasang secara

paralel merupakan sebuah opsi jika head statik lebih dari lima puluh persen head total

Gambar 15 memperlihatkan kurva pompa untuk pompa tunggal dua pompa yang beroperasi

secara paralel Gambar ini juga memperlihatkan bahwa kurva sistim pada umumnya tidak

berubah dengan jalannya pompa secara paralel Debit aliran lebih rendah dari penjumlahan

debit aliran berbagai pompa

29

Gambar 15 Kurva kinerja pompa yang dipasang paralel (BPMA)

Menghilangkan kran pengendali aliran

Metoda lain untuk mengendalikan aliran adalah dengan menutup atau membuka kran

pembuangan (hal ini dikenal juga dengan kran ldquothrottlingrdquo) Walau metoda ini menurunkan

tekanan namun tidak mengurangi pemakaian daya sebab head total (head statik) bertambah

Gambar 16 memperlihatkan bagaimana kurva sistim bergerak naik dan ke kiri ketika kran

pembuangan ditutup setengahnya Metoda ini meningkatkan getaran dan korosi sehingga

meningkatkan biaya perawatan pompa dan secara potensial mengurangi umurnya VSD

merupakan suatu pemecahan yang lebih baik dari sudut pandang efisiensi energi

30

Gambar 16 Pengendalian Aliran Pompa dengan Kran (BPMA)

Page 19: Pompa Torak

19

Perbandingan Efesiens

kompresi volumetrik

2 873

22 86

24 849

26 835

28 82

3 808

32 795

34 783

36 772

38 76

4 749

42 737

44 725

46 713

48 701

5 69

6 633

7 582

8 535

9 49

10 449

Kontaminasi

Permasalahan yang dihadapi oleh kompresor torak adalah masalah Efisiensi Kompresi dan

masalah Kontaminasi Uap air atau moisture merupakan musuh utama sistem refrigerasi

Masuknya uap air ke dalam sistem dapat disebabkan oleh pekerjaan perakitan atau repair

yang tidak bagus Uap air yang masuk ke dalam sistem akan bercampur dengan refrigerant

dan lubricant Selanjutnya bila ketiga bahan tersebut bercampur dan medapat pemanasan

maka akan menghasilkan senyawa acid yang sangat korosif Bila terjadi demikian maka yang

fungsi oli refrigeran yang ada di dalam crankcase kompresor akan terganngu disamping itu

akumulasi acid yang berlebiahn pada kompresor akan berdampak timblnya kerak acid yang

20

menempel pada katub kompresor sehingga dapat mengakibatkan turunnya efisiensi kompresi

Bila 199 terjadi demikian maka efek pendingian juga akan berkurang atau

tidak optimal Untuk mengatasi hal tersebut maka perlu dilakukan serangkaian pengujian

untuk mengetahui efisiensi kompresi dan kebocoran katub dan setiap 5 tahun oli kompresor

harus diganti pada saat melakukan pekerjaan overhaul

21

POMPA TORAK

Karakteristik sistim pemompaan

1 Tahanan sistim head

Tekanan diperlukan untuk memompa cairan melewati sistim pada laju tertentu Tekanan ini

harus cukup tinggi untuk mengatasi tahanan sistim yang juga disebut ldquoheadrdquo Head total

merupakan jumlah dari head statik dan head gesekan friksi

a) Head statik

Head statik merupakan perbedaan tinggi antara sumber dan tujuan dari cairan yang

dipompakan (lihat Gambar 2a) Head statik merupakan aliran yang independen (lihat Gambar

2b) Head statik pada tekanan tertentu tergantung pada berat cairan dan dapat dihitung

dengan persamaan perikut

Head (dalam feet) = Tekanan (psi) X 231

Specific gravity

Head statik terdiri dari

Head hhisapan statis (hS) dihasilkan dari pengangkatan cairan relatif terhadap garis

pusat pompa hS nilainya positif jika ketinggian cairan diatas garis pusat pompa dan

negatif jika ketinggian cairan berada dibawah garis pusat pompa (juga disebut

ldquopengangkat hhisapanrdquo)

Head pembuangan statis (hd) jarak vertikal antara garis pusat pompa dan permukaan

cairan dalam tangki tujuan

b) Head gesekan friksi (hf)

Ini merupakan kehilangan yang diperlukan untuk mengatasi tahanan untuk mengalir dalam

pipa dan sambungan-sambungan Head ini tergantung pada ukuran kondisi dan jenis pipa

jumlah dan jenis sambungan debit aliran dan sifat dari cairan Head gesekan friksi

sebanding dengan kwadrat debit aliran seperti diperlihatkan dalam gambar 3 Loop tertutup

sistim sirkulasi hanya menampilkan head gesekan friksi (bukan head statik)

22

Kinerja hisapan pompa (NPSH)

Kavitasi atau penguapan adalah pembentukan gelembung dibagian dalam pompa Hal ini

dapat terjadi manakala tekanan statik fluida setempat menjadi lebih rendah dari tekanan uap

cairan (pada suhu sebenarnya) Kemungkinan penyebabnya adalah jika fluida semakin cepat

dalam kran pengendali atau disekitar impeler pompa

Penguapan itu sendiri tidak menyebabkan kerusakan Walau demikian bila kecepatan

berkurang dan tekanan bertambah uap akan menguap dan jatuh Hal ini memiliki tiga

pengaruh yang tidak dikehendaki

Erosi permukaan baling-baling terutama jika memompa cairan berbasis air

Meningkatnya kebisingan dan getaran mengakibatkan umur sil dan bearing menjadi

ebih pendek

Menyumbat sebagian lintasan impeler yang menurunkan kinerja pompa dan dalam kasus

yang ekstrim dapat menyebabkan kehilangan head total

Head Hisapan Positif Netto Tersedia Net Positive Suction Head Available (NPSHA)

menandakan jumlah hhisapan pompa yang melebihi tekanan uap cairan dan merupakan

karakteristik rancangan sistim NPSH yang diperlukan (NPSHR) adalah hisapan pompa yang

diperlukan untuk menghindari kavitasi dan merupakan karakteristik rancangan pompa

Pompa Torak

Pompa torak merupakan bagian terbesar dari kelompok pompa desak dengan gerak bolak-

balik Pompa torak dapat dibagi menjadi beberapa bagian antara lain sebagai berikut

1 Menurut cara kerjanya (a) pompa torak kerja tunggal (b) pompa torak kerja ganda

2 Menurut jumlah silindar yang dilaksanakan (a) pompa torak silindar tunggal (b)

pompa torak silindar banyak

Cara kerja popma torak silinder tunggal

Bila torak bergerak ke atas maka cairan akan terhisap jika torak bergerak ke bawah maka

cairan akan tertekan Karena torak selalu memilki kecepatan yang tidak tetap maka pada

pompa torak terjadi aliran zat cair yang tidak teratur Pada awal dana akhir langkahnya yaitu

23

pada titik mati torak berhenti sebentar dan torak itu mempunyai kecapatan terbesar pada

bagian tengah langkahnya Pada pompa torak satu silinder yang bekerja tunggal yang

penghisapan dan pengempaannya hanya terjadi pada satu sisi torak pompa malah tidak

mengeluarkan zat cair selam waktu tertentu

Cara kerja pompa torak satu silinder kerja ganda

Pompa mempunyai sebuah silinder sebuah torak dua buah katup isap dan dua buah katup

kempa Bila torak bergerak ke kanan maka katup isap akan tertutup dan katup kempa akan

membuka Zat cair yang berada di sebelah kanan sisi torak di kempa ke saluran kempa

melalui saluran kempa

Gambar Pompa torak

PENGKAJIAN POMPA

Bagian ini menjelaskan pengkajian kinerja pompa dan sistim pemompaan3

Bagaimana menghitung kinerja pompa

Kerja yang ditampilkan oleh sebuah pompa merupakan fungsi dari head total dan berat cairan

yang dipompa dalam jangka waktu yang diberikan Daya batang torak pompa (Ps) adalah

daya Hp yag dikirimkan ke batang torak pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya batang torak pompa Ps= Daya hidrolik hp Efisiensi pompa pump

Atau

24

Efisiensi pompa pump = Daya hidrolik Daya batang torak pompa

Keluaran pompa daya Hp air atau daya Hp hidrolik (hp) adalah daya Hp cairan yang

dikirimkan oleh pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya hidrolik hp = Q (m3detik ) x (hd - hs dalam m) x (kgm3) x g (mdetik2) 1000

Dimana

Q = debit aliran

hd = head pembuangan

hs = head penghisapan

= massa jenis fluida

g = percepatan gravitasi

Kesulitan-kesulitan dalam pengkajian pompa

Dalam praktek lebih sulit mengkaji kinerja pompa Beberapa alasan pentingnya adalah

Tidak adanya data pompa yang spesifik Data spesifikasi pompa (lihat Lembar Kerja 1

pada bagian 6) diperlukan untuk mengkaji kinerja pompa Hampir kebanyakan perusahaan

tidak memegang dokumen asli peralatan (OEM) yang memberikan data-data tersebut

Dalam kasus seperti ini persentase beban pompa untuk aliran pompa atau head tidak

dapat diperkirakan secara memuaskan

Kesulitan dalam pengukuran aliran Sulit untuk mengukur aliran yang sebenarnya

Bebarapa metoda digunakan untuk mengukur aliran Pada hampir kebanyakan kasus debit

aliran dihitung berdasarkan pada jenis fluida head dan ukuran pipa dll namun gambaran

yang dihitung mungkin tidak akan tepat Metoda lainnya membagi volum tangki dengan

waktu yang digunakan oleh pompa untuk mengisi tangki Tetapi metoda ini hanya dapat

diterapkan jika satu pompa berada dalam operasi dan jika kran pembuangan tangki

tertutup Cara yang paling canggih tepat dan memakan waktu sangat sedikit untuk

mengukur aliran pompa adalah dengan pengukuran yang menggunakan pengukur aliran

ultrasonik

Kalibrasi yang tidak benar terhadap pengukur tekanan dan instrumen pengukuran

Kalibrasi yang benar pada seluruh pengukur tekanan pada jalur penghisapan dan pembuangan

dan instrumen pengukur daya lainnya adalah penting untuk mendapatkan pengukuran

25

yang tepat Namun kalibrasi tidak harus selalu dilakukan Kadangkala digunakan faktor

koreksi jika alat pengukur dan instrumen tidak dikalibrasi dengan benar Keduanya akan

mengakibatkan tidak benarnya pengkajian kinerja pompa

4 PELUANG-PELUANG EFISIENSI ENERGI

Bagian ini meliputi area utama untuk memperbaiki pompa dan sistim pemompaan Area

utama bagi penghematan energi meliputi

Memilih pompa yang benar

Mengendalikan debit aliran dengan variasi kecepatan

Pompa dalam susunan paralel untuk memenuhi permintaan yang beragam

Membuang kran pengendali aliran

Membuang kendali by-pass

Kendali startstop pompa

Memperbaiki keseimbangan impeler

41 Memilih pompa yang benar4

Dalam memilih pompa para pemasok berusaha untuk mencocokan kurva sistim yang

diberikan oleh fihak pengguna dengan kurva pompa yang memenuhi kebutuhan tersebut

sedekat mungkin Titik operasi pompa adalah titik dimana kurva pompa dan kurva tahanan

sistim berpotongan (sebagaimana dijelaskan pada bagian 123) Walau begitu tidak

memungkinkan bagi satu titik operasi memenuhi seluruh kondisi operasi yang dikehendaki

Sebagai contoh bila kran pembuangan tersumbat kurva tahanan sistim bergeser ke sebelah

kiri dan begitu juga dengan titik operasinya (lihat Gambar 13) Gambar 13 dibawah

memperlihatkan kurva kinerja pompa yang dipasok penjual untuk pompa sentrifugal dimana

cairan yang akan dipompa adalah air bersih Titik Efisiensi Terbaik Best Efficiency Point

(BEP) merupakan kapasitas pemompaan pada diameter impeler maksimum dimana efisiensi

pompanya adalah yang paling tinggi Seluruh titik kesebelah kanan atau kiri BEP memiliki

efisiensi lebih rendah BEP terpengaruh jika pompa yang terpilih ukurannya berlebih

Alasannya adalah bahwa aliran pompa dengan ukuran berlebih harus dikendalikan dengan

metoda yang berbeda seperti kran penutup atau jalur by-pass Keduanya memberikan

tahanan tambahan dengan meningkatnya gesekan Sebagai akibatnya kurva sistim bergeser ke

kiri dan berpotongan dengan kurva pompa pada titik lainnya Sekarang BEP nya juga menjadi

lebih rendah Dengan kata lain efisiensi pompa berkurang sebab aliran keluar berkurang akan

tetapi pemakaian dayanya tidak Ketidak efisiensian pompa dengan ukuran berlebih dapat

26

diatasi dengan sebagai contoh pemasangan VSD penggerak dua kecepatan rpm lebih

rendah impeler yang lebih kecil atau yang seimbang (BEE 2004)

Gambar 13 Kurva kinerja pompa sentrifugal diberikan oleh pemasok

(Biro Efisiensi Energi 2004)

Menjelaskan pengaruh kecepatan5

Perputaran impeler pompa sentrifugal menghasilkan head Kecepatan keliling impeler

berhubungan langsung dengan kecepatan perputaran batang torak Oleh karena itu variasi

kecepatan putaran berpengaruh langsung pada kinerja pompa Parameter kinerja pompa

(debit alir head daya) akan berubah dengan bervariasinya kecepatan putaran Oleh karena

itu untuk mengendalikan kecepatan yang aman pada kecepatan yang berbeda-beda maka

penting untuk mengerti hubungan antara keduanya

Persamaan yang menjelaskan hubungan tersebut dikenal dengan ldquoHukum Afinitasrdquo

Debit aliran (Q) berbanding lurus dengan kecepatan putaran (N)

Head (H) berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan putarar

Daya (P) berbanding lurus dengan kubik kecepatan putaran

Sebagaimana dapat dilihat dari hukum diatas penggandaan kecepatan putaran pompa

sentrifugal akan meningkatkan pemakaian daya 8 kalinya Sebaliknya penurunan kecepatan

yang kecil akan berakibat penurunan pemakaian daya yang sangat besar Hal ini menjadikan

dasar bagi penghematan energi pada pompa sentrifugal dengan kebutuhan aliran yang

