materi pompa dan kompresor

8/12/2019 Materi Pompa Dan Kompresor

1/85

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Pengertian dan Fungsi Pompa

Pompa adalah suatu alat atau mesin yang digunakan untuk

memindahkan cairan dari suatu tempat ke tempat yang lain melalui suatu

media perpipaan dengan cara menambahkan energi pada cairan yang

dipindahkan dan berlangsung secara terus menerus. 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) menjaditenaga kinetis (kecepatan), dimana tenaga ini digunakan untuk mengalirkan

cairan dan melawan hambatan yang ada sepanjang aliran fluida . Jadi pompa

dalam industri biasanya digunakan untuk transportasi fluida, dimana kerja dari

pompa tersebut tergantung dari sifat dan jenis fluida.

1.2 Klasifi asi Pompa !erdasar an Prinsip Ker"a.

Sejalan dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi( ptek) maka banyak dan beraneka ragam jenis pompa yang sudah diproduksi

dan digunakan baik didunia permesinan, kedokteran, pengolahan kimia

maupun rumah tangga. Ditinjau dari prinsip kerja maka pompa dapat

diklasifikasikan sebagai berikut !

1. Pompa Desa # Positive Displacement Pump $% perpindahan fluida akibat

adanya dorongan dari komponen (rotor,piston) pompa yang bergerak."apasitas yang dihasilkan oleh pompa tekan adalah sebanding dengan

kecepatan pergerakan atau kecepatan putaran, sedangkan total head

(tekanan) yang dihasilkan oleh pompa ini tidak tergantung dari kecepatan

pergerakan atau putaran. Jenis pompa ini dapat dikelompokkan menjadi !

a. Oscilating Pumps ! # Pompa $orak%plunger ( $unggal dan &anda )

# Pompa Diafragma

b. Rotary Diplacement ! # Rotary dan eccentris Spiral

# Gear , Vane dan lainnya

1

1


2/85

&ambar '.' Jenis#jenis Pompa $orak

2


3/85

&ambar '. Pompa Diafragma

&ambar '. Pompa *oda &igi ( Gear Pump )

&ambar '.+ Pompa lir ( Screw Pump ) &ambar '.- Rotary peristaltic pump

3
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Howworksmin.gif


4/85

2. Pompa &entrifugal # Centrifugal Pump $% perpindahan fluida yang

bersentuhan dengan impeler yang sedang berputar menimbulkan gaya

sentrifugal menyebabkan fluida terlempar keluar. "apasitas yang di hasilkan

oleh pompa sentrifugal adalah sebanding dengan putaran, sedangkan total

head (tekanan) sebanding dengan kuadrat dari kecepatan putaran.

Jenis pompa ini dapat dikelompokkan berdasarkan !

a. Kapasitas '

"apasitas rendah / m % jam "apasitas menengah / #!# 0/ m % jam

"apasitas tinggi 1 0/ m % jam

!. (e anan Discharge '

$ekanan *endah - "g % cm $ekanan menengah - #!# -/ "g % cm $ekanan tinggi 1 -/ "g % cm

). *umla+ , &usunan Impeller dan (ing at '

Single stage ! $erdiri dari satu impeller dan satu casing Multi stage ! $erdiri dari beberapa impeller yang tersusun seri dalam

satu casing. Multi mpeller ! $erdiri dari beberapa impeller yang tersusun paralel

dalam satu casing. Multi mpeller ! Multi stage ! "ombinasi multi impeller dan multi stage .

d. Posisi Poros '

Poros tegak Poros mendatar

e. *umla+ Suction '

Single Suction Double Suction

f. Ara+ aliran eluar impeller '

Radial "low #$ial "low Mi$ed "llow

4


5/85

&ambar '.0 Pompa Sentrifugal

-. Jet Pumps, Sifat dari jets pump adalah sebagai pendorong untuk

mengangkat cairan dari tempat yang sangat dalam. Perubahan tekanan darino22le yang disebabkan oleh aliran media yang digunakan untuk membawa

cairan tersebut ke atas (prinsip ejector). 3edia yang digunakan dapat berupa

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

konstruksinya sangat sederhana. "eefektifan dan efisiensi pompa ini sangat

terbatas.

. Air lift Pumps # Mammoth Pumps $%Prinsip kerja pompa ini hampir sama

dengan jet pump dan kapasitasnya sangat tergantung pada aksi dari campuran

antara cairan dan gas ( two phase "low ).

Gambar

&ambar '.4 %et Pump &ambar '.5 Mammoth Pump

5


6/85


7/85

1.- Klasifi asi Pompa !erdasar an Instalasi

9ang di maksud dengan pemasangan pompa mencakup !

a. Pemasangan pompa secara hori2ontal%:ertical%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 se)ara 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. 8ontoh 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 kur:a hubungan head dan kapasitas

sebagai berikut !

&ambar '.'' ;ubungan ; < = Pompa Paralel

7


8/85

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. >leh 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 kur:a dan

kur:a pompa.

b. ntuk penggunaan pompa yang mempunyai sifat kur:a curam maka

kapasitas yang akan di capai untuk dua unit pompa beroperasi secara

pararel lebih besar dari pada pompa yang mempunyai sistim kur:a landai.

c. ntuk menentukan besar daya penggerak mula maka dasar perhitungan

daya yang akan di butuhkan oleh pompa adalah pada daya maksimumnya.

?ahwa 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 kur:a

landai. ?iasanya untuk pompa yang mempunyai sistim kur:a landai tidak di

rekomendasikan untuk beroperasi pararel.

2. Pemasangan Pompa se)ara &eri

ntuk keperluan pemindahan fluida yang relatif jauh atau tinggi dalam arti headyang besar maka diperlukan pemasangan pompa secara seri dengan kapasitas

relatif sama. Pengoperasi pompa secara seri, pompa ' dan pompa akan

menghasilkan head ;'@; dengan penjumlahan headnya. Pompa seri banyak

keuntungannya terutama untuk kur:a sistim yang curam dan sistim kur:a

pompa yang landai. Pada waktu menjalankan pompa pertama harus dijalankan

lebih dahulu sampai mencapai tekanan dan tekanan yang cukup, kalau tidak

terjadi masalah pada ka:itasi, kemudian pompa kedua dan seterusnya.

8


9/85

&ambar '.' ;ubungan ; < = 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. Fa tor Utama dalam Pemili+an Pompa

Pada prinsipnya pemilihan pompa bukan berdasarkan murah dantahan lama tetapi berdasarkan fungsi yaitu memindahkan sejumlah fluida

("apasitas) dan seberapa jauh%tinggi (;ead) fluida yang diinginkan. Jadi

"apasitas dan ;ead ini merupakan faktor yang utama.

1. Kapasitas

"apasitas pompa adalah kemampuan pompa mengalirkan :olume fluida

dalam waktu tertentu dengan satuan ! m %jam, m %detik, liter%detik, S&P3(&allon%menit, ' &allon A ' inc ) dan sebagainya. "apasitas tergantung

pada jenis, ukuran dan sumber penggerak pompa itu sendiri. "ebocoran

cairan%fluida pada packing perapat poros atau air balik maupun gesekan

tidak diperhitungkan sebagai kapasitas pompa, karena itu maka sering

menggunakan istilah efisiensi :olumetrik.

9


10/85

2. (e anan Ker"a #(otal Head$

$ekanan adalah perbandingan antara &aya%berat persatuan luas

penampang. $ekanan kerja ini sangat kompleks dan hampir di semua bidang

eksak menggunakannya. "arena hal tersebut maka satuannya pun

dinyatakan sesuai dengan penggunanya, 3isal yang berkaitan dengan air

mka (meter kolom air), "edokteran mm;g, udara bebas bars atau atm,

(barometer atau atmosphir) udara tertutup kg%cm atau Psi (' kg%cm B' ,-

Psi), dan standar S> menggunakan Pascal (' Pa A ' C%m ).

;ead yang dibutuhkan untuk memindahkan fluida sebanding dengan jarak

ketinggian dan massa jenis fluida tersebut.

-. *enis dan Data Fluida

Jenis dan data cairan sangatlah perlu dalam menentukan pemilihan pompa.

;al ini karena setiap cairan mempunyai berat jenis yang berbeda#beda yang

akan berhubungan langsung dengan kebutuhan daya dari penggerak mula.

Jika 2at alirnya udara maka bukanlah pompa yang dipilih tapi kompressor.

Selain hal tersebut diatas, kita juga harus menentukan material dari pompa

yang sesuai dengan cairan yang dipompakan terutama untuk cairan yang

bersifat korosi. 8airan yang di pompakan juga mempunyai :iscositas yang

berbeda#beda akan mempengaruhi kur:a pompa. 3akin tinggi :iscositas

suatu cairan maka :iscositasnya akan lebih rendah, hal ini akan menurunkan

kapasitas, $otal head, fisiensi dan meningkatkan kebutuhan tenaga.

1./ Penggera ula Pompa

Pada dasarnya pompa memerlukan tenaga penggerak mula untuk

mengoperasikannya. Dalam pemilihan penggerak mula dari pompa tersebutmaka 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.

10


11/85


12/85

1.0 (ugas Dis usi

'. Jelaskan pengertian dan fungsi pompa F

. Jelaskan Jenis#jenis pompa rotary F

. Jelaskan prinsip kerja pompa torak dan pompa sentrifugalF

+. 8oba analisa dan jelaskan keuntungan masing#masing no. F

-. $ekanan ban mobil biasanya -, apa satuan tekanan tersebut G

0. "ebetulan alat ukur tekanan yang ada kg%cm , berapa ukuran tekanan

?an mobil pada no.- G

4. 8oba jelaskan empat faktor pemilihan pompa F

5. 8oba klasifikasikan, apakah kapasitas pompa dibawah ini termasuk

rendah, menengah atau tinggi G

a. ',- &allon%det

b. ' liter%det

c. '+// inc %menit

6. Suatu boiler bertekanan kerja / bars, membutuhkan air '5 liter%det.

Spesifikasi pompa tersedia, tekanan discharge ' - mka dan kapasitas

&allon%det. *encanakanlah jumlah pompa yang dipakai dan sistim

pemasangannya G

'/. Dalam perencanaan sebuah pompa didapat kapasitas = A ' m %jam pada

putaran 6// rpm, bila putaran sumber tersedia ' // rpm, tentukanlah !

a. "apasitas pompa yang terjadi

b. $otal head yang dapat dicapai

c. $enaga pompa

12


13/85

BAB IIP3 PA (34AK

2.1 Komponen Pompa (ora

&ambar .' "omponen Pompa $orak

'. Piston%plunger berfungsi untuk mengisap fluida ke dalam dan menekannya

kembali keluar selinder.

. ?atang Piston berfungsi sebagai penerus tenaga gerak dari mesin ke piston.

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

+. *ing%seal berfungsi untuk mencegah kebocoran fluida dari dalam selinder

-. Selinder berfungsi sebagai tempat pergerakan piston dan penampungan

sementara fluida.

0. Selinder liner berfungsi sebagai pelapis selinder yang bagian dalamnya

harus mempunyai permukaan yang halus guna memperlancar gerak piston.

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

5. Perapat packing berfungsi sebagai penekan supaya packing tetap pada

posisinya sewaktu batang piston bergerak.

6. "atup sap berfungsi untuk mengatur pemasukan dan penutupan fluida pada

saat piston langkah isap.

'/."atup buang berfungsi untuk mencegah kembalinya fluida dari ruang outlet

ke dalam ruang selinder pada saat piston langkah tekan.

