1. Pengertian pompa

Pompa adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan suatu cairan dari suatu tempat ke tempat lain dengan

cara menaikkan tekanan cairan tersebut. Kenaikan tekanan cairan tersebut digunakan untuk mengatasi hambatan-

hambatan pengaliran. Hambatan-hambatan pengaliran itu dapat berupa perbedaan tekanan, perbedaan ketinggian

atau hambatan gesek. Klasifikasi pompa secara umum dapat diklasifikasikan menjadi 2 bagian yaitu pompa kerja

positif (positive displacement pump) dan pompa kerja dinamis (non positive displacement pump).

Salah satu jenis pompa  kerja  dinamis  adalah  pompa  sentrifugal  yang  prinsip  kerjanya  mengubah energi kinetik

(kecepatan) cairan menjadi energi potensial (dinamis) melalui suatu impeller yang berputar dalam casing. Pada

Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Labuhan  Angin,   sebagian  besar  pompa   yang   digunakan  ialah  pompa  

bertipe sentrifugal. Gaya sentrifugal ialah sebuah gaya yang timbul akibat adanya gerakan sebuah benda atau

partikel melalui lintasan lengkung (melingkar).

Pompa sentrifugal merupakan pompa kerja dinamis yang paling banyak digunakan karena mempunyai bentuk yang sederhana dan harga yang relatif murah. Keuntungan pompa sentrifugal dibandingkan jenis pompa perpindahan positif adalah gerakan impeler yang kontinyu menyebabkan aliran tunak dan tidak berpulsa ,keandalan operasi tinggi disebabkan gerakan elemen yang sederhana dan tidak adanya katup-katup,kemampuan untuk beroperasi pada putaran tinggi, yang dapat dikopel dengan motor listrik, motor bakar atau turbin uap ukuran kecil sehingga hanya membutuhkan ruang yang kecil, lebih ringan dan biaya instalasi ringan,harga murah dan biaya perawatan murah.

 

2. Prinsip -Prinsip Dasar Pompa Sentrifugal

Prinsip-prinsip dasar pompa sentrifugal ialah sebagai berikut:

a.   gaya  sentrifugal   bekerja  pada  impeller  untuk  mendorong   fluida  ke  sisi   luar sehingga kecepatan fluida

meningkat

b.   kecepatan fluida yang tinggi diubah oleh casing pompa (volute atau diffuser) menjadi tekanan atau head.

3. Klasifikasi Pompa Sentrifugal

Pompa sentrifugal diklasifikasikan berdasarkan beberapa kriteria, antara lain:

a. Kapasitas :

1)    Kapasitas rendah    :  < 20 m3 / jam

2)    Kapasitas menengah   :  20-60 m3 / jam

3)    Kapasitas tinggi    :  > 60 m3 / jam

b. Tekanan Discharge :

1)    Tekanan Rendah    :  < 5 Kg / cm2

2)    Tekanan menengah    :  5 - 50 Kg / cm2

3)    Tekanan tinggi    :  > 50 Kg / cm2

c. Jumlah / Susunan Impeller dan Tingkat :

1)  Single stage    : Terdiri dari satu impeller dan satu casing.

2)    Multi stage    : Terdiri dari beberapa impeller yang tersusun seri dalam satu casing.

3)    Multi Impeller : Terdiri dari beberapa impeller yang tersusun paralel dalam satu casing.

4)    Multi Impeller – Multi stage : Kombinasi multi impeller dan multi stage.

d. Posisi Poros :

1)    Poros tegak

2)    Poros mendatar

e. Jumlah Suction :

1)    Single Suction

2)    Double Suction

f. Arah aliran keluar impeller :

1)    Radial flow

2)    Axial flow

3)    Mixed fllow

3.1 Klasifikasi menurut jumlah tingkat

1. Pompa satu tingkat : Pompa ini hanya mempunyai sebuah impeler. Pada umumnya head yang dihasilkan pompa

ini relative rendah, namun konstruksinya sederhana.2. Pompa bertingkat banyak : Pompa ini menggunakan lebih dari satu impeler yang dipasanag berderet pada satu poros (gambar 2.7). Zat cair yang keluar dari impeler tingkat pertama akan diteruskan ke impeler tingkat kedua dan seterusnya hingga tingkat terakhir. Head total pompa merupakan penjumlahan head yang dihasilkan oleh masing - masing impeler. Dengan demikian head total pompa ini relatif tinggi dibanding dengan pompa satu tingkat,  namun  konstruksinya  lebih  rumit  dan  besar.