27

bervariasi Hal yang relevan untuk dicatat bahwa pengendalian aliran oleh pengaturan

kecepatan selalu lebih efisien daripada oleh kran pengendali Hal ini disebabkan kran

menurunkan aliran namun tidak menurunkan pemakaian energi pompa Sebagai tambahan

terhadap penghematan energi terdapat manfaat lainnya dari kecepatan yang lebih rendah

tersebut

Umur bantalan meningkat Hal ini disebabkan bantalan membawa gaya hidrolik pada

impeler (dihasilkan oleh profil tekanan dibagian dalam wadah pompa) yang berkurang

kira-kira sebesar kuadrat kecepatan Untuk sebuah pompa umur bantalan sebanding

dengan kecepatan pangkat tujuh (N7)

Getaran dan kebisingan berkurang dan umur sil meningkat selama titik tugas tetap berada

didalam kisaran operasi yang diperbolehkan

Menggunakan penggerak kecepatan yang bervariasi variable speed drive (VSD)

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa pengendalian kecepatan pompa merupakan

cara yang paling efisien dalam mengendalikan aliran sebab jika kecepatan pompa berkurang

maka pemakaian daya juga berkurang Metoda yang biasanya banyak digunakan untuk

menurunkan kecepatan pompa adalah Penggerak Kecepatan yang Bervariasi Variable Speed

Drive (VSD)

VSD memperbolehkan pengaturan kecepatan pompa berada diatas kisaran yang kontinyu

menghindarkan kebutuhan untuk melompat dari satu kecepatan ke kecepatan lainnya

sebagaimana yang terjadi dengan pompa yang berkecepatan berlipat Kecepatan pompa

dengan pengendali VSD menggunakan dua jenis sistim

VSD mekanis meliputi sarang hidrolik kopling fluida dan belts dan pully yang dapat

diatur-atur

VSD listrik meliputi sarang arus eddy pengendali motor dengan rotor yang melingkar

pengendali frekuensi yang bervariasi variable frequency drives (VFDs)

VFDs adalah yang paling populer dan mengatur frekuensi listrik dari daya yang dipasok ke

motor untuk mengubah kecepatan perputaran motor Untuk beberapa sistim VFDs

menawarkan sesuatu yang berharga untuk memperbaiki efisiensi operasi pompa pada kondisi

operasi yang berbeda-beda Pengaruh pelambatan kecepatan pompa pada operasi pompa

28

digambarkan dalam Gambar 14 Ketika VFD menurunkan RPM pompa kurva headaliran

dan daya bergerak turun dan ke arah kiri dan kurva efisiensi juga bergeser ke sebelah kiri

Keuntungan utama penggunaan VSD disamping penghematan energi adalah (US DOE

2004)

Memperbaiki pengendalian proses sebab dapat memperbaiki variasi- variasi kecil dalam

aliran lebih cepat

Memperbaiki kehandalan sistim sebab pemakaian pompa bantalan dan sil jadi berkurang

Penurunan modal dan biaya perawatan sebab kran pengendali jalur by-pass dan starter

konvensional tidak diperlukan lagi Kemampuan starter lunak VSD membolehkan motor

memiliki arus start-up yang lebih rendah

Gambar 14 Pengaruh dari VFD (US DOE 2004)

Pompa yang dipasang paralel untuk memenuhi permintaan yang bervariasi

Mengoperasikan dua pompa secara paralel dan mematikan salah satu jika kebutuhan menjadi

lebih rendah dapat menghasilkan penghematan energi yang signifikan Dapat digunakan

pompa yang memberikan debit aliran yang berbeda-beda Pompa yang dipasang secara

paralel merupakan sebuah opsi jika head statik lebih dari lima puluh persen head total

Gambar 15 memperlihatkan kurva pompa untuk pompa tunggal dua pompa yang beroperasi

secara paralel Gambar ini juga memperlihatkan bahwa kurva sistim pada umumnya tidak

berubah dengan jalannya pompa secara paralel Debit aliran lebih rendah dari penjumlahan

debit aliran berbagai pompa

29

Gambar 15 Kurva kinerja pompa yang dipasang paralel (BPMA)

Menghilangkan kran pengendali aliran

Metoda lain untuk mengendalikan aliran adalah dengan menutup atau membuka kran

pembuangan (hal ini dikenal juga dengan kran ldquothrottlingrdquo) Walau metoda ini menurunkan

tekanan namun tidak mengurangi pemakaian daya sebab head total (head statik) bertambah

Gambar 16 memperlihatkan bagaimana kurva sistim bergerak naik dan ke kiri ketika kran

pembuangan ditutup setengahnya Metoda ini meningkatkan getaran dan korosi sehingga

meningkatkan biaya perawatan pompa dan secara potensial mengurangi umurnya VSD

merupakan suatu pemecahan yang lebih baik dari sudut pandang efisiensi energi

30

Gambar 16 Pengendalian Aliran Pompa dengan Kran (BPMA)

Page 20: Pompa Torak

20

menempel pada katub kompresor sehingga dapat mengakibatkan turunnya efisiensi kompresi

Bila 199 terjadi demikian maka efek pendingian juga akan berkurang atau

tidak optimal Untuk mengatasi hal tersebut maka perlu dilakukan serangkaian pengujian

untuk mengetahui efisiensi kompresi dan kebocoran katub dan setiap 5 tahun oli kompresor

harus diganti pada saat melakukan pekerjaan overhaul

21

POMPA TORAK

Karakteristik sistim pemompaan

1 Tahanan sistim head

Tekanan diperlukan untuk memompa cairan melewati sistim pada laju tertentu Tekanan ini

harus cukup tinggi untuk mengatasi tahanan sistim yang juga disebut ldquoheadrdquo Head total

merupakan jumlah dari head statik dan head gesekan friksi

a) Head statik

Head statik merupakan perbedaan tinggi antara sumber dan tujuan dari cairan yang

dipompakan (lihat Gambar 2a) Head statik merupakan aliran yang independen (lihat Gambar

2b) Head statik pada tekanan tertentu tergantung pada berat cairan dan dapat dihitung

dengan persamaan perikut

Head (dalam feet) = Tekanan (psi) X 231

Specific gravity

Head statik terdiri dari

Head hhisapan statis (hS) dihasilkan dari pengangkatan cairan relatif terhadap garis

pusat pompa hS nilainya positif jika ketinggian cairan diatas garis pusat pompa dan

negatif jika ketinggian cairan berada dibawah garis pusat pompa (juga disebut

ldquopengangkat hhisapanrdquo)

Head pembuangan statis (hd) jarak vertikal antara garis pusat pompa dan permukaan

cairan dalam tangki tujuan

b) Head gesekan friksi (hf)

Ini merupakan kehilangan yang diperlukan untuk mengatasi tahanan untuk mengalir dalam

pipa dan sambungan-sambungan Head ini tergantung pada ukuran kondisi dan jenis pipa

jumlah dan jenis sambungan debit aliran dan sifat dari cairan Head gesekan friksi

sebanding dengan kwadrat debit aliran seperti diperlihatkan dalam gambar 3 Loop tertutup

sistim sirkulasi hanya menampilkan head gesekan friksi (bukan head statik)

22

Kinerja hisapan pompa (NPSH)

Kavitasi atau penguapan adalah pembentukan gelembung dibagian dalam pompa Hal ini

dapat terjadi manakala tekanan statik fluida setempat menjadi lebih rendah dari tekanan uap

cairan (pada suhu sebenarnya) Kemungkinan penyebabnya adalah jika fluida semakin cepat

dalam kran pengendali atau disekitar impeler pompa

Penguapan itu sendiri tidak menyebabkan kerusakan Walau demikian bila kecepatan

berkurang dan tekanan bertambah uap akan menguap dan jatuh Hal ini memiliki tiga

pengaruh yang tidak dikehendaki

Erosi permukaan baling-baling terutama jika memompa cairan berbasis air

Meningkatnya kebisingan dan getaran mengakibatkan umur sil dan bearing menjadi

ebih pendek

Menyumbat sebagian lintasan impeler yang menurunkan kinerja pompa dan dalam kasus

yang ekstrim dapat menyebabkan kehilangan head total

Head Hisapan Positif Netto Tersedia Net Positive Suction Head Available (NPSHA)

menandakan jumlah hhisapan pompa yang melebihi tekanan uap cairan dan merupakan

karakteristik rancangan sistim NPSH yang diperlukan (NPSHR) adalah hisapan pompa yang

diperlukan untuk menghindari kavitasi dan merupakan karakteristik rancangan pompa

Pompa Torak

Pompa torak merupakan bagian terbesar dari kelompok pompa desak dengan gerak bolak-

balik Pompa torak dapat dibagi menjadi beberapa bagian antara lain sebagai berikut

1 Menurut cara kerjanya (a) pompa torak kerja tunggal (b) pompa torak kerja ganda

2 Menurut jumlah silindar yang dilaksanakan (a) pompa torak silindar tunggal (b)

pompa torak silindar banyak

Cara kerja popma torak silinder tunggal

Bila torak bergerak ke atas maka cairan akan terhisap jika torak bergerak ke bawah maka

cairan akan tertekan Karena torak selalu memilki kecepatan yang tidak tetap maka pada

pompa torak terjadi aliran zat cair yang tidak teratur Pada awal dana akhir langkahnya yaitu

23

pada titik mati torak berhenti sebentar dan torak itu mempunyai kecapatan terbesar pada

bagian tengah langkahnya Pada pompa torak satu silinder yang bekerja tunggal yang

penghisapan dan pengempaannya hanya terjadi pada satu sisi torak pompa malah tidak

mengeluarkan zat cair selam waktu tertentu

Cara kerja pompa torak satu silinder kerja ganda

Pompa mempunyai sebuah silinder sebuah torak dua buah katup isap dan dua buah katup

kempa Bila torak bergerak ke kanan maka katup isap akan tertutup dan katup kempa akan

membuka Zat cair yang berada di sebelah kanan sisi torak di kempa ke saluran kempa

melalui saluran kempa

Gambar Pompa torak

PENGKAJIAN POMPA

Bagian ini menjelaskan pengkajian kinerja pompa dan sistim pemompaan3

Bagaimana menghitung kinerja pompa

Kerja yang ditampilkan oleh sebuah pompa merupakan fungsi dari head total dan berat cairan

yang dipompa dalam jangka waktu yang diberikan Daya batang torak pompa (Ps) adalah

daya Hp yag dikirimkan ke batang torak pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya batang torak pompa Ps= Daya hidrolik hp Efisiensi pompa pump

Atau

24

Efisiensi pompa pump = Daya hidrolik Daya batang torak pompa

Keluaran pompa daya Hp air atau daya Hp hidrolik (hp) adalah daya Hp cairan yang

dikirimkan oleh pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya hidrolik hp = Q (m3detik ) x (hd - hs dalam m) x (kgm3) x g (mdetik2) 1000

Dimana

Q = debit aliran

hd = head pembuangan

hs = head penghisapan

= massa jenis fluida

g = percepatan gravitasi

Kesulitan-kesulitan dalam pengkajian pompa

Dalam praktek lebih sulit mengkaji kinerja pompa Beberapa alasan pentingnya adalah

Tidak adanya data pompa yang spesifik Data spesifikasi pompa (lihat Lembar Kerja 1

pada bagian 6) diperlukan untuk mengkaji kinerja pompa Hampir kebanyakan perusahaan

tidak memegang dokumen asli peralatan (OEM) yang memberikan data-data tersebut

Dalam kasus seperti ini persentase beban pompa untuk aliran pompa atau head tidak

dapat diperkirakan secara memuaskan

Kesulitan dalam pengukuran aliran Sulit untuk mengukur aliran yang sebenarnya

Bebarapa metoda digunakan untuk mengukur aliran Pada hampir kebanyakan kasus debit

aliran dihitung berdasarkan pada jenis fluida head dan ukuran pipa dll namun gambaran

yang dihitung mungkin tidak akan tepat Metoda lainnya membagi volum tangki dengan

waktu yang digunakan oleh pompa untuk mengisi tangki Tetapi metoda ini hanya dapat

diterapkan jika satu pompa berada dalam operasi dan jika kran pembuangan tangki

tertutup Cara yang paling canggih tepat dan memakan waktu sangat sedikit untuk

mengukur aliran pompa adalah dengan pengukuran yang menggunakan pengukur aliran

ultrasonik

Kalibrasi yang tidak benar terhadap pengukur tekanan dan instrumen pengukuran

Kalibrasi yang benar pada seluruh pengukur tekanan pada jalur penghisapan dan pembuangan

dan instrumen pengukur daya lainnya adalah penting untuk mendapatkan pengukuran

25

yang tepat Namun kalibrasi tidak harus selalu dilakukan Kadangkala digunakan faktor

koreksi jika alat pengukur dan instrumen tidak dikalibrasi dengan benar Keduanya akan

mengakibatkan tidak benarnya pengkajian kinerja pompa

4 PELUANG-PELUANG EFISIENSI ENERGI

Bagian ini meliputi area utama untuk memperbaiki pompa dan sistim pemompaan Area

utama bagi penghematan energi meliputi

Memilih pompa yang benar

Mengendalikan debit aliran dengan variasi kecepatan

Pompa dalam susunan paralel untuk memenuhi permintaan yang beragam

Membuang kran pengendali aliran

Membuang kendali by-pass

Kendali startstop pompa

Memperbaiki keseimbangan impeler

41 Memilih pompa yang benar4

Dalam memilih pompa para pemasok berusaha untuk mencocokan kurva sistim yang

diberikan oleh fihak pengguna dengan kurva pompa yang memenuhi kebutuhan tersebut

sedekat mungkin Titik operasi pompa adalah titik dimana kurva pompa dan kurva tahanan

sistim berpotongan (sebagaimana dijelaskan pada bagian 123) Walau begitu tidak

memungkinkan bagi satu titik operasi memenuhi seluruh kondisi operasi yang dikehendaki

Sebagai contoh bila kran pembuangan tersumbat kurva tahanan sistim bergeser ke sebelah

kiri dan begitu juga dengan titik operasinya (lihat Gambar 13) Gambar 13 dibawah

memperlihatkan kurva kinerja pompa yang dipasok penjual untuk pompa sentrifugal dimana

cairan yang akan dipompa adalah air bersih Titik Efisiensi Terbaik Best Efficiency Point

