bab ii.karpom

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

II.1 Dasar Teori Definisi pompa

Pompa merupakan pesawat angkut yang bertujuan untuk memindahkan zat cair melalui saluran tertutup. Pompa menghasilkan suatu tekanan yang sifatnya hanya mengalir dari suatu tempat ke tempat yang bertekanan lebih rendah. Atas dasar kenyataan tersebut maka pompa harus mampu membangkitkan tekanan fluida sehingga dapat mengalir atau berpindah. Fluida yang dipindahkan adalah fluida inkompresibel atau fluida yang tidak dapat dimampatkan. Dalam kondisi tertentu pompa dapat digunakan untuk memindahkan zat padat yang berbentuk bubukan atau tepung.

Prinsip kerja pompa adalah menghisap dan melakukan penekanan terhadap fluida. Pada sisi hisap (suction) elemen pompa akan menurunkan tekanan dalam ruang pompa sehingga akan terjadi perbedaan tekanan antara ruang pompa dengan permukaan fluida yang dihisap. Akibatnya fluida akan mengalir ke ruang pompa. Oleh elemen pompa fluida ini akan didorong atau diberikan tekanan sehingga fluida akan mengalir ke dalam saluran tekan (discharge) melalui lubang tekan. Proses kerja ini akan berlangsung terus selama pompa beroperasi.

Pompa yang dipergunakan sebelumnya harus diketahui karakteristik pada kondisi kerja yang berbeda, dengan demikian dapat ditentukan batas-batas kondisi kerja dimana pompa tersebut bisa mencapai efisiensi maksimum. Hal ini perlu dilakukan karena pada kenyataannya sangat sulit memastikan performansi pompa pada kondisi kerja yang sebenarnya (Literatur:http://eprints.undip.ac.id/20198/1/Karakteristik_Pompa_Susunan_Paralel_Spek_Sama.pdf).

II-1

http://eprints.undip.ac.id/20198/1/Karakteristik_Pompa_Susunan_Paralel_Spek_Sama.pdf

http://eprints.undip.ac.id/20198/1/Karakteristik_Pompa_Susunan_Paralel_Spek_Sama.pdf

II-2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Macam-Macam Pompa Berbagai jenis pompa biasa digunakan dalam operasi

industri dapat diklasifikasikan sebagai berikut:1. Pompa sentrifugal (termasuk turbin dan pompa aksial)2. Pompa perpindahan positif3. Pompa jet4. Pompa elektromagnetik

(Literatur : Peter, Max.S, Timmerhaus, Klaus D,dkk. 1991. p.508).

Spesifikasi PompaHead adalah energi per satuan berat fluida. Head

pompa biasanya dinyatakan dalam satuan meter. Sedangkan untuk volume satuan yang sering digunakan adalah liter per menit, meter kubik per jam atau dalam berat fluida yang dapat dipindahkan per satuan waktu seperti kg/menit. Head yang dapat dibangkitkan oleh suatu pompa dipengaruhi oleh jenis pompa, bentuk impeler, putaran,dan berat jenis fluida yang dipompakan, semakin besar berat jenisnya maka head yang dapat dibangkitkan akan semakin kecil. Disamping itu head pompa juga dipengaruhi oleh tekanan atmosfer dimana pompa dioperasikan. Semakin dekat dengan permukaan laut maka tekanan atmosfer semakin tinggi sehingga tekanan antara permukaan fluida yang dipompa dan ruang pompa akan semakin besar yang berarti head pompa akan semakin besar. Head pompa selain digunakan untuk memindahkan fluida ke arah vertikal juga digunakan untuk melawan hambatan yang terjadi, maka kemampuan pompa untuk mengangkat fluida akan semakin rendah. Kapasitas pompa jenis displacement sebanding dengan perubahan volume ruang pompa. Sehingga kapasitas pompa displacement sangat ditentukan oleh ukuran ruang pompa dan jumlah langkah atau putaran per satuan waktu. Untuk pompa resiprokating kapasitas yang dapat dicapai bergantung pada kecepatan aliran fluida, yang mana ini dipengaruhi oleh bentuk impeler, putaran, bentuk rumah

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA 1PROGRAM STUDI DIII TEKNIK KIMIA FTI-ITS SURABAYA

II-3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ncjhcgbcpompa dan bentuk saluaran yang digunakan (Literatur: www.okasatrianovyanto.blogspot.com).

Klasifikasi pompaPompa diklasifikasikan menjadi dua jenis menurut

prinsip kerjanya, yaitu pompa dinamik dan pompa displacement. Masing-masing jenis diatas masih dibagi lagi menjadi beberapa jenis menurut jumlah tingkat, bentuk element pompa, jumlah kerja dan arah aliran fluida.