13

13


14/85

2.2 Prinsip Ker"a Pompa (ora

Sambil memperhatikan &ambar .', prinsip kerjanya dapat diuraikan sebagai

berikut !

Piston bergerak mundur % kekiri, # "atup tekan kanan tertutup rapat, katup tekan kiri terbuka sehingga fluida

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

# "atup 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,

# "atup tekan kiri tertutup rapat, tekanan ruang kanan meningkat membuatkatup tekan kanan terbuka sehingga fluida mengalir ke ruang outlet dan

keluar pompa melalui pipa penyalur.

# "atup 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.- Per+itungan Kapasitas Pompa (ora

1. Pompa (ora Ker"a (unggal

Pompa tipe ini mempunyai tekanan kerja tinggi sesuai dengan tenaga

penggeraknya. "erja piston hanya pada satu sisi sehingga disebut kerja

tunggal. >perasi pompa ini dapat dilakukan secara manual maupun

menggunakan tenaga penggerak mula.

&ambar . Pompa $orak "erja $unggal

14


15/85

Sesuai konstruksinya, kecepatan gerak piston setiap saat berubah mulai dari

nol < cepat < nol dan seterusnya sehingga aliran fluida keluar pompa tidak

merata. Dalam satu cicles operasi terjadi satu kali langkah isap dan satu kali

langkah tekan sehingga :olume fluida yang dialirkan pompa dapat dihitung

dengan rumus !

Holume xS DV 24 = (m )

?ila pompa digerakkan oleh mesin penggerak mula yang mempunyai jumlah

putaran In maka kapasitas fluida yang dihasilkan adalah !

"apasitas xSxn DQ 24 = (m %menit) atau

(m %detik)

"arena adanya kebocoran, gesekan, sudut mati dan ka:itasi maka timbul

kerugian :olume, jadi kapasitas sesungguhnya disebut kapasitas efektif adalah!

(m %detik)

dimana ! = kapasitas teoritis pompa (m %detik)=e kapasitas efektif pompa (m %detik)

D diameter piston%plunger ( m )

S langkah gerak piston ( m )

n putaran mesin penggerak (rpm)

v efisiensi :olumetrik ( K )

2. Pompa (ora Ker"a 5anda

15


16/85

$ipe pompa ini juga termasuk pompa yang mempunya tekanan kerja tinggi

sesuai dengan mesin penggeraknya. Dalam operasinya, setiap langkah piston

melakukan pengisapan dan penekanan fluida. Pada langkah mundur, sisi

bagian kiri piston menekan fluida ke outlet dan sisi bagian kanan mengisap

fluida dari inlet dan begitu pula sebaliknya pada langkah piston maju. "arena

kedua sisi piston bekerja secara bersama maka disebut pompa kerja ganda

yang menghasilkan aliran fluida merata dengan kapasitas yang lebih besar.

&ambar . Pompa $orak "erja &anda

Dalam satu cicles operasi, :olume fluida yang dialirkan ke outlet adalah !Holume langkah maju H A xS D 24 . (m )

Holume langkah mundur H A xS d xS D 242

4 .. (m )

?ila pompa digerakkan oleh mesin yang mempunyai putaran In , maka

kapasitas pompa adalah !

"apasitas langkah maju xSxn DQmj2

4 = (m %menit)

"apasitas langkah mundur xSxnd DQmd )( 22

4 = (m %menit)

"apasitas Pompa $orak "erja &anda = A = mj @ =md

xSxnd DQ )2( 224 = (m %menit) atau

(m %det) dan (m %detik)

-. Pompa Diferensial

16


17/85

Pompa diferensial ini merupakan gabungan antara pompa kerja tunggal dan

kerja ganda dimana aliran fluida lebih stabil tapi kapasitasnya sama dengan

pompa kerja tunggal. Pada saat operasi, ruang kanan dan kiri piston penuh

berisi fluida. Prinsip kerja dari pompa ini dapat diuraikan sebagai berikut !

Piston !ergera e anan

a. *uang kiri piston terjadi pengisapan fluida, :olume fluida yang terisap

masuk ke dalam selinder Hi A xS D 2.4

(m )

b. *uang kanan piston terjadi penekanan sehingga :olume fluida mengalir

keluar Htkn A xS d xS D 242

4 .. (m )

&ambar .+ Pompa Diferensial

Piston !ergera e iri

a. Lluida di ruang kiri piston ditekan sehingga mengalir ke ruang piston bagian

kanan dan sebagian keluar pompa.

Holume fluida yang tertekan (Ht) A xS D 2.4

(m )

Holume fluida yang masuk ke ruang kanan Hkn A xS d xS D 242

4 .. (m )

b. Holume keluar Pompa Htkr A Ht < Hkn A xS d 24 . (m )

Dalam satu cicles gerak piston, :olume fluida yang keluar pompa adalah !

H A Htkn @ Htkr A xS d xS D 242

4 .. @ xS d 24 .

17


18/85

H A xS D 2.4

(m ), ?ila terjadi jumlah cicles atau putaran mesin

penggerak adalah In maka "apasitas Pompa Diferesnsial sama dengan

"apasitas Pompa torak kerja tunggal yaitu sebesar !

"apasitas $eoritis Pompa Diferensial (m %detik)

"apasitas fektif Pompa Diferensial (m %detik)

dimana ! = kapasitas teritis pompa (m %detik)

=e kapasitas efektif pompa (m %detik)

D diameter piston%plunger ( m ) S langkah gerak piston ( m )

n putaran mesin penggerak (rpm)


"apasitas langkah maju berbeda dengan kapasitas langkah mundur, ini akan

menyebabkan terjadi getaran pada gerak rotor secara keseluruhan yang dapat

menurunkan usia pemakaian pompa. ntuk mencegah hal ini maka diusahakankapasitas maju dan mundur harus sama dengan jalan menghitung

perbandingan diameter piston dan batangnya sebagai berikut !

Htkn A Htkr xS d xS D 242

4 .. A xS d 24 .

xS D 24 . A xS d 2

4 . xS d 2

4 . +

2 D A 2.2 d

D : diameter piston (m) d : diameter batang piston (m)

. 6onto+ Per+itungan Kapasitas Pompa (ora

18


19/85

Sebuah pompa mempunyai ukuran diameter plunger '+/ mm, diameter batang

plunger 5/ mm dan langkah // mm berosilasi dua kali setiap detik. *andemen

:olumetrik 6/ K. $entukanlah kapasitas efektif (m %menit) bila menggunakan !

a. Pompa $orak "erja $unggal

b. Pompa $orak "erja &anda

c. Pompa $orak Diferensia langkah maju dan langkah mundur

Pen7elesaian

a. "apasitas Pompa "erja $unggal (=kt)

Q t ! ! "tr#det

=kt A 0,'-++ liter%det A ,'0 m %jam

=ekt A A /,6/ M ,'0 A '6,6+ m %jam

b. "apasitas Pompa "erja &anda (=kg)

=kg A A

=kg A '/, 66 liter%det A 4,/44 m %jam

=ekt A A /,6/ M 4,/44 A , 4 m %jam

c. "apasitas Pompa Diferensial (=kd)

=maju A240

.)..( 22 nS d D A240

120.2).8$04$1.(14$3 22

A +,'+- ltr%det A '+,6 ' m %jam

=mundur A 240

... 2 nS d A240

120.28$0.14$3 2 A ,//6 ltr%det A 4, - m %jam

Jadi "apasitas total =kd A =maju @ =mundur A '+,6 ' @ 4, -

=kd A ,'0 m %jam

=ekd A A /,6/ M ,'0 A '6,6+ m %jam

2. (e anan #Head$ Pompa (ora

19

240120.2.4$1.14$3 2

240120.2).8$04$1.2.(14$3 22


20/85

Secara umum pompa mempunyai head isap dan tekan, seperti

pompa yang sering digunakan dirumah tangga mempunyai head isap 6 mka

dan head tekan mka. Jadi secara teoritis pompa ini mampu memindahkan

fluida air setinggi meter. "emampuan tekan ini tergantung pada konstruksi

dan tenaga penggerak pompa.

;ead tekan pada pompa torak sebanding dengan gaya dorong mesin

penggerak dan berbanding terbalik dengan luas penampang plungernya, hal ini

dapat dirumuskan sebagai berikut !

( C%m )

dimana , Pt ! $ekanan pompa ( C%m )

L ! &aya dorong batang plunger dari mesin ( C )

7 ! Euas penampang plunger ( m )

; ! ;ead tekan%tinggi pemindahan fluida ( C%m )

;l ! "erugian tinggi angkat total ( C%m )

;ead isap pada pompa torak mengikuti teori ?oyle#&ay Eussac dan

$oricelli. $eori ?oyle#&ay Eussac berhubungan dengan penampang dan

langkah gerak plunger yaitu ! TsVs Ps

ToVo Po .. = sedangkan menurut $oricelli terkait

dengan letak pemasangan pompa dan tekanan udara sekitarnya yang secara

umum dapat dijelaskan seperti pada &ambar .-.

$ekanan udara normal sebanding dengan40 mm;g, bila air raksa diganti air

maka tinggi air ;a A '/, 0 meter. Posisi ketinggian pemasangan pompa

sangat berpengaruh terhadap head isap atau tekanan awal dalam pompa. ?ila

pompa diletakkan pada ketinggian , atau dari permukaan air maka !

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

turbulen, katup maupun tekanan penguapan karena perubahan tempratur.

20


21/85

&ambar .- $inggi $ekan dara Cormal

Pemasangan pompa pada posisi lebih dari '/ meter dari permukaan air,maka ; i berharga minus artinya menurut $oricelli air tidak dapat naik sehingga

pompa tidak dapat mengisap atau tidak berfungsi sebagaimana mestinya.

"erugian tekanan akibat penguapan dapat dilihat pada $abel .'

8ontoh lain dalam pemasangan pompa boiler, suhu air dari ekonomiser 0/ o8

dan hambatan#hambatan lain ,- mka, tentukan ketinggian (;2) pompa dari

permukaan sumber fluidanya G

"erugian tekanan penguapan pada suhu 0/ o8 A ,/ mka, Jadi tinggi

pemasangan pompa maksimal ;2 A '/, < ,- < ,/ A -,5/ meter dari

permukaan sumber air.

2./ (ingi Ang at dan 4andemen Hidrolis

21


22/85

$inggi angkat adalah merupakan jumlah tinggi isap dan tinggi tekan.

3isalkan air dalam sumur kedalaman 0 meter dipindahkan ke reser:oir ke atas

gedung tingkat lima ('- meter) dari tanah maka tinggi angkat ; A ;i @ ;t

sebesar ' meter. $inggi angkat yang dilakukan pompa harus lebih besar dari

tinggi angkat di atas karena harus melawan kerugian gesekan, belokan, orifice

dan sebagainya. ntuk mengetahui besarnya tinggi angkat pompa maka

dipasang manometer :akum pada langkah isap dan manometer tekan pada

langkah tekan.

&ambar .0 3anometer "etel 7ngin

3anometer isap menunjukkan - cm;g, 107652 x H iman = mka A 0,5+ mka,

berarti kerugian tinggi isap karena katup, gesekan dan lain#lain adalah h li A

/,5+ mka.

3anometer tekan menunjukkan ' 8m;g, 1076122 x H tman = mka A'0,/- mka,

?erarti kerugian tinggi tekan karena hambatan dan sebagainya h lt A ',/- mka.

Perbandingan anatara tinggi angkat dan tinggi angkat manometer disebut

*andemen%efisiensi hidrolis yang besarnya adalah !

