1
TUGAS KHUSUS
POMPA SENTRIFUGAL
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). Jadi, 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.
Salah satu jenis pompa pemindah non-positif adalah pompa sentrifugal yang prinsip kerjanya mengubah energi kinetis (kecepatan) cairan menjadi energi potensial (dinamis) melalui suatu impeller yang berputar dalam casing. Sesuai dengan data-data yang didapat, pompa reboiler debutanizer di Hidrokracking Unibon menggunakan pompa sentrifugal single - stage double-suction.
1. Klasifikasi pompa sentrifugal
Pompa Sentrifugal dapat diklasifikasikan, berdasarkan :
1.1. Kapasitas
a. Kapasitas rendah (< 20 m3 / jam)
b. Kapasitas menengah (20-60 m3/jam)
c. Kapasitas tinggi (> 60 m3/ jam)
1.2. Tekanan Discharge
a. Tekanan Rendah (< 5 Kg/cm2)
b. Tekanan menengah ( 5-50 Kg/cm2)
1.3. Jumlah / Susunan Impeller dan tingkat
a. Single stage : Terdiri dari satu impeler dan satu casing
b. Multi stage : Terdiri dari beberapa impeller yang tersusun seri dalam satu casing.
c. Multi Impeller : Terdiri dari beberapa impeller yang tersusun paralel dalam satu casing.
d. Multi Impeller -Multi stage : Kombinasi multi impeler dan multi stage.
1.4. Posisi Poros
a. Poros tegak
b. Poros mendatar
‘
Gambar1.1. (a) Pompa poros tegak, (b) pompa poros mendatar (sumber : google.co.id)
1.5. Jumlah Suction
a. Single Suction
b. Double Suction
Gambar1.2. Skema single dan double suction (sumber : google.co.id) a
1.6. Arah aliran keluar impeler
a. Radial flow
Pompa ini mempunyai konstruksi sedemikian sehingga aliran zat cair yang keluar dari impeler akan tegak lurus poros pompa (arah radial).
Gambar1.3. Pompa sentrifugal aliran radial (sumber : google.co.id)
b. Axial flow
Aliran zat cair yang meninggalkan impeler akan bergerak sepanjang permukaan silinder (arah aksial).
Gambar1.4. Pompa sentrifugal aliran aksial (sumber : google.co.id)
c. Mixed flow
Aliran zat cair didalam pompa waktu meninggalkan impeler akan bergerak sepanjang permukaan kerucut (miring) sehingga komponen kecepatannya berarah radial dan aksial.
1.7. Menurut jenis impeler
a. Impeler tertutup
Sudu‐sudu ditutup oleh dua buah dinding yang merupakan satu kesatuan , digunakan untuk pemompaan zat cair yang bersih atau sedikit mengandung kotoran.
Gambar1.6. Contoh impeler tertutup dan terbuka (sumber : google.co.id)
b. Impeler setengah terbuka
Impeler jenis ini terbuka disebelah sisi masuk (depan) dan tertutup di sebelah belakangnya. Sesuai untuk memompa zat cair yang sedikit mengandung kotoran misalnya : air yang mengandung pasir, zat cair yang mengauskan, slurry, dll
c. Impeler terbuka
Impeler jenis ini tidak ada dindingnya di depan maupun di belakang. Bagian belakang ada sedikit dinding yang disisakan untuk memperkuat sudu. Jenis ini banyak digunakan untuk pemompaan zat cair yang banyak mengandung kotoran.
1.8. Menurut bentuk rumah
a. Pompa volute
Bentuk rumah pompanya seperti rumah keong/siput (volute), sehingga kecepatan aliran keluar bisa dikurangi dan dihasilkan kenaikan tekanan.
Pada keliling luar impeler dipasang sudu diffuser sebagai pengganti rumah keong.
c. Pompa aliran campur jenis volute
Pompa ini mempunyai impeler jenis aliran campur dan sebuah rumah volute
Gambar1.7. (kiri) pompa aliran volute, (kanan)pompa aliran diffuser (sumber : google.co.id)
2. Bagian-bagian Utama Pompa Sentrifugal
Secara umum bagian-bagian utama pompa sentrifugal dapat dilihat seperti gambar berikut :
Gambar2.1. Rumah Pompa Sentrifugal (sumber : google.co.id)
a. Stuffing Box
Stuffing Box berfungsi untuk mencegah kebocoran pada daerah dimana poros pompa menembus casing.
b. Packing
Digunakan untuk mencegah dan mengurangi bocoran cairan dari casing pompa melalui poros. Biasanya terbuat dari asbes atau teflon.
c. Shaft (poros)
Poros berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari penggerak selama beroperasi dan tempat kedudukan impeller dan bagian-bagian berputar lainnya.
