MESIN KONVERSI ENERGI

(POMPA)

MAKALAH

Untuk Memenuhi Tugas Makalah Mesin Konversi Energi 1

Yang di Bina oleh Bapak Djoko Kustono

Oleh:

RISKI JESI (130513605945)

RIKO BIMO RINARKO (130513611127)

DEVI ARTA MEVINAL ( )

RIZKY YUDHA ( 130513605999 )

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN TEKNIK OTOMOTIF

AGUSTUS 2015

[Type text] Page 1

PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Pompa, mungkin alat yang tidak begitu asing bagi kita dan apalagi bila ditanyakan

apa Anda mengenal pompa? Pertanyaan ini juga mungkin terlalu sederhana jika harus

dilontarkan kepada mereka yang sudah bekerja di suatu pabrik, bahkan bagi orang awam

sekalipun. 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 makalah 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. 

[Type text] Page 2

2. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas dapat di rumuskan masalah sebagai berikut:

2.1 Apa pengertian pompa?

2.2 Bagaimana cara kerja pompa?

2.3 Sebutkan jenis dan konstruksi (bagian-baigian utama) pompa?

2.4 Bagaimana siklus kerja pompa?

2.5 Bagaimana perhitungan perubahan energi?

2.6 Bagaimana unjuk kerja (performance) efisiensi?

3. Tujuan

Berdasarkan rumusan masalah dapat dirumuskan tujuan sebagai berikut:

3.1 Menjelaskan pengertian pompa.

3.2 Menjelaskan cara kerja pompa.

3.3 Menjelaskan jenis dan konstruksi (bagian-baigian utama) pompa.

3.4 Menjelaskan siklus kerja pompa.

3.5 Menjelaskan perhitungan perubahan energi.

3.6 Menjelaskan unjuk kerja (performance) efisiensi

[Type text] Page 3

PEMBAHASAN

Sejarah

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 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.

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 sampaislur ry atau campuran cairan dengan katalis padat

(solid). Dengan desain yang cukup sederhana, pompa sentrifugal bisa disebut sebagai

pompa yang paling populer di industri kimia.

[Type text] Page 4

1. Pengertian Secara Umum

Pompa adalah jenis mesin fluida yang digunakan untuk memindahkan fluida

melalui pipa dari satu tempat ke tempat lain. Dalam menjalankan fungsinya tersebut,

pompa mengubah energi gerak poros untuk menggerakkan sudu-sudu menjadi energi

tekanan pada fluida. Pompa beroperasi dengan prinsip membuat perbedaan tekanan antara

bagian masuk (suction) dengan bagian keluar (discharge).

Pompa memiliki dua kegunaan utama:

Memindahkan cairan dari satu tempat ke tempat lainnya (misalnya air dari aquifer

bawah tanah ke tangki penyimpan air).

Mensirkulasikan cairan sekitar sistim (misalnya air pendingin atau pelumas yang

melewati mesin-mesin dan peralatan).

2. Prinsip Kerja

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.

Komponen utama sistem pemompaan adalah:

1 Pompa

2 Mesin penggerak: motor listrik, mesin diesel atau sistim udara

3 Pemipaan, digunakan untuk membawa fluida

4 Kran, digunakan untuk mengendalikan aliran dalam sistim

5 Sambungan, pengendalian dan instrumentasi lainnya

6 Peralatan pengguna akhir, yang memiliki berbagai persyaratan

[Type text] Page 5

3. Jenis dan fungsinya

Klasifikasi Pompa berdasarkan Instalasi

Yang di maksud dengan pemasangan pompa mencakup :

a. Pemasangan pompa secara horizontal/vertical/inclined

b. Pemasangan pompa secara kering/basah

c. Pemasangan Pompa tetap dan dapat dipindah-pindah

d. Pemasangan pompa secara pararel/seri

Pembahasan berikut ini ditekankan pada pembahsan mengenai pemasangan pompa secara

pararel dan seri saja beserta pengaruhnya.

1. Pemasangan pompa secara pararel

Pemasangan pararel sering dilakukan karena meninjau beberapa faktor yang sangat

penting antara lain penghematan energi pada penggerak mula, dan lainnya sehingga

tercapai pengoperasian yang optimum. Pada umumnya pada pemasangan pompa secara

pararel dipergunakan dua atau lebih pompa yang tipe, jenis, ukuran dan data teknis yang

sama. Contoh yang sering di temukan adalah Pemasangan pompa pararel dengan

kapasitas paruh, dan penambahan satu unit pompa untuk menambah kapasitas karena

peningkatan kebutuhan akan cat cair. Pemasangan pompa pararel dengan kapasitas

paruh (pararel dengan dua unit pompa menghasilkan kurva hubungan head dan kapasitas

sebagai berikut :

[Type text] Page 6

Gambar 1.11 Hubungan H – Q Pompa Paralel

Dari gambar di atas maka yang perlu diperhatikan dalam menentukan unit pompa adalah

sebagai berikut :

a. Pada saat hanya satu unit pompa yang bekerja maka titik kerja pompa akan

berubah kapasitasnya akan meningkat dan headnya akan menurun tidak sama dengan

pada saat dua unit pompa bekerja. Oleh sebab itu kita harus menentukan pompa yang

dapat di rekomendasikan dan di jamin oleh pabrik pompa untuk bekerja pada titik -titik

kerja sesuai dengan sistim kurva dan kurva pompa.

b.Untuk penggunaan pompa yang mempunyai sifat kurva curam maka kapasitas yang akan

di capai untuk dua unit pompa beroperasi secara pararel lebih besar dari pada pompa

yang mempunyai sistim kurva landai.

c. Untuk menentukan besar daya penggerak mula maka dasar perhitungan daya yang akan

di butuhkan oleh pompa adalah pada daya maksimumnya.

Bahwa dengan penambahan satu unit pompa yang sejenis dan mempunyai data teknis yang

sama maka hasil operasi pararel dari dua unit pompa tersebut tidak akan mencapai dua kali

kapasitas yang di capai oleh satu unit pompa beroperasi terutama untuk pompa yang

mempunyai sistim kurva landai. Biasanya untuk pompa yang mempunyai sistim kurva

landai tidak di rekomendasikan untuk beroperasi pararel.

2. Pemasangan Pompa secara Seri

[Type text] Page 7

Untuk keperluan pemindahan fluida yang relatif jauh atau tinggi dalam arti head yang besar

maka diperlukan pemasangan pompa secara seri dengan kapasitas relatif sama. Pengoperasi

pompa secara seri, pompa 1 dan pompa 2 akan menghasilkan head H1+H2 dengan

penjumlahan headnya. Pompa seri banyak keuntungannya terutama untuk kurva sistim

yang curam dan sistim kurva pompa yang landai. Pada waktu menjalankan pompa pertama

harus dijalankan lebih dahulu sampai mencapai tekanan dan tekanan yang cukup, kalau

tidak terjadi masalah pada kavitasi, kemudian pompa kedua dan seterusnya.