Pompa DisplacementPompa Displacement adalah pompa yang bekerja

dengan perubahan volume ruang pompa. perubahan volume ruang pompa dilakukan oleh element gerak pompa yang bergerak translasi atau bolak-balik dalam ruang pompa, maupun yang bergerak rotasi. Ketika terjadi pembesaran volume rumah pompa maka akan terjadi penurunan tekanan di dalam rumah pompa, sehingga fluida yang memiliki tekanan lebih tinggi akan mengalir atau terhisap ke dalam rumah pompa melalui saluran hisap. Pada saat terjadi pengecilan volume rumah pompa maka fluida dalam rumah pompa akan mengalami penekanan sehingga fluida yang memiliki tekanan yang lebih tinggi dari tekanan di luar rumah pompa, akan mengalir melalui saluran tekan. Untuk mencegah aliran balik ke saluran hisap, maka pompa dilengkapi katup relief valve untuk mencegah aliran balik ke rumah pompa. Pompa jenis ini dapat menghasilkan head yang tinggi, tetapi aliran fluida yang dihasilkan tidak kontinyu tetapi periodik. Untuk mendapatkan aliran fluida yang lebih kontiyu maka pompa perlu dibuat kerja ganda. Salah satu kelebihan pompa displacement dibanding jenis dinamik adalah pompa jenis displacement dapat memompa udara dengan cukup baik, sehingga pada awal operasi pompa ini memerlukan perlakuan priming yaitu mengisi saluran hisap atau rumah pompa dengan zat cair atau fluida yang sama dengan dipompa. Pompa

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA 1PROGRAM STUDI DIII TEKNIK KIMIA

FTI-ITS SURABAYA

http://www.okasatrianovyanto.blogspot.com/

II-4


perpindahan positif cocok untuk melayani kebutuhan head yang besar dengan kapasitas perpipaan yangn berdiameter (Literatur:www.okasatrianovyanto.blogspot.com).

Pompa SentrifugalPompa 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, Impeler ini menerima energi mekanis dari pengerak pompa melalui poros impeler. Fluida yang berputar dalam rumah pompa oleh gaya sentrifugal akan terlempar ke dinding rumah pompa sehingga pada daerah pusat impeler akan terjadi kehampaan. Karena pusat impeler mempunyai tekanan lebih rendah dari saluaran hisap, maka fluida dalam saluran hisap akan mengalir ke pusat impeler. Energi kinetik yang dimiliki fluida yang berputar dalam rumah pompa oleh rumah pompa akan diubah menjadi energi tekanan sehingga fluida akan mengalir ke saluran tekan(Literatur:www.okasatrianovyanto.blogspot.com).

Pompa RotariPompa rotari adalah pompa perpindahan positip yang

mana aksi pemompaan utamanya disebabkan oleh pergerakan relatif antar elemen rotasi pemompaan dan elemen stasioner pompa. Pompa rotari berguna untuk mengangkat fluida dan zat cair, dimana fluida adalah istilah umum yang meliputi zat cair, gas, uap dan campuran antara mereka dan kadang-kadang meliputi zat padat yaitu berupa tepung atau bubuk, namun kebanyakan fluida yang digunakan adalah zat cair. Ciri khusus dari pompa rotari bahwa cairan dipindahkan oleh selain perputaran dari pompa adalah tidak tergantung pada kecepatan aliran fluida. Juga bahwa sewaktu-waktu selalu mengunci bermacam-macam cairan antara sisi masuk dan keluar pompa oleh aksi dan posisi dari elemen-elemen pompa dan clearance




II-5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ncjhcgbcyang rapat dari pompa. Semua basis pemompaan dalam pompa rotari terdiri atas tiga aksi dasar. Bagian rotasi dan stasioner bertindak untuk membatasi volume, dikunci dari outlet pompa dan membuka inlet pompa, yang mana timbul sebagai perputaran elemen rotasi pompa. Ketika volume ini tidak membuka bagian inlet ataupun outlet ruang pompa, maka seal ke bagian outlet ruang pompa dibuka, volume yang membuka ke outlet adalah oleh aksi bersama bagian yang bergerak dan stasioner pompa. Dalam pompa rotasi aksi dari pemompaan elemen volume harus ada tiga kondisi, yaitu : outlet tertutup Inlet membuka, outlet tertutup inlet tertutup, outlet membuka inlet tertutup. Untuk aksi pemompaan yang baik volume Inlet membuka / Open To Inlet (OTI) akan timbul volume yang rat dan seterusnya dengan putran pompa, volume outlet tertutup Inlet tertutup / Close To Inlet and Outlet (CTIO) akan konstan dalam volume perputaran pompa dan volume outlet membuka / Open To Outlet (OTO) akan menimbulkan volume yang maksimal pada sisi keluar (Literatur:www.okasatrianovyanto.blogspot.com).

Karakteristik sistim pemompaan 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 “head”. Head total merupakan jumlah dari head statik dan head gesekan/ friksi:

a) Head statikHead 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:


FTI-ITS SURABAYA


II-6


(1)

Keterangan :Head = Tahanan system (ft);P = Tekanan (Psi);Sp.G = Specifik Gravity.