*andemen ;idrolis

N

dimana, h ! *andemen % fisiensi hidraulis (K) ; A ;i @ ;t tinggi angkat total (m) ;i ! $inggi isap (tinggi dari air ke sumbu pompa) (m) ;t ! $inggi tekan (dari sumbu pompa ke reser:oir) (m) ; man A ;mi @ ;mt @ ;l tinggi angkat total pompa (m) ;mi ! $inggi manometer isap (tinggi isap pompa) (m) ;mt ! $inggi manometer tekan (tinggi tekan pompa) (m) ;l ! "erugian tinggi tekan total (m)

2.0 (enaga Pompa (ora

22

%100 x


23/85

Dalam proses pemindahan 2at alir dibutuhkan suatu usaha baik

secara manual maupun menggunakan permesinan. saha adalah merupakan

perkalian gaya dan jarak yang dapat dirumuskan sebagai berikut !

A L M S A & M ;t (Joule)

& adalah &aya berat 2at cair (fluida) & A H M M g (C)

;t adalah tinggi total dan sering dikenal dengan ; man A ; @ ;l

Daya atau $enaga adalah kemampuan melakukan usaha setiap detik

yang mana besarnya dapat dirumuskan ! $enaga secara umum

C A t FxS A t

GxHt At

H H xgxVx l )( + watt

"apasitas = A . Dengan mensubstitusikan harga kapasitas pompa

torak kerja tunggal dan ganda ke persamaan di atas maka tenaga pompa torakdapat dirumuskan !

"erja $unggal ( watt )

"erja &anda ( watt )

"arena adanya faktor gesekan antara komponen pompa maka tenaga yang

dibutuhkan untuk menggerakkan pompa disebut tenaga penggerak yangbesarnya adalah !

$enaga Penggerak Pompa ( watt )

dimana ! C tenaga pompa torak (watt) Ce tenaga penggerak pompa ( watt ) D diameter piston%plunger ( m ) d diameter batang piston ( m ) S langkah gerak piston ( m )

n putaran mesin penggerak (rpm) massa jenis fluida ("g%m )

g gra:itasi bumi (m%det ) m efisiensi mekanik ( K ) ; tinggi isap @ tekan ( m ) ;l kerugian tinggi tekan total (m)

6onto+ Per+itungan (enaga Pompa

'. Pompa torak "erja ganda digunakan untuk mengisap air dari kedalaman 0

23

t Vx


24/85

meter dan menekannya setinggi + meter dimana kerugian tinggi angkat

diperkirakan - mka. Diameter dan Eangkah gerak plunger masing#masing

0 dan '/ inci, diameter batang plunger inci. 3esin penggerak pompa

berputar pada '// rpm. *andemen :olumetrik dan mekanik masing#masing

6- dan 5- K. ;itunglah "apasitas dan tenaga efektip pompa tersebut F

Penyelesaian !

D A 0 inci A ',- dm S A '/ inci A ,- dm d A inci A /,4- dm

n A '// rpm, %95=v %85=m ; @ ;l A - mka

a. "apasitas Pompa teoritis

= A A -,- liter%det

"apasitas sesungguhnya =e A v M = A /,6- M -,- A -, + liter%det

b. $enaga teoritis

24053.81$9.1.100.5$2).75$05$1.2.(14$3 22 = N A 54/,/ watt

$enaga Penggerak Pompa Cp A m N

A 85$00$2870

A 40,- watt

. 3esin uap dengan putaran 6/ rpm digunakan untuk menggerakkan pompa

Diferensial yang berkapasitas 4/ liter%menit dan pemindahan total

ketinggian ;@;l A-/ mka. Eangkah piston S A D dan diameter piston /,4D.

7kibat gesekan dan kerugian lainnya menimbulkan efisiensi :olumetrik dan

mekanik masing#masing 6- dan 6/ K. ;itunglah a. kuran D, S dan d (mm)

b. "apasitas langkah sap dan $ekan (liter%detik)

c. $enaga Penggerak Pompa ("w)

Penyelesaian !

= A 4/ liter%menit A +,- dm %det n A 6/ rpm ; @ ;l A -/ mka

S A D d A /,4 D %95=v %90=m

24

240100.5$2).75$05$1.2.(14$3

22


25/85

a. Perhitungan ukuran komponen Pompa

"apasitas Pompa A 240.2.. 2 n D D

Diameter Piston D A n xQ..2

2403 A 90.14$3.25$42403 x A ', +' dm A ' - mm

Eangkah Piston S A D A M' - A -/ mm

Diameter batang Piston d A /,4D A /,4 M ' - A 54,- mm

b. "apasitas sap dan $ekan Pompa

"apasitas sap =i A240

.)..( 22 nS d D A240

90.5$2).875$025$1.(14$3 22 A , - liter%det

"apasitas $ekan =t A 240.. 2 nS d A

24090.5$2.875$0.14$3 2 A , - liter%det

c. $enaga Penggerak Pompa $enaga Penggerak Pompa Cp A

mv

Hl H g Q

.).(.. +

Cp A A -5',-5 watt

Cp A ,-5 "w

2. Per+itungan U uran Utama Pompa (ora

"onstruksi umum pompa torak berbentuk selinder dan didalamnya

terdapat torak%piston dan batang torak. Pompa ini harus mampu menampung

sejumlah fluida yang bertekanan sesuai kebutuhan

25

90$095$05081$915$4

x x x x


26/85

1. Per+itungan Diameter didasarkan pada kapasitas pompa yaitu!

a. Pompa "erja $unggal

Diameter Piston "erja $unggal%Diferensial (m)

b. Pompa "erja &anda dimana d A (/,+ < /,4) D,

?ila diambil d A /,-D maka harga diameter piston dapat ditentukan !

Diameter piston kerja &anda (m)

dimana ! D diameter piston % selinder ( m ) d diameter batang piston ( m ) S langkah gerak piston ( m ) n putaran mesin penggerak (rpm)


2. Per+itungan (e!al &elinder didasarkan pada tekanan yang bekerja

yang mengakibatkan timbulnya tegangan tarik pada dinding yang

besarnya dapat diuraikan sebagai berikut !

tizin A F

t = 7 tizin F

L A P M D M E 7 A M t M E

M t M E tizin L D P

.. ........ t tizin

D P .2

. ... untuk mencegah ketidak rata#an,

korosi dan faktor penyusutan maka harga tersebut ditambah /,- cm.

$ebal Selinder berdinding tipis (8m)

ntuk selinder berdinding tebal, dapat menggunakan *umus menurut ?ach

$ebal selinder berdinding tebal

"eterangan !

t O tebal dinding selinder ( 8m )

P A .g. ; man ! tekanan kerja pompa ("g%cm )

26


27/85

D ! diameter dalam selinder ( 8m )

* ' ! Jari#jari dalam selinder ( 8m )

* ! Jari#jari luar selinder ( 8m )

tizin ! $egangan tarik i2in bahan selinder ("g%cm )

tizin ?esi tuang '-/ < -/ ("g%cm )

tizin ?aja tuang -/ < --/ ("g%cm )

-. Per+itungan Batang Piston% alat ini berfungsi untuk meneruskan gaya

dorong mesin penggerak ke piston guna menekan dan mengisap fluida.

?esarnya gaya dorong yang dibutuhkan dapat dihitung sebagai berikut !

&aya dorong L A 7 M P A t H g D .... 2

4

( C ) &aya ini menimbulkan tegangan tekan pada batang piston yang besarnya !

$egangan tekan tizina F

d = a A2

4 d dengan mensub#

stitusikan ke dua persamaan tersebut maka diperoleh ukuran diameter !

Diameter batang piston ( m )

ntuk menjaga supaya batang piston tidak bengkok % buckling, maka gayadorong yang terjadi harus lebih kecil dari gaya buckling yang besarnya

menurut uler adalah ! F Fb Lv

I E = 2

2

.

..

Jadi Panjang batang Piston

"eterangan !

E ! panjang batang piston ( cm )

! modulus elastis bahan ?esi#?aja $uang ( / < ).'/ - ("g%cm )

L ! gaya dorong piston ( "gf )

: ! :aktor keamanan untuk gaya bolak#balik (+ < 5 )

A 7.y momen inertia (cm + )

y ! radius of gyration (jari#jari gyrasi) yang harganya adalah !

y A A I untuk benda bulat A 464 .d

dan 7 A 24 .d

27


28/85

Jadi, jari#jari girasi y A 4d

Laktor kelangsingan batang piston y L= yang harganya adalah

?esi tuang 6/ dan ?aja tuang ' -.

8ontoh

Pompa Diferensial mempunyai randemen hidraulis 5- K, :olumetrik 6- K dan

mekanik 6/ K digunakan untuk memindahkan air '6 liter%det dari reser:oir ke

gedung lantai ' yang tingginya + ,- m. Eangkah piston dua kali diameternya

dan panjang batang piston 4-/ mm. Putaran mesin uap sebagai penggerak

pompa 6/ rpm. ?ahan komponen pompa dari baja tuang. ;itunglah !a. Diameter dalam selinder ( mm )

b. $ebal selinder ( mm )

c. Diameter batang torak ( mm )

d. "apasitas langkah isap dan tekan (liter%det)

e. $enaga yang dibutuhkan ( "w )

Penyelesaian; A + ,- m 85$0=h S A .D E A 4-/ mm n A 6/ rpm 90$0=m

=e A '6 lit%det 95$0=v tizin ?aja tuang -/


29/85

P A H g .. A h H g .. A '/// M '/ M + ,-%/,5-

P A -///// C%m A - "gf%cm D A /,+ cm tizin A -/ kgf%cm

Jadi tebal selinder + 5$0350.24$20.5t /,0- cm A 4 mm

3enurut ?ach

* A '/, 5.3$13505.4$0350

+ A '/, cm

$ A '/, < '/, A /,' cm A ', mm

Dari ke dua perhitungan di atas lebih aman menggunakan t A 4 mm

). Diameter Batang (ora #d$

L A 7 M P A P D .24 A /,45- M /,+ M - A '0 ,+ ("gf)

350.14$343$1633.4d ,++ 8m

?erdasarkan Pompa Diferensial d A /,4'.D A /,4'. /,+ A '+,- cm

Jadi lebih aman menggunakan d A '+- mm, mengingat panjang batang

piston A 4-/ mm, apakah kuat terhadap buckling G ( syarat L Lb )

+0/0,0 '0 ,+ jadi sangat aman terhadap buckling

d. Kapasitas Isap dan (e an Pompa Diferensial

"apasitas sap b =i A A A 6,6 lit%det "apasitas $ekan =t A 240

.. 2 nS d A240

90.08$4.45$1.14$3 2 A '/,' liter%det

e. (enaga 7ang di!utu+ an #Np$

C A = M M g M ;t watt

C A / M ' M '/ M -/ A '//// watt

C A '/ "w jadi tenaga yang dibutuhkan !" N # 1$1199$010 ==

29

F Fb Lv

I E = 2

2

... 43$16332

462

75.8

5$14.05.0.10.2.14$3

240

.)..( 22 nS d D

240

90.08$4).45$104$2.(14$3 22


30/85

2.8 (ugas Dis usi

'. Jelaskan keuntungan pompa Diferensial bila dibandingkan dengan pompa

kerja tunggal F

. Jelaskan keuntungan dan kerugian pompa torak kerja ganda F

. Jelaskan '/ jenis dan fungsi komponen utama pompa torak F

+. Dalam berita di $H, tabung selinder suatu pompa torak pecah, coba anda

Jelaskan arah pecahnya tabung tersebut, apakah memanjang atau melin#

tang F dan jelaskan kemungkinan faktor#faktor penyebabnya F

-. Dalam manual sebuah pompa torak kerja ganda yang mempunyai spesifikasi

bahan dari baja tuang, kapasitas efektif '5 m %jam dan head total -/ meter.

