POMPA SENTRIFUGAL

A. TUJUAN PERCOBAAN

Tujuan yang dapat dcapai pada ppercobaan ini:

- Untuk mengenal dan dapat mengoperasikan pompa sentrifugal

- Mengetahui karakteristik dari pompa sentrifugal test righ R2-11

- Menganalisis kinerja dari pompa sentrifugal test Righ R2-11

- Untuk menentukan efisiensi maksimum dari pompa sentrifugal

B. ALAT DAN BAHAN

1. ALAT

- Pompa sentrifugal

- Stopwatch

- Beban

- Labu semprot

2. BAHAN

- Air

C. DASAR TEORI

Perlu diketahui bahwa pompa merupakan alat yang penting dan banyak digunakan

di dalam industri terutama industri kimia.

Ada beberapa jenis pompa yang dipakai dalam industri kimia yaitu pompa

sentrifugal, timbal torak, dan pompa putar (rotary pump). Diantara jenis pompa yang banyak

digunakan adalam pompa sentrifugal atas pertimbangan bahwa:

- Pompa sentrifugal mudah dioperasikan

- Konstruksinya sederhana dan mudah diperoleh dipasaran

- Biaya pemeliharaan relatif mudah

- Kemampuan dalam mentransfer volume yang besar tanpa tergantung pada katup atau

celah yang kecil.

Secara umum pompa sentrifugal tersusun atas beberapa bagian penting yaitu:

Casing

Komponen utama pertama dari pompa sentrifugal adalah casing pompa. Casing

pompa sentrifugal didesain berbentuk sebuah diffuser yang mengelilingi impeller pompa.

Diffuser ini lebih sering dikenal sebagai volute casing. Sesuai dengan fungsi diffuser,

volute casing berfungsi untuk menurunkan kecepatan aliran (flow) fluida yang masuk ke

dalam pompa. Menuju sisi outlet pompa, volute casing didesain membentuk corong yang

berfungsi untuk mengkonversikan energi kinetik menjadi tekanan dengan jalan

menurunkan kecepatan dan menaikkan tekanan, hali ini juga membantu menyeimbangkan

tekanan hidrolik pada shaft pompa.

Impeller

Impeller adalah bagian yang berputar dari pompa sentrifugal, yang berfungsi

untuk mentransfer energi dari putaran motor menuju fluida yang dipompa dengan jalan

mengakselerasinya dari tengah impeller ke luar sisi impeller.

Desain impeller bergantung atas kebutuhan tekanan, kecepatan aliran, serta kesesuaian

dengan sistemnya. Impeller menjadi komponen yang paling utama berpengaruh terhadap

performa pompa. Modifikasi desain impeller akan langsung berpengaruh terhadap bentuk

kurva karakteristik pompa tersebut. Ada berbagai macam desain impeller pompa

sentrifugal, antara lain tipe tertutup dan terbuka, tipe single flow, tipe mix flow, tipe radial,

tipe non-clogging, tipe single stage, dan tipe multi stage.

Poros (Shaft)

Poros pompa adalah bagian yang mentransmisikan putaran dari sumber gerak,

seperti motor listrik, ke pompa. Yang perlu kita perhatikan adalah, pada sebuah pompa

sentrifugal yang bekerja di titik efisiensi terbaiknya, maka gaya bending porosnya akan

secara sempurna terdistribusikan ke seluruh bagian impeller pompa.

Bearing

Bearing pada pompa berfungsi untuk menahan (constrain) posisi rotor relatif

terhadap stator sesuai dengan jenis bearing yang digunakan. Bearing yang digunakan pada

pompa yaitu berupa journal bearing yang berfungsi untuk menahan gaya berat dan gaya-

gaya yang searah dengan gaya berat tersebut, serta thrust bearing yang berfungsi untuk

menahan gaya aksial yang timbul pada poros pompa relatif terhadap stator pompa.

Kopling

Pada dasarnya kopling berfungsi untuk menghubungkan dua shaft, dimana yang

satu adalah poros penggerak dan yang lainnya adalah poros yang digerakkan. Kopling yang

digunakan pada pompa, bergantung dari desain sistem dan pompa itu sendiri. Macam-

macam kopling yang digunakan pada pompa dapat berupa kopling rigid, kopling fleksibel,

grid coupling, gear coupling, elastrometic coupling, dan disc coupling.