(BEP) merupakan kapasitas pemompaan pada diameter impeler maksimum dimana efisiensi

pompanya adalah yang paling tinggi Seluruh titik kesebelah kanan atau kiri BEP memiliki

efisiensi lebih rendah BEP terpengaruh jika pompa yang terpilih ukurannya berlebih

Alasannya adalah bahwa aliran pompa dengan ukuran berlebih harus dikendalikan dengan

metoda yang berbeda seperti kran penutup atau jalur by-pass Keduanya memberikan

tahanan tambahan dengan meningkatnya gesekan Sebagai akibatnya kurva sistim bergeser ke

kiri dan berpotongan dengan kurva pompa pada titik lainnya Sekarang BEP nya juga menjadi

lebih rendah Dengan kata lain efisiensi pompa berkurang sebab aliran keluar berkurang akan

tetapi pemakaian dayanya tidak Ketidak efisiensian pompa dengan ukuran berlebih dapat

26

diatasi dengan sebagai contoh pemasangan VSD penggerak dua kecepatan rpm lebih

rendah impeler yang lebih kecil atau yang seimbang (BEE 2004)

Gambar 13 Kurva kinerja pompa sentrifugal diberikan oleh pemasok

(Biro Efisiensi Energi 2004)

Menjelaskan pengaruh kecepatan5

Perputaran impeler pompa sentrifugal menghasilkan head Kecepatan keliling impeler

berhubungan langsung dengan kecepatan perputaran batang torak Oleh karena itu variasi

kecepatan putaran berpengaruh langsung pada kinerja pompa Parameter kinerja pompa

(debit alir head daya) akan berubah dengan bervariasinya kecepatan putaran Oleh karena

itu untuk mengendalikan kecepatan yang aman pada kecepatan yang berbeda-beda maka

penting untuk mengerti hubungan antara keduanya

Persamaan yang menjelaskan hubungan tersebut dikenal dengan ldquoHukum Afinitasrdquo

Debit aliran (Q) berbanding lurus dengan kecepatan putaran (N)

Head (H) berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan putarar

Daya (P) berbanding lurus dengan kubik kecepatan putaran

Sebagaimana dapat dilihat dari hukum diatas penggandaan kecepatan putaran pompa

sentrifugal akan meningkatkan pemakaian daya 8 kalinya Sebaliknya penurunan kecepatan

yang kecil akan berakibat penurunan pemakaian daya yang sangat besar Hal ini menjadikan

dasar bagi penghematan energi pada pompa sentrifugal dengan kebutuhan aliran yang

27

bervariasi Hal yang relevan untuk dicatat bahwa pengendalian aliran oleh pengaturan

kecepatan selalu lebih efisien daripada oleh kran pengendali Hal ini disebabkan kran

menurunkan aliran namun tidak menurunkan pemakaian energi pompa Sebagai tambahan

terhadap penghematan energi terdapat manfaat lainnya dari kecepatan yang lebih rendah

tersebut

Umur bantalan meningkat Hal ini disebabkan bantalan membawa gaya hidrolik pada

impeler (dihasilkan oleh profil tekanan dibagian dalam wadah pompa) yang berkurang

kira-kira sebesar kuadrat kecepatan Untuk sebuah pompa umur bantalan sebanding

dengan kecepatan pangkat tujuh (N7)

Getaran dan kebisingan berkurang dan umur sil meningkat selama titik tugas tetap berada

didalam kisaran operasi yang diperbolehkan

Menggunakan penggerak kecepatan yang bervariasi variable speed drive (VSD)

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa pengendalian kecepatan pompa merupakan

cara yang paling efisien dalam mengendalikan aliran sebab jika kecepatan pompa berkurang

maka pemakaian daya juga berkurang Metoda yang biasanya banyak digunakan untuk

menurunkan kecepatan pompa adalah Penggerak Kecepatan yang Bervariasi Variable Speed

Drive (VSD)

VSD memperbolehkan pengaturan kecepatan pompa berada diatas kisaran yang kontinyu

menghindarkan kebutuhan untuk melompat dari satu kecepatan ke kecepatan lainnya

sebagaimana yang terjadi dengan pompa yang berkecepatan berlipat Kecepatan pompa

dengan pengendali VSD menggunakan dua jenis sistim

VSD mekanis meliputi sarang hidrolik kopling fluida dan belts dan pully yang dapat

diatur-atur

VSD listrik meliputi sarang arus eddy pengendali motor dengan rotor yang melingkar

pengendali frekuensi yang bervariasi variable frequency drives (VFDs)

VFDs adalah yang paling populer dan mengatur frekuensi listrik dari daya yang dipasok ke

motor untuk mengubah kecepatan perputaran motor Untuk beberapa sistim VFDs

menawarkan sesuatu yang berharga untuk memperbaiki efisiensi operasi pompa pada kondisi

operasi yang berbeda-beda Pengaruh pelambatan kecepatan pompa pada operasi pompa

28

digambarkan dalam Gambar 14 Ketika VFD menurunkan RPM pompa kurva headaliran

dan daya bergerak turun dan ke arah kiri dan kurva efisiensi juga bergeser ke sebelah kiri

Keuntungan utama penggunaan VSD disamping penghematan energi adalah (US DOE

2004)

Memperbaiki pengendalian proses sebab dapat memperbaiki variasi- variasi kecil dalam

aliran lebih cepat

Memperbaiki kehandalan sistim sebab pemakaian pompa bantalan dan sil jadi berkurang

Penurunan modal dan biaya perawatan sebab kran pengendali jalur by-pass dan starter

konvensional tidak diperlukan lagi Kemampuan starter lunak VSD membolehkan motor

memiliki arus start-up yang lebih rendah

Gambar 14 Pengaruh dari VFD (US DOE 2004)

Pompa yang dipasang paralel untuk memenuhi permintaan yang bervariasi

Mengoperasikan dua pompa secara paralel dan mematikan salah satu jika kebutuhan menjadi

lebih rendah dapat menghasilkan penghematan energi yang signifikan Dapat digunakan

pompa yang memberikan debit aliran yang berbeda-beda Pompa yang dipasang secara

paralel merupakan sebuah opsi jika head statik lebih dari lima puluh persen head total

Gambar 15 memperlihatkan kurva pompa untuk pompa tunggal dua pompa yang beroperasi

secara paralel Gambar ini juga memperlihatkan bahwa kurva sistim pada umumnya tidak

berubah dengan jalannya pompa secara paralel Debit aliran lebih rendah dari penjumlahan

debit aliran berbagai pompa

29

Gambar 15 Kurva kinerja pompa yang dipasang paralel (BPMA)

Menghilangkan kran pengendali aliran

Metoda lain untuk mengendalikan aliran adalah dengan menutup atau membuka kran

pembuangan (hal ini dikenal juga dengan kran ldquothrottlingrdquo) Walau metoda ini menurunkan

tekanan namun tidak mengurangi pemakaian daya sebab head total (head statik) bertambah

Gambar 16 memperlihatkan bagaimana kurva sistim bergerak naik dan ke kiri ketika kran

pembuangan ditutup setengahnya Metoda ini meningkatkan getaran dan korosi sehingga

meningkatkan biaya perawatan pompa dan secara potensial mengurangi umurnya VSD

merupakan suatu pemecahan yang lebih baik dari sudut pandang efisiensi energi

30

Gambar 16 Pengendalian Aliran Pompa dengan Kran (BPMA)

Page 21: Pompa Torak

21

POMPA TORAK

Karakteristik sistim pemompaan

1 Tahanan sistim head

Tekanan diperlukan untuk memompa cairan melewati sistim pada laju tertentu Tekanan ini

harus cukup tinggi untuk mengatasi tahanan sistim yang juga disebut ldquoheadrdquo Head total

merupakan jumlah dari head statik dan head gesekan friksi

a) Head statik

Head statik merupakan perbedaan tinggi antara sumber dan tujuan dari cairan yang

dipompakan (lihat Gambar 2a) Head statik merupakan aliran yang independen (lihat Gambar

2b) Head statik pada tekanan tertentu tergantung pada berat cairan dan dapat dihitung

dengan persamaan perikut

Head (dalam feet) = Tekanan (psi) X 231

Specific gravity

Head statik terdiri dari

Head hhisapan statis (hS) dihasilkan dari pengangkatan cairan relatif terhadap garis

pusat pompa hS nilainya positif jika ketinggian cairan diatas garis pusat pompa dan

negatif jika ketinggian cairan berada dibawah garis pusat pompa (juga disebut

ldquopengangkat hhisapanrdquo)

Head pembuangan statis (hd) jarak vertikal antara garis pusat pompa dan permukaan

cairan dalam tangki tujuan

b) Head gesekan friksi (hf)

Ini merupakan kehilangan yang diperlukan untuk mengatasi tahanan untuk mengalir dalam

pipa dan sambungan-sambungan Head ini tergantung pada ukuran kondisi dan jenis pipa

jumlah dan jenis sambungan debit aliran dan sifat dari cairan Head gesekan friksi

sebanding dengan kwadrat debit aliran seperti diperlihatkan dalam gambar 3 Loop tertutup

sistim sirkulasi hanya menampilkan head gesekan friksi (bukan head statik)

22

Kinerja hisapan pompa (NPSH)

Kavitasi atau penguapan adalah pembentukan gelembung dibagian dalam pompa Hal ini

dapat terjadi manakala tekanan statik fluida setempat menjadi lebih rendah dari tekanan uap

cairan (pada suhu sebenarnya) Kemungkinan penyebabnya adalah jika fluida semakin cepat

dalam kran pengendali atau disekitar impeler pompa

Penguapan itu sendiri tidak menyebabkan kerusakan Walau demikian bila kecepatan

berkurang dan tekanan bertambah uap akan menguap dan jatuh Hal ini memiliki tiga

pengaruh yang tidak dikehendaki

Erosi permukaan baling-baling terutama jika memompa cairan berbasis air

Meningkatnya kebisingan dan getaran mengakibatkan umur sil dan bearing menjadi

ebih pendek

Menyumbat sebagian lintasan impeler yang menurunkan kinerja pompa dan dalam kasus

yang ekstrim dapat menyebabkan kehilangan head total

Head Hisapan Positif Netto Tersedia Net Positive Suction Head Available (NPSHA)

menandakan jumlah hhisapan pompa yang melebihi tekanan uap cairan dan merupakan

karakteristik rancangan sistim NPSH yang diperlukan (NPSHR) adalah hisapan pompa yang

diperlukan untuk menghindari kavitasi dan merupakan karakteristik rancangan pompa

Pompa Torak

Pompa torak merupakan bagian terbesar dari kelompok pompa desak dengan gerak bolak-

balik Pompa torak dapat dibagi menjadi beberapa bagian antara lain sebagai berikut

1 Menurut cara kerjanya (a) pompa torak kerja tunggal (b) pompa torak kerja ganda

2 Menurut jumlah silindar yang dilaksanakan (a) pompa torak silindar tunggal (b)

pompa torak silindar banyak

Cara kerja popma torak silinder tunggal

Bila torak bergerak ke atas maka cairan akan terhisap jika torak bergerak ke bawah maka

cairan akan tertekan Karena torak selalu memilki kecepatan yang tidak tetap maka pada

pompa torak terjadi aliran zat cair yang tidak teratur Pada awal dana akhir langkahnya yaitu

23

pada titik mati torak berhenti sebentar dan torak itu mempunyai kecapatan terbesar pada

bagian tengah langkahnya Pada pompa torak satu silinder yang bekerja tunggal yang

penghisapan dan pengempaannya hanya terjadi pada satu sisi torak pompa malah tidak

mengeluarkan zat cair selam waktu tertentu

Cara kerja pompa torak satu silinder kerja ganda

Pompa mempunyai sebuah silinder sebuah torak dua buah katup isap dan dua buah katup

kempa Bila torak bergerak ke kanan maka katup isap akan tertutup dan katup kempa akan

membuka Zat cair yang berada di sebelah kanan sisi torak di kempa ke saluran kempa

melalui saluran kempa

Gambar Pompa torak

PENGKAJIAN POMPA

Bagian ini menjelaskan pengkajian kinerja pompa dan sistim pemompaan3

Bagaimana menghitung kinerja pompa

Kerja yang ditampilkan oleh sebuah pompa merupakan fungsi dari head total dan berat cairan

yang dipompa dalam jangka waktu yang diberikan Daya batang torak pompa (Ps) adalah

daya Hp yag dikirimkan ke batang torak pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya batang torak pompa Ps= Daya hidrolik hp Efisiensi pompa pump

Atau

24

Efisiensi pompa pump = Daya hidrolik Daya batang torak pompa

Keluaran pompa daya Hp air atau daya Hp hidrolik (hp) adalah daya Hp cairan yang

dikirimkan oleh pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya hidrolik hp = Q (m3detik ) x (hd - hs dalam m) x (kgm3) x g (mdetik2) 1000

Dimana

Q = debit aliran

hd = head pembuangan

hs = head penghisapan

= massa jenis fluida

g = percepatan gravitasi

Kesulitan-kesulitan dalam pengkajian pompa

Dalam praktek lebih sulit mengkaji kinerja pompa Beberapa alasan pentingnya adalah

