PERANCANGAN ALAT PROSES

POMPA SENTRIFUGAL DAN POMPA ROTARI

Disusun oleh :

CECEP SUNANDAR DANA SURYA (0607113630)GAPURMAN (060713)RAFEBRIA DWI ANUGRA (0607113442)SATRIA NOFRIKO (060713)

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S1FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS RIAU

2009

DAFTAR ISI

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. LATAR BELAKANG

Pompa telah banyak digunakan orang sejak lama, mulai dari unit terkecil di

rumah tangga sampai industri-industri besar. Penggunaan pompa yang semakin luas

dari waktu ke waktu menyebabkan perkembangan pompa sangat pesat. Pada era

sekarang ini berbagai macam bentuk pompa dengan berbagai keunggulannya telah

banyak ditawarkan oleh perusahaan-perusahaan produsen pompa. Sering kali suatu

perusahaan membuat pompa tertentu yang hanya digunakan untuk aplikasi khusus.

Mengingat banyaknya jenis pompa di pasaran, maka kejelian dalam memilih pompa

menjadi syarat utama agar diperoleh kerja pompa yang optimum sesuai dengan sistem

yang dilayani.

Dalam rumah tangga pompa banyak digunakan untuk memompa air dari

sumur untuk digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Dalam bidang pertanian pompa

banyak digunakan dalam sisten irigasi untuk mengairi sawah-sawah. Dalam

penyediaan air minum untuk masyarakat, pompa digunakan untuk mendistribusikan

air minum dari PDAM ke rumah-rumah penduduk.

Dalam industri minyak, pompa tidak hanya digunakan pada pengilangan tetapi

juga digunakan pada penyaluran minyak ke pusat-pusat distribusi. Pada pusat

pelayanan tenaga khususnya PLTU pompa digunakan sebagai pengisi air ketel (boiler

feed pump). Selain itu juga digunakan untuk memompa kondensat (air yang

diembunkan di dalam kondensor) ke pompa pengisi ketel (boiler feed pump) dan

untuk mengalirkan air dingin ke kondensor. Pada gedung-gedung, pompa digunakan

untuk mengalirkan air pendingin ke ruangan-ruangan dalam sistem AC sentral.

Pada industri makanan secara umum, kebersihan dalam proses produksi

merupakan kebutuhan utama untuk mempertahankan kualitas produk. Oleh karena itu

pompa-pompa yang dipakai dalam industri makanan harus tahan karat tanpa ada

kebocoran minyak pelumas ke dalam makanan. Proses pembersihannya juga harus

dibuat semudah mungkin. Dalam industri makanan banyak digunakan pompa saniter

yang telah memenuhi syarat-syarat kebersihan dan kesehatan. Pompa ini digunakan

untuk mengalirkan bahan-bahan mentah cair (belum mengalami proses produksi) dan

juga produk-produk makanan cair sebelum mengalami pengepakan. Selain itu juga

digunakan untuk menyuplai kebutuhan air bersih sebagai campuran bahan-bahan lain

dalam proses pabrik.

Pipa-pipa yang digunakan dalam proses produksi juga harus memenuhi syarat

kebersihan. Oleh karena itu bahan pipa harus tahan terhadap karat. Bahan yang sering

digunakan adalah baja tahan karat (stainless steel) karena selain tahan karat pipa

tersebut juga mempunyai permukaan yang halus dan pembersihannya juga mudah.

I.2. TUJUAN

Beberapa tujuan yang diharapkan dapat tercapai pada perancangan pompa

sentrifugal dan pompa rotari ini adalah sebagai berikut :

1. Mengetahui dasar-dasar perhitungan dalam perancangan alat proses, khususnya

pompa sentrifugal dan pompa rotari.

2. Mengetahui variabel-variabel yang berpengaruh terhadap perancangan pompa

sentrifugal dan pompa rotari.

3. Mengetahui klasifikasi dan kegunaan pompa yang umum digunakan dalam

industri-industri kimia.

4. Memperoleh informasi tentang struktur dan bagian-bagian pompa, dalam

kaitannya dengan prinsip kerja dan sistem pengoperasian pompa.

5. Mengetahui jenis-jenis material yang cocok sebagai bahan pompa, dalam

kaitannya dengan jenis dan sifat-sifat fluida yang akan dialirkan.

6. Merancang alat transportasi fluida dengan standar yang telah ditetapkan secara

umum.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1. PENGERTIAN POMPA

Pompa adalah suatu alat atau mesin yang digunakan untuk memindahkan

cairan dari suatu tempat ke tempat yang lain melalui suatu media perpipaan dengan

cara menambahkan energi pada cairan yang dipindahkan dan berlangsung secara terus

menerus.