d. Shaft sleeve
Shaft sleeve berfungsi untuk melindungi poros dari erosi, korosi dan keausan pada stuffing box. Pada pompa multi stage dapat sebagai leakage joint, internal bearing dan interstage atau distance sleever.
e. Vane
Sudu dari impeller sebagai tempat berlalunya cairan pada impeller.
f. Casing
Merupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai pelindung elemen yang berputar, tempat kedudukan diffusor (guide vane), inlet dan outlet nozel serta tempat memberikan arah aliran dari impeller dan mengkonversikan energi kecepatan cairan menjadi energi dinamis (single stage).
g. Eye of Impeller
Bagian sisi masuk pada arah isap impeller.
h. Impeller
Impeller berfungsi untuk mengubah energi mekanis dari pompa menjadi energi kecepatan pada cairan yang dipompakan secara kontinyu, sehingga cairan pada sisi isap secara terus menerus akan masuk mengisi kekosongan akibat
perpindahan dari cairan yang masuk sebelumnya.
i. Wearing Ring
Wearing ring berfungsi untuk memperkecil kebocoran cairan yang melewati bagian depan impeller maupun bagian belakang impeller, dengan cara memperkecil celah antara casing dengan impeller.
j. Bearing
Beraing (bantalan) berfungsi untuk menumpu dan menahan beban dari poros agar dapat berputar, baik berupa beban radial maupun beban axial. Bearing juga memungkinkan poros untuk dapat berputar dengan lancar dan tetap pada tempatnya, sehingga kerugian gesek menjadi kecil.
k. Casing
Merupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai pelindung elemen yang berputar, tempat kedudukan diffusor (guide vane), inlet dan outlet nozel serta tempat memberikan arah aliran dari impeller dan mengkonversikan energi kecepatan cairan menjadi energi dinamis (single stage).
3. Kapasitas Pompa
Kapasitas pompa adalah banyaknya cairan yang dapat dipindahkan oleh pompa setiap satuan waktu . Dinyatakan dalam satuan volume per satuan waktu, seperti :
a. Barel per day (BPD)
b. Galon per menit (GPM)
c. Cubic meter per hour (m3/hr)
4. Head Pompa
Head pompa adalah energi per satuan berat yang harus disediakan untuk mengalirkan sejumlah zat cair yang direncanakan sesuai dengan kondisi instalasi pompa, atau tekanan untuk mengalirkan sejumlah zat cair,yang umumnya dinyatakan dalam satuan panjang.
Menurut persamaan Bernauli, ada tiga macam head (energi) fluida dari sistem instalasi aliran, yaitu, energi tekanan, energi kinetik dan energi potensial . Karena energi itu kekal, maka bentuk head (tinggi tekan) dapat bervariasi pada penampang yang berbeda. Namun pada kenyataannya selalu ada rugi energi (losses).
Gambar4.1. Skema system pompa sentrifugal (sumber : google.co.id)
1. Head Tekanan
Head tekanan adalah perbedaan head tekanan yang bekerja pada permukaan zat cair pada sisi tekan dengan head tekanan yang bekerja pada permukaan zat cair pada sisi isap.
2. Head Kecepatan
Head kecepatan adalah perbedaan antar head kecepatan zat cair pada saluran tekan dengan head kecepatan zat cair pada saluran isap. Head kecepatan dapat
dinyatakan dengan rumus :
... (1) 3. Head Statis Total
Head statis total adalah perbedaan tinggi antara permukaan zat cair pada sisi tekan dengan permukaan zat cair pada sisi isap. Head statis total dapat dinyatakan dengan rumus :
Z = Zd - Zs(5)
Dimana :
Z : Head statis total
Zd : Head statis pada sisi tekan Zs : Head statis pada sisi isap
Tanda + : Jika permukaan zat cair pada sisi isap lebih rendah dari sumbu pompa (Suction lift).
Tanda - : Jika permukaan zat cair pada sisi isap lebih tinggi dari sumbu pompa (Suction head).
