Makalah Pompa

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Transfortasi Fluida merupakan disiplin ilmu bagian dari bidang mekanika terapan yang mengkaji perilaku dari zat - zat cair dan gas dalam keadaan diam ataupun bergerak. Sebenarnya, apakah fluida itu? Secara sederhana fluida bisa diartikan sebagai zat cair. Namun pada kenyataannya tidak semua zat cair bisa dikategorikan sebagai fluida. Secara khusus, fluida diartikan sebagai zat yang berdeformasi terus - menerus selama dipengaruhi suatu tegangan geser.Salah satu pembahasan dari mekanika fluida adalah dinamika fluida yang akan kami bahas lebih spesifik dalam makalah ini adalah kinerja pompa. Pompa adalah suatu mesin yang menambahkan energi ke cairan dengan tujuan untuk meningkatkan tekanannya atau memindahkan cairan tersebut melalui pipa. Secara garis besar, pompa dapat dibagi menjadi 2 jenis yaitu : Pompa sentrifugal dan Pompa positive displacement. Jika disebut nama pompa tentu yang pertama kita ingat, adalah pompa air karena pompa ini mungkin yang berkenaan langsung dengan kehidupan kita sehari-hari. Padahal jenis pompa sebenarnya tidak hanya pompa air saja, ada banyak jenis pompa yang digunakan manusia untuk membantu meringankan tugasnya. Pompa secara sederhana didefinisikan sebagai alat transportasi fluida cair. Jadi, jika fluidanya tidak cair, maka belum tentu pompa bisa melakukannya. Misalnya fluida gas, maka pompa tidak dapat melakukan operasi pemindahan tersebut. Namun, teknologi sekarang sudah jauh berkembang di mana mulai diperkenalkan pompa yang multi-fasa, yang dapat memompakan fluida cair dan gas. Namun dalam tulisan ini, hanya dibahas tentang pompa yang mengalirkan fluida cair, dan topiknya dipersempit untuk yang berjenis sentrifugal. Pompa jenis sentrifugal ini mungkin agak asing di telinga kita, padahal dia banyak memberi manfaat bagi kita, terutama untuk dunia industri. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah dikemukakan maka beberapa masalah dapat dirumuskan dan akan dibahas dalam makalah ini adalah : 1. Apakah sebenarnya pompa itu ? 2. Bagaimanakah sejarah ditemukannya pompa sentrifugal? 3. Bagaimana teori dasar pompa sentrifugal? 4. Apakah komponen-komponen utama yang ada pada pompa sentrifugal? 5. Bagaimana klasifikasi pompa sentrifugal? 6. Bagaimana prinsip kerja dari pompa sentifugal? 7. Apakah sistem proteksi pompa sentrifugal? 8. Apakah kegunaan pompa sentrifugal dalam kehidupan sehari-hari? 9. Apakah kelebihan dan kekurangan pompa sentrifugal? 1.3 Tujuan Penulisan Penulisan makalah ini dimaksudkan untuk mencapai beberapa tujuan, diantaranya: 1. Memahami detail tentang pompa sentifugal 2. Mengetahui sejarah dan perkembangan pompa sentrifugal 3. Mengetahui toeri-teori dasar pompa sentrifugal 4. Mengetahui elemen-elemen utama dari pompa sentifugal 5. Mengetahui klasifikasi dari pompa sentrifugal 6. Memahami prinsip kerja dari pompa sentrifugal 7. Mengetahui system proteksi pompa sentrifugal 8. Mengetahui kegunaan dari pompa sentrifugal 9. Mengetahui kelebihan serta kekurangan dari pompa sentrifugal BAB II PEMBAHASAN 2.1 Sejarah dan Perkembangan Pompa Sentrifugal Pompa sentrifugal merupakan pilihan utama para insinyur dalam aplikasi pompa. Hal ini di karenakan pompa sentrifugal sangat sederhana dan serbaguna. Pompa sentrifugal diperkenalkan oleh Denis Papin tahun 1689 di Eropa dan dikembangkan di Amerika Serikat