3.4  Bagian-Bagian Utama Pompa Sentrifugal

Secara   umum   bagian-bagian   utama   pompa   sentrifugal   dapat   dilihat   seperti gambar berikut:

 

A.  Stuffing Box: Stuffing Box berfungsi untuk mencegah kebocoran pada daerah dimana poros pompa menembus

casing.

B.  Packing: Digunakan  untuk  mencegah  dan  mengurangi  bocoran  cairan  dari  casing pompa melalui poros.

Biasanya terbuat dari asbes atau teflon.

C.  Shaft: Shaft  (poros)  berfungsi  untuk  meneruskan  momen  puntir  dari  penggerak selama beroperasi dan

tempat kedudukan impeller dan bagian-bagian berputar lainnya.

D.  Shaft sleeve: Shaft sleeve berfungsi untuk melindungi poros dari erosi, korosi dan keausan pada stuffing box.

Pada pompa multi stage dapat sebagai leakage joint, internal bearing dan interstage atau distance sleever.

E.  Vane: Sudu dari impeller sebagai tempat berlalunya cairan pada impeller.

F.  Casing: Merupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai pelindung elemen yang berputar,

tempat kedudukan diffusor (guide vane), inlet dan outlet nozzel  serta  tempat  memberikan  arah  aliran  dari 

impeller  dan mengkonversikan energi kecepatan cairan menjadi energi dinamis (single stage).

G.  Eye of Impeller: Bagian sisi masuk pada arah isap impeller.

H.  Impeller: Impeller berfungsi untuk mengubah energi mekanis dari pompa menjadi energi kecepatan pada cairan

yang dipompakan secara kontinyu, sehingga cairan pada sisi isap secara terus menerus akan masuk mengisi

kekosongan akibat perpindahan dari cairan yang masuk sebelumnya.

I. Wearing Ring: Wearing ring berfungsi untuk memperkecil kebocoran cairan yang melewati bagian depan impeller

maupun bagian belakang impeller, dengan cara memperkecil celah antara casing  dengan impeller.

J. Bearing: Bearing (bantalan) berfungsi untuk menumpu dan menahan beban dari poros agar dapat berputar, baik

berupa beban radial maupun beban axial. Bearing juga memungkinkan poros untuk dapat berputar dengan lancar

dan tetap pada tempatnya, sehingga kerugian gesek menjadi kecil.

 

3.5  Karakteristik  Pompa Sentrifugal

Karakteristik dari pompa sentrifugal merupakan sebuah cara dimana tinggi tekan tekanan diferensial bervariasi

dengan keluaran (output) pada kecepatan konstan. Karakteristik dapat juga menyertakan kurva efisiensi dan harga

brake horse power- nya. Kurva kapasitas tinggi tekan (Gambar 2.8) ditunjukkan sebagai kapasitas peningkatan total

tinggi tekan, dimana tinggi tekan pompa mampu untuk dinaikkan atau dikurangi.Umumnya sebuah pompa sentrifugal

akan menaikkan tinggi tekan terbesarnya pada suatu titik, dimana tidak ada aliran yang sering dianggap sebagai shut

off  head. Jika  shut off  head kurang dari harga maksimum tinggi tekan, pompa menjadi tidak stabil dan dibawah

beberapa kondisi dapat memperbesar daya dan kecepatan fluktuasi yang menyebabkan getaran mekanis yang besar

pada sistem pemipaan.

3.6  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 Bernoulli yang berbunyi “bila fluida inkompresibel 

mengalir  sepanjang  pipa  yang  penampangnya  mempunyai  beda ketinggian,perbedaan tekanan tidak hanya

tergantung pada perbedaan ketinggian tetapi juga pada perbedaan antara kecepatan dimasing-masing titik

tersebut”.Dalam persamaan Bernoulli,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 : (Bruce Munson,

2006)

H =  P/ γ + Z +  V 2/2.g

Dimana:

H       = Head total pompa (m)

P/ γ   = Head tekanan (m)

Z        = Head statis total (m)

V 2/2.g = Head kecepatan (m)

Karena energi itu kekal, maka bentuk head (tinggi tekan) dapat bervariasi pada penampang  yang berbeda. Namun

pada kenyataannya selalu ada rugi-rugi  energi  (losses).