4. Kerugian head (head loss)
Kerugian energi per satuan berat fluida dalam pengaliran cairan dalam system perpipaan disebut sebagai kerugian head (head loss). Head loss terdiri dari :
a. Mayor head loss (mayor losses)
Merupakan kerugian energi sepanjang saluran pipa yang dinyatakan dengan rumus :
... (2) Harga f (faktor gesekan) didapat dari diagram Moody sebagai fungsi dari Angka
Reynold (Reynolds Number) dan Kekasaran relatif (Relative Roughness - ε/D ), yang nilainya dapat dilihat pada grafik (lampiran) sebagai fungsi dari nominal diameter pipa dan kekasaran permukaan dalam pipa (e) yang tergantung dari jenis material pipa.
b. Minor head loss (minor losses)
Merupakan kerugian head pada fitting dan valve yang terdapat sepanjang sistem perpipaan. Dapat dicari dengan menggunakan Rumus :
Besaran ini menyatakan kerugian pada fitting dan valve dalam ukuran panjang ekivalen dari pipa lurus.
c. Total Losses
5. Daya Pompa
Daya pompa adalah besarnya energi persatuan waktu atau kecepatan melakukan kerja. Ada beberapa pengertian daya, yaitu :
a. Daya hidrolik (hydraulic horse power)
Daya hidrolik (daya pompa teoritis) adalah daya yang dibutuhkan untuk mengalirkan sejumlah zat cair.
b. Daya Poros Pompa (Break Horse Power)
Untuk mengatasi kerugian daya yang dibutuhkan oleh poros yang sesungguhnya adalah lebih besar dari pada daya hidrolik.
c. Daya Penggerak (Driver)
Daya penggerak (driver) adalah daya poros dibagi dengan effisiensi mekanis (effisiensi transmisi).
6. Effisiensi Pompa
Effisiensi pada dasarnya didefinisikan sebagai perbandingan antara output dan input atau perbandingan antara HHP Pompa dengan BHP pompa.
Harga effisiensi yang tertinggi sama dengan satu harga effisiensi pompa yang didapat dari pabrik pembuatnya.
Effisiensi pompa merupakan perkalian dari beberapa effiaiensi.
7. Kecepatan spesifik
Kecepatan spesifik dinyatakan dalam persamaan:
... (3) Dimana n, Q , dan H adalah harga-harga pada titik efisiensi maksimum pompa.
Harga ns dapat dipakai sebagai parameter untuk menyatakan jenis pompa. Jika ns sudah ditentukan maka bentuk impeller pompa tersebut sudah tertentu pula. Gambar berikut menunjukan harga ns dalam hubungannya dengan bentuk impeler.
Gambar7.1. Diagram kecepatan pompa terhadap bentuk impeller (sumber : google.co.id)
Dalam menghitung ns untuk pompa isapan ganda harga Q diganti dengn Q/2, seda ngkan untuk pompa bertingkat banyak, head H yang dipakai dalam perhitunga ns adalah head per tingkat dari pompa tersebut. Besarnya ns dapat berbeda-beda tergantung dari satuan yang dipakai untuk menyatakan n, Q , dan H.
8. Kavitasi
Kavitasi adalah gejala menguapnya zat cair yang sedang mengalir karena tekanannya turun sapai di bawah tekanan uap jenuhnya. Ketika zat cair terhisap pada sisi isap pompa, tekanan pada permukaan zat cair akan turun, seperti pada gambar di bawah ini.
Gambar8.1. Kavitasi pada pipa (sumber : google.co.id)
Bila tekananya turun sampai pada tekanan uap jenuhnya, maka cairan akan menguap dan membentuk gelembung uap. Selama bergerak sepanjang impeller, kenaikan tekanan akan menyebabkan gelembung uap pecah dan menumbuk
permukaan pompa. Fenomena ini dinamakan kavitasi. Jika permukaan saluran/pipa terkena tumbukan gelembung uap tersebut secara terus-menerus dalam jangka lama akan mengakibatkan terbentuknya lubang-lubang pada dinding saluran atau sering disebut erosi kavitasi. Pengaruh lain dari kavitasi adalah timbulnya suara berisik, getaran dan turunnya performansi pompa.
9. Cara menghindari kavitasi
Kavitasi pada dasarnya dapat dicegah dengan membuat NPSH yang tersedia lebih besar dari pada NPSH yang diperlukan. Dalam perencanaan instalasi pompa, hal-hal berikut harus diperhitungkan untuk menghindari kavitasi.
a. Ketinggian letak pompa terhadap permukaan zat cair yang dihisap harus dibuat serendah mungkin agar head isap statis menjadi rendah pula
b. Pipa isap harus dibuat sependek mungkin. Jika terpaksa dipakai pipa isap yang panjang, sebaikanya diambil pipa yang berdiameter satu nomor lebih besar untuk mengurangi kerugian gesek.
c. Hindari penggunaan katup yang tak perlu dan menekuk pipa pengisapan.
i
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. Rabu, 24 Desember 2008. http://www.agussuwasono.com/artike l/teknologi/mechanical/65-teori-dasar-pompa sentrifugal.html?s howall=&limitsta rt Anonim. http://ksbforblog.blogspot.com/2009/04/pemilihan-pompa-sentrifugal.html Anonim. http://ksbforblog.blogspot.com/2009/04/type-penggunaan-impeller-pompa_27.html