pada awal tahun 1800-an. Pada awalnya pompa ini dikenal sebagai baling-baling Archimedean. Pada saat itu diproduksi untuk aplikasi head rendah yang mana fluida bercampur sampah dan benda padat lainnya. Dan awalnya mayoritas aplikasi pompa menggunakan pompa positive_displacement. Gambar 2.1 Pompa sentrifugal saat pertama dibuat Tingkat kepopuleran pompa sentrifugal dimulai sejak adanya pengembangan motor elektrik kecepatan tinggi (high speed electric motors), turbin uap, dan mesin pembakaran ruangan (internal combustion engines). Pompa sentrifugal merupakan mesin berkecepatan tinggi dan dengan adanya pengembangan penggerak kecepatan tinggi telah memungkinkan pengembangan pompa menjadi lebih efisien. Sejak tahun 1940-an, pompa sentrifugal menjadi pompa pilihan untuk berbagai aplikasi. Riset dan pengembangan menghasilkan peningkatkan kemampuan dan dengan ditemukannya material konstruksi yang baru membuat pompa memiliki cakupan bidang yang sangat luas dalam penggunaannya. Sehingga tidak mengherankan jika hari ini ditemukan efisiensi 93% lebih untuk pompa besar dan 50% lebih untuk pompa kecil. Pompa sentrifugal modern mampu mengirimkan hingga 1,000,000,_ (gl/min) dengan head hingga 300 feet yang biasanya dipakai pada industri tenaga nuklir. Dan boiler feed pump telah dikembangkan sehingga dapat mengirimkan 300 (gl/min) dengan head lebih dari 1800 feet. Pada fase selanjutnya pompa sentrifugal ini paling banyak digunakan di pabrik kimia. Pompa sentrifugal biasa digunakan untuk memindahkan berbagai macam fluida, mulai dari air, asam sampai slurry atau campuran cairan dengan katalis padat (solid). Dengan desain yang cukup sederhana, pompa sentrifugal bisa disebut sebagai pompa yang paling populer di industri kimia. 2.2. Teori Dasar Pompa Sentrifugal Tekanan suatu fluida dapat diasumsikan sebagai tekanan pada suatu kolom vertikal berisi fluida dimana karena pengaruh beratnya memberikan tekanan yang sebanding dengan tekanan di semua titik. Tinggi kolom ini disebut head statis dan ditampilkan dalam terminologi feet atau meter. Head statis atas suatu tekanan tertentu bergantung pada berat fluida menurut rumus berikut: Sebuah pompa centrifugal menciptakan kecepatan fluida. Energi kecepatan ini kemudian ditransformasikan ke energi tekanan saat fluida lepas dari pompa. Oleh karenanya, head yang tercipta bisa dikatakan sebanding dengan energi kecepatan impeller. Hubungan ini diwujudkan pada rumus yang sangat dikenal yaitu: Dimana; H = Total head dalam feet atau meter. v = Kecepatan impeller dalam feet per detik. g = 32.2 Feet/Detik2 Kita bisa memperkirakan head sebuah pompa centrifugal dengan menghitung kecepatan impeller dan memasukkannya pada rumus di atas. Rumus yang bisa dipakai untuk kecepatan tersebut adalah : D = Diameter Impeller dalam satuan inchi V = Kecepatan dalam feet/detik Itulah sebabnya mengapa kita harus selalu mendasarkan pada pemahaman head fluida dalam feet/meter dan bukan pada tekanan, saat menghadapi pompa centrifugal. Suatu pompa dengan suatu jenis impeller dan dengan suatu kecepatan, akan menaikkan fluida pada ketinggian tertentu tanpa perlu menghiraukan berat fluida sebagaimana terlihat pada gambar 1 di bawah ini: Fig. 1 Pompa yang identik akan dapat melayani fluida dengan berbagai tingkat kekentalan. Fig. 2-a Suction Lift : Menunjukkan besaran Head Statis dalam sebuah sistem pemompaan dimana Pompa terletak