Sistem Packing

Sistem packing pada pompa adalah untuk mengontrol kebocoran fluida yang

mungkin terjadi pada sisi perbatasan antara bagian pompa yang berputar (poros) dengan

stator. Sistem sealing yang banyak digunakan pada pompa sentrifugal adalah mechanical

seal dan gland packing.

Sistem Lubrikasi

Sistem lubrikasi pada pompa berfungsi untuk mengurangi koefisien gesek antara

dua permukaan yang bertemu sehingga mengurangi resiko keausan. Lubrikasi pada pompa

terutama digunakan pada bearing. Sistemnya dapat berupa lub oil atau juga tipe greas

tergantung dari desain pompa itu sendiri.

Pompa Sentrifugal

Daya dan efesiensi pompa

Kalau alirannya dianggap tunak, pompa itu pada dasarnya membesar. Hulu aliran

Bernouli alirannya antara titik 1 (mata) dan titik 2 (lubang keluar).

Apabila V1 dan V2 kira-kira z1 – z2 tidak lebih dari 1 meter, sehingga

P1

ρ . g+

V 12

2 . g+ Z1 =

P2

ρ . g+

V 22

2 . g+ Z2

Perubahan headnya praktis sama dengan perubahan tekanannya, maka:

H=P1−p2

ρ .g= P

ρ .g

Untuk menaikkan fluida dengan kapasitas Q (m3/s) dan tinggi tekan H (m), disebut daya

pompa actual. Daya ini sering juga disebut daya fluida atau daya hidrolik.

Nh = ρ . g . Q . H

Daya untuk menggerakkan pompa adalah:

N 0=W . L .gN m . 2 π

60

Sedangkan untuk efisiensi pompa, dinyatakan sebagai:

η=N h

N 0

x 100 %

Dimana:

Nh = Daya fluida atau daya hidrolik (watt)

No = Daya untuk menggerakkan fluida (watt)

W = Berat beban (kg)

L = Panjang lengan torsi (m)

Nm = Kecepatan putaran (rpm)

Tinggi tekan pompa

Head dari pompa adalah perbedaan tekanan (yang dinyatakan dalam tinggi kolom

zat cair) yang terdapat diantara inlet dan outletnya. Bagi pompa, head juga merupakan

kerja yang diberikan kepada cairan per satuan berat (Kg.m/Kg) yaitu meter.

Perbedaan tinggi tekan pompa dapat diukur dengan dua cara yaitu:

1. Secara langsung menggunakan “pressure gauge” yaitu

H = Hd – Hs + 2,13 . 104 . Q2

2. Secara tidak langsung menggunakan manometer air raksa, yaitu

H=ρ Hg−ρair

ρair

(h 1−h2 )+3 ,14 . 104 . Q 2

Dimana (h1-h2) adalah selisih tinggi air raksa di dalam manometer. Head dari

system merupakan perbedaan tekanan yang diperlukan untuk memindahkan

cairan yang dapat dibedakan atas tiga bagian, yaitu:

1. Friction head adalah merupakan tekanan yang diperlukan untuk melawan

gesekan – gesekan di dalam saluran.

2. Static head adalah tinggi kenaikan atau beda tekanan dari zat cair pada kedua

reservoir.

3. Velocity head adalah tekanan yang diperlukan untuk menggerakkan cairan

dari keadaan diam sehingga berkecepatan.

Sehingga dapat dijelaskan bahwa head total merupakan keseluruhan head dari

pompa adalah merupakan penjumlahan dari static discharge (tinggi tekan)

ditambah friction head (head akibat gesekan), hal ini disebabkan karena adanya

katup – katup, belokan – belokan, sambungan – sambungan serta pembesaran dan

pengecilan sepanjang instalasi ditambah velocity head (kehilangan karena

kecepatan dan sangat bergantung pada panjang instalasi).