Dengan mengambil referensi *andemen mekanik 5- K, :olumetrik 6/ K,

hidraulis 55 K, langkah piston dua kali diametrnya dan putaran

penggeraknya ' / rpm ,maka rencanakan ukuran utama pompa tersebut F

BAB III

P3 PA &EN(4IFU5AL

-.1 Komponen Pompa &entrifugal 7dapun jenis dan fungsi komponen utama pompa sentrifugal dapat

dikelompokkan menjadi dua komponen utama yaitu *otor dan Stator yang

dapat dijelaskan sebagai berikut !

30


31/85

&ambar .' "omponen utama Pompa Sentrifugal

7. "omponen yang bergerak (*otor)

'. mpeler (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.

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

penggerak ke impeler.

. mpeler Cut ( 3ur Sudu) berfungsi untuk mengikat impeler pada ujung poros

+. "ey (Pasak) berfungsi untuk mengunci impeler pada poros

-. *adial bearing berfungsi untuk menahan gaya radial yang timbul akibat

adanya berat rotor dan memperkecil gaya gesekan sehingga memperlancar

gerak putar rotor itu sendiri0. $hrust bearing berfungsi untuk menahan gaya aksial yang ditimbulkan oleh

penguraian gaya sentrifugal pada kelengkungan konstruksi impeler dan juga

memkecil gaya gesek pada poros

?. "omponen yang diam (Stator)

'. Pump 8asing (*umah Pompa) merupakan bagian paling luar dari pompa

yang berfungsi sebagai pelindung elemen yang berputar, tempatkedudukan inlet dan outlet flange serta tempat memberikan arah aliran dari

31

31


32/85

impeller dan mengkon:ersikan energi kecepatan cairan menjadi energi

dinamis

. nlet % Suction berfungsi sebagai saluran masuk%isap fluida ke dalam

pompa

. >utlet % Discharge berfungsi sebagai saluran keluar%tekan fluida

+. Suction Llange berfungsi sebagai tempat penyambungan pipa inlet ke

rumah Pompa

-. Discharge Llange berfungsi sebagai tempat penyambungan pipa

outlet%tekan ke rumah pompa

0. 8asing 8o:er berfungsi sebagai tutup impeler dan penahan%pengarah aliran

fluida pada saat pompa beroperasi

4. 8asing Qear *ing berfungsi untuk memperkecil kebocoran cairan yang

melewati bagian depan impeller maupun bagian belakang impeller, dengan

cara memperkecil celah antara casing dengan impeller.

5. 8ooling Jacket merupakan ruangan :entilasi untuk pendingin co:er dan

rumah pompa pada saat beroperasi

6. 8asing Drain 8onecting adalah tempat penyambungan pipa cerat ke rumah

pompa yang biasanya dalam waktu#waktu tertentu dibuka guna membuang

kotoran yang mengendap di dalam pompa

'/.?otton Leet (Eandasan "aki) merupakan dudukan rumah pompa berfungsi

sebagai tempat pemasangan pompa pada fondasinya

''.Seal Llushing Pipe adalah pipa penghubung antara outlet dan ruang operasi

yang berfungsi untuk pelepas tekanan fluida yang berlebihan antara kedua

ruang tersebut.

' .?earing ?racket adalah rumah tempat pemasangan bearing aksial % radial' .?earing 8o:er adalah tutup bearing yang berfungsi untuk menahan dan

menutup bearing supaya bearing tetap pada posisi dan bebas dari debu

'+.?earing ?racket Support berfungsi sebagai pendukung rumah bearing

'-.>il 8hamber berfungsi sebagai wadah dan tempat pembuangan minyak

pelumas antara poros dan bearing

'0.>il % splash seal biasanya dipasang pada ujung poros guna mencegah

kebocoran oli pelumas bearing melalui poros yang sedang berputar

32


33/85


34/85

a. Poros dengan satu ?antalan b. Poros dengan dua ?antalan

c. mpeler bertolak ?elakang d. mpeler 3ulti Stage

&ambar . Jenis#jenis Pompa Sentrifugal

-.- Per+itungan Head dan (e anan

Pompa sentrifugal adalah salah satu tipe pompa yang bekerja

menurut gaya sentrifugal yaitu gaya yang timbul akibat adanya massa yang

berputar dan arahnya keluar tegak lurus meninggalkan sumbu putar. 3assayang dimaksud dalam hal ini adalah massa fluida yang masuk ke dalam

impeler yang sedang berputar. &aya lempar fluida yang terjadi yang lebih

umum disebut gaya sentrifugal yang besarnya adalah !

&aya sentrifugal F sf 9 m. : . 4 (C) dan : 9 2. . n rad%menit

7kibat gaya ini maka timbul percepatan yang meningkatkan kecepatan dan

berubah menjadi energi kinetis E 9 . m . ; 2 joule. Sesuai dengan bentuk

casing dan fungsi pompa maka energi kinetis fluida ini berubah menjadi energipotensial E p 9 m . g . H joule. 3enurut ;ukum "ekekalan nergi !

34


35/85

k A p jadi ;ead ($inggi tekan) meter, ini berarti bahwa tinggi

angkat fluida pada pompa sentrifugal merupakan fungsi kuadrat dari kecepatan

putar impelernya. $inggi angkat ini berkaitan langsung dan sebanding dengan

dengan tekanan pompa yaitu !

$ekanan Pompa Sentrifugal ( Pa )

"eterangan , Lsf ! gaya sentrifugal fluida ( C )k ! energi kinetik (joule)

p ! energi potensial (joule); ! tinggi angkat%tekan pompa (mka)

Psf ! $ekanan pompa (Pa) m ! massa fluida ( "g ) H ! kecepatan keliling%putar impeler (m%det) R ! kecepatan sudut impeler (rad%det)

n ! jumlah putaran impeler (rpm) ! massa jenis fluida ("g%m )

8ontoh

Pompa sentrifugal mempunyai diameter impeler // mm berputar pada ' //

rpm, tentukanlah tinggi angkat dan tekanan impelernya bila randemen hidraulis

5/ K dan massa jenis air yang dipindahkan ' "g%liter GPenyelesaian

D A // mm A /, m n A ' // rpm 8$0=h A ' "g%liter A '/// "g%m

"ecepatan keliling sudu H A .D.n % 0/ A ,'+ M /, M ' // % 0/ A '5,5+ m%det

$inggi angkat A A ('5,5+) ! ( M '/) A '4,4- mka

$inggi angkat efektif xH H h =

A /,5 M '4,4- A '+, / mka

35


36/85

$ekanan fluida pada impeler

P sf A '/// M '/ M '4,4- A '44-// Pa

-. Ker"a &pesifi dan (inggi Ang at

Perpindahan energi sudu terjadi pada saat sudu diputar dimana fluida

masuk di bagian dalam dengan kecepatan relatif 1 dan arah 2 1 .

"ecepatan relatif ini merupakan resultan dari kecepatan H ' fluida mengalir ke

dalam sudu dengan kecepatan ' keliling sudu. Pada saat sudu berbutar 1

bergerak menelusuri sisi sudu dan keluar dengan kecepatan relatif 2 dengan

arah 2 . "arena adanya gesekan antara fluida dan sisi sudu maka harga 2

dapat dirumuskan ! 2 A 1 . 1 . &abungan atau resultan antara 2 dan menghasilkan kecepatan H fluida keluar sudu.

&ambar .+ Segi tiga "ecepatan

7dapun harga parameter diatas dapat dijelaskan sebagai berikut !

"ecepatan keliling sudu bagian dalam ' A 60.. 1 n D (m%det)

"ecepatan fluida masuk sudu H ' A AiQ !a#asitas )( (m%det)

Euas saluran sudu bagian dalam 7 i A .D ' . b ' . 2 ( m )

7rah % sudut masuk fluida secara teoritis 1 A 6/ / tapi karena ada faktor

gesekan maka 1 6/ / , jika diambil 6/ / maka harga 1 dapat

menggunakan *umus Phitagoras, tapi bila 1 6/ / maka dapat menggunakan

7turan 8osinus.

?esaran dari sudut#sudut di atas dapat ditentukan sebagai berikut !

1 6/ /

' A didapat dari hitungan

36


37/85

2 = - # ' / Pompa dengan saluran pengarah (?ertingkat)

2 = '/ # - / Pompa tanpa saluran pengarah ( ' tingkat )

A - < /

"ecepatan keliling sudu bagian luar A 60 .. 2 n D (m%det)

"ecepatan relatif fluida keluar sudu 2 A 1 . 1 . (m%det)

"ecepatan keliling sudu bagian luar mempunyai batasan sesuai dengan bahan

yang digunakan antara lain adalah sebagai berikut !

A - meter%detik untuk ?esituang "elabu

A 0/ meter%detik untuk Perunggu $uang

A 4/ meter%detik untuk Eogam ringan

A 5/ meter%detik untuk ?aja tuang

"oefisien gesek antara fluida dan sirip sudu 1 A /,6- < /,65

Dengan menggunakan 7turan 8osinus maka didapat harga kecepatan H fluida

keluar sudu. "omponen "ecepatan fluida yang berpengaruh terhadap tenagagerak pompa adalah H 'M A H'u A H' . 8os 1 A /

H M A H u A H . 8os 2

3enurut kaidah 3omentum, akibat adanya putaran akan menimbulkan 3omen

puntir ($orsi) yang besarnya adalah !

$ A L M * A m. a . * A m . * . dt dV $

$ A )( 1122 $$t m V %V %

$orsi ini dihasilkan oleh tenaga penggerak yang besarnya adalah !

$enaga Pompa C A $ M dimana kecepatan keliling A * M

N = x )( 1122 $$t m V %V %

C A )( 1122 $$t m V & V &

jika ruas kiri dan kanan dibagit mm =

. massa setiap detik, maka diperoleh

$enaga Spesifik ( Cm%"g)

37


38/85

$enaga Spesifik adalah tenaga yang dibutuhkan untuk memindahkan ' "g

fluida.

"erja spesifik berkaitan langsung dengan tinggi angkat pompa yang harganya

menurut uler adalah 9 A g . ;

$inggi angkat, Persamaan uler (mka)

Dari persamaan uler tersebut dapat dijelaskan bahwa tinggi angkat berlaku

untuk semua jenis fluida tanpa tergantung pada kerapatan%massa jenis. ?ila

memperhitungkan massa jenis setiap fluida maka tinggi angkat ini berubah

menjadi tekanan yang besarnya dapat dirumuskan sebagai berikut !

$ekanan Pompa P A . g . ; (Pa) ' bar A '/./// Pa

"eterangan,

9 ! kerja spesifik (Cm%kg) '% ! kecepatan keliling dalam%luar sudu m%det

; ! tinggi angkat ( mka ) H '% ! kecepatan fluida masuk%keluar sudu m%det

P ! tekanan pompa (Pa) : massa jenis fluida (kg%m )

g O gra:itasi bumi (m%det )

-./ (enaga dan Efisiensi Pompa

$inggi angkat merupakan faktor utama dalam penentuan ukuran dan

tenaga pompa. Dari uraian sebelumnya telah dijelaskan bahwa besarnya

tenaga dapat dihitung dengan persamaan !

$enaga Pompa watt

Dalam pengoperasian pompa terdapat berbagai jenis kerugian seperti tinggi

angkat , :olumetrik dan mekanis sehingga menurunkan efisiensi secara

keseluruhan. Jenis#jenis efisiensi yang terjadi pada pompa adalah !