Tidak adanya data pompa yang spesifik Data spesifikasi pompa (lihat Lembar Kerja 1

pada bagian 6) diperlukan untuk mengkaji kinerja pompa Hampir kebanyakan perusahaan

tidak memegang dokumen asli peralatan (OEM) yang memberikan data-data tersebut

Dalam kasus seperti ini persentase beban pompa untuk aliran pompa atau head tidak

dapat diperkirakan secara memuaskan

Kesulitan dalam pengukuran aliran Sulit untuk mengukur aliran yang sebenarnya

Bebarapa metoda digunakan untuk mengukur aliran Pada hampir kebanyakan kasus debit

aliran dihitung berdasarkan pada jenis fluida head dan ukuran pipa dll namun gambaran

yang dihitung mungkin tidak akan tepat Metoda lainnya membagi volum tangki dengan

waktu yang digunakan oleh pompa untuk mengisi tangki Tetapi metoda ini hanya dapat

diterapkan jika satu pompa berada dalam operasi dan jika kran pembuangan tangki

tertutup Cara yang paling canggih tepat dan memakan waktu sangat sedikit untuk

mengukur aliran pompa adalah dengan pengukuran yang menggunakan pengukur aliran

ultrasonik

Kalibrasi yang tidak benar terhadap pengukur tekanan dan instrumen pengukuran

Kalibrasi yang benar pada seluruh pengukur tekanan pada jalur penghisapan dan pembuangan

dan instrumen pengukur daya lainnya adalah penting untuk mendapatkan pengukuran

25

yang tepat Namun kalibrasi tidak harus selalu dilakukan Kadangkala digunakan faktor

koreksi jika alat pengukur dan instrumen tidak dikalibrasi dengan benar Keduanya akan

mengakibatkan tidak benarnya pengkajian kinerja pompa

4 PELUANG-PELUANG EFISIENSI ENERGI

Bagian ini meliputi area utama untuk memperbaiki pompa dan sistim pemompaan Area

utama bagi penghematan energi meliputi

Memilih pompa yang benar

Mengendalikan debit aliran dengan variasi kecepatan

Pompa dalam susunan paralel untuk memenuhi permintaan yang beragam

Membuang kran pengendali aliran

Membuang kendali by-pass

Kendali startstop pompa

Memperbaiki keseimbangan impeler

41 Memilih pompa yang benar4

Dalam memilih pompa para pemasok berusaha untuk mencocokan kurva sistim yang

diberikan oleh fihak pengguna dengan kurva pompa yang memenuhi kebutuhan tersebut

sedekat mungkin Titik operasi pompa adalah titik dimana kurva pompa dan kurva tahanan

sistim berpotongan (sebagaimana dijelaskan pada bagian 123) Walau begitu tidak

memungkinkan bagi satu titik operasi memenuhi seluruh kondisi operasi yang dikehendaki

Sebagai contoh bila kran pembuangan tersumbat kurva tahanan sistim bergeser ke sebelah

kiri dan begitu juga dengan titik operasinya (lihat Gambar 13) Gambar 13 dibawah

memperlihatkan kurva kinerja pompa yang dipasok penjual untuk pompa sentrifugal dimana

cairan yang akan dipompa adalah air bersih Titik Efisiensi Terbaik Best Efficiency Point

(BEP) merupakan kapasitas pemompaan pada diameter impeler maksimum dimana efisiensi

pompanya adalah yang paling tinggi Seluruh titik kesebelah kanan atau kiri BEP memiliki

efisiensi lebih rendah BEP terpengaruh jika pompa yang terpilih ukurannya berlebih

Alasannya adalah bahwa aliran pompa dengan ukuran berlebih harus dikendalikan dengan

metoda yang berbeda seperti kran penutup atau jalur by-pass Keduanya memberikan

tahanan tambahan dengan meningkatnya gesekan Sebagai akibatnya kurva sistim bergeser ke

kiri dan berpotongan dengan kurva pompa pada titik lainnya Sekarang BEP nya juga menjadi

lebih rendah Dengan kata lain efisiensi pompa berkurang sebab aliran keluar berkurang akan

tetapi pemakaian dayanya tidak Ketidak efisiensian pompa dengan ukuran berlebih dapat

26

diatasi dengan sebagai contoh pemasangan VSD penggerak dua kecepatan rpm lebih

rendah impeler yang lebih kecil atau yang seimbang (BEE 2004)

Gambar 13 Kurva kinerja pompa sentrifugal diberikan oleh pemasok

(Biro Efisiensi Energi 2004)

Menjelaskan pengaruh kecepatan5

Perputaran impeler pompa sentrifugal menghasilkan head Kecepatan keliling impeler

berhubungan langsung dengan kecepatan perputaran batang torak Oleh karena itu variasi

kecepatan putaran berpengaruh langsung pada kinerja pompa Parameter kinerja pompa

(debit alir head daya) akan berubah dengan bervariasinya kecepatan putaran Oleh karena

itu untuk mengendalikan kecepatan yang aman pada kecepatan yang berbeda-beda maka

penting untuk mengerti hubungan antara keduanya

Persamaan yang menjelaskan hubungan tersebut dikenal dengan ldquoHukum Afinitasrdquo

Debit aliran (Q) berbanding lurus dengan kecepatan putaran (N)

Head (H) berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan putarar

Daya (P) berbanding lurus dengan kubik kecepatan putaran

Sebagaimana dapat dilihat dari hukum diatas penggandaan kecepatan putaran pompa

sentrifugal akan meningkatkan pemakaian daya 8 kalinya Sebaliknya penurunan kecepatan

yang kecil akan berakibat penurunan pemakaian daya yang sangat besar Hal ini menjadikan

dasar bagi penghematan energi pada pompa sentrifugal dengan kebutuhan aliran yang

27

bervariasi Hal yang relevan untuk dicatat bahwa pengendalian aliran oleh pengaturan

kecepatan selalu lebih efisien daripada oleh kran pengendali Hal ini disebabkan kran

menurunkan aliran namun tidak menurunkan pemakaian energi pompa Sebagai tambahan

terhadap penghematan energi terdapat manfaat lainnya dari kecepatan yang lebih rendah

tersebut

Umur bantalan meningkat Hal ini disebabkan bantalan membawa gaya hidrolik pada

impeler (dihasilkan oleh profil tekanan dibagian dalam wadah pompa) yang berkurang

kira-kira sebesar kuadrat kecepatan Untuk sebuah pompa umur bantalan sebanding

dengan kecepatan pangkat tujuh (N7)

Getaran dan kebisingan berkurang dan umur sil meningkat selama titik tugas tetap berada

didalam kisaran operasi yang diperbolehkan

Menggunakan penggerak kecepatan yang bervariasi variable speed drive (VSD)

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa pengendalian kecepatan pompa merupakan

cara yang paling efisien dalam mengendalikan aliran sebab jika kecepatan pompa berkurang

maka pemakaian daya juga berkurang Metoda yang biasanya banyak digunakan untuk

menurunkan kecepatan pompa adalah Penggerak Kecepatan yang Bervariasi Variable Speed

Drive (VSD)

VSD memperbolehkan pengaturan kecepatan pompa berada diatas kisaran yang kontinyu

menghindarkan kebutuhan untuk melompat dari satu kecepatan ke kecepatan lainnya

sebagaimana yang terjadi dengan pompa yang berkecepatan berlipat Kecepatan pompa

dengan pengendali VSD menggunakan dua jenis sistim

VSD mekanis meliputi sarang hidrolik kopling fluida dan belts dan pully yang dapat

diatur-atur

VSD listrik meliputi sarang arus eddy pengendali motor dengan rotor yang melingkar

pengendali frekuensi yang bervariasi variable frequency drives (VFDs)

VFDs adalah yang paling populer dan mengatur frekuensi listrik dari daya yang dipasok ke

motor untuk mengubah kecepatan perputaran motor Untuk beberapa sistim VFDs

menawarkan sesuatu yang berharga untuk memperbaiki efisiensi operasi pompa pada kondisi

operasi yang berbeda-beda Pengaruh pelambatan kecepatan pompa pada operasi pompa

28

digambarkan dalam Gambar 14 Ketika VFD menurunkan RPM pompa kurva headaliran

dan daya bergerak turun dan ke arah kiri dan kurva efisiensi juga bergeser ke sebelah kiri

Keuntungan utama penggunaan VSD disamping penghematan energi adalah (US DOE

2004)

Memperbaiki pengendalian proses sebab dapat memperbaiki variasi- variasi kecil dalam

aliran lebih cepat

Memperbaiki kehandalan sistim sebab pemakaian pompa bantalan dan sil jadi berkurang

Penurunan modal dan biaya perawatan sebab kran pengendali jalur by-pass dan starter

konvensional tidak diperlukan lagi Kemampuan starter lunak VSD membolehkan motor

memiliki arus start-up yang lebih rendah

Gambar 14 Pengaruh dari VFD (US DOE 2004)

Pompa yang dipasang paralel untuk memenuhi permintaan yang bervariasi

Mengoperasikan dua pompa secara paralel dan mematikan salah satu jika kebutuhan menjadi

lebih rendah dapat menghasilkan penghematan energi yang signifikan Dapat digunakan

pompa yang memberikan debit aliran yang berbeda-beda Pompa yang dipasang secara

paralel merupakan sebuah opsi jika head statik lebih dari lima puluh persen head total

Gambar 15 memperlihatkan kurva pompa untuk pompa tunggal dua pompa yang beroperasi

secara paralel Gambar ini juga memperlihatkan bahwa kurva sistim pada umumnya tidak

berubah dengan jalannya pompa secara paralel Debit aliran lebih rendah dari penjumlahan

debit aliran berbagai pompa

29

Gambar 15 Kurva kinerja pompa yang dipasang paralel (BPMA)

Menghilangkan kran pengendali aliran

Metoda lain untuk mengendalikan aliran adalah dengan menutup atau membuka kran

pembuangan (hal ini dikenal juga dengan kran ldquothrottlingrdquo) Walau metoda ini menurunkan

tekanan namun tidak mengurangi pemakaian daya sebab head total (head statik) bertambah

Gambar 16 memperlihatkan bagaimana kurva sistim bergerak naik dan ke kiri ketika kran

pembuangan ditutup setengahnya Metoda ini meningkatkan getaran dan korosi sehingga

meningkatkan biaya perawatan pompa dan secara potensial mengurangi umurnya VSD

merupakan suatu pemecahan yang lebih baik dari sudut pandang efisiensi energi

30

Gambar 16 Pengendalian Aliran Pompa dengan Kran (BPMA)

Page 22: Pompa Torak

22

Kinerja hisapan pompa (NPSH)

Kavitasi atau penguapan adalah pembentukan gelembung dibagian dalam pompa Hal ini

dapat terjadi manakala tekanan statik fluida setempat menjadi lebih rendah dari tekanan uap

cairan (pada suhu sebenarnya) Kemungkinan penyebabnya adalah jika fluida semakin cepat

dalam kran pengendali atau disekitar impeler pompa

Penguapan itu sendiri tidak menyebabkan kerusakan Walau demikian bila kecepatan

berkurang dan tekanan bertambah uap akan menguap dan jatuh Hal ini memiliki tiga

pengaruh yang tidak dikehendaki

Erosi permukaan baling-baling terutama jika memompa cairan berbasis air

Meningkatnya kebisingan dan getaran mengakibatkan umur sil dan bearing menjadi

ebih pendek

Menyumbat sebagian lintasan impeler yang menurunkan kinerja pompa dan dalam kasus

yang ekstrim dapat menyebabkan kehilangan head total

Head Hisapan Positif Netto Tersedia Net Positive Suction Head Available (NPSHA)

menandakan jumlah hhisapan pompa yang melebihi tekanan uap cairan dan merupakan

karakteristik rancangan sistim NPSH yang diperlukan (NPSHR) adalah hisapan pompa yang

diperlukan untuk menghindari kavitasi dan merupakan karakteristik rancangan pompa

Pompa Torak

Pompa torak merupakan bagian terbesar dari kelompok pompa desak dengan gerak bolak-

balik Pompa torak dapat dibagi menjadi beberapa bagian antara lain sebagai berikut

1 Menurut cara kerjanya (a) pompa torak kerja tunggal (b) pompa torak kerja ganda

2 Menurut jumlah silindar yang dilaksanakan (a) pompa torak silindar tunggal (b)

pompa torak silindar banyak

Cara kerja popma torak silinder tunggal

Bila torak bergerak ke atas maka cairan akan terhisap jika torak bergerak ke bawah maka

cairan akan tertekan Karena torak selalu memilki kecepatan yang tidak tetap maka pada

pompa torak terjadi aliran zat cair yang tidak teratur Pada awal dana akhir langkahnya yaitu

23

pada titik mati torak berhenti sebentar dan torak itu mempunyai kecapatan terbesar pada

bagian tengah langkahnya Pada pompa torak satu silinder yang bekerja tunggal yang

penghisapan dan pengempaannya hanya terjadi pada satu sisi torak pompa malah tidak

mengeluarkan zat cair selam waktu tertentu

Cara kerja pompa torak satu silinder kerja ganda

Pompa mempunyai sebuah silinder sebuah torak dua buah katup isap dan dua buah katup

kempa Bila torak bergerak ke kanan maka katup isap akan tertutup dan katup kempa akan

membuka Zat cair yang berada di sebelah kanan sisi torak di kempa ke saluran kempa

melalui saluran kempa

Gambar Pompa torak

PENGKAJIAN POMPA

Bagian ini menjelaskan pengkajian kinerja pompa dan sistim pemompaan3

Bagaimana menghitung kinerja pompa

Kerja yang ditampilkan oleh sebuah pompa merupakan fungsi dari head total dan berat cairan

yang dipompa dalam jangka waktu yang diberikan Daya batang torak pompa (Ps) adalah

daya Hp yag dikirimkan ke batang torak pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya batang torak pompa Ps= Daya hidrolik hp Efisiensi pompa pump

Atau

24

Efisiensi pompa pump = Daya hidrolik Daya batang torak pompa

Keluaran pompa daya Hp air atau daya Hp hidrolik (hp) adalah daya Hp cairan yang

dikirimkan oleh pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya hidrolik hp = Q (m3detik ) x (hd - hs dalam m) x (kgm3) x g (mdetik2) 1000

Dimana

Q = debit aliran

hd = head pembuangan

hs = head penghisapan

= massa jenis fluida

g = percepatan gravitasi

Kesulitan-kesulitan dalam pengkajian pompa

Dalam praktek lebih sulit mengkaji kinerja pompa Beberapa alasan pentingnya adalah