Karasteristik pompa sentrifugal pada perubahan kecepatan putaran

Perubahan kecepatan putar pompa sentrifugal memungkinkan untuk

dilakukan melalui motor penggerak dengan jalan mengubah tekanan input. Perubahan

kecepatan putar dapat menyebabkan perubahan kecepatan keliling yang dirumuskan

sebagai berikut:

U=π . D . n60 ……………………………………………… (8)

Dimana:

U = kecepatan keliling (m/s)

n = kecepatan putaran (rpm)

D = diameter roda (m)

Dengan adanya perubahan kecepatan putar pada pompa sentrifugal akan menyebabkan

perubahan kapasitas, tinggi kenaikan dan daya yang dibutuhkan untuk menggerakkan

pompa.

Karasteristik pompa sentrifugal pada putaran konstan

Karasteristik pompa sentrifugal pada putaran konstan dapat diselediki dengan

mengartur kapasitas aliran. Hal tersebut dapat dilakukan melalui pencekikan, yaitu dengan

jalan membuka dan menutup katup untuk mengubah aliran udara. Dalam pelaksanaan

pencekikan harus dilakukan pada bagian isap dapat menyebabkan terjadinya kavitasi pada

pompa.

Karasteristik pompa sentrifugal pada putaran konstan dengan perubahan kapasitas

aliran merupakan hubungan antara kapasitas, tinggi tekan, dan daya efisiensi pompa.

D. PROSEDUR KERJA

Kalibrasi debit aliran

1. Mengisi manometer dengan air hingga Hg nya sejajar (penuh) dan membuka

katup.

2. Mengatur rpm nya hingga mencapai 800.

3. Membuka tuas keluaran pada pompa untuk menentukan debit aliran. volume air

ditunggu hingga mencapai 30 L – 40 L kemudian nyalakan stopwatch, setelah

delta volume = 40 L matikan stopwatch. Debit aliran dapat dihitung dengan delta

volume per waktu (hingga mencapai delta volume).

4. Lakukan langkah 2 dan 3 dengan rpm yang berbeda yaitu 1000, 1200, 1400, 1600,

1800, 2000.

Efisiensi pompa

1. Menambah beban pada lengan torsi pompa sesuai dengan beban yang diinginkan.

2. Mengatur rpm hingga lengan torsi seimbang.

3. Membuka tuas keluaran pada pompa untuk menentukan debit aliran. volume air

ditunggu hingga mencapai 30 L – 40 L kemudian nyalakan stopwatch, setelah

delta volume = 40 L matikan stopwatch. Debit aliran dapat dihitung dengan delta

volume per waktu (hingga mencapai delta volume).

E. DATA PENGAMATAN

Kalibrasi debit aliran

Rpm H1 (mHg) H2 (mHg) ∆H (mHg) Q (m3/s)

800 0.544 0.457 0.087 0.00044

1000 0.566 0.436 0.13 0.00079

1200 0.598 0.405 0.193 0.00127

1400 0.63 0.374 0.256 0.00145

1600 0.659 0.347 0.312 0.00185

1800 0.718 0.29 0.428 0.00254

2000 0.78 0.229 0.551 0.00255

Efisiensi pompa

rpm W (kg)H1

(mHg)H2 (mHg) Q (m3/s)

900 0.25 0.535 0.465 0.00056

1000 0.35 0.543 0.457 0.00078

1200 0.45 0.575 0.426 0.00111

1350 0.55 0.604 0.4 0.00141

1500 0.65 0.624 0.379 0.00152

1650 0.75 0.656 0.35 0.00157

F. HASIL PERHITUNGAN

Menghitung Efisiensi Pompa

Menentukan Nilai H :

H = ρ Hg – ρ Air ( h1 – h2 ) + 3,14 x 104 x Q2

ρ Air

Untuk Beban 0,25 kg :

H = 13546 kg/m 3 – 1000 kg/m 3 ( 0,535 mHg – 0,465 mHg) + 3,14 x

1000 kg/m3

104 x 0,00056 m3/s

= 0,888067

Menentukan Nilai Nh :

Nh = ρ x g x Q x H

Untuk Beban 0,25 kg :

Nh = 1000 kg/m3 x 9,81 m/s2 x 0,00056 m3/s x 0,888067

= 4,878685

Menentukan Nilai N0 :

No = W x L x g x Nm x 2π

60

Untuk Beban 0,25 kg :

No = 0,25 kg x 0,02 m x 9,81 m/s2 x 900 x (2 x 3,14)