'. fisiensi ;idraulis %100 xman H H

h =

. fisiensi Holumetrik %100 xQQ

v=

38


39/85

. fisiensi 3ekanis %100 x # N N

m =

+. fisiensi Pompa %100 x x x mvh # =

;arga fisiensi hidraulis dan mekanik tergantung pada kecepatan putar spesifik

yang besarnya adalah !

&ambar .- &rafik "ecepatan putar Spesifik dan *andemen

$abel .' ;ubungan antara "ecepatan Putar Spesifik dan*andemen ;idraulis

#n


40/85

8ontoh

Sebuah pompa sentrifugal mempunyai kapasitas efektif

' 0 m %jam dengan putaran '+-/ rpm dan *andemen Holu

metrik 6- K. Dari hasil pengukuran impelernya terdapat

data seperti gambar disamping

;itunglah ! a. "erja Spesifik (9) Cm%"g

b. $ekanan "erja Pompa (P) Pa

c. $enaga Penggerak Pompa (Cp) "w (Data lain lihat *eferensi )

Penyelesaian

=e A ' 0 m %jam A /,/ - m %det D' A'// mm A /,'/ m b ' A / mm A /,/ m

n A '+-/ rpm 95$0=v D A / mm A /, m b A' mm A /,/' m

a. "erja Spesifik (9) "ecep. "eliling sudu bagian dalam ' A 60

.. 1 n D A 601450.10$0.14$3 A 4,-6 m%det

"ecep. "eliling sudu bagian luar A 60.. 2 n D A 60

1450.22$0.14$3 A '0,6+ m%det

"apasitas pompav

QQ = A 95$0035$0 A /,/ 4 m %detik

Euas saluran masuk sudu 7 ' A .D ' .b ' .2 A ,'+ M /,'/ M /,/ M 0

7 ' A /,/-4 m

"ecepatan fluida masuk sudu H ' A 057$0037$0=

AQ A /,0- m%det

?ila sudut masuk 1 A 6/ / maka H 'u A H' . 8os 6/ / A /,// m%det

"ecepatan *elatif masuk sudu R ' 212

1 V & +=

R ' A22 65$059$7 +

A 4,0 m%det

Sudut masuk relatif T ' A1

1

& V a'(tg A 59$7

65$0a'(tg A +,6 /

"ecepatan *elatif keluar sudu R A 1 . 1 1 A /,6- < /,65

40


41/85

R A /,6- . 4,0 A 4, + m%detSudut Relatif keluar sudu A - < / diambil / /

"ecepatan fluida keluar sudu H A 0222

22

2 30..2 )os& & +

H A 866$0.94$16.24$7.294$1624$7 22 + H A '', 4 m%det

Sudut fluida keluar sudu22

22

22

22

..22 V & V & a'()os +=

27$11.94$16.224$727$1194$16

2

222 += a'()os =2 '5,4- / dapat diterima karena

2 = '/ # -/

Pompa tanpa saluran pengarah ( ' tingkat )

?ila sudut 2 A '5,4- / maka H u A H . 8os '5,4- A '',4- M /,6+06

H u A '',' m%det

Jadi "erja Spesifik 9 A ('0,6+ M '',' # 4,-6 M / ) A '55,-+ Cm%"gb. $ekanan "erja Pompa air A '/// "g%m

Jadi $ekanan "erja Pompa P A '/// M '55,-+ A '55-+/ Pa

c. $enaga Penggerak Pompa (Cp)

$inggi angkat ; A 854$181054$188 ==

g * meter

Putaran spesifik A 3854$184037$0

M '+-/ A /,5 rpm

Jika n A /,5 rpm dan = A /,/ 4 m %det , maka dari $abel . dan

&ambar .+ didapat ! 96$0=

h dan=

m 45 K

$enaga Pompa A '/// M '/ M '5,5-+ M /,/ 4

C A 064-,65 watt

$enaga Penggerak Pompa Cp A mh N

. A 78$0.96$098$6975

Cp A 6 '0, ' watt A 6,+ "w

41


42/85

-.0 Peren)anaan Dasar U uran Utama Pompa

Secara umum perencanaan ukuran utama dari pompa sentrifugal

didasarkan pada tinggi angkat dan kapasitas yang diperlukan. Dari parameter

ini maka dapat ditentukan tenaga pompa yang mana harganya lebih kecil dari

tenaga penggeraknya. Perbandingan ke dua tenaga ini disebut *andemen

mekanik yang dapat dirumuskan sebagai berikut !

$enaga Penggerak Pompa ( watt )

$enaga Pompa C A . g . ; man . = ( watt )

$enaga pompa sama dengan tenaga mekanik porosnya C A Cmp A L M H watt

C A 1000.60.2.. n % F "watt, sedangkan $orsi $ A L M * dari persamaan tersebut

didapat harga $orsi ! ( Cm )

1. Per+itungan Diameter Poros

Poros berfungsi sebagai tempat pemasangan impeler dan sekaligus sebagai

penerus putaran dari motor penggerak. 7kibat berat dan gaya sentrifugal

impeler akan menimbulkan tegangan bending sedangkan akibat putaran

motor akan menimbulkan tegangan geser puntir. "arena hal tersebut maka

perhitungan ukuran didasarkan pada !

a. Diameter poros berdasarkan $orsi

b. Diameter poros berdasarkan ?ending bi #i )8$05$0( =

?ahan poros dapat diambil dari ?aja yang mempunyai tegangan puntir i2in !

Pompa satu tingkat ringan #i A / C%mm Pompa bertingkat ringan #i A '- C%mm

Pompa bertingkat berat #i A '/ C%mm

ntuk mendapatkan perhitungan diameter poros yang lebih aman maka

dapat menggunakan resultan dari pengaruh torsi dan momen bending. Dari

42


43/85

hasil perhitungan diameter maka dilakukan penyesuaian dengan standar

bearing, alur pasak dan jari#jari (fillet) maupun teknik assembling sehingga

didapat gambar poros yang diinginkan.

&ambar .0 Poros Pompa

2. Per+itungan Diameter Impeler

?anyak tipe sudu yang dijumpai dilapangan, tapi secara umum dapat dibagi

tiga yaitu tipe terbuka, semi terbuka dan tipe tertutup yang masing#masing

mempunyai kekurangan dan kelebihan sesuai dengan kebutuhannya.

a. $erbuka b. Semi $erbuka c. $ertutup

&ambar .4 $ipe mpeler

Dalam perencanaan kuran mpeler tergantung

pada ukuran poros yang harganya dapat dijelas

kan sebagai berikut !

Diameter dalam inlet DC A (', < ',+ ) D Diameter luar inlet DS A D ' A 2

0..4 & DN V Q +

Diameter luar outlet D A n& ..60 2

= U A (',/ < ',/- ) = karena ada sebagian fluida kembali ke saluran inlet

melalui celah#celah casing.

Ho ! kecepatan aliran fluida masuk mulut% inlet pompa yang harganya dapat

diperoleh dari &rafik "apasitas dan Putaran pada &ambar .5 ;arga tergantung pada bahan impeler , lihat penjelasan pada poin .+

43


44/85

&ambar .5 &rafik "apasitas dan Putaran

-. Per+itungan Le!ar Impeler

kuran lubang saluran sudu (t) dibatasi oleh dinding yang tebalnya (s) !

s A ( < '/) mm untuk ?esi tuang

s A ( # 0 ) mm untuk Eogam non Lerro

"arena hal tersebut maka terjadi penyempitan yang menimbulkan

peningkatan kecepatan masuk sudu. Laktor penyempitan dapat ditentukan!

)( st t

= untuk saluran inlet i A ',' # ',

saluran outlet o A ',/ < ',/5

"ecepatan fluida masuk sudu H ' A i M Ho dan H A o M Hm

Euas saluran inlet 7 ' A (t#s) . b ' . 2

Eebar saluran inlet

Eebar saluran outlet

Lungsi sudu adalah mengarahkan aliran fluida dari arah aksial menjadi arah

radial yang tegak lurus poros. Semakin banyak sudu semakin baik arah

aliran tetapi meningkatkan faktor gesekan antara fluida dengan dinding sudu.

Jumlah sudu ini dipengaruhi oleh perbandingan diameter inlet dan outlet

44


45/85

maupun jumlah sudut relatif yang harganya dapat ditentukan melalui grafik

berikut ini.

&ambar .6 &rafik Sudut *elatif dan Jumlah Sudu

8ontoh

*encanakanlah ukuran utama ( Diameter poros dan ukuran mpeler) pompa

sentrifugal yang dapat menghasilkan kapasitas // m %jam dan tinggi angkat

total ' / meter pada putaran '+-/ rpm , bahan sudu diambil dari besi tuang F

Penyelesaian !

a. *umla+ (ing at , Impeler

"apasitas fluida = A // m %jam A /,/5 m %detik

$inggi angkat bila ' tingkat ; A ' / meter

"ecepatan Spesifik A 145031204083$0 x

n A '',- permenit

?ila n A '',- maka tipe impeler yang dipakai adalah

mpeler $ekanan tinggi ; U A '// meter

n A '',- dan = A /,/5 m %detik didapat m A 4+ K

45


46/85

Jumlah tingkat i 9 H ' H = A ' / ! '// A ', dibulatkan menjadi tingkat,

berarti tinggi angkat satu impeler ; A ' / ! A 0/ meter.

"ecepatan Spesifik A 14503604083$0

x A '6 permenit

?ila n A '6 dan tingkat maka tipe impeler yang

dipakai adalah mpeler $ekanan tinggi

n A '6 dan = A /,/5 m %detik didapat m A 44 K

!. (enaga dan (orsi Pompa

$enaga penggerak pompa A mQ H g .1000 ... A 77$0.1000 083.0.120.81$9.1000

!"att N# 128=

3omen puntir % $orsi145012833 10.55$910.55$9 == n

N #T

Nmm NmT 843000843 ==

). Diameter Poros Pompa

Diameter poros bertingkat ringan 15=

#i

3 158430001$5 xd ! 66 mm

Dengan penyesuaian standard bantalan dan pasak maka diambil D A 4/ mm

d. Per+itungan Diameter Impeler

Diameter dalam inlet DC A (', < ',+ ) D A ', 5 M 4/ A 6/ mm A /,/6 m

"apasitas fluida masuk impeler = U A ',/- M /,/5 A /,/54 m %det Dari &rafik "apasitas = U A /,/54 m %det dan n A '+-/ rpm maka didapat

46


47/85

harga kecepatan fluida masuk impeler Ho A ,- m%det

Diameter luar inlet DS A D ' A 20.

.4 & DN V Q +

A 25$314$3087$04 09$0+ x

x

A /,'66+ m A // mm

Diameter luar outlet D A n& ..60 2

"ecepatan keliling impeler A - m%det untuk ?esi tuang diambil m%det

D A 145014$33360

x x A /,+ - m A + - mm

e. Per+itungan &egitiga Ke)epatan "ecepatan fluida masuk sudu H ' A i M Ho i A ',' # ',

H' A ','- M ,- A + m%det

"ecep. "eliling sudu bagian dalam ' A 60.. 1 n D A 60

14502$014$3 x x

' A '-, m%det

"ecepatan *elatif masuk sudu R ' 212

1 V & += A22 42$15 +

R ' A '-,- m%det

Sudut masuk relatif T ' A1

1

& V a'(tg A 2$154a'(tg A '+,4 / '- /

"ecepatan *elatif keluar sudu R A 1 . 1 1 A /,6- < /,65 R A /,6- . '-,- A '+,4 m%det

Sudut Relatif keluar sudu A - < / diambil 5 /

Dengan memperhatikan ketentuan sebelumnya dan menggunakan 7turanSinus < 8osinus maka harga kecepatan fluida dan besar sudut lainnya

didapat sebagai berikut !

