Pompa Dinamik
Dynamic pump atau pompa dinamik terbagi menjadi beberapa macam yaitu pompa sentrifugal, pompa aksial, dan pompa spesial-efek (special-effect pump). Pompa-pompa ini beroperasi dengan menghasilkan kecepatan fluida tinggi dan mengkonversi kecepatan menjadi tekanan melalui perubahan penampang aliran fluida. Jenis pompa ini biasanya juga memiliki efisiensi yang lebih rendah daripada tipe positive displacement pump, tetapi memiliki biaya yang lebih rendah untuk perawatannya. Pompa dinamik juga bisa beroperasi pada kecepatan yang tinggi dan debit aliran yang juga tinggi.
1. Pompa Sentrifugal
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.
2. 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.
Pompa Aksial
3. Special-Effect Pump
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 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.
Pompa hydraulic ram adalah pompa air siklik dengan menggunakan tenaga hidro (hydropower). Dan pompa elektromagnetik adalah pompa yang menggerakkan fluida logam dengan jalan menggunakan gaya elektromagnetik.
Prinsip Pompa Elektromagnetik
Pompa Positive Displacement
Macam-macam pompa positive displacement adalah pompa reciprocating dan rotary. Pompa positive displacement bekerja dengan cara memberikan gaya tertentu pada volume fluida tetap dari sisi inlet menuju titik outlet pompa. Kelebihan dari penggunaan pompa jenis ini adalah dapat menghasilkan power density (gaya per satuan berat) yang lebih besar. Dan juga memberikan perpindahan fluida yang tetap/stabil di setiap putarannya.
1. Pompa Reciprocating
Pada pompa jenis ini, sejumlah volume fluida masuk ke dalam silinder melalui valve inlet pada saat langkah masuk dan selanjutnya dipompa keluar dibawah tekanan positif melalui valve outlet pada langkah maju. Fluida yang keluar dari pompa reciprocating, berdenyut dan hanya bisa berubah apabila kecepatan pompanya berubah. Ini karena volume sisi inlet yang konstan. Pompa jenis ini banyak digunakan untuk memompa endapan dan lumpur.
Pompa Reciprocating
Metering Pump termasuk ke dalam jenis pompa reciprocating, adalah pompa yang digunakan untuk memompa fluida dengan debit yang dapat diubah-ubah sesuai kebutuhan. Pompa ini biasanya digunakan untuk memompa bahan aditif yang dimasukkan ke dalam suatu aliran fluida tertentu.
2. Rotary Pump
Adalah pompa yang menggerakkan fluida dengan menggunakan prinsip rotasi. Vakum terbentuk oleh rotasi dari pompa dan selanjutnya menghisap fluida masuk. Keuntungan dari tipe ini adalah efisiensi yang tinggi karena secara natural ia mengeluarkan udara dari pipa alirannya, dan mengurangi kebutuhan pengguna untuk mengeluarkan udara tersebut secara manual.
Bukan berarti pompa jenis ini tanpa kelemahan, karena sifat alaminya maka clearence antara sudu putar dan sudu pengikutnya harus sekecil mungkin, dan mengharuskan pompa berputar pada kecepatan yang rendah dan stabil. Apabila pompa bekerja pada kecepatan yang terlalu tinggi, maka fluida kerjanya justru dapat menyebabkan erosi pada sudu-sudu pompa.
Pompa rotari dapat diklasifikasikan kembali menjadi beberapa tipe yaitu:
Gear pumps – sebuah pompa rotari yang simpel dimana fluida ditekan dengan menggunakan dua roda gigi.
Prinsip Gear Pump
Screw pumps – pompa ini menggunakan dua ulir yang bertemu dan berputar untuk menghasilkan aliran fluida sesuai dengan yang diinginkan.
Rotary Vane Pump – memiliki prinsip yang sama dengan kompresor scroll, yang menggunakan rotor silindrik yang berputar secara harmonis menghasilkan tekanan fluida tertentu.
Prinsip Rotary Vane Pump
Pompa positive displacement memiliki tipe yang lebih bervariasi daripada pompa dinamik. Secara general pompa positive displacement dibagi kedalam dua kelompok besar, yakni pompa jenis rotari dan jenis reciprocating. Keduanya masih dibagi menjadi berbagai jenis pompa lagi. Dan berikut adalah pompa-pompa tersebut:
Pompa positive displacement tipe rotari ini memindahkan fluida kerja melalui mekanisme rotari dengan jalan menimbulkan efek vakum sehingga dapat menghisap fluida kerja dari sisi inlet, dan memindahkannya ke sisi outlet. Jika ada udara yang terperangkap di dalam pompa rotari, secara natural pompa ini akan mengeluarkan udara tersebut, sehingga mengurangi kebutuhan untuk mengeluarkan udara yang terperangkap di dalam pompa secara manual.
Berikut adalah macam-macam pompa positive displacement tipe rotari :
Pompa Roda Gigi Internal (Internal Gear Pump). Pompa ini menggunakan dua roda gigi sebagai penggerak fluida kerja di dalam casing pompa. Satu roda gigi menjadi penggerak dan yang lainnya menjadi yang digerakkan. Roda gigi penggerak berada di dalam roda gigi yang digerakkan. Untuk lebih jelasnya silahkan perhatikan gambar berikut.
Pompa Roda Gigi Internal
Prinsip Kerja Pompa Roda Gigi Internal
Terlihat bahwa fluida kerja masuk melalui inlet pompa menuju sela-sela roda gigi luar yang diputar oleh roda gigi dalam. Fluida tersebut bergerak menuju sisi outlet akibat dorongan dari roda gigi luar. Selanjutnya roda gigi dalam masuk ke sela-sela roda gigi luar sehingga mendorong fluida kerja untuk keluar ke sisi outlet pompa.