Head statik terdiri dari: Head hisapan statis (hS): dihasilkan dari pengangkatan

cairan relatif terhadap garis pusat pompa. hS nilainya positif jika ketinggian cairan diatas garis pusat pompa, dan negative jika ketinggian cairan berada dibawah garis pusat pompa (juga disebut “pengangkat hhisapan”)

Head pembuangan statis (hd): jarak vertikal antara garis pusat pompa dan permukaan cairan dalam tangki tujuan (Literatur: www.energyefficiencyasia.org).

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) (Literatur: www.energyefficiencyasia.org).


Head=Px 2,31Sp .G .

http://www.energyefficiencyasia.org/

http://www.energyefficiencyasia.org/

II-7

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ncjhcgbc

Gambar II.1. Head Gesekan/ friksi versus Aliran

Menghitung laju alir

(Geankoplis, C.J,-, 1978. p.99 )Keterangan :Q = Debit (m3/s);V = Volume (m3);t = waktu (s)

Menentukan kecepatan laju alir

(Geankoplis, C.J,-, 1978. p.99 )Keterangan :v = Kecepatan (m/s);Q = Debit (m3/s);A = Luas (m2)


FTI-ITS SURABAYA

Q =

Vt

v =

QA

(3)

II-8


Menghitung NRe

(Geankoplis, C.J,-, 1978. p.99 )Keterangan :Nre = Bilangan reynold;D = Diameter (m);v = Kecepatan (m/s);ρ = Densitas (kg/m3);μ = Viskositas (kg/m.s)

Friksi pada pipa Lurus

(Geankoplis, C.J,-, 1978. p.99 )Keterangan :Ff = Friksi (J/Kg);f = Faktor friksi;∆L = Panjang pipa (m);v = Kecepatan (m/s);D = Diameter (m)

Friksi pada valve dan elbow


NRe =

D v ρμ

Ff = 4 f

ΔLD

v2

2

hf = Kf

v2

2

(4)

(5)

(6)

II-9

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ncjhcgbcKeterangan :hf = Friksi pada elbow dan valve (J/Kg);Kf = Konstanta friksi;v = Kecepatan (m/s);(Geankoplis, C.J,-, 1978. p.99 )

Perbedaan pipa dari pipa besar ke kecil”sudden contraction losses”

(Geankoplis, C.J,-, 1978. p.99 )Keterangan :hc = Friksi pipa diameter besar ke pipa diameter kecil

(J/Kg);A2 = Luas pipa kecil (m2);A1 = Luas pipa besar (m2);v = Kecepatan (m/s);α = 1 (turbulen); ½ (laminer)

Perbedaan pipa dari pipa kecil ke besar”sudden enlargement losses”

(Geankoplis, C.J,-, 1978. p.99 )Keterangan :hc = Friksi pipa diameter kecil ke pipa diameter besar

(J/Kg);A2 = Luas pipa besar (m2);A3 = Luas pipa kecil (m2);


FTI-ITS SURABAYA

hc = 0,55 (1 − A 2

A 1 ) v2

2 α

hex =(1 − A 2

A 3 )2 v2

2 α

(7)

(8)

II-10


v = Kecepatan (m/s);α = 1 (turbulen); ½ (laminer)

Menghitung HeadHead adalah jarak vertikal antara garis pusat pompa dan permukaan cairan dalam tangki tujuan.

(Geankoplis, C.J,-, 1978. p.99 )Keterangan :Head = Head (J/Kg);∆P = Penurunan tekanan (N/m2);ρ = densiti (kg/m3);g = gravitasi (m/s);∆z = Jarak permukaan air dalam tanki dengan pipa (m);v = Kecepatan (m/s);∑F = Total friksi (J/kg)

Menghitung WHP (Water Horse Power) dan BHP (Brake Horse Power)Daya yang diperlukan oleh sebuah pompa merupakan fungsi dari total kepala dan berat cair dipompa dalam jangka waktu tertentu. Pompa masukan atau daya kuda rem (BHP) adalah daya sebenarnya yang dikirimkan ke pompa. Water Horse Power (WHP) adalah liquid horse power yang disampaikan oleh pompa.


Head =

(ΔPρ ) + ( g Δz ) + 1

2( v )2 + Σ F

g(9)

II-11

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ncjhcgbc

Keterangan :BHP = Brake Horse Power (W);Q = Debit (m3/s);ρ = Densiti (kg/m3);Wp = Effisiensi sementara (J/kg)

Menghitung efisiensiEfisiensi dinyatakan sebagai persentase yang mewakili sebuah unit ukuran yang menggambarkan perubahan gaya sentrifugal dan dinyatakan sebagai perubahan kecepatan menjadi energi tekanan.

Keterangan :WHP = Water Horse Power (Hp);BHP = Brake Horse Power (Hp);


FTI-ITS SURABAYA

BHP=m x Wp=Q x ρ x Wp

WHP=BHPη motor

(11)

II-12



bab ii.karpom

Documents