Pada kondisi yang berbeda seperti pada gambar di atas maka persamaan Bernoulli adalah sebagai berikut :

 3.7  Kecepatan Spesifik Pompa Performansi pompa sentrifugal (kecuali turbin regeneratif) dihubungkan pada suatu

parameter yang disebut kecepatan spesifik (specific speed). Seperti yang didefinisikan oleh The Hydraulic Institute

hal ini merupakan hubungan antara kapasitas, tinggi tekan, dan kecepatan pada efisiensi optimum yang

mengklasifikasikan impeller pompa dengan respek terhadap persamaan geometris. Kecepatan spesifik merupakan

sebuah bilangan   aljabar   yang dinyatakan sebagai: (Sularso, 1978)

 3.8 Kavitasi

Kavitasi adalah peristiwa terbentuknya gelembung-gelembung uap di dalam cairan yang terjadi akibat turunnya

tekanan cairan sampai di bawah tekanan uap jenuh cairan pada suhu operasi pompa. Gelembung uap yang

terbentuk dalam proses ini mempunyai siklus yang sangat singkat. Knapp (Karassik dkk, 1976) menemukan bahwa

mulai terbentuknya gelembung sampai gelembung pecah hanya memerlukan waktu sekitar 0,003 detik. Gelembung

ini akan terbawa aliran fluida sampai akhirnya berada pada daerah yang mempunyai tekanan lebih besar daripada

tekanan uap jenuh cairan. Pada daerah tersebut gelembung tersebut akan pecah dan akan menyebabkan shock

pada dinding di dekatnya. Cairan akan masuk secara tiba-tiba ke ruangan yang terbentuk akibat pecahnya

gelembung uap tadi sehingga mengakibatkan tumbukan. Peristiwa ini akan menyebabkan terjadinya kerusakan

mekanis pada pompa.

3.9 Net Positive Suction Head (NPSH)

Kavitasi akan terjadi bila tekanan statis suatu aliran turun sampai dibawah tekanan uap jenuhnya.Untuk menghindati

kavitasi diusahakan agar tidak ada satu bagianpun dari aliran didalam pompa yang mempunyai tekanan statis lebih

rendah dari tekan uap jenuh cairan pada temperatur yang bersangkutan.Dalam hal ini perlu diperhatikan  dua 

macam  tekanan  yang  memegang  peran  penting.Pertama,tekanan yang ditentukan oleh kondisi lingkungan

dimana pompa dipasang,dan kedua,tekanan yang ditentukan oleh keadaan aliran didalam pompa.

Berhubungan dengan dua hal diatas maka didefinisikanlah suatu Net Positive Suction Head (NPSH) atau  Head Isap

Positif Neto yang dipakai sebagai ukuran keamanan pompa terhadap kavitasi.Ada dua macam NPSH,yaitu NPSH

yang tersedia pada sistem (instalasi),dan NPSH yang diperlukan oleh pompa. Pompa terhindar dari kavitasi jika

NPSH yang tersedia lebih besar daripada NPSH yang dibutuhkan.

3.9.1 Net Positive Suction Head Available (NPSH yang tersedia)NPSH yang tersedia adalah head yang dimiliki oleh zat cair pada sisi isap pompa dikurangi dengan  tekanan uap  jenuh zat  cair  ditempat  tersebut.Dalam  hal pompa  yang  mengisap  zat  cair  dari  tempat  terbuka,maka  besarnya  NPSH  yang tersedia dapat dituliskan sebagai berikut:

Jika zat cair diisap dari tangki tertutup,maka harga Pa menyatakan tekanan mutlak yang bekerja pada permukaan zat

cair didalam tangki tertutup tersebut.Khususnya jika tekanan diatas permukaan zat cair sama dengan tekanan uap

jenuhnya,maka  Pa   =  Pv.Dalam  hal  pompa  yang  mengisap  zat  cair  dari  tempat terbuka,maka besarnya NPSH

yang tersedia dapat dituliskan sebagai berikut:

 hsv  = −hs − hlsHarga hs adalah negatif  (-) karena permukaan zat cair didalam tangki lebih tinggi dari pada sisi isap pompa.Pemasangan pompa semacam ini diperlukan untuk mendapatkan harga NPSHA positif.

3.9.2 Net Positive Suction Head Required (NPSH yang diperlukan)

Tekanan terendah didalam pompa biasanya terdapat disuatu titik dekat setelah sisi masuk sudu impeller.ditempat

tersebut,tekanan adalah lebih rendah dari pada tekanan pada lubang isap pompa.Hal ini disebabkan oleh kerugian

head dinosel isap,kenaikan kecepatan aliran karena luas penampang yang menyempit,dan kenaikan kecepatan

aliran karena tebal sudu setempat.