Tidak adanya data pompa yang spesifik Data spesifikasi pompa (lihat Lembar Kerja 1

pada bagian 6) diperlukan untuk mengkaji kinerja pompa Hampir kebanyakan perusahaan

tidak memegang dokumen asli peralatan (OEM) yang memberikan data-data tersebut

Dalam kasus seperti ini persentase beban pompa untuk aliran pompa atau head tidak

dapat diperkirakan secara memuaskan

Kesulitan dalam pengukuran aliran Sulit untuk mengukur aliran yang sebenarnya

Bebarapa metoda digunakan untuk mengukur aliran Pada hampir kebanyakan kasus debit

aliran dihitung berdasarkan pada jenis fluida head dan ukuran pipa dll namun gambaran

yang dihitung mungkin tidak akan tepat Metoda lainnya membagi volum tangki dengan

waktu yang digunakan oleh pompa untuk mengisi tangki Tetapi metoda ini hanya dapat

diterapkan jika satu pompa berada dalam operasi dan jika kran pembuangan tangki

tertutup Cara yang paling canggih tepat dan memakan waktu sangat sedikit untuk

mengukur aliran pompa adalah dengan pengukuran yang menggunakan pengukur aliran

ultrasonik

Kalibrasi yang tidak benar terhadap pengukur tekanan dan instrumen pengukuran

Kalibrasi yang benar pada seluruh pengukur tekanan pada jalur penghisapan dan pembuangan

dan instrumen pengukur daya lainnya adalah penting untuk mendapatkan pengukuran

25

yang tepat Namun kalibrasi tidak harus selalu dilakukan Kadangkala digunakan faktor

koreksi jika alat pengukur dan instrumen tidak dikalibrasi dengan benar Keduanya akan

mengakibatkan tidak benarnya pengkajian kinerja pompa

4 PELUANG-PELUANG EFISIENSI ENERGI

Bagian ini meliputi area utama untuk memperbaiki pompa dan sistim pemompaan Area

utama bagi penghematan energi meliputi

Memilih pompa yang benar

Mengendalikan debit aliran dengan variasi kecepatan

Pompa dalam susunan paralel untuk memenuhi permintaan yang beragam

Membuang kran pengendali aliran

Membuang kendali by-pass

Kendali startstop pompa

Memperbaiki keseimbangan impeler

41 Memilih pompa yang benar4

Dalam memilih pompa para pemasok berusaha untuk mencocokan kurva sistim yang

diberikan oleh fihak pengguna dengan kurva pompa yang memenuhi kebutuhan tersebut

sedekat mungkin Titik operasi pompa adalah titik dimana kurva pompa dan kurva tahanan

sistim berpotongan (sebagaimana dijelaskan pada bagian 123) Walau begitu tidak

memungkinkan bagi satu titik operasi memenuhi seluruh kondisi operasi yang dikehendaki

Sebagai contoh bila kran pembuangan tersumbat kurva tahanan sistim bergeser ke sebelah

kiri dan begitu juga dengan titik operasinya (lihat Gambar 13) Gambar 13 dibawah

memperlihatkan kurva kinerja pompa yang dipasok penjual untuk pompa sentrifugal dimana

cairan yang akan dipompa adalah air bersih Titik Efisiensi Terbaik Best Efficiency Point

(BEP) merupakan kapasitas pemompaan pada diameter impeler maksimum dimana efisiensi

pompanya adalah yang paling tinggi Seluruh titik kesebelah kanan atau kiri BEP memiliki

efisiensi lebih rendah BEP terpengaruh jika pompa yang terpilih ukurannya berlebih

Alasannya adalah bahwa aliran pompa dengan ukuran berlebih harus dikendalikan dengan

metoda yang berbeda seperti kran penutup atau jalur by-pass Keduanya memberikan

tahanan tambahan dengan meningkatnya gesekan Sebagai akibatnya kurva sistim bergeser ke

kiri dan berpotongan dengan kurva pompa pada titik lainnya Sekarang BEP nya juga menjadi

lebih rendah Dengan kata lain efisiensi pompa berkurang sebab aliran keluar berkurang akan

tetapi pemakaian dayanya tidak Ketidak efisiensian pompa dengan ukuran berlebih dapat

26

diatasi dengan sebagai contoh pemasangan VSD penggerak dua kecepatan rpm lebih

rendah impeler yang lebih kecil atau yang seimbang (BEE 2004)

Gambar 13 Kurva kinerja pompa sentrifugal diberikan oleh pemasok

(Biro Efisiensi Energi 2004)

Menjelaskan pengaruh kecepatan5

Perputaran impeler pompa sentrifugal menghasilkan head Kecepatan keliling impeler

berhubungan langsung dengan kecepatan perputaran batang torak Oleh karena itu variasi

kecepatan putaran berpengaruh langsung pada kinerja pompa Parameter kinerja pompa

(debit alir head daya) akan berubah dengan bervariasinya kecepatan putaran Oleh karena

itu untuk mengendalikan kecepatan yang aman pada kecepatan yang berbeda-beda maka

penting untuk mengerti hubungan antara keduanya

Persamaan yang menjelaskan hubungan tersebut dikenal dengan ldquoHukum Afinitasrdquo

Debit aliran (Q) berbanding lurus dengan kecepatan putaran (N)

Head (H) berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan putarar

Daya (P) berbanding lurus dengan kubik kecepatan putaran

Sebagaimana dapat dilihat dari hukum diatas penggandaan kecepatan putaran pompa

sentrifugal akan meningkatkan pemakaian daya 8 kalinya Sebaliknya penurunan kecepatan

yang kecil akan berakibat penurunan pemakaian daya yang sangat besar Hal ini menjadikan

dasar bagi penghematan energi pada pompa sentrifugal dengan kebutuhan aliran yang

27

bervariasi Hal yang relevan untuk dicatat bahwa pengendalian aliran oleh pengaturan

kecepatan selalu lebih efisien daripada oleh kran pengendali Hal ini disebabkan kran

menurunkan aliran namun tidak menurunkan pemakaian energi pompa Sebagai tambahan

terhadap penghematan energi terdapat manfaat lainnya dari kecepatan yang lebih rendah

tersebut

Umur bantalan meningkat Hal ini disebabkan bantalan membawa gaya hidrolik pada

impeler (dihasilkan oleh profil tekanan dibagian dalam wadah pompa) yang berkurang

kira-kira sebesar kuadrat kecepatan Untuk sebuah pompa umur bantalan sebanding

dengan kecepatan pangkat tujuh (N7)

Getaran dan kebisingan berkurang dan umur sil meningkat selama titik tugas tetap berada

didalam kisaran operasi yang diperbolehkan

Menggunakan penggerak kecepatan yang bervariasi variable speed drive (VSD)

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa pengendalian kecepatan pompa merupakan

cara yang paling efisien dalam mengendalikan aliran sebab jika kecepatan pompa berkurang

maka pemakaian daya juga berkurang Metoda yang biasanya banyak digunakan untuk

menurunkan kecepatan pompa adalah Penggerak Kecepatan yang Bervariasi Variable Speed

Drive (VSD)

VSD memperbolehkan pengaturan kecepatan pompa berada diatas kisaran yang kontinyu

menghindarkan kebutuhan untuk melompat dari satu kecepatan ke kecepatan lainnya

sebagaimana yang terjadi dengan pompa yang berkecepatan berlipat Kecepatan pompa

dengan pengendali VSD menggunakan dua jenis sistim

VSD mekanis meliputi sarang hidrolik kopling fluida dan belts dan pully yang dapat

diatur-atur

VSD listrik meliputi sarang arus eddy pengendali motor dengan rotor yang melingkar

pengendali frekuensi yang bervariasi variable frequency drives (VFDs)

VFDs adalah yang paling populer dan mengatur frekuensi listrik dari daya yang dipasok ke

motor untuk mengubah kecepatan perputaran motor Untuk beberapa sistim VFDs

menawarkan sesuatu yang berharga untuk memperbaiki efisiensi operasi pompa pada kondisi

operasi yang berbeda-beda Pengaruh pelambatan kecepatan pompa pada operasi pompa

28

digambarkan dalam Gambar 14 Ketika VFD menurunkan RPM pompa kurva headaliran

dan daya bergerak turun dan ke arah kiri dan kurva efisiensi juga bergeser ke sebelah kiri

Keuntungan utama penggunaan VSD disamping penghematan energi adalah (US DOE

2004)

Memperbaiki pengendalian proses sebab dapat memperbaiki variasi- variasi kecil dalam

aliran lebih cepat

Memperbaiki kehandalan sistim sebab pemakaian pompa bantalan dan sil jadi berkurang

Penurunan modal dan biaya perawatan sebab kran pengendali jalur by-pass dan starter

konvensional tidak diperlukan lagi Kemampuan starter lunak VSD membolehkan motor

memiliki arus start-up yang lebih rendah

Gambar 14 Pengaruh dari VFD (US DOE 2004)

Pompa yang dipasang paralel untuk memenuhi permintaan yang bervariasi

Mengoperasikan dua pompa secara paralel dan mematikan salah satu jika kebutuhan menjadi

lebih rendah dapat menghasilkan penghematan energi yang signifikan Dapat digunakan

pompa yang memberikan debit aliran yang berbeda-beda Pompa yang dipasang secara

paralel merupakan sebuah opsi jika head statik lebih dari lima puluh persen head total

Gambar 15 memperlihatkan kurva pompa untuk pompa tunggal dua pompa yang beroperasi

secara paralel Gambar ini juga memperlihatkan bahwa kurva sistim pada umumnya tidak

berubah dengan jalannya pompa secara paralel Debit aliran lebih rendah dari penjumlahan

debit aliran berbagai pompa

29

Gambar 15 Kurva kinerja pompa yang dipasang paralel (BPMA)

Menghilangkan kran pengendali aliran

Metoda lain untuk mengendalikan aliran adalah dengan menutup atau membuka kran

pembuangan (hal ini dikenal juga dengan kran ldquothrottlingrdquo) Walau metoda ini menurunkan

tekanan namun tidak mengurangi pemakaian daya sebab head total (head statik) bertambah

Gambar 16 memperlihatkan bagaimana kurva sistim bergerak naik dan ke kiri ketika kran

pembuangan ditutup setengahnya Metoda ini meningkatkan getaran dan korosi sehingga

meningkatkan biaya perawatan pompa dan secara potensial mengurangi umurnya VSD

merupakan suatu pemecahan yang lebih baik dari sudut pandang efisiensi energi

30

Gambar 16 Pengendalian Aliran Pompa dengan Kran (BPMA)

Page 23: Pompa Torak

23

pada titik mati torak berhenti sebentar dan torak itu mempunyai kecapatan terbesar pada

bagian tengah langkahnya Pada pompa torak satu silinder yang bekerja tunggal yang

penghisapan dan pengempaannya hanya terjadi pada satu sisi torak pompa malah tidak

mengeluarkan zat cair selam waktu tertentu

Cara kerja pompa torak satu silinder kerja ganda

Pompa mempunyai sebuah silinder sebuah torak dua buah katup isap dan dua buah katup

kempa Bila torak bergerak ke kanan maka katup isap akan tertutup dan katup kempa akan

membuka Zat cair yang berada di sebelah kanan sisi torak di kempa ke saluran kempa

melalui saluran kempa

Gambar Pompa torak

PENGKAJIAN POMPA

Bagian ini menjelaskan pengkajian kinerja pompa dan sistim pemompaan3

Bagaimana menghitung kinerja pompa

Kerja yang ditampilkan oleh sebuah pompa merupakan fungsi dari head total dan berat cairan

yang dipompa dalam jangka waktu yang diberikan Daya batang torak pompa (Ps) adalah

daya Hp yag dikirimkan ke batang torak pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya batang torak pompa Ps= Daya hidrolik hp Efisiensi pompa pump

Atau

24

Efisiensi pompa pump = Daya hidrolik Daya batang torak pompa

Keluaran pompa daya Hp air atau daya Hp hidrolik (hp) adalah daya Hp cairan yang

dikirimkan oleh pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya hidrolik hp = Q (m3detik ) x (hd - hs dalam m) x (kgm3) x g (mdetik2) 1000

Dimana

Q = debit aliran

hd = head pembuangan

hs = head penghisapan

= massa jenis fluida

g = percepatan gravitasi

Kesulitan-kesulitan dalam pengkajian pompa

Dalam praktek lebih sulit mengkaji kinerja pompa Beberapa alasan pentingnya adalah

Tidak adanya data pompa yang spesifik Data spesifikasi pompa (lihat Lembar Kerja 1

pada bagian 6) diperlukan untuk mengkaji kinerja pompa Hampir kebanyakan perusahaan

tidak memegang dokumen asli peralatan (OEM) yang memberikan data-data tersebut

Dalam kasus seperti ini persentase beban pompa untuk aliran pompa atau head tidak

dapat diperkirakan secara memuaskan

Kesulitan dalam pengukuran aliran Sulit untuk mengukur aliran yang sebenarnya

Bebarapa metoda digunakan untuk mengukur aliran Pada hampir kebanyakan kasus debit

aliran dihitung berdasarkan pada jenis fluida head dan ukuran pipa dll namun gambaran

yang dihitung mungkin tidak akan tepat Metoda lainnya membagi volum tangki dengan

waktu yang digunakan oleh pompa untuk mengisi tangki Tetapi metoda ini hanya dapat

diterapkan jika satu pompa berada dalam operasi dan jika kran pembuangan tangki

tertutup Cara yang paling canggih tepat dan memakan waktu sangat sedikit untuk

mengukur aliran pompa adalah dengan pengukuran yang menggunakan pengukur aliran

ultrasonik

Kalibrasi yang tidak benar terhadap pengukur tekanan dan instrumen pengukuran

Kalibrasi yang benar pada seluruh pengukur tekanan pada jalur penghisapan dan pembuangan

dan instrumen pengukur daya lainnya adalah penting untuk mendapatkan pengukuran

25

yang tepat Namun kalibrasi tidak harus selalu dilakukan Kadangkala digunakan faktor

koreksi jika alat pengukur dan instrumen tidak dikalibrasi dengan benar Keduanya akan

mengakibatkan tidak benarnya pengkajian kinerja pompa

4 PELUANG-PELUANG EFISIENSI ENERGI

Bagian ini meliputi area utama untuk memperbaiki pompa dan sistim pemompaan Area

utama bagi penghematan energi meliputi

Memilih pompa yang benar

Mengendalikan debit aliran dengan variasi kecepatan

Pompa dalam susunan paralel untuk memenuhi permintaan yang beragam

Membuang kran pengendali aliran

Membuang kendali by-pass

Kendali startstop pompa

Memperbaiki keseimbangan impeler

41 Memilih pompa yang benar4

Dalam memilih pompa para pemasok berusaha untuk mencocokan kurva sistim yang

diberikan oleh fihak pengguna dengan kurva pompa yang memenuhi kebutuhan tersebut

sedekat mungkin Titik operasi pompa adalah titik dimana kurva pompa dan kurva tahanan

sistim berpotongan (sebagaimana dijelaskan pada bagian 123) Walau begitu tidak

memungkinkan bagi satu titik operasi memenuhi seluruh kondisi operasi yang dikehendaki