Pompa beroperasi dengan prinsip membuat perbedaan tekanan antara bagian

masuk (suction) dengan bagian keluar (discharge). Dengan kata lain, pompa berfungsi

mengubah tenaga mekanis dari suatu sumber tenaga (penggerak) menjadi tenaga

kinetis (kecepatan), dimana tenaga ini berguna untuk mengalirkan cairan dan

mengatasi hambatan yang ada sepanjang pengaliran. Hambatan-hambatan pengaliran

itu dapat berupa perbedaan tekanan, perbedaan ketinggian atau hambatan gesek.

II.2. KLASIFIKASI POMPA

Secara umum, pompa dapat diklasifikasikan menjadi 2 bagian yaitu :

1. Pompa kerja positif (positive displacement pump)

2. Pompa kerja dinamis (non-positive displacement pump)

Gambar 1. Klasifikasi Pompa

1. Pompa Kerja Positif

Pada pompa kerja positif, kenaikan tekanan cairan di dalam pompa disebabkan

oleh pengecilan volume ruangan yang ditempati cairan tersebut. Adanya elemen yang

bergerak dalam ruangan tersebut menyebabkan volume ruangan akan membesar atau

mengecil sesuai dengan gerakan elemen tersebut. Secara umum pompa kerja positif

diklasifikasikan menjadi pompa rotari dan pompa reciprocating, namun yang akan

dibahas dalam makalah ini hanyalah mengenai pompa rotari.

Pompa Rotari

Pompa rotari adalah pompa perpindahan positif dimana energi mekanis

ditransmisikan dari mesin penggerak ke cairan dengan menggunakan elemen yang

berputar (rotor) di dalam rumah pompa (casing).

Beberapa pompa rotari yang banyak ditemukan antara lain sebagai berikut :

a. Pompa roda gigi luar

Rotornya berupa sepasang roda gigi yang berputar di dalam rumah pompa. Roda

gigi itu dapat berupa gigi heliks-tunggal, heliks-ganda atau gigi lurus.

b. Pompa roda gigi dalam

Mempunyai rotor yang berupa roda gigi dalam yang berpasangan dengan roda

gigi luar yang bebas (idler).

c. Pompa kam dan piston, disebut juga pompa plunyer rotary

Terdiri dari lengan eksentrik dan lengan bercelah pada bagian atasnya.

d. Pompa cuping (pompa lobe)

Mempunyai dua rotor atau lebih dengan dua, tiga, empat cuping atau lebih pada

masing-masing rotor.

e. Pompa sekrup

Mempunyai satu, dua, tiga sekrup yang berputar dalam rumah pompa yang diam.

f. Pompa vane

Rotornya berupa elemen berputar yang dipasang eksentrik dengan rumah pompa.

Pada keliling rotor terdapat alur-alur yang diisi bilah-bilah sudu yang dapat

bergerak bebas. Ketika rotor diputar sudu-sudu bergerak dalam arah radial akibat

gaya sentrifugal, sehingga salah satu ujung sudu selalu kontak dengan permukaan

dalam rumah pompa membentuk sekat-sekat ruangan di dalam pompa.

Adapun keuntungan-keuntungan dari pompa rotari adalah sebagai berikut :

1. Pompa rotari banyak digunakan pada pemompaan cairan yang viskositasnya lebih

tinggi dari air.

2. Aliran yang dihasilkan hampir merata (uniform), karena putaran rotor relatif

konstan.

2. Pompa Kerja Dinamis

Pompa dinamik adalah pompa yang bekerja dengan volume ruang yang tetap.

Head yang dibangkitkan merupakan perubahan energi kinetik fluida yang bergerak

karena dorongan oleh sudu-sudu impeler yang berputar dalam rumah pompa. Contoh

dari pompa kerja dinamis adalah pompa sentrifugal.

Pompa Sentrifugal

Pompa sentrifugal merupakan pompa yang paling banyak digunakan karena

mempunyai bentuk yang sederhana dan harga yang relatif murah. Pada pompa

sentrifugal, energi penggerak dari luar diberikan kepada poros yang kemudian

digunakan untuk menggerakkan baling-baling yang disebut impeler.

Berdasarkan jenis aliran dalam impeler, pompa sentrifugal dibedakan menjadi

3 bagian, yaitu sebagai berikut :

1. Pompa aliran radial

2. Pompa aliran aksial

3. Pompa aliran campur (mixed flow)

Beberapa keuntungan dari pompa sentrifugal (Lazarkiewics, 1965) adalah

sebagai berikut :

1. Gerakan impeler yang kontinyu menyebabkan aliran tunak (steady-state) dan

tidak berpulsa

2. Keandalan operasi tinggi disebabkan gerakan elemen yang sederhana dan tidak

adanya katup-katup

3. Kemampuan untuk beroperasi pada putaran tinggi, yang dapat dikopel dengan

motor listrik, motor bakar atau turbin uap

4. Ukuran kecil sehingga hanya membutuhkan ruang yang kecil, lebih ringan dan

biaya instalasi ringan

5. Harga murah dan biaya perawatan murah

Sedangkan beberapa elemahan / kekurangan dari pompa sentrifugal, adalah

sebagai berikut :

1. Pompa single stage tidak dapat menghasilkan tekanan yang tinggi kecuali dengan

putaran > 10.000 rpm. Pompa multistage / tekanan tinggi sangat mahal terutama

dari bahan anti korosi.