Agar tidak terjadi pengupan zat cair,maka tekanan pada lubang masuk pompa dikurangi dengan penurunan tekanan

didalam pompa harus lebih tinggi dari pada tekanan uap zat cair.Head tekanan yang besar sama dengan penurunan

tekanan ini disebut NPSH yang diperlukan/net positive suction head required.Besarnya NPSH yang diperlukan

berbeda untuk setiap pompa.Untuk suatu pompa tertentu , NPSH yang diperlukan berubah menurut kapasitas dan

putarannya.Agar pompa dapat bekerja tanpa mengalami kavitasi,maka harus dipenuhi syarat NPSH yang tersedia

lebih besar dari pada NPSH yang diperlukan.Harga NPSH yang diperlukan harus diperoleh dari pabrikan pompa

yang bersangkut an.Namun untuk penaksiran secara kasar,NPSH yang diperlukan dapat dihitung dengan

persamaan:

Kecepatan spesifik sisi isap (S) dapat juga digunakan sebagai pengganti Koefisien kavitasi Thoma dalam

menghitung NPSH yang diperlukan.Hubungannya dapat dilihat dalam persamaan:

______________________________________________________________________________ Daftar Pustaka

Asyari Daryus; Manajemen Pemeliharaan Mesin(2007) Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas

Darma Persada Jakarta.

Corder, Anthony (1992), Teknik Manajemen Pemeliharaan, Jakarta: Erlangga.

Dhillon (2006) maintainability, maintenance, and reliability for engineers, CRC/Taylor & Francis

Heizer, Jay and Render, Barry, (2001), Operation Management, Prentice Hall, sixt Edition

Herujito, Yayat M. (2001), Dasar – Dasar Manajemen. PT. Grasindo, Jakarta.

Jay dan Barry Render. (2004). Operations Management. New Jersey: Pearson.

Keith. (2002) Organisational Behavior: Human Behavior At Work, 11th edition. New Delhi: Tata McGraw-Hill

Book Company.

Manahan P. Tampubolon, "Manajemen Operasional" 2004

Mobley, R.Keith, 2002, An introduction to predictive maintenance, 2nd ed, Butterworth-Heinemann, USA

Mulyadi(1999), Akuntansi Biaya; Yogyakarta; Aditya Media.

Munson, Bruce R., 2006, "Mekanika fluida", Jakarta: Erlangga.

Sularso, Ir and Tahara Haruo, 1987, “Pompa dan Kompresor”, Jakarta: Penerbit Pradnya Paramitha.

1.1 Difinisi 

Pompa adalah suatu alat/ pesawat yang digunakan untuk memindahkan fluida cair (liquid) dari suatu tempat

yang rendah ke tempat lain yang lebih tingi melalui suatu sistem perpipaan, atau dari suatu tempat yang

bertekanan rendah ke tempat yang bertekanan tinggi, atau dari satu tempat ke tempat lain yang jauh serta

untuk mengatasi tahanan hidrolisnya.

Prinsip operasinya pompa adalah memberikan perbedaan tekanan antara bagian suction (hisap) dan bagian

discharge (tekan) dengan mentransfer energi mekanis dari suatu sumber energi luar (motor listrik, motor

bensin/diesel ataupun turbin dll.) untuk dipindahkan ke fluida kerja yang dilayani. Dengan demikian pompa

menaikan energi cairan yang dilayani sehingga cairan tersebut dapat mengalir dari suatu tempat yang

bertekanan rendah ke tempat yang bertekanan tinggi.

Pada suatu industri, pompa merupakan peralatan penunjang yang sangat penting. Hal ini karena pompa

digunakan sebagai peralatan sirkulasi air pendingin, sebagai penggerak fluida kerja pada sistem hidrolis,

sirkulasi minyak pelumas pada mesin, dsb. Selain itu juga digunakan sebagai suply kebuthan air bersih,

pemadam kebakaran dan lain-lain.