Gambar 1.12 Hubungan H – Q Pompa Seri

Sebaliknya pada waktu mematikan pompa, urutan sebaliknya yang harus di lakukan. Dalam

praktek laangan, daripada memasang pompa impeler tunggal secara seri lebih baik

memakai pompa yang mempunyai impeler ganda atau lebih karena head sama biaya lebih

murah dan konstruksi lebih sederhana.

1.4 Faktor Utama dalam Pemilihan Pompa

[Type text] Page 8

Pada prinsipnya pemilihan pompa bukan berdasarkan murah dan tahan lama tetapi

berdasarkan fungsi yaitu memindahkan sejumlah fluida (Kapasitas) dan seberapa

jauh/tinggi (Head) fluida yang diinginkan. Jadi Kapasitas dan Head ini merupakan faktor

yang utama.

1. Kapasitas

Kapasitas pompa adalah kemampuan pompa mengalirkan volume fluida dalam waktu

tertentu dengan satuan : m3/jam, m3/detik, liter/detik, USGPM (Gallon/menit, 1 Gallon =

231 inc3) dan sebagainya. Kapasitas tergantung pada jenis, ukuran dan sumber penggerak

pompa itu sendiri. Kebocoran cairan/fluida pada packing perapat poros atau air balik

maupun gesekan tidak diperhitungkan sebagai kapasitas pompa, karena itu maka sering

menggunakan istilah efisiensi volumetrik.

2. Tekanan Kerja (Total Head)

Tekanan adalah perbandingan antara Gaya/berat persatuan luas penampang. Tekanan

kerja ini sangat kompleks dan hampir di semua bidang eksak menggunakannya. Karena

hal tersebut maka satuannya pun dinyatakan sesuai dengan penggunanya, Misal yang

berkaitan dengan air mka (meter kolom air), Kedokteran mmHg, udara bebas bars atau

atm, (barometer atau atmosphir) udara tertutup kg/cm2 atau Psi (1 kg/cm2 ±12,5 Psi), dan

standar ISO menggunakan Pascal (1 Pa = 1 N/m2).

Head yang dibutuhkan untuk memindahkan fluida sebanding dengan jarak ketinggian

dan massa jenis fluida tersebut.

3. Jenis dan Data Fluida

Jenis dan data cairan sangatlah perlu dalam menentukan pemilihan pompa. Hal ini

karena setiap cairan mempunyai berat jenis yang berbeda-beda yang akan berhubungan

langsung dengan kebutuhan daya dari penggerak mula. Jika zat alirnya udara maka

bukanlah pompa yang dipilih tapi kompressor. Selain hal tersebut diatas, kita juga harus

[Type text] Page 9

menentukan material dari pompa yang sesuai dengan cairan yang dipompakan terutama

untuk cairan yang bersifat korosi. Cairan yang di pompakan juga mempunyai viscositas

yang berbeda-beda akan mempengaruhi kurva pompa. Makin tinggi viscositas suatu

cairan maka viscositasnya akan lebih rendah, hal ini akan menurunkan kapasitas, Total

head, Efisiensi dan meningkatkan kebutuhan tenaga.

1.5 Penggerak Mula Pompa

Pada dasarnya pompa memerlukan tenaga penggerak mula untuk

mengoperasikannya. Dalam pemilihan penggerak mula dari pompa tersebut maka keadaan

setempat dan tersedianya sumber energi sangat mempengaruhi, dengan kata lain jika suatu

daerah tidak terdapat sumber listrik dan tidak memungkinkan untuk diadakan sumber

listriknya maka tidaklah mungkin kita memilih motor listrik sebagai penggerak mulanya.

Sebagai contoh ditengah perkebunan yang luas maka kita dapat memilih motor diesel

sebagai tenaga penggerak mulanya.

1. Motor Listrik, biasanya memiliki parameter frekwensi dan putaran sepertitabel dengan

tenaga bervariasi sesuai jenis motornya.

2. Motor Diesel yang sering digunakan dengan putaran 580 sampai 3500 rpm.

3. Mesin Uap dengan kecepatan putar relatif rendah4. Turbin Uap

dengan kecepatan relatif tinggi sekitar 1750 sampai 8000 rpm.

Perubahan kecepatan putaran pada penggerak mula akan mempengaruhi gariskurva

pompa. Jika nilai kapasitas (Q1), total head (H1) dan daya (P1) telahdiketahui

[Type text] Page 10

pada kecepatan putaran (n1), maka nilai baru untuk putaran = n2adalah sebagai

berikut :

 

Daya yang harus tersedia oleh penggerak mula harus mencukupi/lebih besar dari daya yang

di butuhkan oleh pompa. Daya yang di butuhkan oleh pompasebagai berikut :

Sedangkan klasifikasi Pompa ditinjau dari segi tekanan yang menimbulkan energi

fluida maka pompa dapat di klasifikasikan menjadi seperti berikut.

[Type text] Page 11

1. Pompa Dinamik

Pompa dinamik terdiri dari satu impeler atau lebih yang dilengkapi dengan sudu-sudu, yang

dipasangkan pada poros-poros yang berputar dan menerima energi dari motor penggerak

pompa serta diselubungi dengan sebuah rumah (casing). Fluida berenergi memasuki

impeler secara aksial, kemudian fluida meninggalkan impeler pada kecepatan yang relatif

tinggi dan dikumpulkan didalamvolute atau suatu seri laluan diffuser, setelah fluida

dikumpulkan di dalam volute atau diffuser terjadi perubahan dari head kecepatan menjadi

head tekanan, yang diikuti dengan penurunan kecepatan.Sesudah proses konversi ini selesai

kemudian fluida keluar dari pompa melalui katup discharge.

2. Pompa Tekanan Statis/ Perpindahan positif.

Pompa ini sering disebut juga “positif displacement” Energi mekanik dari putaran

poros pompa dirubah menjadi energi tekanan untuk memompakan fluida. Pada pompa jenis

ini dihasilkan head yang tinggi tetapi kapasitas yang dihasilkan rendah.

Pompa Rotari

Pompa Rotari terdiri dari rumah pompa yang diam dan mempunyai roda gigi

baling-baling, piston, nok (cam), segmen, sekrup dan lain-lain yang beroprasi dalam ruang

bebas yang sempit. Sebagai ganti pelewatan cairan pompa sentrifugal, pompa rotari akan

[Type text] Page 12

merangkap cairan, mendorongnya melalui rumah pompa yang tertutup. Hampir sama

dengan piston pompa torak akan tetapi tidak seperti pompa torak (piston), pompa rotari

mengeluarkan cairan dengan aliran yang lancar (smooth). Pengaplikasinya pompa rotary

adalah pada pelumasan kendaraan.