2. Efisiensi dapat turun drastis, jika tidak digunakan pada debit sekitar puncak

efisiensi.

3. Pompa sentrifugal tidak self priming (tidak bisa langsung menghisap pada saat

pompa tidak ada cairan) dan performace akan turun drastis dengan meningkatnya

kekentalan cairan.

II.3. PRINSIP KERJA ALAT

1. Prinsip Kerja Pompa Rotari

Prinsip kerja pompa rotari adalah energi mekanis ditransmisikan dari mesin

penggerak ke cairan dengan menggunakan elemen yang berputar (rotor) di dalam

rumah pompa (casing). Pada waktu rotor berputar di dalam rumah pompa, akan

terbentuk kantong-kantong yang mula-mula volumenya besar (pada sisi isap)

kemudian volumenya berkurang (pada sisi tekan) sehingga fluida akan tertekan

keluar.

2. Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal

Pada pompa sentrifugal, energi penggerak dari luar diberikan kepada poros

yang kemudian digunakan untuk menggerakkan impeler. Impeler memutar cairan

yang masuk ke dalam pompa sehingga mengakibatkan energi tekanan dan energi

kinetik cairan bertambah. Cairan akan terlempar ke luar akibat gaya sentrifugal yang

ditimbulkan gerakan impeler. Cairan yang keluar dari impeler ditampung oleh

saluran berbentuk volut (spiral) di sekeliling impeler dan disalurkan ke luar pompa

melalui difuser. Di dalam difuser ini sebagian energi kecepatan akan diubah menjadi

energi tekanan.

II.4. GAMBAR ALAT

1. Pompa Rotari

Gambar 2.1.

Pompa Roda Gigi Luar

Gambar 2.2.

Pompa Roda Gigi

Dalam

Gambar 2.3.

Pompa Rotari Kam &

Piston

Gambar 2.4.

Pompa Rotari Dua

Cuping (Lobe)

Gambar 2.5.

Pompa Rotari Tiga

Cuping

Gambar 2.6.

Pompa Rotari Empat

Cuping

Gambar 2.7.

Pompa Sekrup Tunggal

Gambar 2.8.

Pompa Sekrup Ganda

Gambar 2.9.

Pompa Tiga Sekrup

Gambar 2.10. Pompa Vane

2. Pompa Sentrifugal

II.5. PERSAMAAN

Gambar 3. Pompa Sentrifugal

Bagian-bagian pompa

sentrifugal :

011 Rumah

009 Tutup rumah

020 Cincin penyekat

023 Cincin perapat

031 Penekan paking

033 Paking

101 Impeler

105 Mur impeler

111 Poros

121-1 Selubung

121-1, 121-2 Pasak

122 Cincin pelempar

131 Kopling

201 Rumah bantalan

202 Tutup bantalan

221 Bantalan bola

229 Penopang

719 Penyangga

II. 5. PERSAMAAN DALAM PERHITUNGAN

1. Kapasitas Pompa

Kapasitas pompa adalah banyaknya cairan yang dapat dipindahkan oleh

pompa setiap satuan waktu . Dinyatakan dalam satuan volume per satuan waktu,

seperti :

a. Barel per day (BPD)

b. Galon per menit (GPM)

c. Cubic meter per hour (m3/hr)

2. Head Pompa

Head pompa adalah energi per satuan berat yang harus disediakan untuk

mengalirkan sejumlah zat cair yang direncanakan sesuai dengan kondisi instalasi

pompa, atau tekanan untuk mengalirkan sejumlah zat cair,yang umumnya dinyatakan

dalam satuan panjang.

Menurut persamaan Bernouli, ada tiga macam head (energi) fluida dari sistem

instalasi aliran, yaitu, energi tekanan, energi kinetik dan energi potensial. Hal ini

dapat dinyatakan dengan rumus sebagai berikut :

Karena energi itu kekal, maka bentuk head (tinggi tekan) dapat bervariasi pada

penampang yang berbeda. Namun pada kenyataannya selalu ada rugi energi (losses).

a. Head Tekanan

Head tekanan adalah perbedaan head tekanan yang bekerja pada permukaan

zat cair pada sisi tekan dengan head tekanan yang bekerja pada permukaan zat cair

pada sisi isap.