Sebagai contoh bila kran pembuangan tersumbat kurva tahanan sistim bergeser ke sebelah

kiri dan begitu juga dengan titik operasinya (lihat Gambar 13) Gambar 13 dibawah

memperlihatkan kurva kinerja pompa yang dipasok penjual untuk pompa sentrifugal dimana

cairan yang akan dipompa adalah air bersih Titik Efisiensi Terbaik Best Efficiency Point

(BEP) merupakan kapasitas pemompaan pada diameter impeler maksimum dimana efisiensi

pompanya adalah yang paling tinggi Seluruh titik kesebelah kanan atau kiri BEP memiliki

efisiensi lebih rendah BEP terpengaruh jika pompa yang terpilih ukurannya berlebih

Alasannya adalah bahwa aliran pompa dengan ukuran berlebih harus dikendalikan dengan

metoda yang berbeda seperti kran penutup atau jalur by-pass Keduanya memberikan

tahanan tambahan dengan meningkatnya gesekan Sebagai akibatnya kurva sistim bergeser ke

kiri dan berpotongan dengan kurva pompa pada titik lainnya Sekarang BEP nya juga menjadi

lebih rendah Dengan kata lain efisiensi pompa berkurang sebab aliran keluar berkurang akan

tetapi pemakaian dayanya tidak Ketidak efisiensian pompa dengan ukuran berlebih dapat

26

diatasi dengan sebagai contoh pemasangan VSD penggerak dua kecepatan rpm lebih

rendah impeler yang lebih kecil atau yang seimbang (BEE 2004)

Gambar 13 Kurva kinerja pompa sentrifugal diberikan oleh pemasok

(Biro Efisiensi Energi 2004)

Menjelaskan pengaruh kecepatan5

Perputaran impeler pompa sentrifugal menghasilkan head Kecepatan keliling impeler

berhubungan langsung dengan kecepatan perputaran batang torak Oleh karena itu variasi

kecepatan putaran berpengaruh langsung pada kinerja pompa Parameter kinerja pompa

(debit alir head daya) akan berubah dengan bervariasinya kecepatan putaran Oleh karena

itu untuk mengendalikan kecepatan yang aman pada kecepatan yang berbeda-beda maka

penting untuk mengerti hubungan antara keduanya

Persamaan yang menjelaskan hubungan tersebut dikenal dengan ldquoHukum Afinitasrdquo

Debit aliran (Q) berbanding lurus dengan kecepatan putaran (N)

Head (H) berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan putarar

Daya (P) berbanding lurus dengan kubik kecepatan putaran

Sebagaimana dapat dilihat dari hukum diatas penggandaan kecepatan putaran pompa

sentrifugal akan meningkatkan pemakaian daya 8 kalinya Sebaliknya penurunan kecepatan

yang kecil akan berakibat penurunan pemakaian daya yang sangat besar Hal ini menjadikan

dasar bagi penghematan energi pada pompa sentrifugal dengan kebutuhan aliran yang

27

bervariasi Hal yang relevan untuk dicatat bahwa pengendalian aliran oleh pengaturan

kecepatan selalu lebih efisien daripada oleh kran pengendali Hal ini disebabkan kran

menurunkan aliran namun tidak menurunkan pemakaian energi pompa Sebagai tambahan

terhadap penghematan energi terdapat manfaat lainnya dari kecepatan yang lebih rendah

tersebut

Umur bantalan meningkat Hal ini disebabkan bantalan membawa gaya hidrolik pada

impeler (dihasilkan oleh profil tekanan dibagian dalam wadah pompa) yang berkurang

kira-kira sebesar kuadrat kecepatan Untuk sebuah pompa umur bantalan sebanding

dengan kecepatan pangkat tujuh (N7)

Getaran dan kebisingan berkurang dan umur sil meningkat selama titik tugas tetap berada

didalam kisaran operasi yang diperbolehkan

Menggunakan penggerak kecepatan yang bervariasi variable speed drive (VSD)

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa pengendalian kecepatan pompa merupakan

cara yang paling efisien dalam mengendalikan aliran sebab jika kecepatan pompa berkurang

maka pemakaian daya juga berkurang Metoda yang biasanya banyak digunakan untuk

menurunkan kecepatan pompa adalah Penggerak Kecepatan yang Bervariasi Variable Speed

Drive (VSD)

VSD memperbolehkan pengaturan kecepatan pompa berada diatas kisaran yang kontinyu

menghindarkan kebutuhan untuk melompat dari satu kecepatan ke kecepatan lainnya

sebagaimana yang terjadi dengan pompa yang berkecepatan berlipat Kecepatan pompa

dengan pengendali VSD menggunakan dua jenis sistim

VSD mekanis meliputi sarang hidrolik kopling fluida dan belts dan pully yang dapat

diatur-atur

VSD listrik meliputi sarang arus eddy pengendali motor dengan rotor yang melingkar

pengendali frekuensi yang bervariasi variable frequency drives (VFDs)

VFDs adalah yang paling populer dan mengatur frekuensi listrik dari daya yang dipasok ke

motor untuk mengubah kecepatan perputaran motor Untuk beberapa sistim VFDs

menawarkan sesuatu yang berharga untuk memperbaiki efisiensi operasi pompa pada kondisi

operasi yang berbeda-beda Pengaruh pelambatan kecepatan pompa pada operasi pompa

28

digambarkan dalam Gambar 14 Ketika VFD menurunkan RPM pompa kurva headaliran

dan daya bergerak turun dan ke arah kiri dan kurva efisiensi juga bergeser ke sebelah kiri

Keuntungan utama penggunaan VSD disamping penghematan energi adalah (US DOE

2004)

Memperbaiki pengendalian proses sebab dapat memperbaiki variasi- variasi kecil dalam

aliran lebih cepat

Memperbaiki kehandalan sistim sebab pemakaian pompa bantalan dan sil jadi berkurang

Penurunan modal dan biaya perawatan sebab kran pengendali jalur by-pass dan starter

konvensional tidak diperlukan lagi Kemampuan starter lunak VSD membolehkan motor

memiliki arus start-up yang lebih rendah

Gambar 14 Pengaruh dari VFD (US DOE 2004)

Pompa yang dipasang paralel untuk memenuhi permintaan yang bervariasi

Mengoperasikan dua pompa secara paralel dan mematikan salah satu jika kebutuhan menjadi

lebih rendah dapat menghasilkan penghematan energi yang signifikan Dapat digunakan

pompa yang memberikan debit aliran yang berbeda-beda Pompa yang dipasang secara

paralel merupakan sebuah opsi jika head statik lebih dari lima puluh persen head total

Gambar 15 memperlihatkan kurva pompa untuk pompa tunggal dua pompa yang beroperasi

secara paralel Gambar ini juga memperlihatkan bahwa kurva sistim pada umumnya tidak

berubah dengan jalannya pompa secara paralel Debit aliran lebih rendah dari penjumlahan

debit aliran berbagai pompa

29

Gambar 15 Kurva kinerja pompa yang dipasang paralel (BPMA)

Menghilangkan kran pengendali aliran

Metoda lain untuk mengendalikan aliran adalah dengan menutup atau membuka kran

pembuangan (hal ini dikenal juga dengan kran ldquothrottlingrdquo) Walau metoda ini menurunkan

tekanan namun tidak mengurangi pemakaian daya sebab head total (head statik) bertambah

Gambar 16 memperlihatkan bagaimana kurva sistim bergerak naik dan ke kiri ketika kran

pembuangan ditutup setengahnya Metoda ini meningkatkan getaran dan korosi sehingga

meningkatkan biaya perawatan pompa dan secara potensial mengurangi umurnya VSD

merupakan suatu pemecahan yang lebih baik dari sudut pandang efisiensi energi

30

Gambar 16 Pengendalian Aliran Pompa dengan Kran (BPMA)

Page 24: Pompa Torak

24

Efisiensi pompa pump = Daya hidrolik Daya batang torak pompa

Keluaran pompa daya Hp air atau daya Hp hidrolik (hp) adalah daya Hp cairan yang

dikirimkan oleh pompa dan dapat dihitung sebagai berikut

Daya hidrolik hp = Q (m3detik ) x (hd - hs dalam m) x (kgm3) x g (mdetik2) 1000

Dimana

Q = debit aliran

hd = head pembuangan

hs = head penghisapan

= massa jenis fluida

g = percepatan gravitasi

Kesulitan-kesulitan dalam pengkajian pompa

Dalam praktek lebih sulit mengkaji kinerja pompa Beberapa alasan pentingnya adalah

Tidak adanya data pompa yang spesifik Data spesifikasi pompa (lihat Lembar Kerja 1

pada bagian 6) diperlukan untuk mengkaji kinerja pompa Hampir kebanyakan perusahaan

tidak memegang dokumen asli peralatan (OEM) yang memberikan data-data tersebut

Dalam kasus seperti ini persentase beban pompa untuk aliran pompa atau head tidak

dapat diperkirakan secara memuaskan

Kesulitan dalam pengukuran aliran Sulit untuk mengukur aliran yang sebenarnya

Bebarapa metoda digunakan untuk mengukur aliran Pada hampir kebanyakan kasus debit

aliran dihitung berdasarkan pada jenis fluida head dan ukuran pipa dll namun gambaran

yang dihitung mungkin tidak akan tepat Metoda lainnya membagi volum tangki dengan

waktu yang digunakan oleh pompa untuk mengisi tangki Tetapi metoda ini hanya dapat

diterapkan jika satu pompa berada dalam operasi dan jika kran pembuangan tangki

tertutup Cara yang paling canggih tepat dan memakan waktu sangat sedikit untuk

mengukur aliran pompa adalah dengan pengukuran yang menggunakan pengukur aliran

ultrasonik

Kalibrasi yang tidak benar terhadap pengukur tekanan dan instrumen pengukuran

Kalibrasi yang benar pada seluruh pengukur tekanan pada jalur penghisapan dan pembuangan

dan instrumen pengukur daya lainnya adalah penting untuk mendapatkan pengukuran

25

yang tepat Namun kalibrasi tidak harus selalu dilakukan Kadangkala digunakan faktor

koreksi jika alat pengukur dan instrumen tidak dikalibrasi dengan benar Keduanya akan

mengakibatkan tidak benarnya pengkajian kinerja pompa

4 PELUANG-PELUANG EFISIENSI ENERGI

Bagian ini meliputi area utama untuk memperbaiki pompa dan sistim pemompaan Area

utama bagi penghematan energi meliputi

Memilih pompa yang benar

Mengendalikan debit aliran dengan variasi kecepatan

Pompa dalam susunan paralel untuk memenuhi permintaan yang beragam

Membuang kran pengendali aliran

Membuang kendali by-pass

Kendali startstop pompa

Memperbaiki keseimbangan impeler

41 Memilih pompa yang benar4

Dalam memilih pompa para pemasok berusaha untuk mencocokan kurva sistim yang

diberikan oleh fihak pengguna dengan kurva pompa yang memenuhi kebutuhan tersebut

sedekat mungkin Titik operasi pompa adalah titik dimana kurva pompa dan kurva tahanan

sistim berpotongan (sebagaimana dijelaskan pada bagian 123) Walau begitu tidak

memungkinkan bagi satu titik operasi memenuhi seluruh kondisi operasi yang dikehendaki

Sebagai contoh bila kran pembuangan tersumbat kurva tahanan sistim bergeser ke sebelah

kiri dan begitu juga dengan titik operasinya (lihat Gambar 13) Gambar 13 dibawah

memperlihatkan kurva kinerja pompa yang dipasok penjual untuk pompa sentrifugal dimana

cairan yang akan dipompa adalah air bersih Titik Efisiensi Terbaik Best Efficiency Point

(BEP) merupakan kapasitas pemompaan pada diameter impeler maksimum dimana efisiensi

pompanya adalah yang paling tinggi Seluruh titik kesebelah kanan atau kiri BEP memiliki

efisiensi lebih rendah BEP terpengaruh jika pompa yang terpilih ukurannya berlebih

Alasannya adalah bahwa aliran pompa dengan ukuran berlebih harus dikendalikan dengan

metoda yang berbeda seperti kran penutup atau jalur by-pass Keduanya memberikan

tahanan tambahan dengan meningkatnya gesekan Sebagai akibatnya kurva sistim bergeser ke

kiri dan berpotongan dengan kurva pompa pada titik lainnya Sekarang BEP nya juga menjadi

lebih rendah Dengan kata lain efisiensi pompa berkurang sebab aliran keluar berkurang akan

tetapi pemakaian dayanya tidak Ketidak efisiensian pompa dengan ukuran berlebih dapat

26

diatasi dengan sebagai contoh pemasangan VSD penggerak dua kecepatan rpm lebih

rendah impeler yang lebih kecil atau yang seimbang (BEE 2004)

Gambar 13 Kurva kinerja pompa sentrifugal diberikan oleh pemasok

(Biro Efisiensi Energi 2004)

Menjelaskan pengaruh kecepatan5

Perputaran impeler pompa sentrifugal menghasilkan head Kecepatan keliling impeler

berhubungan langsung dengan kecepatan perputaran batang torak Oleh karena itu variasi

kecepatan putaran berpengaruh langsung pada kinerja pompa Parameter kinerja pompa

(debit alir head daya) akan berubah dengan bervariasinya kecepatan putaran Oleh karena

itu untuk mengendalikan kecepatan yang aman pada kecepatan yang berbeda-beda maka

penting untuk mengerti hubungan antara keduanya

Persamaan yang menjelaskan hubungan tersebut dikenal dengan ldquoHukum Afinitasrdquo

Debit aliran (Q) berbanding lurus dengan kecepatan putaran (N)

Head (H) berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan putarar

Daya (P) berbanding lurus dengan kubik kecepatan putaran

Sebagaimana dapat dilihat dari hukum diatas penggandaan kecepatan putaran pompa

sentrifugal akan meningkatkan pemakaian daya 8 kalinya Sebaliknya penurunan kecepatan

yang kecil akan berakibat penurunan pemakaian daya yang sangat besar Hal ini menjadikan

dasar bagi penghematan energi pada pompa sentrifugal dengan kebutuhan aliran yang