Macam-macam pompa rotari :

3.1. Pompa roda gigi luar

Pompa ini merupakan jenis pompa rotari yang paling sederhana. Apabila gerigi roda

gigi berpisah pada sisi hisap, cairan akan mengisi ruangan yang ada diantara gerigi

tersebut. Kemudian cairan ini akan dibawa berkeliling dan ditekan keluar apabila giginya

bersatu lagi

Cara kerja

[Type text] Page 13

Ketika roda gigi berputar, terjadi penurunan tekanan pada rumah pompa sehingga

cairan mengalir dan mengisi rongga gigi. Cairan yang terperangkap dalam rongga gigi

terbawa berputar kemudian dikempakan dalam saluran pengeluaran, karena pada bagian ini

terjadi pengecilan rongga gigi.

Kegunaan

Saran umum untuk penggunaan gear pumps yaitu: Untuk mencegah terjadinya

kemacetan dan aus saat pompa digunakan maka zat cair yang dipompa tidak boleh

mengandung padatan dan tidak bersifat korosif.Pompa dengan penggigian luar banyak

digunakan untuk memompa minyak pelumas atau cairan lain yang mempunyai sifat

pelumasan yang baik. Pompa dengan penggigian dalam dapat digunakan untuk memompa

zat cair yang mempunyai kekentalan (viskositas) tinggi, seperti tetes, sirop, dan cat.

Pompa roda gigi dalam

Jenis ini mempunyai rotor yang mempunyai gerigi dalam yang berpasangan dengan

roda gigi kecil dengan penggigian luar yang bebas (idler). Sebuah sekat yang berbentuk

bulan sabit dapat digunakan untuk mencegah cairan kembali ke sisi hisap pompa.

3.2. Pompa cuping (lobe pump)

[Type text] Page 14

Pompa cuping ini mirip dengan pompa jenis roda gigi dalam hal aksinya dan

mempunyai 2 rotor atau lebih dengan 2,3,4 cuping atau lebih pada masing-masing rotor.

Putaran rotor tadi diserempakkan oleh roda gigi luarnya

Cara kerja

Cara kerja pompa lobe pada prinsipnya sama dengan cara kerja pompa roda gigi

dengan penggigian luar. Pompa jenis ini ada yang mempunyai dua rotor lobe atau tiga rotor

lobe.

Kegunaan

Pompa lobe dapat digunakan untuk memompa cairan yang kental (viskositasnya

tinggi) dan mengandung padatan. Pemilihan dua rotor lobe atau tiga rotor lobe didasarkan

atas ukuran padatan yang terkandung dalam cairan, kekentalan cairan, dan kontinyuitas

aliran. Dua rotor lobe cocok digunakan untuk cairan kental, ukuran padatan yang relatif

kasar dengan kontinyuitas kecepatan aliran yang tidak halus.

3.3. Pompa sekrup (screw pump)

[Type text] Page 15

Pompa ini mempunyai 1,2 atau 3 sekrup yang berputar di dalam rumah pompa yang

diam. Pompa sekrup tunggal mempunyai rotor spiral yang berputar di dalam sebuah stator

atau lapisan heliks dalam (internal helix stator). Pompa 2 sekrup atau 3 sekrup masing-

masing mempunyai satu atau dua sekrup bebas (idler).

Cara kerja

Oleh gerak putar poros ulir zat cair mengalir dalam arah aksial. Pompa jenis ini

hanya dapat digunakan untuk tekanan pada saluran kempa lebih rendah dari tekanan pada

saluran isap dan bila zat cair yang dipompa mempunyai kekentalan tinggi. Pada keadaan

kering pompa ini tidak dapat mengisap sendiri, sehingga sebelum digunakan pompa ini

harus terisi cairan yang akan dipompa (dipancing).

Kegunaan

Sama halnya dengan pompa roda gigi, pompa ulir ini cocok untuk memompa zat cair

yang bersih dan mempunyai sifat pelumasan yang baik. Secara umum pompa rotary

mempunyai kecepatan aliran volum yang konstan asal kecepatan putarannya dapat

dipertahankan tetap. Selain itu alirannya lebih teratur (tidak terlalu pulsatif). Hal ini sangat

berbeda dengan pompa reprocating (bandingkanlah setelah pembahasan pompa

reprocating). Pompa rotary cocok untuk operasi pada kisaran tekanan sedang dan untuk

kisaran kapasitas dari kecil sampai sedang (lihat gambar pemilihan jenis pompa

berdasarkan karanteristiknya).

3.4. Pompa baling geser (Vane Pump)

[Type text] Page 16

Pompa ini menggunakan baling-baling yang dipertahankan tetap menekan lubang

rumah pompa oleh gaya sentrifugal bila rotor diputar. Cairan yang terjebak diantara 2

baling dibawa berputar dan dipaksa keluar dari sisi buang pompa.

Reciprocating pump

Pompa resiprocating menggunakan piston yang bergerak maju-mundur sebagai

komponen kerjanya, serta mengarahkan aliran fluida kerja ke hanya satu arah dengan

bantuan check valve. Pompa positive displacement ini memiliki rongga kerja yang meluas

pada saat menghisap fluida, dan akan mendorongnya dengan mempersempit rongga kerja

tersebut. Dengan bantuan check valve untuk mengatur arah aliran fluida, maka akan terjadi

proses pemompaan yang harmonis. Pengaplikasiannya: digunakan untuk memompa fluida

yang kental seperti minyak dan lain sebagainya

Pompa resiprocating terdiri atas beberapa macam, yaitu :

Pompa Piston.

[Type text] Page 17

Pompa ini menggunakan piston untuk menghisap dan mendorong fluida kerja.

Jumlah dari piston tergantung dari desain pabrikan yang menyesuaikan pula dengan

kebutuhan sistem. Semakin sedikit jumlah piston pada pompa piston, maka akan semakin

tidak stabil pula besar debit aliran air yang keluar dari pompa ini. Untuk mendapatkan

aliran fluida yang stabil dapat dipergunakan pressure relief valve atau pompa dengan piston

lebih banyak.

Plunger Pump. Pompa jenis ini mirip dengan pompa piston. Yang membedakan

adalah pompa ini tidak menggunakan piston, bagian pompa yang mendorong fluida tidak

secara penuh memenuhi ruangan silinder. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar

perbedaan antara pompa piston dengan pompa plunger berikut ini.

[Type text] Page 18

Pompa Diafragma. Pompa ini juga mirip dengan pompa piston namun komponen

pompa yang melakukan gerakan maju-mundur adalah diafragma yang terhubung dengan

engkol penggerak. Diafragma akan bergerak maju dan mundur untuk menciptakan

perubahan rongga ruang di dalam pompa. Dengan bantuan check valve maka aliran fluida

kerja dapat terjadi.

Pompa diafragma umumnya beroperasi pada tekanan yang lebih rendah daripada

pompa piston maupun pompa plunger. Namun, karena desainnya yang unik, pompa

diafragma dapat terus beroperasi sekalipun suatu saat tidak ada fluida yang mengalir di

dalamnya. Dan secara otomatis apabila fluida kerja tersedia lagi, pompa ini dapat secara

alami melakukan pengisian fluida (priming) dan pengeluaran udara (venting).