1.2 Klasifikasi Pompa

Pompa dapat diklasifikasikan dalam beberapa cara yang berbeda, misalnya berdasarkan kondisi kerjanya,

cairan yang dilayani / dipindahkan, bentuk elemen yang bergerak, jenis penggeraknya, serta berdasarkan

cara mentransfer fluida dari dari pipa hisap ke pipa tekan. Namun secara general pompa dapat

diklasifikasikan sbb :

Gambar 1.1 Klasifikasi Pompa Positip

Gambar 1.2 Klasifikasi Pompa Dynamic

1.3 Jenis dan Prinsip Kerja

1.3.1 Positive Displacement Pumps

Pada pompa positive displacement, perpindahan zat cair dari suatu tempat ke tempat lain disebabkan

perubahan volume ruang kerja pompa yang diakibatkan oleh gerakan elemen pompa yaitu maju-mundur

(bolak-balik) atau berputar (rotary). Dengan perubahan volume tersebut maka zat cair pada bagian keluar

(discharge) mempunyai tekanan yang lebih besar dibanding pada bagian masuk (suction) dan

konsekuensinya kapasitas yang dihasilkan sesuai volume yang dipindahkan.

Ciri-Ciri Umum Pompa Positip :

• Head yang dihasilkan relatif tinggi dibanding dengan kapasitas.

• Mampu beroperasi pada suction yang kering, sehingga tidak memerlukan proses priming.

• Kapasitas atau aliran zat cair tidak kontinyu.

a. Pompa Reciprocating

Adalah pompa yang merubah energi mekanis penggeraknya menjadi energi aliran fluida yang dilayani

dengan menggunakan bagian pompa yang bergerak bolak-balik di dalam silinder. Bagian atau elemen

pompa yang bergerak tersebut bisa disebut piston ataupun plunger tergantung dari konstruksinya.

Bebarapa contoh pompa reciprocating yang digerakan dengan mesin uap diperlihatkan pada gambar di

bawaha dan b.

b. Pompa Rotary

Pompa rotary adalah pompa-pompa positip (positive displacement pumps) dimana energi ditransmisikan dari

motor penggerak ke cairan oleh suatu bagian (elemen) yang mempunyai gerakan berputar di dalam rumah

pompa.

Berdasarkan desainnya, pompa rotary dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

1. Screw Pump

2. Gear Pump

3. Lobe Pump

4. Sliding Vane

5. Rotary piston

b.1. Screw Pump

Kebutuhan untuk memperbaiki kelemahan pompa reciprocating dalam menghasilkan kapasitas rendah serta

aliran lebih uniform dapat dikurangi oleh penggunaan pompa screw. Tekanan, kapasitas serta putaran dari

pompa ini dapat mencapai 200 kg/cm2, 300 m3/jam serta 10.000 rpm.

Pompa – pompa diatas dapat mempunyai dua atau tiga rotor. Pada air tight pump (pompa kedap udara),

ruang suction dan discharge dipisahkan satu sama lain oleh rangkaian air tight dari pada rotor.

Kelebihan lain dari pompa screw antara lain :

- Efisiensinya totalnya tinggi (70 % – 80%)

- Ukuran pompa relatif kecil, ringan karena rotor dapat bekerja pada putaran tinggi.

- Aliran hampir benar-benar uniform.

- Getarannya relatif kecil

- Kapasitas isapnya baik sekali

- Dapat beroperasi dalam berbagai posisi, horizontal, vertikal, miring dsb.

b.2. Gear Pump

Pompa roda gigi mampu digunakan untuk memompa cairan yang mempunyai viskositas rendah hingga

tinggi. Pompa ini umumnya dipakai sebagi pompa minyak pelumas.

Pompa roda gigi terdiri dari roda gigi penggerak dan roda gigi yang digerakkan. Konstruksinya bisa external

ataupun juga internal. Gambar dibawah diperlihatkan kedua konstruksi pompa roda gigi

Kebaikan pompa roda gigi adalah :

- Aliran uniform

- Konstruksi sederhana

- Kapasitasnya relatih besar dibanding ukuran pompa yang kecil

- Instalasi sederhana

b.3. Lobe Pump

Pompa lobe mempunyai dua rotor setiap lobe, baik untuk lobe dua, tiga maupun empat masing-masing

lobenya tetap mempunyai dua rotor. Pompa tiga lobe mempunyai efisiensi lebih baik dibanding dengan dua

lobe, begitu seterusnya. Namun dari segi pembuatannya lebih sulit

Prinsip kerja pompa lobe adalah : Kedua rotor berputar serempak dengan arah saling berlawanan di dalam

sebuah casing. Sumbu gigi dari rotor selalu membentuk sudut 90o terhadap sumbu gigi rotor yang lain. Jika

rotor diputar dalam arah panah, seperti ditunjukkan pada gambar dibawah, maka fluida yang terkurung

antara casing dengan lobe akan dipindahkan dari sisi inlet menuju outlet