di posisi lebih tinggi dari Tangki tempat penghisapan. (Static Suction Head) SUCTION HEAD terjadi saat sumber suplai di atas garis tengah pompa. Jadi STATIC SUCTION HEAD adalah jarak vertikal dalam satuan feet atau meter dari garis tengah pompa hingga ketinggian fluida yang dipompa. Fig. 2-b Suction Head : Menunjukkan Static Head di sebuah sistem pemompaan dimana Pompa terletak lebih rendah dari Tangki hisap. (Static Suction Head) Sumber : Mechseal Indonesia 2.3. Elemen-Elemen Utama pompa sentrifugal Secara garis besar elemen atau komponen-komponen utama dari pompa sentrifugal ini adalah sebagai berikut : Gambar 2.2 Bagian-bagian Pompa Sentrifugal (1). Impeller Impeller merupakan cakram bulat dari logam dengan lintasan untuk aliran fluida yang sudah terpasang. Impeler biasanya terbuat dari perunggu, polikarbonat, besi tuang atau stainless steel, namun bahan-bahan lain juga digunakan. Sebagaimana kinerja pompa tergantung pada jenis impelernya, maka penting untuk memilih rancangan yang cocok dan mendapatkan impeler dalam kondisi yang baik. Jumlah impeler menentukan jumlah tahapan pompa. Pompa satu tahap memiliki satu impeler dan sangat cocok untuk layanan head (=tekanan) rendah. Pompa dua tahap memiliki dua impeler yang terpasang secara seri untuk layanan head sedang. Pompa multi-tahap memiliki tiga impeler atau lebih terpasang seri untuk layanan head yang tinggi. Impeler dapat digolongkan atas dasar: a. Arah utama aliran dari sumbu putaran: aliran radial, aliran aksial, aliran campuran b. Jenis hisapan: hisapan tunggal dan hisapan ganda c. Bentuk atau konstruksi mekanis Macam-macam jenis impeller adalah sebagai berikut: a. Impeller yang tertutup Impeler yang tertutup memiliki baling-baling yang ditutupi oleh mantel (penutup) pada kedua sisinya. Biasanya digunakan untuk pompa air, dimana baling-baling seluruhnya mengurung air. Hal ini mencegah perpindahan air dari sisi pengiriman ke sisi penghisapan, yang akan mengurangi efisiensi pompa. Dalam rangka untuk memisahkan ruang pembuangan dari ruang penghisapan, diperlukan sebuah sambungan yang bergerak diantara impeler dan wadah pompa. Penyambungan ini dilakukan oleh cincin yang dipasang diatas bagian penutup impeler atau dibagian dalam permukaan silinder wadah pompa. Kerugian dari impeler tertutup ini adalah resiko yang tinggi terhadap rintangan. b. Impeler terbuka dan semi terbuka Memudahkan dalam pemeriksaan impeller. kemungkinan tersumbatnya kecil. Akan tetapi utnuk menghindari terjadinya penyumbatan melalui resirkulasi internal, volute atau back-plate pompa harus diatur secara manual untuk mendapatkan setelan impeler yang benar. c. Impeler pompa berpusar/vortex Impeller ini cocok untuk bahan-bahan padat dan “berserabut” akan tetapi pompa ini 50% kuran efisien dari rancangan yang konvensional. (2). Kasing pompa Fungsi utama kasing adalah menutup impeler pada penghisapan dan pengiriman pada ujung dan sehingga berbentuk tangki tekanan. Tekanan pada ujung penghisapan dapat sekecil sepersepuluh tekanan atmosfir dan pada ujung pengiriman dapat dua puluh kali tekanan atmosfir pada pompa satu tahap. Untuk pompa multi- tahap perbedaan tekanannya jauh lebih tinggi. Kasing dirancang untuk tahan paling sedikit dua kali tekanan ini untuk menjamin batas keamanan yang cukup. Fungsi kasing yang kedua adalah memberikan media pendukung dan bantalan poros untuk batang torak dan