Swashplate Pump. Jenis pompa yang terakhir akan kita bahas adalah pompa

swashplate. Pompa ini merupakan pengembangan dari pompa piston. Beberapa piston

disusun secara sejajar dengan ujung yang satu terhubung dengan plate tegak, sedangkan

ujung yang lain terhubung dengan plate miring. Saat poros pompa berputar piston-piston

yang terusun sejajar tadi ikut berputar sehingga menghasilkan gerakan maju-mundur. Yang

menarik dari pompa ini adalah dapat diubah-ubahnya besar debit fluida keluaran pompa

tersebut. Hal ini dapat dilakukan dengan cara mengubah besar sudut kemiringan plate yang

terhubung dengan piston-piston pompa tersebut.

Pompa Tekanan Dinamis

[Type text] Page 19

Ditinjau dari arah aliran mengalir melalui sudu-sudu gerak maka pompa tekanan dinamis

digolongkan atas tiga jenis yaitu:

Pompa radial

[Type text] Page 20

Pompa ini memiliki bagian-bagian utama yaitu :

1.Rumah /Housing

2.Poros eksentris

3.Element-element pompa

4.piston

5.katup isap

6.Katup pengatur tekanan

Fluida diisap pompa melalui sisi isap adalah akibat berputarnya impeler yang

menghasilkan tekanan vakum pada sisi isap. Selanjutnya fluida yang telah terisap terlempar

keluar impeler akibat gaya sentrifugal yang dimiliki oleh fluida itu sendiri. Dan selanjutnya

ditampung oleh casing (rumah pompa) sebelum dibuang kesisi buang. Dalam hal ini

ditinjau dari perubahan energi yang terjadi, yaitu : energi mekanis poros pompa diteruskan

kesudu-sudu impeler, kemudian sudu tersebut memberikan gaya kinetik pada fluida.

Akibat gaya sentrifugal yang besar, fluida terlempar keluar mengisi rumah pompa

dan didalam rumah pompa inilah energi kinetik fluida sebagian besar diubah menjadi

energi tekan. Arah fluida masuk kedalam pompa sentrifugal dalam arah aksial dan keluar

pompa dalam arah radial. Pompa sentrifugal biasanya diproduksi untuk memenuhi

kebutuhan head medium sampai tinggi dengan kapasitas aliran yang medium. Dalam

aplikasinya pompa sentrifugal banyak digunakan untuk kebutuhan proses pengisian ketel

dan pompa-pompa rumah tangga.

Pompa Aksial (Propeller)

[Type text] Page 21

Berputarnya impeler akan menghisap fluida yang dipompa dan menekannya kesisi

tekan dalam arah aksial karena tolakan impeler. Pompa aksial biasanya diproduksi untuk

memenuhi kebutuhan head rendah dengan kapasitas aliran yang besar. Dalam aplikasinya

pompa aksial banyak digunakan untuk keperluan pengairan

Pompa Mixed Flow (Aliran campur)

Head yang dihasilkan pada pompa jenis ini sebagian adalah disebabkan oleh gaya

sentrifugal dan sebagian lagi oleh tolakan impeler. Aliran buangnya sebagian radial dan

sebagian lagi aksial, inilah sebabnya jenis pompa ini disebut pompa aliran campur.

[Type text] Page 22

Pompa Sentrifugal (Sentrifugal Pump)

Komponen utama Pompa Sentrifugal

[Type text] Page 23

Pompa sentrifugal 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. Merupakan suatu pompa yang memiliki elemen utama sebuah

motor dengan sudu impeler berputar dengan kecepatan tinggi. Fluida masuk dipercepat

oleh impeler yang menaikkan kecepatan fluida maupun tekanannya dan melemparkan

keluar volut.

Sebuah pompa sentrifugal tersusun atas sebuah impeler dan saluran inlet di tengah-

tengahnya. Dengan desain ini maka pada saat impeler berputar, fluida mengalir menuju

casing di sekitar impeler sebagai akibat dari gaya sentrifugal. Casing ini berfungsi untuk

menurunkan kecepatan aliran fluida sementara kecepatan putar impeler tetap tinggi.

Kecepatan fluida dikonversikan menjadi tekanan oleh casing sehingga fluida dapat menuju

titik outletnya. Beberapa keuntungan dari penggunaan pompa sentrifugal yakni aliran yang

halus (smooth) di dalam pompa dan tekanan yang seragam pada discharge pompa, biaya

rendah, serta dapat bekerja pada kecepatan yang tinggi sehingga pada aplikasi selanjutnya

dapat dikoneksikan langung dengan turbin uap dan motor elektrik. Penggunaan pompa

sentrifugal di dunia mencapai angka 80% karena penggunaannya yang cocok untuk

mengatasi jumlah fluida yang besar daripada pompa positive-displacement.

A. Komponen yang bergerak pada Pompa Sentrifugal (Rotor)

1. Impeler (sudu-sudu) berfungsi untuk mengubah energi kinetis/putar poros menjadi

energi potensial sehingga menarik dan melemparkan fluida dengan gaya sentrifugal

yang timbul akibat adanya massa fluida dan putaran.

2. Shaft (Poros) berfungsi untuk meneruskan putaran dan torsi dari mesin penggerak ke

impeler.

3. Impeler Nut ( Mur Sudu) berfungsi untuk mengikat impeler pada ujung poros

4. Key (Pasak) berfungsi untuk mengunci impeler pada poros

[Type text] Page 24

5. Radial bearing berfungsi untuk menahan gaya radial yang timbul akibat adanya berat

rotor dan memperkecil gaya gesekan sehingga memperlancar gerak putar rotor itu

sendiri

6. Thrust bearing berfungsi untuk menahan gaya aksial yang ditimbulkan oleh penguraian

gaya sentrifugal pada kelengkungan konstruksi impeler dan juga memkecil gaya gesek

pada poros

B. Komponen yang diam pada Pompa Sentrifugal (Stator)

1. Pump Casing (Rumah Pompa) merupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi

sebagai pelindung elemen yang berputar, tempat kedudukan inlet dan outlet flange

serta tempat memberikan arah aliran dari impeller dan mengkonversikan energi

kecepatan cairan menjadi energi dinamis

2. Inlet / Suction berfungsi sebagai saluran masuk/isap fluida ke dalam pompa

3. Outlet / Discharge berfungsi sebagai saluran keluar/tekan fluida

4. Suction Flange berfungsi sebagai tempat penyambungan pipa inlet ke rumah Pompa

5. Discharge Flange berfungsi sebagai tempat penyambungan pipa outlet/tekan ke rumah

pompa

6. Casing Cover berfungsi sebagai tutup impeler dan penahan/pengarah aliran

fluida pada saat pompa beroperasi

7. Casing Wear Ring berfungsi untuk memperkecil kebocoran cairan yang melewati bagian

depan impeller maupun bagian belakang impeller, dengan cara memperkecil celah

antara casing  dengan impeller.