2 A '6 / A 5 /

R A '+,4 m%det H A +,- m%det A m%det H u A + m%det dan H m A 0,6 m%det

47


48/85

f. Per+itungan Le!ar &udu

Eebar saluran inlet

42$014$315$1087$0 x x

x=

b ' A /,/ 65 m A +/ mm

Eebar saluran outlet

9$6435$014$305$1087$0 x x

x=

b A /,//64 m A '/ mm

g. Per+itungan *umla+ dan *ara &udu

Perbandingan D ! D ' A + - ! // A ,'4- dan jumlah sudut relatif

T' @ A '-/

@ 5/

A +/

, maka dari &ambar .6 didapat jumlah sudu (2) A4

Jarak pembagian sudu (t) A "eliling impeler ! jumlah sudu

Jarak sudu inlet 720014$31 x

z xD

it ==

A 56,4 mm 6/ mm

Jarak sudu outlet 743514$32 x

z xD

ot ==

A '6- mm

Jadi dari perhitungan ukuran sudu#sudu diatas maka hasilnya dapat

digambarkan berikut ini.

48


49/85

+. Penge)e an (inggi Ang at setiap sudu #H 1s $

$inggi angkat setiap sudu menurut uler !

m t ' H x g V & V &

s$$ 7$8081$9

)02433().(1

1122 ===

"arena dari awal sudah ditentukan pompa sentrifugal tingkat atau

impeler maka tinggi angkat total M 5/,4 meter A '0',+ meter berarti

cukup memenuhi sebab 1 ' / meter walaupun sedikit boros.

-. (ugas Dis usi

'. Jelaskan perbedaan antara sudu dan impeler F

. Jelaskan pengertian dari "erja spesifik pompa F

. 7pa yang dimaksud dan manfaat Segitiga "ecepatan F

+. Pompa sentrifugal tiga tingkat, bahan impeler besi tuang berputar pada

putaran 6// rpm, D ' A '+/ mm, D A // mm , jumlah sudu 0 buah dengan

lebar b ' A 0 mm dan b A ' mm, data lain lihat ketentuan%standard pompa

;itunglah ! a. $inggi angkat Pompa b. "apasitas efektif Pompa (m %jam) bila v A 6+ K

c. $enaga Penggerak Pompa ("watt)

-. *encanakanlah ukuran utama ( Diameter poros dan ukuran mpeler) pompa

sentrifugal yang dapat menghasilkan kapasitas 5/ m %jam dan tinggi angkat

total '+/ meter pada putaran '+-/ rpm , bahan sudu diambil dari besi tuangF

BAB I;KA(UP P3 PA

.1 Fungsi dan Klasifi asi Katup

"atup adalah salah satu komponen penting untuk menunjang proses

kerja pompa. "atup (Hal:e) sering juga disebut klep yang berfungsi untuk

mengatur pemasukan dan pengeluaran fluida ke dalam atau keluar pompa.

"atup dirancang untuk dapat bergerak secara otomatis tanpa adanya bantuan

49


50/85

tenaga mekanis tetapi bekerja berdasarkan prinsip perbedaan tekanan yang

timbul di bawah dan di atas katup itu sendiri.

?ahan katup yang digunakan disesuaikan dengan tipe pompa

maupun jenis fluida yang dibutuhkan. Pompa bertekanan dan suhu tinggi

biasanya menggunakan bahan dari logam seperti perunggu, besi tuang, dan

yang bertekanan dan suhu rendah menggunakan bahan bukan dari logam

seprti karet, kulit, kan:as ataupun kayu.

Setiap jenis pompa mempunyai tipe katup yang berbeda, bila ditinjau

dari fungsinya maka katup dapat dibagi dua yaitu !

a. "atup sap, terbuka secara otomatis pada langkah isap yang berfungsi untuk

mengatur pemasukan fluida ke dalam pompa dan akan tertutup pada

langkah tekan guna mencegah kembalinya fluida ke posisi semula.

b. "atup tekan, terbuka secara otomatis pada langkah tekan untuk mengatur

pengeluaran fluida dari pompa ke arah outlet dan akan tertutup pada langkah

isap guna mencegah kembalinya fluida ke dalam pompa,

?ila ditinjau dari bentuk dasar geometrisnya maka katup dapat dibagi menjadi

enam bentuk yaitu !

'. "atup 8akra Datar

. "atup 8akra "onis

. "atup 8incin $unggal

+. "atup 8incin &anda

-. "atup ngsel dan

0. "atup Peluru (?ola)

.2 Katup 6a ra Datar $ipe katup ini mempunyai bentuk seperti piringan yang mempunyai

permukaan rata. Pada saat langkah isap untuk katup isap dan langkah tekan

untuk katup tekan, katup ini terbuka dan terangkat setinggi (h) sehingga fluida

mengalir melalui saluran%pipa berukuran (d) dengan kecepatan 8 ' dan malui

celah katup dengan kecepatan 8 . 3enurut ;ukum kontinuitas maka berlaku !

= ' A = = ' A 7 ' M 8' A 12

4 x) d

= A 7 M 8 A 2... ) hd

50

51


51/85

ntuk menjaga kesetabilan aliran guna mencegah getaran maka diharapkan

kecepatan fluida 8 ' A 8 , jadi dengan mensubstitusikan ke dua persamaan

tersebut didapat ! 12

4 x) d A 2... ) hd harga tinggi angkat katup (h ki) adalah !

&ambar +.' "atup 8akra Datar

$inggi angkat "atup sap

Dalam prakteknya, tinggi angkat katup isap

banyak menggunakan rumus empiris yaitu

+ i 9 #>%1 ? >%2$.d dan kecepatan fluida pada

celah katup 8 A ',- m%det.

ntuk katup tekan dapat dihitung menggunakan rumus !

22

4 .... ) hd x) D +t #m = sehingga didapat harga

$inggi angkat katup tekan 60.. nS

#m) = (m%det)

"eterangan, h ki % hkt ! tinggi angkat katup isap%tekan ( m )

D ! diameter engkol ( m ) d ! diameter lubang saluran ( m )

8 pm ! kecepatan piston maksimum (m%det)

8 ' ! kecepatan fluida melalui saluran (m%det)

8 ! kecepatan fluida melalui celah katup (m%det)

S ! langkah piston ( m )

8ontoh

51


52/85

Pompa torak berputar pada ' / rpm mempunyai langkah S A D dan

diameter torak '// mm. "ecepatan fluida pada celah katup ',- m%det.

$entukanlah kecepatan maksimum torak dan diameter serta tinggi angkat

katupF

Penyelesaian !

n A ' / rpm D A '// mm S A // mm 8 A ',- m%det

a. "ecepatan piston maksimum 60120.2$0.14$3

60.. == nS

#m) A ', -0 m%det

b. Diameter dan tinggi angkat katup

22

4 .... ) hd x) D +t #m = h kt A diambil /, .d

5$1..2$0..14$3256$11$0. 24 d d x =

Diameter katup 942$001$0=d A /,'/ m dibulatkan '/- mm

$inggi angkat katup h k A /, M d A /, M '/- A ' mm

.- Katup 6a ra Konis

Dengan jalan yang sama seperti perhitungan katup cakra di atas

dengan sudut kemiringan katup maka berlaku persamaan :

22

4 .... ) hd x) D x #m =

hM A hkt. Sin

$inggi angkat katup tekan (h kt)

52


53/85

&ambar +. "atup 8akra "onis

. Katup 6in)in (unggal

&ambar +. "atup 8incin $unggal

Persamaan aliran fluida antara saluran isap dan dudukan katup !

12

4

2

4

2

4 .. ) d ) d d t bh = untuk menjaga kesetabilan aliran fluida maka

diupayakan 8 t A 8 ' sehingga d h < d b A d , jadi harga diameter luar dudukan

katup dapat dirumuskan !

Persamaan aliran fluida antara celah katup dan dudukan katup !

. . d g . h ki . 8 A . d g . a . 8 t untuk menjaga kesetabilan aliran fluida

maka diupayakan 8 t A 8 sehingga didapat harga lebar lubang laluan

dudukan katup

Persamaan aliran fluida antara pada pompa dan celah katup!

53


54/85

8ontoh

Sebuah pompa dengan putaran pompa penggerak ' / rpm. Perbandingan

langkah dengan diameter piston ,+. "ecepatan piston maksimum sama

dengan kecepatan fluida melalui celah katup yaitu sebesar ',- m%det.

;itunglah a. Diameter dan langkah piston F

b. $inggi angkat katup bila diameter tusuk dt A '-0 mm

c. Diameter luar dan dalam katup cincin bila s A mm

Penyelesaian

n A ' / rpm S A ,+ D 8 pm A 8 A ',- m%det a A h ki

a. Diameter dan Eangkah Piston

60.. nS

#m) = 12014$35$160

.

60

x x

n

x) #mS == Eangkah Piston S A /, 6 meter dibulatkan +/ mm

Diameter Piston D A S ! ,+ A +/ ! ,+ A '// mm

b. $inggi angkat "atup

5$1.156$0.85$11$0

..8

2

2

2 x

) d x) D

+t t #mh == A /,//5 m A 5 mm

c. Diameter "atup 8incin

Diameter dalam 8incin di A dt # a < s a A h kt A '0 mm s A mm

di A '-0 < '0 # M A ' + mm

Diameter luar 8incin dl A dt @ a @ s

dl A '-0 @'0 @ M A '45 mm

./ Katup 6in)in 5anda

54


55/85

&ambar +.+ "atup 8incin &anda

Dengan prinsip yang sama seperti katup cincin tunggal maka aliran fluida pada

cincin majemuk dapat digunakan persamaan !

t + #m d ) h) D = ....2. 22

4

tnt t t d d d d ...21 ++= *umus mpiris

d tn A d t' @ (n < ').b /V b V 4/ dan diameter tusuk terkecil

b A (a @ s) d t' V 4/ mm

d in A d tn


56/85

a. "ecepatan piston maksimum

A , 0 m%det

b. Diameter tusuk katup

t d = .5$1.008$0.14$3.226$2.2$0. 2

414$3 0$071 ! 0$0754 ' t d

m t ' d t 942$00754$0071$0 == ! 942 mm

Dtn A d t' @ (n#').b bA (a@s) A ('5 @ ,-) A +' mm

d t' A d t'

d t A dt' @ ( #').+' A d t' @ 5 d t A dt' @ ( #').+' A d t' @ '0+

6+ A d t' @ dt' @ 5 @ dt' @ '0+ A . d t' @ +0

3246942

1=

t d A mm

d t A dt' @ 5 A @ 5 A '+ mm

d t A dt' @ '0+ A @ '0+ A 60 mm

c. Diameter luar dan dalam cincin katup d in A d tn < a < s d i' A < '5 < . ,- A /6 mm

d i A '+ < '5 < . ,- A 6' mm

d i A 60 < '5 < . ,- A 4 mm

d ln A d tn @ a @ s d l' A @ '5 @ . ,- A -- mm

d l A '+ @ '5 @ . ,- A 4 mm

d l A 60 @ '5 @ . ,- A +'6 mm

.0 Katup Engsel

56

60120.36$0.14$3

60.. == nS

#m)

t + #m d ) h) D = ....2. 22

4

321 d d d d t ++=


57/85

&ambar +.- "atup ngsel

. Katup Peluru #Bola$

"atup ini berbentuk bola dengan bidang sentuh yang relatif kecil, karena itumaka biasanya digunakan untuk fluida yang :iskositas%kekentalannya tinggi.