27

bervariasi Hal yang relevan untuk dicatat bahwa pengendalian aliran oleh pengaturan

kecepatan selalu lebih efisien daripada oleh kran pengendali Hal ini disebabkan kran

menurunkan aliran namun tidak menurunkan pemakaian energi pompa Sebagai tambahan

terhadap penghematan energi terdapat manfaat lainnya dari kecepatan yang lebih rendah

tersebut

Umur bantalan meningkat Hal ini disebabkan bantalan membawa gaya hidrolik pada

impeler (dihasilkan oleh profil tekanan dibagian dalam wadah pompa) yang berkurang

kira-kira sebesar kuadrat kecepatan Untuk sebuah pompa umur bantalan sebanding

dengan kecepatan pangkat tujuh (N7)

Getaran dan kebisingan berkurang dan umur sil meningkat selama titik tugas tetap berada

didalam kisaran operasi yang diperbolehkan

Menggunakan penggerak kecepatan yang bervariasi variable speed drive (VSD)

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa pengendalian kecepatan pompa merupakan

cara yang paling efisien dalam mengendalikan aliran sebab jika kecepatan pompa berkurang

maka pemakaian daya juga berkurang Metoda yang biasanya banyak digunakan untuk

menurunkan kecepatan pompa adalah Penggerak Kecepatan yang Bervariasi Variable Speed

Drive (VSD)

VSD memperbolehkan pengaturan kecepatan pompa berada diatas kisaran yang kontinyu

menghindarkan kebutuhan untuk melompat dari satu kecepatan ke kecepatan lainnya

sebagaimana yang terjadi dengan pompa yang berkecepatan berlipat Kecepatan pompa

dengan pengendali VSD menggunakan dua jenis sistim

VSD mekanis meliputi sarang hidrolik kopling fluida dan belts dan pully yang dapat

diatur-atur

VSD listrik meliputi sarang arus eddy pengendali motor dengan rotor yang melingkar

pengendali frekuensi yang bervariasi variable frequency drives (VFDs)

VFDs adalah yang paling populer dan mengatur frekuensi listrik dari daya yang dipasok ke

motor untuk mengubah kecepatan perputaran motor Untuk beberapa sistim VFDs

menawarkan sesuatu yang berharga untuk memperbaiki efisiensi operasi pompa pada kondisi

operasi yang berbeda-beda Pengaruh pelambatan kecepatan pompa pada operasi pompa

28

digambarkan dalam Gambar 14 Ketika VFD menurunkan RPM pompa kurva headaliran

dan daya bergerak turun dan ke arah kiri dan kurva efisiensi juga bergeser ke sebelah kiri

Keuntungan utama penggunaan VSD disamping penghematan energi adalah (US DOE

2004)

Memperbaiki pengendalian proses sebab dapat memperbaiki variasi- variasi kecil dalam

aliran lebih cepat

Memperbaiki kehandalan sistim sebab pemakaian pompa bantalan dan sil jadi berkurang

Penurunan modal dan biaya perawatan sebab kran pengendali jalur by-pass dan starter

konvensional tidak diperlukan lagi Kemampuan starter lunak VSD membolehkan motor

memiliki arus start-up yang lebih rendah

Gambar 14 Pengaruh dari VFD (US DOE 2004)

Pompa yang dipasang paralel untuk memenuhi permintaan yang bervariasi

Mengoperasikan dua pompa secara paralel dan mematikan salah satu jika kebutuhan menjadi

lebih rendah dapat menghasilkan penghematan energi yang signifikan Dapat digunakan

pompa yang memberikan debit aliran yang berbeda-beda Pompa yang dipasang secara

paralel merupakan sebuah opsi jika head statik lebih dari lima puluh persen head total

Gambar 15 memperlihatkan kurva pompa untuk pompa tunggal dua pompa yang beroperasi

secara paralel Gambar ini juga memperlihatkan bahwa kurva sistim pada umumnya tidak

berubah dengan jalannya pompa secara paralel Debit aliran lebih rendah dari penjumlahan

debit aliran berbagai pompa

29

Gambar 15 Kurva kinerja pompa yang dipasang paralel (BPMA)

Menghilangkan kran pengendali aliran

Metoda lain untuk mengendalikan aliran adalah dengan menutup atau membuka kran

pembuangan (hal ini dikenal juga dengan kran ldquothrottlingrdquo) Walau metoda ini menurunkan

tekanan namun tidak mengurangi pemakaian daya sebab head total (head statik) bertambah

Gambar 16 memperlihatkan bagaimana kurva sistim bergerak naik dan ke kiri ketika kran

pembuangan ditutup setengahnya Metoda ini meningkatkan getaran dan korosi sehingga

meningkatkan biaya perawatan pompa dan secara potensial mengurangi umurnya VSD

merupakan suatu pemecahan yang lebih baik dari sudut pandang efisiensi energi

30

Gambar 16 Pengendalian Aliran Pompa dengan Kran (BPMA)

Page 25: Pompa Torak

25

yang tepat Namun kalibrasi tidak harus selalu dilakukan Kadangkala digunakan faktor

koreksi jika alat pengukur dan instrumen tidak dikalibrasi dengan benar Keduanya akan

mengakibatkan tidak benarnya pengkajian kinerja pompa

4 PELUANG-PELUANG EFISIENSI ENERGI

Bagian ini meliputi area utama untuk memperbaiki pompa dan sistim pemompaan Area

utama bagi penghematan energi meliputi

Memilih pompa yang benar

Mengendalikan debit aliran dengan variasi kecepatan

Pompa dalam susunan paralel untuk memenuhi permintaan yang beragam

Membuang kran pengendali aliran

Membuang kendali by-pass

Kendali startstop pompa

Memperbaiki keseimbangan impeler

41 Memilih pompa yang benar4

Dalam memilih pompa para pemasok berusaha untuk mencocokan kurva sistim yang

diberikan oleh fihak pengguna dengan kurva pompa yang memenuhi kebutuhan tersebut

sedekat mungkin Titik operasi pompa adalah titik dimana kurva pompa dan kurva tahanan

sistim berpotongan (sebagaimana dijelaskan pada bagian 123) Walau begitu tidak

memungkinkan bagi satu titik operasi memenuhi seluruh kondisi operasi yang dikehendaki

Sebagai contoh bila kran pembuangan tersumbat kurva tahanan sistim bergeser ke sebelah

kiri dan begitu juga dengan titik operasinya (lihat Gambar 13) Gambar 13 dibawah

memperlihatkan kurva kinerja pompa yang dipasok penjual untuk pompa sentrifugal dimana

cairan yang akan dipompa adalah air bersih Titik Efisiensi Terbaik Best Efficiency Point

(BEP) merupakan kapasitas pemompaan pada diameter impeler maksimum dimana efisiensi

pompanya adalah yang paling tinggi Seluruh titik kesebelah kanan atau kiri BEP memiliki

efisiensi lebih rendah BEP terpengaruh jika pompa yang terpilih ukurannya berlebih

Alasannya adalah bahwa aliran pompa dengan ukuran berlebih harus dikendalikan dengan

metoda yang berbeda seperti kran penutup atau jalur by-pass Keduanya memberikan

tahanan tambahan dengan meningkatnya gesekan Sebagai akibatnya kurva sistim bergeser ke

kiri dan berpotongan dengan kurva pompa pada titik lainnya Sekarang BEP nya juga menjadi

lebih rendah Dengan kata lain efisiensi pompa berkurang sebab aliran keluar berkurang akan

tetapi pemakaian dayanya tidak Ketidak efisiensian pompa dengan ukuran berlebih dapat

26

diatasi dengan sebagai contoh pemasangan VSD penggerak dua kecepatan rpm lebih

rendah impeler yang lebih kecil atau yang seimbang (BEE 2004)

Gambar 13 Kurva kinerja pompa sentrifugal diberikan oleh pemasok

(Biro Efisiensi Energi 2004)

Menjelaskan pengaruh kecepatan5

Perputaran impeler pompa sentrifugal menghasilkan head Kecepatan keliling impeler

berhubungan langsung dengan kecepatan perputaran batang torak Oleh karena itu variasi

kecepatan putaran berpengaruh langsung pada kinerja pompa Parameter kinerja pompa

(debit alir head daya) akan berubah dengan bervariasinya kecepatan putaran Oleh karena

itu untuk mengendalikan kecepatan yang aman pada kecepatan yang berbeda-beda maka

penting untuk mengerti hubungan antara keduanya

Persamaan yang menjelaskan hubungan tersebut dikenal dengan ldquoHukum Afinitasrdquo

Debit aliran (Q) berbanding lurus dengan kecepatan putaran (N)

Head (H) berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan putarar

Daya (P) berbanding lurus dengan kubik kecepatan putaran

Sebagaimana dapat dilihat dari hukum diatas penggandaan kecepatan putaran pompa

sentrifugal akan meningkatkan pemakaian daya 8 kalinya Sebaliknya penurunan kecepatan

yang kecil akan berakibat penurunan pemakaian daya yang sangat besar Hal ini menjadikan

dasar bagi penghematan energi pada pompa sentrifugal dengan kebutuhan aliran yang

27

bervariasi Hal yang relevan untuk dicatat bahwa pengendalian aliran oleh pengaturan

kecepatan selalu lebih efisien daripada oleh kran pengendali Hal ini disebabkan kran

menurunkan aliran namun tidak menurunkan pemakaian energi pompa Sebagai tambahan

terhadap penghematan energi terdapat manfaat lainnya dari kecepatan yang lebih rendah

tersebut

Umur bantalan meningkat Hal ini disebabkan bantalan membawa gaya hidrolik pada

impeler (dihasilkan oleh profil tekanan dibagian dalam wadah pompa) yang berkurang

kira-kira sebesar kuadrat kecepatan Untuk sebuah pompa umur bantalan sebanding

dengan kecepatan pangkat tujuh (N7)

Getaran dan kebisingan berkurang dan umur sil meningkat selama titik tugas tetap berada

didalam kisaran operasi yang diperbolehkan

Menggunakan penggerak kecepatan yang bervariasi variable speed drive (VSD)

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa pengendalian kecepatan pompa merupakan

cara yang paling efisien dalam mengendalikan aliran sebab jika kecepatan pompa berkurang

maka pemakaian daya juga berkurang Metoda yang biasanya banyak digunakan untuk

menurunkan kecepatan pompa adalah Penggerak Kecepatan yang Bervariasi Variable Speed

Drive (VSD)

VSD memperbolehkan pengaturan kecepatan pompa berada diatas kisaran yang kontinyu

menghindarkan kebutuhan untuk melompat dari satu kecepatan ke kecepatan lainnya

sebagaimana yang terjadi dengan pompa yang berkecepatan berlipat Kecepatan pompa

dengan pengendali VSD menggunakan dua jenis sistim

VSD mekanis meliputi sarang hidrolik kopling fluida dan belts dan pully yang dapat

diatur-atur

VSD listrik meliputi sarang arus eddy pengendali motor dengan rotor yang melingkar

pengendali frekuensi yang bervariasi variable frequency drives (VFDs)

VFDs adalah yang paling populer dan mengatur frekuensi listrik dari daya yang dipasok ke

motor untuk mengubah kecepatan perputaran motor Untuk beberapa sistim VFDs

menawarkan sesuatu yang berharga untuk memperbaiki efisiensi operasi pompa pada kondisi

operasi yang berbeda-beda Pengaruh pelambatan kecepatan pompa pada operasi pompa

28

digambarkan dalam Gambar 14 Ketika VFD menurunkan RPM pompa kurva headaliran

dan daya bergerak turun dan ke arah kiri dan kurva efisiensi juga bergeser ke sebelah kiri

Keuntungan utama penggunaan VSD disamping penghematan energi adalah (US DOE

2004)

Memperbaiki pengendalian proses sebab dapat memperbaiki variasi- variasi kecil dalam

aliran lebih cepat

Memperbaiki kehandalan sistim sebab pemakaian pompa bantalan dan sil jadi berkurang

Penurunan modal dan biaya perawatan sebab kran pengendali jalur by-pass dan starter

konvensional tidak diperlukan lagi Kemampuan starter lunak VSD membolehkan motor

memiliki arus start-up yang lebih rendah

Gambar 14 Pengaruh dari VFD (US DOE 2004)

Pompa yang dipasang paralel untuk memenuhi permintaan yang bervariasi

Mengoperasikan dua pompa secara paralel dan mematikan salah satu jika kebutuhan menjadi

lebih rendah dapat menghasilkan penghematan energi yang signifikan Dapat digunakan

pompa yang memberikan debit aliran yang berbeda-beda Pompa yang dipasang secara

paralel merupakan sebuah opsi jika head statik lebih dari lima puluh persen head total

Gambar 15 memperlihatkan kurva pompa untuk pompa tunggal dua pompa yang beroperasi

secara paralel Gambar ini juga memperlihatkan bahwa kurva sistim pada umumnya tidak

berubah dengan jalannya pompa secara paralel Debit aliran lebih rendah dari penjumlahan

debit aliran berbagai pompa

29

Gambar 15 Kurva kinerja pompa yang dipasang paralel (BPMA)

Menghilangkan kran pengendali aliran

Metoda lain untuk mengendalikan aliran adalah dengan menutup atau membuka kran

pembuangan (hal ini dikenal juga dengan kran ldquothrottlingrdquo) Walau metoda ini menurunkan

tekanan namun tidak mengurangi pemakaian daya sebab head total (head statik) bertambah

Gambar 16 memperlihatkan bagaimana kurva sistim bergerak naik dan ke kiri ketika kran

pembuangan ditutup setengahnya Metoda ini meningkatkan getaran dan korosi sehingga

meningkatkan biaya perawatan pompa dan secara potensial mengurangi umurnya VSD

merupakan suatu pemecahan yang lebih baik dari sudut pandang efisiensi energi

30

Gambar 16 Pengendalian Aliran Pompa dengan Kran (BPMA)

Page 26: Pompa Torak

26

diatasi dengan sebagai contoh pemasangan VSD penggerak dua kecepatan rpm lebih

rendah impeler yang lebih kecil atau yang seimbang (BEE 2004)

Gambar 13 Kurva kinerja pompa sentrifugal diberikan oleh pemasok

(Biro Efisiensi Energi 2004)

Menjelaskan pengaruh kecepatan5

Perputaran impeler pompa sentrifugal menghasilkan head Kecepatan keliling impeler

berhubungan langsung dengan kecepatan perputaran batang torak Oleh karena itu variasi

kecepatan putaran berpengaruh langsung pada kinerja pompa Parameter kinerja pompa