8. Cooling Jacket merupakan ruangan ventilasi untuk pendingin cover dan

rumah pompa pada saat beroperasi

[Type text] Page 25

9. Casing Drain Conecting adalah tempat penyambungan pipa cerat ke rumah

pompa yang biasanya dalam waktu-waktu tertentu dibuka guna membuang

kotoran yang mengendap di dalam pompa

10.Botton Feet (Landasan Kaki) merupakan dudukan rumah pompa berfungsi

sebagai tempat pemasangan pompa pada fondasinya

11.Seal Flushing Pipe adalah pipa penghubung antara outlet dan ruang operasi yang

berfungsi untuk pelepas tekanan fluida yang berlebihan antara kedua ruang tersebut.

12.Bearing Bracket adalah rumah tempat pemasangan bearing aksial / radial

13.Bearing Cover adalah tutup bearing yang berfungsi untuk menahan dan menutup

bearing supaya bearing tetap pada posisi dan bebas dari debu

14.Bearing Bracket Support berfungsi sebagai pendukung rumah bearing

15.Oil Chamber berfungsi sebagai wadah dan tempat pembuangan minyak pelumas antara

poros dan bearing

16.Oil / splash seal biasanya dipasang pada ujung poros guna mencegah kebocoran oli

pelumas bearing melalui poros yang sedang berputar

17.Shaft Protection Sleeve berfungsi untuk melindungi poros dari erosi keausan maupun

untuk mencegah gerak aksial yang akan terjadi

18. Mechanic Seal berfungsi untuk mencegah kebocoran fluida melalui poros

2 Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal

Bila dilihat dari samping maka bentuk impeler adalah bulat dan bersirip seperti

gambar di bawah ini. Ketika motor penggerak pompa dihidupkan maka poros meneruskan

putaran ke impeler sehingga fluida masuk melalui lubang inlet dan disentuh oleh sirip

impeler. Fluida yang berada diantara sirip-sirip impeler akan terlempar keluar akibat gaya

[Type text] Page 26

sentrifugal yang ditimbulkan oleh putaran impeler tersebut. Terlemparnya fluida keluar

secara otomatis akan terjadi isapan fluida melalui saluran inlet. Peristiwa ini akan terus

berlangsung selama motor penggerak pompa dihidupkan sehingga terjadi aliran paksa

terhadap fluida mulai dari reservoir sampai keluar pompa.

Gambar 3.2 Konstruksi Impeler

Poros dan Impeller pada pompa sentrifugal didukung dengan bantalan pada kedua ujung

porosnya ataupun hanya salah satu ujungnya saja. Pada pemasangan satu bantalan

menghemat satu seal tetapi akan terjadi peningkatan dari lendutan/defleksi pada poros,

sedangkan lainnya sama.

Untuk meningkatkan kapasitas dapat di buat impeller dengan double suction, ini juga

berguna untuk menyetimbangkan gaya axial yang terjadi. Untuk memenuhi kebutuhan akan

total head yang tinggi maka dapat di konstruksikan dengan pemasangan inpeller lebih dari

satu atau jamak (multi-stage). Untuk membantu menghilangkan gaya axial dari impeller

jamak tersebut maka dapat dilakukan pemasangan impeller dengan posisi berlawanan (back

to back).

[Type text] Page 27

a. Poros dengan satu Bantalan b. Poros dengan dua Bantalan

c. Impeler bertolak Belakang d. Impeler Multi Stage

Gambar 3.3 Jenis-jenis Pompa Sentrifugal

Sistem Pemipaan Pada Pompa Sentrifugal

Bagus tidaknya kerja pompa sentrifugal bergantung pada pemilihan dan tata-letak yang

benar sistem pemipaannya. Pada umumnya pompa mempunyai pipa hisap dan bipa

hantar/buang.

(a). Pipa hisap.

Pipa hisap dari suatu pompa sentrifugal mempunyai peranan penting dalam keberhasilan

kerja dari pompa tersebut. Rancangan yang buruk dari suatu pipa hisap akan menyebabkan

“Net Positive Suction Head” (NPSH) yang tidak mencukupi, timbul getaran, suara berisik

akibat pukulan air (water hammer), keausan dan sebagainya. Mengingat tekanan pada

bagian masuk pompa adalah hisapan (negatif) dan katupnya harus dibatasi untuk

menghindari kavitasi, maka harus diusahakan agar kerugian pada pipa hisap sekecil

[Type text] Page 28

mungkin. Untuk maksud ini diusahakan agar diameter pipa hisap cukup besar dan

dihindarkan adanya belokan.

(b) Pipa Hantar

Sebuah katup searah (check valve) harus dipasang pada pipa hantar dalam posisi dekat

dengan pompa dengan maksud untuk menghindari water hammer dan mengatur

pengeluaran pompa. Ukuran dan panjang pipa hantar tergantung dari kebutuhan.

Sistem pipa suatu pompa sentrifugal.

Kerja Pompa Sentrifugal

Kerja yang dilakukan atau daya yang diperlukan oleh pompa, dapat diketahui dengan cara

menggambar segitiga kecepatan pada sisi masuk dan pada sisi keluar sudu pompa. Untuk

jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut:

[Type text] Page 29

Gambar 4. segitiga kecepatan pada sisi masuk dan sisi keluar.

Keterangan gambar:

V = kecepatan absolut/mutlak air masuk sudu

D = diameter sudu pada sisi masuk

v = kecepatan tangensial sudu pada sisi masuk. Biasa juga disebut kecepatan keliling (peripheral velocity) pada sisi masuk sudu.

Vr = kecepatan relatif air terhadap roda sudu pada sisi masuk

Vf = kecepatan aliran pada sisi masuk

V1, D1, v1, Vr1, Vf1 = besaran yang berlaku untuk sisi keluar

N = kecepatan sudu dalam rpm.

= sudut sudu pada sisi masuk

= sudut pada saat air meninggalkan sudu

= sudut sudu pada sisi keluar

Karena air memasuki sudu dalam arah radial, maka kecepatan pusaran air pada sisi masuk Vw = 0.Vw1 = kecepatan pusaran air pada sisi keluar

Kerja yang dilakukan per kg air adalah:

V w1V 1

gKg .m

Tinggi Tekan Manometrik

Istilah Tinggi-tekan Manometrik atau Manometric Head merupakan hal yang penting dalam pembahasan pompa sentrifugal. Manometrik head adalah tinggi-tekan yang nyata/sebenarnya (actual head) yang harus diatasi pompa.