&ambar +.0 "atup Peluru

.8 *enis@"enis Kerugian Ham!atan

Dalam proses pemindahan fluida banyak hambatan yang harus dilalui

misalnya adanya gesekan antara fluida dengan fluida, gesekan dengan dinding

penghantar, adanya pengaruh turbulen karena belokan maupun perubahan

penampang (orifice). Pengaruh kecepatan dan percepatan aliran pun

menimbulkan hambatan yang akan menurunkan kapasitas dan tinggi tekan

pompa, Jenis#jenis hambatan ini dapat dipelajari dari mekanika fluida yang

mana diantaranya dapat diuraikan secara singkat berikut ini.

1. Kerugian Ham!atan arena Ke)epatan

57
http://www.youtube.com/watch?v=iygacPUfuRA&feature=relatedhttp://www.youtube.com/watch?v=iygacPUfuRA&feature=relatedhttp://www.youtube.com/watch?v=iygacPUfuRA&feature=relatedhttp://www.youtube.com/watch?v=iygacPUfuRA&feature=relatedhttp://www.youtube.com/watch?v=iygacPUfuRA&feature=relatedhttp://www.youtube.com/watch?v=iygacPUfuRA&feature=related


58/85

3enurut ;ukum kekekalan energi, nergi kinetik diubah menjadi energi

potensial yang besarnya sama yaitu ! m.g.+ 9 .m. ; 2

"erugian tinggi tekan karena kecepatan g V

vh .22

= (mka) untuk air

Data empiris H isap A /,5 < ',/ m%det h :i A /,/ < /,/-' m%det

H tekan A ',/ < ,/ m%det h :t A /,/-' < /,'// m%det

. "erugian ;ambatan karena &esekan

?ila jumlah faktor hambatan gesekan (2) maka jumlah hambatan gesekan

hg A 2. h: g V z

g h .2. 2=

ntuk pipa lurus, harga d l

# z . = d V .

018$002$0 +=

"eterangan , h: ! kerugian tinggi isap%tekan karena kecepatan ( m )

hg ! kerugian tinggi isap%tekan karena gesekan ( m )

H ! kecepatan aliran fluida (m%det)

d ! diameter pipa penghantar ( m )

l ! panjang pipa penghantar ( m ) 2 ! faktor hambatan karena gesekan

! koefisien gesek fluida

$abel +.' Laktor ;ambatan lbow 6/ >

58


59/85

-. Kerugian Ham!atan arena Per)epatan

Pada saat piston bergerak kekanan, posisi engkol di titik 7 maka percepatan

A / dan pada saat berada dititik ? maka percepatannya dapat dihitung

dengan diferensial sebagai berikut !

Jarak tempuh N A * 8os t . = maka"ecepatan H A dM%dt A # *. . Sin t .

Percepatan a A d:%dt A # *. 2 . 8os t . 8os t . A ' maksimum,

jadi

Percepatan fluida dalam selinder maksimum a maks A * . 2

Percepatan fluida dalam saluran sap2.. %a

i A A

ima+s = m%det

"ebutuhan gaya untuk mengangkat fluida L A m . a A h a . 7 i . g .

m A h i. 7 i. a A a imak + a 9 g Aa Ah

i

ima+sii

.....

Jadi kerugian hambatan karena percepatan + a 9 ima+s g h ai .

"eterangan

h a ! kerugian hambatan karena percepatan ( m )

h i ! tinggi isap%jarak sumbu pompa ke permukaan fluida ( m )

! massa jenis fluida ("g%m )

a imaks ! percepatan aliran fluida pada saluran isap (m%det )

7 ! luas penampang piston ( m )

59


60/85

7 i ! luas saluran isap ( m )

6onto+

'. Sebuah pompa berkapasitas / m %jam, diameter saluran isap ' / mm dan

panjang pipa isap '- m menggunakan buah elbow 6/ o dan satu saringan

yang faktor hambatannya 2 s A , koefisien gesek A /,/ +. ;itunglah !

kecepatan fluida, kerugian hambatan karena kecepatan dan gesekan F

Penyelesaian

a. "ecepatan pada saluran isap H ' A == 3600.12$0.14$330.4

.

.422d

Q

/,4+ m%det

b. "erugian hambatan karena kecepatan ===81$9.2

74$0.2

221

g V

vh /,/ 5 mka

c. "erugian hambatan karena gesekan h g A 2 M h:

Laktor hambatan karena panjang pipa d l

# z . = A 312$0

15.024$0 =

Laktor hambatan karena belokan pipa 2 b

d A ' / mm dan * A // mm d%* A /,0 maka didapat 2 b A /,'5

Laktor hambatan karena saringan 2 f A Jumlah faktor hambatan 2 A 2 p @ 2b @ 2f A @ ./,'5 @ A -,-+

"erugian hambatan karena gesekan h g A -,-+ . /,/ 5 A /,'-+ mka

. Diketahui D A ''/ mm S A 5/ mm n A 6/ rpm

d A '// mm , panjang pipa isap h i A /,5 m

Ditanya ! a. "ecepatan sudut engkol

b. Percepatan air masuk pompa c. "erugian karena percepatan

Penyelesaian

a. "ecepatan sudut engkol 3090.14$3

30. == n A 6,+ rad%det

b. Percepatan air masuk pompa2.. %a

i A A

ima+s = A

2

1$014$0 42$9.14$0.2

2

a 'maks A +, - m%det

60


61/85

c. "erugian karena percepatan h a A ima+s g h ai . 9 35$24.81$9

8$0

h a A ',66 mka

-. Kerugian Ham!atan Katup

Sesuai dengan fungsinya maka katup harus dapat bergerak (terbuka dan

tertutup) dengan mudah. &aya berasal dari tekanan fluida harus lebih besar

dari gaya pada katup supaya dapat terbuka. &aya yang ada pada katup

antara lain adalah !

# &aya berat katup (Q k)

# &aya berat pegas (Q p) # &aya pegas L p A k . M

# &aya gerak percepatan L A m . a2.. %a

i A A

ima+s =

# &aya akibat berat fluida di atas katup

P b . 7 k A P a . 7 k @ Qk @ Qp @ Lp @ m .2.. %

i A A

"erugian hambatan katup + 9 P ! @ Pa (mka)

. (ugas Dis usi

'. Jelaskan jenis#jenis katup yang sering digunakan pada pompa F

. Dengan ukuran sama antara katup cakra datar dan konis, mana yang

lebih menguntungkan, jelaskan alasannya F

. $entukan perbandingan tinggi angkat katup cincin tunggal dan ganda bila

ukuran a, b dan d t' sama F

+. Jelaskan faktor#faktor hambatan pada pompa F

-. Diameter dan Eangkah torak masing#masing ' / mm dan 5/ mm

berputar pada ' /rpm menggunakan katup cakra datar. "ecepatan

fluida pada celah katup ',- m%det. $entukanlah diameter dan tinggi

angkat katupF

61


62/85

0. Sebuah pompa berputar pada '0/ rpm menggunakan katup cincin

tunggal. Perbandingan langkah dengan diameter piston S A , D.

"ecepatan piston maksimum sama dengan kecepatan fluida melalui

celah katup yaitu sebesar ',- m%det.

;itunglah a. Diameter dan langkah piston F

b. Diameter tusuk bila tinggi angkat katup 4,5 mm F

c. Diameter luar dan dalam katup cincin bila s A ,- mm

4. Pompa plunyer digunakan untuk menaikkan air / m %det. Diameter dan

panjang pipa isap masing#masing ' / mm dan / meter. "oefisien gesek

A /,/ - dan hambatan saringan 2 s A . d%* A ',

;itunglah ! a. "ecepatan aliran fluida (m%det)

b. "erugian tekanan karena kecepatan (mka)

c. "erugian tekanan karena gesekan (mka)

d. "erugian tekanan karena percepatan (mka)

BAB ;

K3 P4E&34

/.1 Pengertian dan Fungsi Kompresor

"ompresor adalah suatu alat untuk melayani udara bertekanan yaitu

dengan cara mengisap udara luar dan mengkompreskannya ke dalam suatu

sistem atau tabung. 7lat ini banyak dijumpai dalam dunia industri%usaha

misalnya mulai dari mengisi ban, pengecatan, penyediaan udara dalam proses

pembakaran motor bakar, ?oiler, Dapur $inggi, sirkulasi udara pada sitem

penyegaran%pendingin udara maupun sistem pengoperasian mesin produksi,robot pneumatik, otomisasi pada mesin#mesin industri dan lain sebagainya.

62


63/85

Sistim udara tekan terdiri dari ! bagian pemasokan yang terdiri dari

kompresor dan sarana penunjangnya, bagian permintaan, yang terdiri dari

sistim distribusi , penyimpanan dan peralatan pemakai akhir. ?agian

pemasokan yang dikelola dengan benar akan menghasilkan udara bersih,

kering, stabil dan siap dikirimkan dengan tekanan sesuai kebutuhan.

?agian permintaan yang dikelola dengan benar akan menggunakan udara

bertekanan secara tepat dan efisien. Perbaikan dan pencapaian puncak kinerja

sistim udara tekan memerlukan bagian sistim pemasokan dan permintaan dan

interaksi diantara keduanya. 8ontoh interaksi antara pemasok dan pengguna

udara bertekanan dapat digambarkan seperti pada &ambar -.'

Sistim udara tekan terdiri dari komponen utama berikut !

a. Filter Udara asu ! 3encegah debu masuk kompresorO debu menyebabkan

lengketnya katup% kran, merusak silinder dan pemakaian yang berlebihan.

b. Pendingin antar ta+ap' 3enurunan suhu udara sebelum masuk ke tahap

berikutnya untuk mengurangi kerja kompresi dan meningkatkan efisiensi.

?iasanya digunakan pendingin air.

c. After-Coolers ' $ujuannya adalah membuang kadar air dalam udara dengan

penurunan suhu dalam penukar panas berpendingin air.

d. Pengering Udara ! Sisa#sisa kadar air setelah a"ter'cooler dihilangkan

dengan menggunakan pengering udara, karena udara tekan untuk keperluan

instrumen dan peralatan pneumatik harus bebas dari kadar air. "adar air

dihilangkan dengan menggunakan adsorben seperti gel silika% karbon aktif,

atau pengering refrigeran, atau panas dari pengering kompresor itu sendiri.

e. raps Pengeluaran Kadar Air' rap pengeluaran kadar air diguakan untuk

membuang kadar air dalam udara tekan. rap tersebut menyerupai steamtraps . ?erbagai jenis trap yang digunakan adalah kran pengeluaran manual,

klep pengeluaran otomatis atau yang berdasarkan waktu dll.

63

64


64/85

&ambar -.' &ambaran nstalasi "ompresor

/.2 Prinsip Ker"a Kompresor

Salah satu tipe kompresor adalah kompresor torak seperti &ambar -. .

?ila switch di tekan on maka motor Eistrik hidup dan memutar poros engkol

yang diujungnya dilengkapi dengan eccentric earing . &erak putar eccentric

earing akan diteruskan oleh conecting rod membuat piston diafragma

bergerak naik turun. Pada saat piston bergerak turun (langkah isap) maka

tekanan dalam ruang selinder turun menyebabkan udara masuk melalui air

"ilter' inlet port * inlet +al+e ke dalam ruang selinder. Pada saat piston bergerak

ke atas (Eangkah kompressi) tekanan meningkat membuat discharge +al+e dan

port terbuka sehingga udara mengalir melalui discharge tu e menuju dan

masuk ke dalam air storage tan .