impeler. Oleh karena itu kasing pompa harus dirancang untuk: o Memberikan kemudahan mengakses ke seluruh bagian pompa untuk pemeriksaan, perawatan dan perbaikan. o Membuat wadah anti bocor dengan memberikan kotak penjejal o Menghubungkan pipa-pipa hisapan dan pengiriman ke flens secara langsung o Mudah dipasang dengan mudah ke mesin penggerak (motor listrik) tanpa kehilangan daya. Gambar 2.4 Kasing Pompa (3). Back Plate Back plate terbuat dari logam dimana dengan kasing pompa membentuk kamar cairan untuk fluida untuk dijadikan tekanan. (4). Mechanical Seal Koneksi antara batang motor shaft/pompa dan selubung pompa dilindungi oleh suatu segel mekanik (5). Shroud and Legs Kebanyakan jenis pompa di coba dengan shourd dan legs yang dapat disetel. Shroud dibatasi untuk meredam suara gaduh dan melindungi motor dari kerusakan (6). Pump Shaft Kebanyakan pompa mempunyai batang potongan yang ditempatkan dibatang motor untuk menggabungkan tekanan, menghapuskan penggunaan keyways. Perakitan batang potongan dapat didesain secara sederhana, sekalipun begitu masih menjamin pengarahan metode untuk mengurangi suara gaduh dan getaran. Untuk pompa sentrifugal multi-stage panjang batang pompa akan berbeda tergantung dari banyaknya pendorong yang digunakan. Gambar 2.5 Pump Shaft (7). Adaptor Kebanyakan pompa dengan suatu standar IEC motor elektrik. Koneksi antara motor dan backplate dihubungkan oleh suatu adaptor dimana sesusai dengan standar IEC atau C-frame motor elektronik. 2.4. Klasifikasi Pompa Sentrifugal Pompa Sentrifugal dapat diklasifikasikan, berdasarkan : Kapasitas : * Kapasitas rendah < 20 m3 / jam * Kapasitas menengah 20 - 60 m3 / jam * Kapasitas tinggi > 60 m3 / jam Tekanan Discharge : * Tekanan Rendah < 5 Kg / cm2 * Tekanan menengah 5 - 50 Kg / cm2 * Tekanan tinggi > 50 Kg / cm2 Jumlah / Susunan Impeller dan Tingkat : * Single stage : Terdiri dari satu impeller dan satu casing * Multi stage : Terdiri dari beberapa impeller yang tersusun seri dalam satu casing. * Multi Impeller : Terdiri dari beberapa impeller yang tersusun paralel dalam satu casing. * Multi Impeller – Multi stage : Kombinasi multi impeller dan multi stage. Posisi Poros : * Poros tegak * Poros mendatar Jumlah Suction : * Single Suction * Double Suction Arah aliran keluar impeller : * Radial flow * Axial flow * Mixed fllow 2.5 Prinsip Kerja Mesin Sentrifugal Pompa sentrifugal mempunyai sebuah impeller (baling-baling) untuk mengangkat zat cairan dari tempat yang lebih rendah ke tempat yang lebih tinggi. Daya dari luar diberikan kepada poros pompa untuk memutarkan impeller di dalam zat cair. Maka zat cair yang ada didalam impeller, oleh dorongan sudu-sudu dapat berputar. Karena timbul gaya sentrifugal maka zat cair mengalir dari tengah impeller ke luar melalui saluran diantara sudu-sudu. Disini head tekanan zat cair menjadi lebih tinggi. Demikian pula head kecepatannya menjadi lebih tinggi karena mengalami percepatan. Zat cair yang keluar melalui 5 impeller ditampung oleh saluran berbentuk volut (spiral) dikelilingi impeller dan disalurkan keluar pompa melalui nosel. Didalam nosel ini sebagian head kecepatan aliran diubah menjadi head tekanan. Jadi impeller pompa berfungsi memberikan kerja pada zat cair sehingga nergy yang dikandungnya menjadi lebih besar. Selisih nergy per satuan berat atau head total zat cair antara flens isap dan flens keluar disebut head