Manometrik head:

[Type text] Page 30

dimana : Hs = tinggi hisap

Hfs = kerugian tinggi tekan (loss of head) pada pipa hisap (suction pipe) akibat gesekanHd = tinggi hantar (delivery lift)

Hfd = kerugian tinggi-tekan pada pipa hantar akibat gesekan Vd =

kecepatan air dalam pipa hantar

g = gravitasi

Manometrik head dapat juga diartikan sebagai:

Hm = work done/kg air - losses dalam sudu

atau :

Hm = energi/kg pada sisi keluar sudu – energi/kg pada sisi masuk sudu

Tenaga dan Efisiensi Pompa

Tinggi angkat merupakan faktor utama dalam penentuan ukuran dan tenaga

pompa. Dari uraian sebelumnya telah dijelaskan bahwa besarnya tenaga dapat dihitung

dengan persamaan :

Tenaga Pompa watt

Dalam pengoperasian pompa terdapat berbagai jenis kerugian seperti tinggi angkat ,

volumetrik dan mekanis sehingga menurunkan efisiensi secara keseluruhan. Jenis-jenis

efisiensi yang terjadi pada pompa adalah :

1. Efisiensi Hidraulis ηh=

HHman

x 100 %

[Type text] Page 31

2. Efisiensi Volumetrik η v =Qe

Qx 100 %

3. Efisiensi Mekanis ηm= N

N px 100 %

4. Efisiensi Pompa η p=ηh xηv xηm x 100 %

Harga Efisiensi hidraulis dan mekanik tergantung pada kecepatan putar spesifik

yang besarnya adalah :

Gambar Grafik Kecepatan putar Spesifik dan Randemen

Tabel Hubungan antara Kecepatan Putar Spesifik dan

Randemen Hidraulis

(nq) adalah kecepatan spesifik yaitu kecepatan putar yang dibutuhkan untuk

[Type text] Page 32

menghasilkan tinggi angkat Hq = 1 meter dengan kapasitas Q = 1 m3/det

Harga (nq) ini berpengaruh terhadap pemilihan bentuk impeler yang

digunakan apakah impeler tekanan tinggi atau rendah.

Pompa senttrifugal mempunyai tiga macam efisiensi sebagai berikut:

1. Efisiensi manometrik.

2. Efisiensi mekanik.

3. Efisiensi keseluruhan

Efisiensi manometrik

Adalah rasio antara manometric head dengan energi sudu/kg air, yang secara matematik

dapat dinyatakan sebagai :

Efisiensi mekanik

Adalah rasio antara energi tersedia pada sudu dengan energi yang diberikan pada sudu oleh

penggerak mula.

Efisiensi keseluruhan,

Adalah rasio antara kerja sebenarnya yang dilakukan oleh pompa dengan energi yang

diberikan pada pompa oleh penggerak mula.

[Type text] Page 33

Kapasitas Pompa Sentrifugal

Kapasitas atau discharge dari suatu pompa sentrifugal dapat dinyatakan dengan rumus

berikut:

Daya Penggerak Pompa Sentrifugal

Daya atau horse power yang diperlukan untuk menggerakkan suatu pompa sentrifugal,

besarnya dapat dihitung dari manometric head atau dengan cara menggambar segitiga

kecepatan. Besar daya yang diperlukan oleh pompa dapat dihitung dengan menggunakan

rumus berikut:

Kenaikan Tekanan Air

Air yang mengalir dalam sudu suatu pompa sentrifugal akan mengalami kenaikan

tekanan. Hal ini terjadi karena pompa mengubah energi mekanis menjadi energi tekanan.

Energi tekanan ini diberikan oleh sudu kepada air yang mengalir melalui sudu.

[Type text] Page 34

Berdasarkan persamaan Bernoulli untuk sisi masuk dan sisi keluar sudu pompa, dapat

ditulis bahwa:

Energi pada sisi keluar = Energi pada sisi masuk + Kerja yg dilakukan sudu

Atau :

Persamaan ini menunjukkan adanya kenaikan tekanan air sebesar:

Kecepatan Start Minimum

Suatu pompa sentrifugal akan mulai mengalirkan cairan apabila head yang dibangkitkan

sama besarnya dengan manometric head. Pada saat start, kecepatan cairan adalah sama

dengan nol, maka pressure head yang diakibatkan oleh gaya sentrifugal adalah:

Pressure head ini harus sama dengan manometric head yang diminta. Sehingga:

[Type text] Page 35

Pompa Sentrifugal Bertingkat Ganda

Untuk menaikkan head pompa sentrifugal, dapat dibuat konstruksi bertingkat ganda atau

biasa disebut sebagai Multistage pump. Dalam suatu multistage pump, sudu-sudu dipasang

pada satu poros dan diletakkan dalam rumah pompa yang sama. Head yang dibangkitkan

oleh tiap sudu adalah sama dengan Total Head dibagi dengan jumlah sudu (atau

tingkatnya).

Jenis – Jenis Pompa Sentrifugal

Pompa jenis Rumah Keong

[Type text] Page 36

Pada jenis pompa ini, impeler membuang cairan ke dalam rumah spiral yang secara

berangsur – angsur berkembang. Ini dibuat sedemikian rupa untuk mengurangi kecepatan

cairan dapat diubah menjadi tekanan statis. Rumah keong pompa ganda menghasilkan

kesimetrisan yang hampir radial pada pompa bertekanan tinggi dan pada pompa yang

dirancang untuk operasi aliran yang sedikit. Rumah keong akan menyeimbangkan beban –

beban radial pada poros pompa sehingga beban akan saling meniadakan, dengan demikian

akan mengurangi pembebanan poros dan resultant lenturan.Pompa Sentrifugal

Pompa Jenis Diffuser

Baling – baling pengarah yang tetap

mengelilingi runner atau impeler pada pompa jenis diffuser. Laluan – laluan yang

berangsur – angsur mengembang ini akan menngubah arah aliran dan mengkonversikannya

Pompa Jenis Turbin

[Type text] Page 37

Dikenal juga dengan pompa vorteks ( vortex ), periperi ( periphery ), dan regeneratif,

cairan pada jenis pompa ini dipusar oleh baling – baling impeler dengan kecepatan yang

tinggi selama hampir dalam satu putaran di dalam saluran yang berbentuk cincin

( annular ), tempat impeler tadi berputar. Energi ditambahkan ke cairan dalam sejumlah

impuls. Pompa sumur jenis diffuser sering disebut pompa turbin. Akan tetapi, pompa itu

tidak mirip dengan pompa turbin regeneratif dari segi apapun dan dengan demikian tidak

perlu menghubungkannya.

Pompa Aksial

Pompa aksial juga disebut dengan

pompa propeler. Pompa ini menghasilkan sebagian besar tekanan dari propeler dan gaya

lifting dari sudu terhadap fluida. Pompa ini banyak digunakan di sistem drainase dan

irigasi. Pompa aksial vertikal single-stage lebih umum digunakan, akan tetapi kadang

pompa aksial two-stage (dua stage) lebih ekonomis penerapannya. Pompa aksial horisontal

digunakan untuk debit aliran fluida yang besar dengan tekanan yang kecil dan biasanya

melibatkan efek sifon dalam alirannya.

[Type text] Page 38

Special-Effect Pump (Pompa Pengaruh Khusus)

Pompa jenis ini digunakan pada industri dengan kondisi tertentu. Yang termasuk ke

dalam pompa jenis ini yaitu jet (eductor), gas lift, hydraulic ram, dan electromagnetic.

Pompa Injektor

Pompa jet-eductor (injector) adalah sebuah alat yang menggunakan efek venturi dari

nozzle konvergen-divergen untuk mengkonversi energi tekanan dari fluida bergerak

menjadi energi gerak sehingga menciptakan area bertekanan rendah, dan dapat menghisap

fluida di sisi suction.