60

= 46,2051

Menentukan Efisiensi Pump ( η ) :

η = Nh x 100%

No

Untuk beban 0,25 kg :

η = 4,878685 x 100%

46,2051

= 10,55876

*perhitungan ini dilakukan di Microsoft excel, dan untuk data selanjutnya sebagai

berkut :

W H Nh N0 η

0.250.88806

7

4.87868

546.2051

10.5587

6

0.35 1.098068.40213

471.8746

11.6899

9

0.451.90804

2

20.7768

6

110.892

2

18.7360

8

0.55 2.6218136.2651

4

152.476

8

23.7840

4

0.653.14631

7

46.9153

6

200.222

1

23.4316

6

0.75 3.91647 60.3203 254.128 23.7362

4 6 1 1

G. PEMBAHASAN

Grafik kalibrasi debit aliran

0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.0030

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

∆H vs Q

Q

delta

H

0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.0030

500

1000

1500

2000

2500

rpm vs Q

Q

rpm

Grafik efisiensi aliran

0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012 0.0014 0.0016 0.00180

5

10

15

20

25

efisiensi pompa vs Q

Q

η

Pompa Centrifugal adalah suatu pompa yang memindahkan cairan dengan

memanfaatkan gaya sentrifugal yang dihasilkan oleh putaran impeler. Pompa sentrifugal

mengubah enegi kecepatan menjadi energi tekanan. Ada juga yang menyebutnya sebagai

mesin kecepatan karena semakin cepat putaran pompanya maka akan semakin tinggi

tekanan (head) dihasilkan. Prinsip kerja alat pompa sentrifugal adalah fluida cair yang

masuk ke dalam rumah pompa akan diputar oleh impeller  sehingga fluida mengalami gaya

sentrifugal. Oleh sebab itu rumah pompa tidak boleh sampai kosong selain untuk

memancing cairan yang akan diisap juga kekosongan dalam rumah pompa akan

mengakibatkan ravitasi dan lama-kelamaan akan rusak.

Dari grafik dapat dilihat bahwa ∆H vs Q berbanding lurus, semakin besar nilai ∆H

maka semakin besar pula Q nya begitupun sebaliknya. Hal itu juga berlaku pada grafik

perbandingan rpm vs Q, semakin besar rpm nya maka semakin besar juga Q nya begitupun

sebaliknya.

Pada grafik efisiensi pompa dapat dilihat bahwa efisiensi pompa berbanding lurus

dengan debit aliran (Q). semakin besar beban yang diberikan maka semakin besar pula

debit alirannya sehingga efisiensi pompa akan semakin stabil.

Terjadi kesalahan pada pengukuran efisiens pompa dalam praktikum ini yang

disebabkan karena lengan torsi pada pompa berubah-ubah sehingga nilai rpm yang

diperoleh juga berubah-ubah. Beban yang ditambahkan berfungsi untuk menyeimbangkan

pompa dengan gaya sentrifugal yang diakibatkan oleh gerak putar impeller didalam rumah

pompa.

H. KESIMPULAN

- Pompa sentrifugal adalah alat guna pemindah fluida atau zat cair dengan

menggunakan gaya sentrifugal yang diakibatkan oleh gerak putar impeller.

- Perubahan kecepatan putar dinamometer N (rpm) berpengaruh pada perubahan

waktu, beban, tinggi manometer, Hd, Hs.

- Beban yang ditambahkan berfungsi untuk menyeimbangkan pompa dengan gaya

sentrifugal yang diakibatkan oleh gerak putar impeller didalam rumah pompa.

DAFTAR PUSTAKA

- Penuntun praktikum lab. Satuan Operasi I, jurusan teknik kimia, Politeknik Negeri Ujung

Pandang

- http://ridomanik.blogspot.com/2013/06/prinsip-kerja-pompa-sentrifugal.html

- http://catatanabimanyu.wordpress.com/2011/05/07/teori-dasar-pompa-sentrifugal/

- http://putrarajawali76.blogspot.com/2012/12/tujuanpraktikum-menentukankarakteriisti.html

- http://leaderboy-kepbribadianyangbijaksana.blogspot.com/2012/04/laporan-pompa-

sentrifugal-teknik-mesin.html