Head tekanan dapat dinyatakan dengan rumus :

b. Head Kecepatan

Head kecepatan adalah perbedaan antar head kecepatan zat cair pada saluran

tekan dengan head kecepatan zat cair pada saluran isap.

Head kecepatan dapat dinyatakan dengan rumus :

c. Head Statis Total

Head statis total adalah perbedaan tinggi antara permukaan zat cair pada sisi

tekan dengan permukaan zat cair pada sisi isap.

Head statis total dapat dinyatakan dengan rumus :

Z  = Zd - Zs     ………………… 5)

Dimana  :

Z    :  Head statis total

Zd    :  Head statis pada sisi tekan

Zs    :  Head statis pada sisi isap

Tanda (+) : Jika permukaan zat cair pada sisi isap lebih rendah dari sumbu pompa

(suction lift).

Tanda (–) : Jika permukaan zat cair pada sisi isap lebih tinggi dari sumbu pompa

(suction head).

3. Kerugian Head (Head Loss)

Kerugian energi per satuan berat fluida dalam pengaliran cairan dalam sistem

perpipaan disebut sebagai kerugian head (head loss). Head loss terdiri dari :

a. Mayor Head Loss (Major Losses)

Merupakan kerugian energi sepanjang saluran pipa yang dinyatakan dengan

rumus :

Harga f (faktor gesekan) didapat dari diagram Moody sebagai fungsi dari

Angka Reynold (Reynolds Number) dan Kekasaran relatif (Relative Roughness - ε/D),

yang nilainya dapat dilihat pada grafik sebagai fungsi dari nominal diameter pipa dan

kekasaran permukaan dalam pipa (ε) yang tergantung dari jenis material pipa.

Sedangkan besarnya Reynolds Number dapat dihitung dengan rumus :

b. Minor Head Loss (Minor Losses)

Merupakan kerugian head pada fitting dan valve yang terdapat sepanjang

sistem perpipaan. Dapat dicari dengan menggunakan Rumus :

Dalam menghitung kerugian pada fitting dan valve dapat menggunakan besaran yang

menyatakan kerugian dalam ukuran panjang ekivalen dari pipa lurus.

c. Total Losses

Total losses merupakan kerugian total sistem perpipaan, yang diformulasikan

dengan persamaan sebagai berikut :

4. Daya Pompa

Daya pompa adalah besarnya energi per satuan waktu atau kecepatan

melakukan kerja. Ada beberapa pengertian daya, yaitu sebagai berikut :

a. Daya Hidrolik (Hydraulic Horse Power)

Daya hidrolik (daya pompa teoritis) adalah daya yang dibutuhkan untuk

mengalirkan sejumlah zat cair. Daya ini dapat dihitung dengan rumus :

b. Daya Poros Pompa (Break Horse Power)

Untuk mengatasi kerugian daya yang dibutuhkan oleh poros yang

sesungguhnya adalah lebih besar dari pada daya hidrolik.

Besarnya daya poros sesungguhnya adalah sama dengan effisiensi pompa atau

dapat dirumuskan sebagai berikut :

c. Daya Penggerak (Driver)

Daya penggerak (driver) adalah daya poros dibagi dengan effisiensi mekanis

(effisiensi transmisi). Dapat dihitung dengan rumus :

5. Effisiensi Pompa

Effisiensi pada dasarnya didefinisikan sebagai perbandingan antara output dan

input atau perbandingan antara HHP Pompa dengan BHP pompa.

Harga effisiensi yang tertinggi sama dengan satu harga effisiensi pompa yang 

didapat dari pabrik pembuatnya.

Effisiensi pompa merupakan perkalian dari beberapa effiaiensi, yang

diformulasikan dengan persamaan sebagai berikut :

BAB IV

KESIMPULAN

1. Pompa sentrifugal digunakan untuk cairan yang memiliki viskositas yang lebih

cair, sedangkan pompa rotari digunakan untuk cairan yang lebih kental (viskos)

daripada air.

2. Pompa rotari memiliki kapasitas pemompaan yang lebih besar (dalam m3/jam)

dibandingkan dengan pompa sentrifugal.

3. Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam perancangan pompa adalah sebagai

berikut :

a. Jenis material untuk bahan pompa harus sesuai dengan jenis fluida yang akan

dialirkan.

b. Ukuran dan jenis impeler.

c. Ukuran sudu (baling-baling impeler).

d. Kapasitas fluida yang akan dialirkan

e. Diameter poros dan leher poros

f. Diameter bagian isap

g. Luas penampang bagian masuk.

4. Efisiensi pemompaan yang dihasilkan pompa sentrifugal lebih baik daripada

efisiensi pompa rotari.

5. Hal-hal yang harus diperhatikan dalam perhitungan pompa adalah sebagai berikut:

a. Head pompa

b. Kapasitas dan daya pompa

c. Kerugian head (head loss)

d. Efisiensi pompa

DAFTAR PUSTAKA