64


65/85

&ambar -. "omponen "ompressor $orak ($homas "lenck)

ntuk menunjang proses kerja dan keamanan maka setiap kompressor

dilengkapi komponen penunjang antara lain !

Chec! "alve berfungsi untuk mengatur aliran udara dari dalam selinder

kedalam tangki atau dapat langsung digunakan ke luar sesuai kebutuhan.Safet# "alve berfungsi untuk menjaga dan melepas tekanan lebih yang terjadi

di dalam tanki. Disamping melepas tekanan lebih juga berfungsi untuk

menekan tombol menjadi off sehingga motor listrik mati. Regulator $Pressure

Ad%usta&le' berfungsi untuk mengatur tekanan udara yang dapat dikeluarkan

dari dalam tanki. Pressure (auge berfungsi untuk menunjukkan tekanan udara

yang sedang dialirkan keluar melalui pipa penghubung. Compressed air

suppl# berfungsi sebagai pipa%selang untuk menyalurkan udara bertekanan ke

tujuan sesuai kebutuhan. Fan berfungsi sebagai pendingin dengan jalan

65


66/85

meniup udara ke sekeliling dinding kompresor. Air Filter berfungsi untuk

menyaring udara supaya udara yang masuk ke dalam selinder bebas dari debu

atau kotoran. 6ooling Fins berfungsi sebagai sirip pendingin kepala

kompresor. otor and Bod7 Hausing berfungsi sebagai dudukan dan

pelindung komponen kompresor dan motor prnggerak.

/.- Klasifi asi Kompresor

1.Kompresor Positive Displacement

"ompresor ini dapat dibagi dua jenis yaitu reciprocating dan putar% rotary.

a. Kompresor reciprocating

Di dalam industri, kompresor reciprocating paling banyak digunakan untuk

mengkompresi baik udara maupun refrigerant. Prinsip kerjanya sepertipompa sepeda dengan karakteristik dimana aliran keluar tetap hampir

konstan pada kisaran tekanan pengeluaran tertentu. Juga, kapasitas

kompresor proporsional langsung terhadap kecepatan dan keluarannya,

berupa denyutan .

66


67/85

&ambar -. "ompresor Reciprocating &ori-ontal ("ing, Julie)

"ompresor reciprocating tersedia dalam berbagai konfigurasiO terdapat

empat jenis yang paling banyak digunakan yaitu hori2ontal, :ertical,

hori2ontal alance'opposed , dan tandem.

"ompresor reciprocating :ertical digunakan untuk kapasitas -/ < '-/ cfm.

"ompresor horisontal alance opposed digunakan kapasitas // < -///

cfm untuk desain multitahap dan sampai '/,/// cfm untuk desain satu

tahap (Dewan Produkti:itas Casional, '66 ).

"ompresor udara reciprocating biasanya merupakan aksi tunggal dimana

penekanan dilakukan hanya menggunakan satu sisi dari piston. "ompresor

yang bekerja menggunakan dua sisi piston disebut sebagai aksi ganda.

Sebuah kompresor dianggap sebagai kompresor satu tahap jika

keseluruhan penekanan dilakukan menggunakan satu silinder atau

beberapa silinder yang parallel. ?eberapa penerapan dilakukan pada

kondisi kompresi satu tahap. *asio kompresi yang terlalu besar (tekanan

keluar absolut% tekanan masuk absolut) dapat menyebabkan suhu

pengeluaran yang berlebihan atau masalah desain lainnya. 3esin dua

tahap yang digunakan untuk tekanan tinggi biasanya mempunyai suhu

pengeluaran yang lebih rendah ('+/ to '0/ / 8), sedangkan pada mesin

satu tahap suhu lebih tinggi ( /- to +/ / 8).

67


68/85

&ambar -.+ "ompresor Reciprocating $wo Stages ("ing, Julie)

ntuk keperluan praktis sebagian besar plant kompresor udara

reciprocating diatas '// horsepower ;p merupakan unit multi tahap

dimana dua atau lebih tahap kompresor dikelompokkan secara seri. dara

biasanya didinginkan diantara masing#masing tahap untuk menurunkan

suhu dan :olum sebelum memasuki tahap berikutnya (Dewan

Produkti:itas Casional, '66 ). "ompresor udara reciprocating tersedia

untuk jenis pendingin udara maupun pendingin air menggunakan

pelumasan maupun tanpa pelumasan, mungkin dalam bentuk paket,

dengan berbagai pilihan kisaran tekanan dan kapasitas.

!. Kompresor Putar, Rotar#

"ompresor rotary mempunyai rotor sebagai pengganti piston dan memberi

kan pengeluaran udara secara kontinyu tanpa denyutan. "ompresor

beroperasi pada kecepatan tinggi dan umumnya menghasilkan keluaran

yang lebih tinggi dibandingkan kompresor reciprocating . ?iaya in:estasinya

rendah, bentuknya kompak, ringan dan mudah perawatannya, sehingga

kompresor ini sangat popular di industri. ?iasanya digunakan dengan

ukuran / sampai // hp atau sampai '-/ kQ.

68


69/85

&ambar -.- "ompresor lir (*eferensi unknown)

Jenis dari kompresor putar adalah!

# "ompresor lo e (roots lower )

# "ompresor ulir (ulir putar helical'lo e, dimana rotor putar jantan dan betina

bergerak berlawanan arah dan menangkap udara sambil mengkompresi.

# Jenis baling#baling putar% baling#baling luncur

"ompresor putar merupakan kompresor kontinyu, dengan paket yang sudah

termasuk pendingin udara atau pendingin air. "arena desainnya yang seder

hana dan hanya sedikit bagian#bagian yang bergerak, kompresor ini mudah

perawatannya, mudah operasinya dan fleksibel dalam pemasangannya.

2. Kompresor Dinamis

"ompresor udara sentrifugal merupakan kompresor dinamis, yang

tergantung pada transfer dari energi putar impeller ke udara. *otor

melakukan pekerjaan ini dengan mengubah energi kinetik menjadi tekanan

udara. "ompresor udara sentrifugal adalah kompresor yang dirancang bebas

minyak pelumas. &ir yang dilumasi minyak pelumas terpisah dari udara

dengan pemisah yang menggunakan sil pada poros dan :entilasi atmosferis.

"ompresor ini mempunyai karakteristik berbeda dengan mesin

reciprocating. 3esin sentrifugal lebih sesuai diterapkan untuk kapasitas

besar diatas ' ,/// cfm.

69


70/85


71/85

/. Kapasitas Kompresor

"apasitas kompresor adalah debit penuh aliran udara yang ditekan

dan dialirkan pada kondisi suhu total, tekanan total, dan diatur pada saluran

masuk kompresor. Debit aliran yang sebenarnya, bukan merupakan nilai :olum

aliran yang tercantum pada data alat, yang disebut juga pengiriman udara

bebas% "ree air deli+ery (L7D) yaitu udara pada kondisi atmosfir di lokasi

tertentu. L7D tidak sama untuk setiap lokasi sebab ketinggian, barometer, dan

suhu dapat berbeda untuk lokasi dan waktu yang berbeda.

"ompresor yang sudah tua, walupun perawatannya baik, komponen

bagian dalamnya sudah tidak efisien dan L7D nya kemungkinan lebih kecil dari

nilai rancangan. "adangkala, faktor lain seperti perawatan yang buruk, alat

penukar panas yang kotor dan pengaruh ketinggian juga cenderung

mengurangi L7D nya. ntuk memenuhi kebutuhan udara, kompresor yang

tidak efisien mungkin harus bekerja dengan waktu yang lebih lama, dengan

begitu memakai daya yang lebih dari yang sebenarnya dibutuhkan.

Pemborosan daya tergantung pada persentase penyimpangan kapasitas L7D.

Sebagai contoh, kran kompresor yang sudah rusak dapat menurunkan

kapasitas kompresor sebanyak / persen. Pengkajian berkala terhadap

kapasitas L7D untuk setiap kompresor harus dilakukan untuk memeriksa

kapasitas yang sebenarnya. Jika penyimpangannya lebih dari '/ persen, harus

dilakukan perbaikan. 3etoda ideal pengkajian kapasitas kompresor adalah melalui uji nosel

dimana nosel yang sudah dikalibrasi digunakan sebagai beban, untuk

membuang udara tekan yang dihasilkan. 7lirannya dikaji berdasarkan suhu

udara, tekanan stabilisasi, konstanta ori"ice , dll.

etode seder+ana peng a"ian apasitas pada ruang er"a

# $utup semua aliran keluar kompresor yang menuju ke sistim pengguna# ?uka kran penguras air dan kuras habis airnya dan kosongkan recei+er dan

71


72/85

pipa saluran. Pastikan bahwa jalur water trap ditutup rapat sekali lagi untuk

memulai pengujian.

# 3ulai nyalakan kompresor dan aktifkan stopwatch .

# 8atat waktu yang digunakan untuk mencapai tekanan operasi normal P

(dalam recei+er ) dari tekanan awalnya P'.

# ;itung kapasitas dengan formula dibawah ini

Kapasitas Kompresor Displa)ement se)ara teoritis adala+ '

m %menit

Dimana D A Diameter silinder ( meter )

S A Panjang Eangkah piston ( meter ) n A Jumlah putaran ( rpm )

i A ' untuk silinder dengan aksi tunggal

untuk silinder dengan aksi ganda

2 A Jumlah silinder

Efisiensi ;olumetri

72


73/85

/./ (enaga,da7a Kompresor

$enaga dalam hal ini dapat dibedakan menjadi tiga istilah yaitu !

a. $enaga teoritis yang dapat dirumuskan !

( ) ( ) 75.3600000.1011 1..1

1

2 =

n

n

P P

nnath Q P N dimana

( ;p )

atau dapat juga dihitung dengan persamaan sothermal !

( "w )

b. $enaga ndikator yang didapat dari hasil pengukuran terhadap proses kerja

kompresor untuk menghasilkan = a dari tekanan P ' menjadi P dalam

selang waktu tertentu # Ni$. ntuk keperluan ini maka diperlukan Eembaran

kerja yang berisikan data#data kompresor seperti pada $abel .

(a!el /.- Lem!ar Ker"a Data Kompresor

73


74/85

c. $enaga fektif adalah tenaga yang dibutuhkan untuk menggerakkan

kompresor (Cp). Sumber tenaga penggerak dapat digunakan motor Eistrik,

3esin atau turbin uap, motor bakar dan lainnya.

/.0 4andemen #Efisiensi$ Kompresor

7da beberapa teknik pengukuran keunggulan kompresor yang biasa

digunakan antara lain adalah !

a. fisiensi Holumetrik

b. fisiensi $hermal %100 x Ni N

thth=

c. fisiensi 3ekanik %100 x N# N

mi=

d. fisiensi "ompresor mthv ..=

Semua harga efisiensi tersebut akan berbeda pada kondisi yang berbeda

seperti suhu lingkungan, ketinggian, kerapatan maupun tekanan udara sekitar.

1. Pengaru+ &u+u Udara Aliran asu

74


75/85

Pengaruh udara masuk pada kinerja kompresor tidak boleh diremehkan.

dara masuk yang tercemar atau panas dapat merusak kinerja kompresor

dan menyebabkan energi serta biaya perawatan yang berlebihan. Jika kadar

air, debu, atau bahan pencemar lain terdapat dalam udara masuk, maka

bahan pencemar tersebut dapat terkumpul pada komponen bagian dalam

kompresor, seperti kran, fan, rotor dan baling#baling. "umpulan pencemar

tersebu

materi pompa dan kompresor

Documents