Pompa Roda Gigi Eksternal (External Gear Pump). Sama dengan pompa roda gigi internal, pompa roda gigi eksternal ini juga menggunakan dua roda gigi sebagai komponen utamanya. Yang
membedakan adalah kedua roda gigi berada pada posisi yang sejajar, dan roda gigi penggerak tidak berada di dalam roda gigi yang digerakkan.
Prinsip Pompa Roda Gigi Eksternal
Pompa Screw (Ulir). Pompa ulir pertama kali dikembangkan oleh Archimedes, ia menggunakan satu buah ulir untuk memindahkan air dari tempat yang rendah ke sawah-sawah untuk keperluan irigasi. Oleh karena hal inilah pompa ulir dengan satu ulir disebut juga Pompa Ulir Archimedes.
Pompa Ulir Archimedes
Desain pompa ulir telah berkembang menjadi beberapa tipe seperti twin-rotor, triple-rotor, dan 5-rotor. Perbedaan ketiganya ada pada jumlah rotor ulirnya. Berikut adalah video pompa ulir dengan twin-rotor.
Prinsip kerja pompa ulir dengan multi-rotor adalah fluida kerja yang masuk melalui sisi inlet pompa dipindahkan oleh rotor ulir melalui sela-sela ulir sisi luar. Saat sampai di sisi outlet, fluida akan terdorong keluar dari pompa.
Progressive Cavity Pump. Pompa jenis ini adalah pengembangan dari pompa jenis ulir. Prinsip kerjanya pertama kali dikenalkan oleh Rene Moineau pada tahun 1930-an. Pompa ini terdiri atas sebuah rotor yang berbentuk spiral, serta stator yang juga berbentuk spiral namun didesain memiliki jarak pitch spiral yang 2 kali lebih besar dari pitch rotor. Rotor pompa progressive cavity terhubung dengan shaft yang digerakkan oleh motor listrik. Diantara shaft dengan rotor dihubungkan oleh flexible coupling yang apabila shaft berputar, kopling ini bergerak mengikuti gerakan rotor dan shaft. Untuk lebih jelasnya silahkan perhatikan animasi berikut ini.
Bagian-bagian Pompa Progressive Cavity
Pompa progressive cavity dapat digunakan pada berbagai macam jenis fluida kerja, dari fluida encer sampai dengan fluida berviskositas tinggi. Namun pompa ini tidak cocok dengan partikel-partikel solid. Untuk operasionalnya, pompa ini perlu dilakukan proses pengisian awal (priming) serta pembuangan udara yang terperangkap (venting) di dalamnya sebelum beroperasi. Hal ini bertujuan untuk memperpanjang umur pompa.
Rotary Lobe Pump dan Rotary Piston Pump. Pompa rotary lobe mirip dengan pompa roda gigi, hanya saja menggunakan semacam rotor berbentuk cuping (lobe). Terdapat dua rotor cuping di dalam casing pompa, yang keduanya digerakkan oleh sumber penggerak dan diatur sedemikian rupa oleh roda gigi yang berada di luar bodi pompa sehingga kedua rotor berputar seirama. Putaran dari rotor ini menimbulkan ruang kosong sehingga fluida dapat masuk ke dalamnya dan ikut berpindah ke sisi outlet. Pada sisi outlet kedua cuping rotor bertemu sehingga menutup rongga yang ada dan mendorong fluida kerja keluar melalui outlet pompa.
Prinsip Kerja Rotary Lobe Pump
Pompa rotary piston adalah pengembangan dari pompa rotary lobe. Rotor pompa rotary piston didesain sedemikian rupa sehingga volume rongga pompa menjadi lebih luas. Selain itu pada sisi outlet pompa, rotor pompa tidak lagi “menghimpit” fluida kerja agar keluar seperti pada pompa
rotary lobe, namun bentuk rotor pompa rotary piston akan mendorong fluida agar keluar ke sisi outlet pompa.
Pompa Rotary Piston
Vane Pump. Dalam Bahasa Indonesia vane pump berarti pompa baling-baling. Pompa rotari ini menggunakan silinder di bagian rotor, pangkal silinder terpasang pegas yang terhubung dengan rotor pompa. Sumbu rotor tidak segaris dengan sumbu casing pompa, sehingga saat rotor berputar, silinder rotor akan mengikuti bentuk casing dan mendorong fluida kerja untuk menuju outlet pompa.
Pompa Peristaltik. Pompa tipe rotari yang terakhir adalah pompa peristaltik. Pompa jenis ini menggunakan prinsip kerja yang mirip dengan gerakan peristaltik pada kerongkongan. Pompa ini menggunakan semacam selang elastis sebagai saluran fluida kerja. Selang tersebut ditekan oleh rotor dengan ujung berupa roller sehingga membentuk gerakan dorongan.
Animasi Pompa Peristaltik
Pompa peristaltik awalnya banyak digunakan pada laboratorium-laboratorium saja, namun seiring dengan pengembangan teknologi karet, saat ini pompa peristaltik dapat digunakan untuk memompa bahan-bahan yang lebih “berat” termasuk bahan-bahan solid.
Pompa Positive Displacement Tipe Reciprocating
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.
Pompa resiprocating terdiri atas beberapa macam, yaitu :
Pompa Piston. 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
Pompa Piston
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.
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
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. Untuk lebih memahami pompa jenis ini, mari kita perhatikan video animasi berikut.
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.