Gas Lift Pump adalah sebuah cara untuk mengangkat fluida di dalam sebuah kolom

dengan jalan menginjeksikan suatu gas tertentu yang menyebabkan turunnya berat

hidrostatik dari fluida tersebut sehingga reservoir dapat mengangkatnya ke permukaan.

Jet pumps 

[Type text] Page 39

Sifat dari jets pump adalah sebagai pendorong untuk mengangkat cairan dari tempat

yang sangat dalam. Perubahan tekanan dari nozzle yang disebabkan oleh aliran media yang

digunakan untuk membawa cairan tersebut ke atas (prinsip ejector). Media yang digunakan

dapat berupa cairan maupun gas. Pompa ini tidak mempunyai bagian yang bergerak dan

konstruksinya sangat sederhana. Keefektifan dan efisiensi pompa ini sangat terbatas.

Air lift pumps (mammoth pumps)

Cara kerja pompa ini sangat tergantung pada aksi dari campuran antara cairan dan

gas (two phase flow)

Hidraulic pumps

[Type text] Page 40

Pompa ini menggunakan kinetik energi dari cairan yang dipompakan pada suatu

kolom dan energi tersebut diberikan pukulan yang tiba-tiba menjadi energi yang berbentuk

lain (energi tekan).

Elevator Pump

Sifat dari pompa ini mengangkat cairan ke tempat yang lebih tinggi dengan

menggunakan roda timbah, archimedean screw dan peralatan sejenis.

 

Electromagnetic Pumps

[Type text] Page 41

Cara kerja pompa ini adalah tergantung dari kerja langsung sebuah medan magnet

padi edia ferromagnetic yang dialirkan, oleh karena itu penggunaan dari pompa ini sangat

terbatas pada cairan metal.

Perhitungan

Diameter pipa dan kecepatan aliran

Diameter pipa dan kecepatan aliran merupakan dua parameter yang selalu ada

dalam system pemompaan. Untuk menghitung dua parameter tersebut

digunakan persamaan berikut

dimana

Di = 3,9.QF.0,45.ρ 0,13

Di = diameter dalam pipa mm atau inch,

Q = kapasitas /debit aliran m3/jam atau Liter/menit,

(ρ) = berat jenis fluida dalam kg/m3

V=QA

Atau A=π4

d2

[Type text] Page 42

Dimana

V = Kecepatan aliran fluida m/dt

Q = Debit aliran /kapasitas m3/jam atau Liter/menit

A = Luas permukaan m2.

Pompa Torak (Reciprocating Pump)

Pompa torak adalah sebuah pompa dimana energi mekanis penggerak pompa

dirubah menjadi energi aliran fluida yang dipindahkan dengan menggunakan

elemen yang bergerak bolak balik di dalam sebuah silinder. Fluida masuk melalui

katup isap dan keluar melalui katup buang dengan tekanan yang tinggi. Pompa ini

mengeluarkan cairan dalam jumlah yang terbatas dengan debit yang dihasilkan

tergantung pada putaran dan panjang langkah torak. Volume cairan yang

dipindahkan selama satu langkah piston atau plunyer akan sama dengan perkalian

luas piston dengan panjang langkah.

Komponen Pompa Torak

Gambar 2.1 Komponen Pompa Torak

1. Piston/plunger berfungsi untuk mengisap fluida ke dalam dan menekannya

kembali keluar selinder.

2. Batang Piston berfungsi sebagai penerus tenaga gerak dari mesin ke piston.

[Type text] Page 43

3. Mur Piston berfungsi untuk mengikat piston pada batang piston.

4. Ring/seal berfungsi untuk mencegah kebocoran fluida dari dalam selinder

5. Selinder berfungsi sebagai tempat pergerakan piston dan penampungan

sementara fluida.

6. Selinder liner berfungsi sebagai pelapis selinder yang bagian dalamnya

harus mempunyai permukaan yang halus guna memperlancar gerak piston.

7. Packing berfungsi sebagai pencegah kebocoran fluida dari dalam selinder.

8. Perapat packing berfungsi sebagai penekan supaya packing tetap pada

posisinya sewaktu batang piston bergerak.

9. Katup Isap berfungsi untuk mengatur pemasukan dan penutupan fluida pada

saat piston langkah isap.

10.Katup buang berfungsi untuk mencegah kembalinya fluida dari ruang outlet

ke dalam ruang selinder pada saat piston langkah tekan.

2.2 Prinsip Kerja Pompa Torak

Sambil memperhatikan Gambar 2.1, prinsip kerjanya dapat diuraikan sebagai

berikut :

Piston bergerak mundur / kekiri,

- Katup tekan kanan tertutup rapat, katup tekan kiri terbuka sehingga fluida

bagian kiri piston masuk ke ruang outlet dan keluar melalui pipa penyalur.

- Katup isap kiri tertutup rapat, tekanan ruang selinder kanan menurun se-

hingga terjadi isapan membuat katup isap terbuka dan fluida masuk ke-

ruang selinder bagian kanan piston.

Piston bergerak maju/ kekanan,

- Katup tekan kiri tertutup rapat, tekanan ruang kanan meningkat membuat

[Type text] Page 44

katup tekan kanan terbuka sehingga fluida mengalir ke ruang outlet dan

keluar pompa melalui pipa penyalur.

- Katup isap kanan tertutup rapat, tekanan ruang selinder kiri menurun se-

hingga terjadi isapan membuat katup isap kiri terbuka dan fluida masuk ke-

ruang selinder bagian kiri piston, dan selanjutnya kembali piston bergerak

mundur – maju secara berkelanjutan.

2.3 Perhitungan Kapasitas Pompa Torak

1. Pompa Torak Kerja Tunggal

Pompa tipe ini mempunyai tekanan kerja tinggi sesuai dengan tenaga

penggeraknya. Kerja piston hanya pada satu sisi sehingga disebut kerja tunggal.

Operasi pompa ini dapat dilakukan secara manual maupun menggunakan tenaga

penggerak mula.

Sesuai konstruksinya, kecepatan gerak piston setiap saat berubah mulai

darino l – c epa t – no l dan s e t e ru snya s eh ingga a l i r an f l u ida

ke lua r pompa t i dak merata. Dalam satu cicles operasi terjadi satu kali

langkah isap dan satu kali langkah tekan sehingga volume fluida yang

dialirkan pompa dapat dihitung dengan rumus :

[Type text] Page 45

Bila pompa digerakkan oleh mesin penggerak mula yang mempunyai

jumlahputaran “n” maka kapasitas fluida yang dihasilkan adalah :

Ka rena   adanya  keboco ran ,   ge sekan ,   sudu t  ma t i   dan  kav i t a s i

maka t imbu l kerugian volume, jadi kapasitas sesungguhnya disebut kapasitas

efektif adalah:

[Type text] Page 46

Contoh perhitungan kapasitas pompa torak

Sebuah pompa mempunyai ukuran diameter plunger 140 mm, diameter

batangplunger 80 mm dan langkah 200 mm berosilasi dua kali setiap detik.