total pompa. Dari uraian diatas jelas bahwa pompa sentrifugal dapat mengubah energy mekanik dalam bentuk kerja poros menjadi energi fluida. Energi inilah yang mengakibatkan perubahan head tekanan , head kecepatan dan head potensial pada zat cair yang mengalir secara continue. Pada keliling luar kipas, zat cair mengalir dalam rumah pompa dengan tekanan dan kecepatan tertentu. Dalam rumah pompa ini zat cair disalurkan sedemikian rupa, sehingga terdapat perubahan kecepatan ke dalam tekanan yang sempurna. Oleh karena ini, kolom zat cair dalam saluran kempa digerakkan. Zat cair ini bergerak dalam aliran yang tak terputus-putus dari saluran isap melalui pompa ke saluran kempa. gambar 2.6 prinsip kerja pompa 2.6 Sistem Proteksi Pompa Sentrifugal Agar pompa dapat beroperasi dengan baik, terdapat prosedur proteksi standar yang diterapkan pada pompa sentrifugal. Beberapa standar minimum paling tidak terdiri dari: 1. Proteksi terhadap aliran balik. Aliran keluaran pompa dilengkapi dengan check valve yang membuat aliran hanya bisa berjalan satu arah, searah dengan arah aliran keluaran pompa. 2. Proteksi terhadap overload. Beberapa alat seperti pressure switch low, flow switch high, dan overload relay pada motor pompa dipasang pada sistem pompa untuk menghindari overload. 3. Proteksi terhadap vibrasi. Vibrasi yang berlebihan akan menggangu kinerja dan berkemungkinan merusak pompa. Beberapa alat yang ditambahkan untuk menghindari vibrasi berlebihan ialah vibration switch dan vibration monitor. 4. Proteksi terhadap minimum flow. Peralatan seperti pressure switch high (PSH), flow switch low (FSL), dan return line yang dilengkapi dengan control valve dipasang pada sistem pompa untuk melindungi pompa dari kerusakan akibat tidak terpenuhinya minimum flow. 5. Proteksi terhadap low NPSH available. Apabila pompa tidak memiliki NPSHa yang cukup, aliran keluaran pompa tidak akan mengalir dan fluida terakumulasi dalam pompa. Beberapa peralatan safety yang ditambahkan pada sistem pompa ialah level switch low (LSL) dan pressure switch low (PSL). 2.7 Penggunaan Pompa Sentrifugal Dalam kehidupan sehari-hari pompa sentrifugal banyak memberikan berbagai manfaat besar bagi manusia, terutama pada bidang industri. Secara umum pompa sentrifugal digunakan untuk kepentingan pemindahan fluida dari satu tempat ke tempat yang lainnya Berikut ini beberapa contoh lain pemanfaatan pompa sentrifugal, diantaranya: Pada industri minyak bumi, sebagian besar pompa yang digunakan dalam fasilitas gathering station, suatu unit pengumpul fluida dari sumur produksi sebelum diolah dan dipasarkan, ialah pompa bertipe sentrifugal. Pada industri perkapalan pompa sentrifugal banyak digunakan untuk memeperlancar proses kerja di kapal. c) Pompa sentrifugal WARMAN dirancang khusus untuk memompakan lumpur, bahan kimia, dan semua larutan cair yang bercampur dengan partikel padat. d) Pompa sentrifugal dan reciprocating RUHRUMPEN untuk berbagai jenis aplikasi, seperti: industri proses, perkapalan, dock & lepas pantai, oil & gas dan aplikasi umum lainnya. 