(debit alir head daya) akan berubah dengan bervariasinya kecepatan putaran Oleh karena

itu untuk mengendalikan kecepatan yang aman pada kecepatan yang berbeda-beda maka

penting untuk mengerti hubungan antara keduanya

Persamaan yang menjelaskan hubungan tersebut dikenal dengan ldquoHukum Afinitasrdquo

Debit aliran (Q) berbanding lurus dengan kecepatan putaran (N)

Head (H) berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan putarar

Daya (P) berbanding lurus dengan kubik kecepatan putaran

Sebagaimana dapat dilihat dari hukum diatas penggandaan kecepatan putaran pompa

sentrifugal akan meningkatkan pemakaian daya 8 kalinya Sebaliknya penurunan kecepatan

yang kecil akan berakibat penurunan pemakaian daya yang sangat besar Hal ini menjadikan

dasar bagi penghematan energi pada pompa sentrifugal dengan kebutuhan aliran yang

27

bervariasi Hal yang relevan untuk dicatat bahwa pengendalian aliran oleh pengaturan

kecepatan selalu lebih efisien daripada oleh kran pengendali Hal ini disebabkan kran

menurunkan aliran namun tidak menurunkan pemakaian energi pompa Sebagai tambahan

terhadap penghematan energi terdapat manfaat lainnya dari kecepatan yang lebih rendah

tersebut

Umur bantalan meningkat Hal ini disebabkan bantalan membawa gaya hidrolik pada

impeler (dihasilkan oleh profil tekanan dibagian dalam wadah pompa) yang berkurang

kira-kira sebesar kuadrat kecepatan Untuk sebuah pompa umur bantalan sebanding

dengan kecepatan pangkat tujuh (N7)

Getaran dan kebisingan berkurang dan umur sil meningkat selama titik tugas tetap berada

didalam kisaran operasi yang diperbolehkan

Menggunakan penggerak kecepatan yang bervariasi variable speed drive (VSD)

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa pengendalian kecepatan pompa merupakan

cara yang paling efisien dalam mengendalikan aliran sebab jika kecepatan pompa berkurang

maka pemakaian daya juga berkurang Metoda yang biasanya banyak digunakan untuk

menurunkan kecepatan pompa adalah Penggerak Kecepatan yang Bervariasi Variable Speed

Drive (VSD)

VSD memperbolehkan pengaturan kecepatan pompa berada diatas kisaran yang kontinyu

menghindarkan kebutuhan untuk melompat dari satu kecepatan ke kecepatan lainnya

sebagaimana yang terjadi dengan pompa yang berkecepatan berlipat Kecepatan pompa

dengan pengendali VSD menggunakan dua jenis sistim

VSD mekanis meliputi sarang hidrolik kopling fluida dan belts dan pully yang dapat

diatur-atur

VSD listrik meliputi sarang arus eddy pengendali motor dengan rotor yang melingkar

pengendali frekuensi yang bervariasi variable frequency drives (VFDs)

VFDs adalah yang paling populer dan mengatur frekuensi listrik dari daya yang dipasok ke

motor untuk mengubah kecepatan perputaran motor Untuk beberapa sistim VFDs

menawarkan sesuatu yang berharga untuk memperbaiki efisiensi operasi pompa pada kondisi

operasi yang berbeda-beda Pengaruh pelambatan kecepatan pompa pada operasi pompa

28

digambarkan dalam Gambar 14 Ketika VFD menurunkan RPM pompa kurva headaliran

dan daya bergerak turun dan ke arah kiri dan kurva efisiensi juga bergeser ke sebelah kiri

Keuntungan utama penggunaan VSD disamping penghematan energi adalah (US DOE

2004)

Memperbaiki pengendalian proses sebab dapat memperbaiki variasi- variasi kecil dalam

aliran lebih cepat

Memperbaiki kehandalan sistim sebab pemakaian pompa bantalan dan sil jadi berkurang

Penurunan modal dan biaya perawatan sebab kran pengendali jalur by-pass dan starter

konvensional tidak diperlukan lagi Kemampuan starter lunak VSD membolehkan motor

memiliki arus start-up yang lebih rendah

Gambar 14 Pengaruh dari VFD (US DOE 2004)

Pompa yang dipasang paralel untuk memenuhi permintaan yang bervariasi

Mengoperasikan dua pompa secara paralel dan mematikan salah satu jika kebutuhan menjadi

lebih rendah dapat menghasilkan penghematan energi yang signifikan Dapat digunakan

pompa yang memberikan debit aliran yang berbeda-beda Pompa yang dipasang secara

paralel merupakan sebuah opsi jika head statik lebih dari lima puluh persen head total

Gambar 15 memperlihatkan kurva pompa untuk pompa tunggal dua pompa yang beroperasi

secara paralel Gambar ini juga memperlihatkan bahwa kurva sistim pada umumnya tidak

berubah dengan jalannya pompa secara paralel Debit aliran lebih rendah dari penjumlahan

debit aliran berbagai pompa

29

Gambar 15 Kurva kinerja pompa yang dipasang paralel (BPMA)

Menghilangkan kran pengendali aliran

Metoda lain untuk mengendalikan aliran adalah dengan menutup atau membuka kran

pembuangan (hal ini dikenal juga dengan kran ldquothrottlingrdquo) Walau metoda ini menurunkan

tekanan namun tidak mengurangi pemakaian daya sebab head total (head statik) bertambah

Gambar 16 memperlihatkan bagaimana kurva sistim bergerak naik dan ke kiri ketika kran

pembuangan ditutup setengahnya Metoda ini meningkatkan getaran dan korosi sehingga

meningkatkan biaya perawatan pompa dan secara potensial mengurangi umurnya VSD

merupakan suatu pemecahan yang lebih baik dari sudut pandang efisiensi energi

30

Gambar 16 Pengendalian Aliran Pompa dengan Kran (BPMA)

Page 27: Pompa Torak

27

bervariasi Hal yang relevan untuk dicatat bahwa pengendalian aliran oleh pengaturan

kecepatan selalu lebih efisien daripada oleh kran pengendali Hal ini disebabkan kran

menurunkan aliran namun tidak menurunkan pemakaian energi pompa Sebagai tambahan

terhadap penghematan energi terdapat manfaat lainnya dari kecepatan yang lebih rendah

tersebut

Umur bantalan meningkat Hal ini disebabkan bantalan membawa gaya hidrolik pada

impeler (dihasilkan oleh profil tekanan dibagian dalam wadah pompa) yang berkurang

kira-kira sebesar kuadrat kecepatan Untuk sebuah pompa umur bantalan sebanding

dengan kecepatan pangkat tujuh (N7)

Getaran dan kebisingan berkurang dan umur sil meningkat selama titik tugas tetap berada

didalam kisaran operasi yang diperbolehkan

Menggunakan penggerak kecepatan yang bervariasi variable speed drive (VSD)

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa pengendalian kecepatan pompa merupakan

cara yang paling efisien dalam mengendalikan aliran sebab jika kecepatan pompa berkurang

maka pemakaian daya juga berkurang Metoda yang biasanya banyak digunakan untuk

menurunkan kecepatan pompa adalah Penggerak Kecepatan yang Bervariasi Variable Speed

Drive (VSD)

VSD memperbolehkan pengaturan kecepatan pompa berada diatas kisaran yang kontinyu

menghindarkan kebutuhan untuk melompat dari satu kecepatan ke kecepatan lainnya

sebagaimana yang terjadi dengan pompa yang berkecepatan berlipat Kecepatan pompa

dengan pengendali VSD menggunakan dua jenis sistim

VSD mekanis meliputi sarang hidrolik kopling fluida dan belts dan pully yang dapat

diatur-atur

VSD listrik meliputi sarang arus eddy pengendali motor dengan rotor yang melingkar

pengendali frekuensi yang bervariasi variable frequency drives (VFDs)

VFDs adalah yang paling populer dan mengatur frekuensi listrik dari daya yang dipasok ke

motor untuk mengubah kecepatan perputaran motor Untuk beberapa sistim VFDs

menawarkan sesuatu yang berharga untuk memperbaiki efisiensi operasi pompa pada kondisi

operasi yang berbeda-beda Pengaruh pelambatan kecepatan pompa pada operasi pompa

28

digambarkan dalam Gambar 14 Ketika VFD menurunkan RPM pompa kurva headaliran

dan daya bergerak turun dan ke arah kiri dan kurva efisiensi juga bergeser ke sebelah kiri

Keuntungan utama penggunaan VSD disamping penghematan energi adalah (US DOE

2004)

Memperbaiki pengendalian proses sebab dapat memperbaiki variasi- variasi kecil dalam

aliran lebih cepat

Memperbaiki kehandalan sistim sebab pemakaian pompa bantalan dan sil jadi berkurang

Penurunan modal dan biaya perawatan sebab kran pengendali jalur by-pass dan starter

konvensional tidak diperlukan lagi Kemampuan starter lunak VSD membolehkan motor

memiliki arus start-up yang lebih rendah

Gambar 14 Pengaruh dari VFD (US DOE 2004)

Pompa yang dipasang paralel untuk memenuhi permintaan yang bervariasi

Mengoperasikan dua pompa secara paralel dan mematikan salah satu jika kebutuhan menjadi

lebih rendah dapat menghasilkan penghematan energi yang signifikan Dapat digunakan

pompa yang memberikan debit aliran yang berbeda-beda Pompa yang dipasang secara

paralel merupakan sebuah opsi jika head statik lebih dari lima puluh persen head total

Gambar 15 memperlihatkan kurva pompa untuk pompa tunggal dua pompa yang beroperasi

secara paralel Gambar ini juga memperlihatkan bahwa kurva sistim pada umumnya tidak

berubah dengan jalannya pompa secara paralel Debit aliran lebih rendah dari penjumlahan

debit aliran berbagai pompa

29

Gambar 15 Kurva kinerja pompa yang dipasang paralel (BPMA)

Menghilangkan kran pengendali aliran

Metoda lain untuk mengendalikan aliran adalah dengan menutup atau membuka kran

pembuangan (hal ini dikenal juga dengan kran ldquothrottlingrdquo) Walau metoda ini menurunkan

tekanan namun tidak mengurangi pemakaian daya sebab head total (head statik) bertambah

Gambar 16 memperlihatkan bagaimana kurva sistim bergerak naik dan ke kiri ketika kran

pembuangan ditutup setengahnya Metoda ini meningkatkan getaran dan korosi sehingga

meningkatkan biaya perawatan pompa dan secara potensial mengurangi umurnya VSD

merupakan suatu pemecahan yang lebih baik dari sudut pandang efisiensi energi

30

Gambar 16 Pengendalian Aliran Pompa dengan Kran (BPMA)

Page 28: Pompa Torak

28

digambarkan dalam Gambar 14 Ketika VFD menurunkan RPM pompa kurva headaliran

dan daya bergerak turun dan ke arah kiri dan kurva efisiensi juga bergeser ke sebelah kiri

Keuntungan utama penggunaan VSD disamping penghematan energi adalah (US DOE

2004)

Memperbaiki pengendalian proses sebab dapat memperbaiki variasi- variasi kecil dalam

aliran lebih cepat

Memperbaiki kehandalan sistim sebab pemakaian pompa bantalan dan sil jadi berkurang

Penurunan modal dan biaya perawatan sebab kran pengendali jalur by-pass dan starter

konvensional tidak diperlukan lagi Kemampuan starter lunak VSD membolehkan motor

memiliki arus start-up yang lebih rendah

Gambar 14 Pengaruh dari VFD (US DOE 2004)

Pompa yang dipasang paralel untuk memenuhi permintaan yang bervariasi

Mengoperasikan dua pompa secara paralel dan mematikan salah satu jika kebutuhan menjadi

lebih rendah dapat menghasilkan penghematan energi yang signifikan Dapat digunakan

pompa yang memberikan debit aliran yang berbeda-beda Pompa yang dipasang secara

paralel merupakan sebuah opsi jika head statik lebih dari lima puluh persen head total

Gambar 15 memperlihatkan kurva pompa untuk pompa tunggal dua pompa yang beroperasi

secara paralel Gambar ini juga memperlihatkan bahwa kurva sistim pada umumnya tidak

berubah dengan jalannya pompa secara paralel Debit aliran lebih rendah dari penjumlahan

debit aliran berbagai pompa

29

Gambar 15 Kurva kinerja pompa yang dipasang paralel (BPMA)

Menghilangkan kran pengendali aliran

Metoda lain untuk mengendalikan aliran adalah dengan menutup atau membuka kran

pembuangan (hal ini dikenal juga dengan kran ldquothrottlingrdquo) Walau metoda ini menurunkan

tekanan namun tidak mengurangi pemakaian daya sebab head total (head statik) bertambah

Gambar 16 memperlihatkan bagaimana kurva sistim bergerak naik dan ke kiri ketika kran

pembuangan ditutup setengahnya Metoda ini meningkatkan getaran dan korosi sehingga

meningkatkan biaya perawatan pompa dan secara potensial mengurangi umurnya VSD

merupakan suatu pemecahan yang lebih baik dari sudut pandang efisiensi energi

30

Gambar 16 Pengendalian Aliran Pompa dengan Kran (BPMA)

Page 29: Pompa Torak

29

Gambar 15 Kurva kinerja pompa yang dipasang paralel (BPMA)

Menghilangkan kran pengendali aliran

Metoda lain untuk mengendalikan aliran adalah dengan menutup atau membuka kran

pembuangan (hal ini dikenal juga dengan kran ldquothrottlingrdquo) Walau metoda ini menurunkan

tekanan namun tidak mengurangi pemakaian daya sebab head total (head statik) bertambah

Gambar 16 memperlihatkan bagaimana kurva sistim bergerak naik dan ke kiri ketika kran

pembuangan ditutup setengahnya Metoda ini meningkatkan getaran dan korosi sehingga

meningkatkan biaya perawatan pompa dan secara potensial mengurangi umurnya VSD

merupakan suatu pemecahan yang lebih baik dari sudut pandang efisiensi energi

30

Gambar 16 Pengendalian Aliran Pompa dengan Kran (BPMA)

Page 30: Pompa Torak

30

Gambar 16 Pengendalian Aliran Pompa dengan Kran (BPMA)