Randemenvolumetrik 90 %. Tentukanlah kapasitas efektif

(m/menit) bila menggunakan :

Pompa Torak Kerja Tunggal

Pompa Torak Kerja Ganda

[Type text] Page 47

Tenaga pompa torak

Tekanan (Head) Pompa Torak

Secara umum pompa mempunyai head isap dan tekan, seperti pompa

yang sering digunakan dirumah tangga mempunyai head isap 9 mka dan head

tekan 23 mka. Jadi secara teoritis pompa ini mampu memindahkan fluida air

[Type text] Page 48

setinggi 32 meter. Kemampuan tekan ini tergantung pada konstruksi dan tenaga

penggerak pompa.

Head tekan pada pompa torak sebanding dengan gaya dorong mesin

penggerak dan berbanding terbalik dengan luas penampang plungernya, hal ini

dapat dirumuskan sebagai berikut :

dimana , Pt : Tekanan pompa ( N/m2 )

F : Gaya dorong batang plunger dari mesin ( N )

A : Luas penampang plunger ( m2 )

H : Head tekan/tinggi pemindahan fluida ( N/m2 )

Hl : Kerugian tinggi angkat total ( N/m2 )

Head isap pada pompa torak mengikuti teori Boyle-Gay Lussac dan

Toricelli. Teori Boyle-Gay Lussac berhubungan dengan penampang dan langkah

gerak plunger yaitu :

Po . VoTo

= Ps . VsTs sedangkan menurut Toricelli terkait

dengan letak pemasangan pompa dan tekanan udara sekitarnya yang secara umum

dapat dijelaskan seperti pada Gambar.

Tekanan udara normal sebanding dengan76 mmHg, bila air raksa diganti air

maka tinggi air Ha = 10,336 meter. Posisi ketinggian pemasangan pompa sangat

berpengaruh terhadap head isap atau tekanan awal dalam pompa. Bila pompa

diletakkan pada ketinggian I , II atau III dari permukaan air maka :

hl adalah jumlah kerugian tinggi tekan akibat adanya belokan, orifice, gesekan

turbulen, katup maupun tekanan penguapan karena perubahan tempratur.

[Type text] Page 49

Gambar 2.5 Tinggi Tekan Udara Normal

Pemasangan pompa pada posisi III lebih dari 10 meter dari permukaan air, maka

Hi3 berharga minus artinya menurut Toricelli air tidak dapat naik sehingga pompa

tidak dapat mengisap atau tidak berfungsi sebagaimana mestinya. Kerugian

tekanan akibat penguapan dapat dilihat pada Tabel:

Contoh lain dalam pemasangan pompa boiler, suhu air dari ekonomiser 60 oC dan

hambatan-hambatan lain 2,5 mka, tentukan ketinggian (Hz) pompa dari

permukaan sumber fluidanya ?

Kerugian tekanan penguapan pada suhu 60 oC = 2,03 mka, Jadi tinggi

pemasangan pompa maksimal Hz = 10,333 – 2,5 – 2,03 = 5,803 meter dari

permukaan sumber air.

[Type text] Page 50

Contoh soal dan jawaban

1). Apa yang dimaksud dengan pompa sentrifugal, dan bagaimana prinsip

kerjanya?

Jawab

Pompa sentrifugal adalah suatu pompa yang memindahkan cairan dengan

memanfaatkan gaya sentrifugal yang dihasilkan oleh putaran impeler. Pompa

sentrifugal mengubah energi kecepatan menjadi energi tekanan. Ada juga yang

menyebutnya sebagai mesin kecepatan karena semakin cepat putaran pompanya

maka akan semakin tinggi tekanan (head) dihasilkan. Merupakan suatu pompa

yang memiliki elemen utama sebuah motor dengan sudu impeler berputar dengan

kecepatan tinggi. Fluida masuk dipercepat oleh impeler yang menaikkan

kecepatan fluida maupun tekanannya dan melemparkan keluar volut.

Prinsip kerjanya

Bila dilihat dari samping gambar di atas maka bentuk impeler adalah

bulat dan bersirip seperti gambar di bawah ini. Ketika motor penggerak pompa

dihidupkan maka poros meneruskan putaran ke impeler sehingga fluida masuk

melalui lubang inlet dan disentuh oleh sirip impeler. Fluida yang berada diantara

sirip-sirip impeler akan terlempar keluar akibat gaya sentrifugal yang ditimbulkan

oleh putaran impeler tersebut. Terlemparnya fluida keluar secara otomatis akan

terjadi isapan fluida melalui saluran inlet. Peristiwa ini akan terus berlangsung

selama motor penggerak pompa dihidupkan sehingga terjadi aliran paksa terhadap

fluida mulai dari reservoir sampai keluar pompa.

2). Sebuah pompa torak aksi tunggal mempunyai diameter torak 125 mm dan

langkah 300 mm menghisap air dari kedalaman 4 meterdari sumbu silinder pada

24 rpm. Panjang dan diameter pipa hisap masing-masing adalah 9 meter dan 75

mm. Carilah head tekanan pada piston pada langkah awal dan akhir jika

barometer menunjukkan 10,3 m air.

Jawab

Diketahui: D = 125 mm = 0,125 m; L = 300 mm = 0,3 m; jari-jari poros engkol

[Type text] Page 51

(r) = 0,3/2 = 0,15 m (karena panjang langkah adalah dua kali jari-jari poros

engkol); Hs= 4 m; N = 24 rpm; l = 9 m; d = 75 mm = 0,075 m; bacaan

barometer,H = 10,3 m.

3).

[Type text] Page 52

kesimpulan

Pompa adalah alat yang sering kita jumpai dalam kehidupan sehari – hari

Pompa merupakan alat yang digunakan untuk memindahkan fluida dari satu

tempat ketempat yang lain dengan berbagai jenis dan fungsi. Pompa adalah

komponen yang juga tak kalah penting dari suatu sisitem dimana pompa yang

mengatur terjadinya aliran di sistem tersebut.

[Type text] Page 53

DAFTAR RUJUKAN

S1 PTM A1. 2011. Mesin Konversi Energi (MKE). Malang : FT Teknik Mesin

Universitas Negeri Malang.

Macam - macam Pompa. (http://artikel-teknologi.com/pompa-2-macam-macam-

pompa/), (online) diakses tanggal 10 Maret 2015.

Macam – macam pompa Positive Displacement.

(http://www.artikel-teknologi.com/macam-macam-pompa-positive-

displacement/), (online) diakses tanggal 11 Maret 2015.

Klasifikasi dan Jenis Pompa.

(http://navale-engineering.blogspot.com/2012/04/klasifikasi-dan-jenis-

pompa.html), (online diakses tanggal 12 Maret 2015.

Fatimah. Makalah Utilitas pompa dan Kompresor.

(http://warnifatimah.blogspot.com/2014/01/makalah-utilitas-pompa-dan-

kompresor.html), (online) diakses tanggal 13 Maret 2015.

[Type text] Page 54