2.8 Keunggulan dan Kelemahan Pompa Sentrifugal Pada beberapa kasus pemanfaatan pompa sentrifugal, pompa ini memberikan efisiensi yang lebih baik dibandingkan pompa jenis displacement. Hal ini dikarenakan pompa ini memiliki keunggulan dari pompa lainnya. Keunggulan-keunggulan tersebut diantaranya : Prinsip kerjanya sederhana Mempunyai banyak jenis Konstruksinya kuat Tersedia berbagai jenis pilihan kapasitas output debit air Poros motor penggerak dapat langsung disambung ke pompa Pada umumnya untuk volume yang sama dengan pompa displacement, harga pembelian pompa sentrifugal lebih rendah. Tidak banyak bagian-bagian yang bergerak (tidak ada katup dan sebagainya), sehingga pemeliharaannya mudah. Lebih sedikit memerlukan tempat. Jumlah putaran tinggi, sehingga memberi kemungkinan untuk pergerakan langsung oleh sebuah elektromotor atau turbin. Jalannya tenang, sehingga fondasi dapat di buat ringan. Bila konstruksinya disesuaikan, memberi kemungkinan untuk mengerjakan zat cair yang mengandung kotoran. Aliran zat cair tidak terputus – putus. Efisiensinya bagus Dapat digunakan untuk suhu tinggi Namun disamping memiliki keunggulan pompa sentrifugal ini juga tidak luput dari yang namanya kelemahan. Adapun kelemahan dari pompa ini adalah: Dalam keadaan normal pompa sentrifugal tidak dapat menghisap sendiri (tidak dapat memompakan udara). Kurang cocok untuk mengerjakan zat cair kental, terutama pada aliran volume yang kecil. Tidak self priming, walaupun dengan desain khusus dapat dibuat menjadi self priming. Tidak cocok untuk kapasitas yang kecil BAB III SOAL DAN PEMBAHASAN 1. Sebuah model pompa diameter 5” menghasilkan tenaga 0,5 hp pada kecepatan 90 rpm dengan tinggi tekan (head) 3,5 ft. Sebuah pompa lain yang serupa secara geometrik diameter 20” dioperasikan dengan efisiensi yang sama dan tinggi tekan sebesar 60 ft. Hitunglah berapa kecepatan dan power yang dihasilkan ? 2. Hasil dari pengujian sebuah pompa diperoleh kapasitas = 5XYZ rpm, head = 4ZY ft, Power = 19Z hp. Tentukanlah performa pompa tersebut pada 15ZX rpm. Kemudian jika diameter impeller dikurangi dari 20” menjadi 18”, tentukanlah karakteristik pompa yang baru tersebut. Performa pompa Karakteristik pompa BAB IV PENUTUP 4.1 KESIMPULAN Berdasarkan pada bagian isi makalah dapat diambil beberapa buah kesimpulan: a) Pompa sentrifugal pertama kali dibuat pada tahun 1689 oleh Denis Papin di eropa dan dikembangkan di Amerika Serikat b) Pompa sentrifugal terdiri dari beberapa komponen-komponen yang utama diantaranya, impeller, Kasing pompa, Back Plate, Mechanical Seal, Shroud and Legs, Pump Shaft, adaptor. c) Sistem proteksi pompa sentrifugal terdiri dari, proteksi terhadap aliran balik, proteksi terhadap overload, fibrasi, minimum flow, dan proteksi terhadap low NPSH available. d) Manfaat dari pompa sentrifugal banyak dipakai di bidang industri, seperti perminyakan, perkapalan dan lain-lain e) Pompa sentrifugal lebih unggul dibanding pompa lainnya dalam beberapa hal. 4.2 SARAN Dalam pembuatan makalah ini, tentunya masih banyak kekurangan didalam materi dan penjelasan yang disajikan. Namun, materi yang disajikan ini juga sangat lah penting untuk dibahas dan dikaji bersama, mengingat begitu pentingnya materi ini. Akhirnya penulis mengucapkan terimakasih, dan semoga materi ini dapat bermanfaat bagi kita semua. DAFTAR PUSTAKA http://bpompa.blogspot.com/2009/09/sejarah-pompa-sentrifugal_04.html http://begokmild.com/2010/03/pompa-sentrifugal/ http://www.scribd.com/doc/27804524/pompa-sentrifugal# http://industrikimia.com/tutorial/mengenal-komponen-dalam-pompa-centrifugal www.cheresources.com/centrifugal...s3.shtml http://me-poltekkapal.info/2010/04/analisis-pompa-sentrifugal/ PAGE \* MERGEFORMAT 18