BAB BABBABBAB IIIIIIII TINJAUAN
TINJAUANTINJAUANTINJAUAN PUSTAKAPUSTAKAPUSTAKAPUSTAKA
2.1. 2.1.
2.1.2.1. MesinMesinMesinMesin FluidaFluidaFluidaFluida
Mesin fluida adalah mesin yang berfungsi untuk merubah energi mekanik menjadi energi
potensial dan sebaliknya, merubah energi mekanik dalam bentuk fluida, dimana fluida yang
dimaksud adalah air, uap, dan gas. Berdasarkan pengertian diatas maka secara umum mesin –
mesin fluida dapat digolongkan dalam dua golongan yaitu :
1. Golongan mesin – mesin kerja, yaitu berfungsi untuk merubah energi mekanis menjadi
energi fluida, contohnya : pompa, blower, compressor, dan lain – lain.
2. Golongan mesin – mesin tenaga yang berfungsi untuk merubah energi fluida menjadi
energi mekanis seperti : turbin air, turbin uap, kincir angin, dan lain – lain.
Pada pompa, lingkup penggunaan pompa sangat luas dengan berbagai kebutuhan
terhadap kapasitas dan tinggi kenaikan yang berbeda – beda, kadang – kadang pompa harus
dibuat secara khusus sedemikian rupa sesuai dengan kebutuhan terhadap kapasitas pompa yang
diperlukan, tinggi kenaikan, dan bahan (fluida) yang akan dipompa, serta terdapat juga
persyaratan khusus dari mana pompa tersebut akan dipasang, dari kemugkinan pemilihan mesin
penggerak pompa dan dari masalah perawatan pompa tersebut.
Definisi Fluida :
Fluida adalah zat cair yang berubah bentuk secara kontiniu (terus menerus) bila terkena
tegangan geser, berapa pun kecilnya tegangan geser tersebut. Gaya geser adalah komponen yang
geser rata – rata pada permukaan itu. Tegangan geser pada suatu permukaan titik adalah nilai
batas perbandingan gaya geser terhadap gaya luar hingga menjadi titik tersebut.
Pada gambar 2.1 suatu zat ditempatkan diantara dua plat sejajar dengan jarak yang
sedemikian luas sehingga pada keadaan tepi plat dapat diabaikan. Plat bawah dengan terpasang
tetap, pada suatu gaya (F) diterapkan pada plat atas yang mengarahkan tegangan geserF/Apada
zat apapun yang terdapat diantara plat – plat itu. Adalah luas plat diatas, bila gaya F
menyebabkan plat atas bergerak dengan suatu kecepatan (bukan nol) yang steady, walaupun F
kecil kita dapat menyimpulkan bahwa zat diantara kedua plat tersebut adalah fluida.
Gambar
GambarGambarGambar 2.12.12.12.1 Perubahan bentuk oleh penerapan gaya geser yang konstan(1)
Fluida yang langsung bersentuhan dengan batas benda mempunyai kecepatan yang sama
pada batas yang tidak terdapat gelinciran (slip). Hal ini merupakan hasil eksperimen yang telah
dikaji pada percobaan – percobaan yang tidak terhitung jumlahnya dengan mempergunakan
berbagai jenis fluida dan bahan. Fluida adalah luas a, b, c, d mengalir ke posisi yang baru
terhadap plat dan kecepatanU, berubah secara seragam dari nol pada plat yang diam (stasioner)
besaran – besaran lainnya dipertahankan dengan konstan, F berbanding lurus dengan a serta U
dan berbanding terbalik dengan tebaltdalam bentuk persamaan
(1)
Disini adalah faktor kesebandingan dan pengaruh fluida yang bersangkutan tercakup
didalamnya jika tegangan geser : σ =F APada perbandinganU/tadalah kecepatan sudut garis a,
b atau laju perubahan bentuk berkurangnya b, a, d. Kecepatan sudut tersebut juga dapat ditulis
du/dy, karena baik u/t ataupun du/dy adalah lebih umum. Karena hal ini berlaku pada situasi–
situasi dimana kecepatan sudut serta tegangan geser berubah dengany. Gradien kecepatan du/dy
juga dapat dibayangkan sebagai lapisan yang bergerak relatif terhadap lapisan yang berdekatan,
dalam bentuk differensialnya :
(1)
adalah merupakan hubungan antara tegangan geser dan laju perubahan bentuk – bentuk sudut
aliran fluida satu dimensi, faktor keseimbangan μ disebut viskositas. Yaitu ada tiga alasan yang
jelas untuk meningkatkan tekanan pada fluida yang dipompa :
1. Ketinggian statis
Tekanan air harus besar, untuk mengalirkan air dari satu tempat yang rendah ke tempat
yang tinggi. Seperti : memindahkan air dari satu lantai pada bangunan ke lantai yang
lebih tinggi atau memompakan air ke tempat yang lebih tinggi.
2. Gesekan
Ini sangat perlu digunakan untuk memperbesar tekanan air yang mengalir keseluruh
Air mengalir keseluruh sistem perpipaan, katup, dan benda – benda yang mengakibatkan
terjadinya kerugian gesekan di sepanjang jalur pipa.
3. Tekanan
Dibeberapa sistem, ini perlu untuk memperbesar tekanan air pada suatu proses. Untuk
mengalirkan air pada ketinggian yang berubah dan keseluruh saluran pipa. Tekanan pada
air harus sering diperbesar untuk mengalirkan air kedalam tempat bertekanan.
4. Kecepatan
Ini adalah factor lain yang perlu dipertimbangkan. Tidak semua kecepatan energi pada
pompa dapat mengubah tekanan pada energi potensial. Saluran keluar pada hampir
setiap pompa adalah ringan dibandingkan dengan saluran masuk pada setiap pompa.
Karena cairannya adalah inkompresibel, kecepatan air meninggalkan pompa lebih tinggi
dari pada masuk ke pompa.
2.2. 2.2.
2.2.2.2. PompaPompaPompaPompa
Seperti telah dijelaskan terdahulu, pompa adalah mesin fluida yang digunakan untuk
mengalirkan fluida inkompresibel (tidak dapat dimampatkan) dari suatu tempat ke tempat yang
lain, dari suatu tempat yang rendah ke tempat yang lebih tinggi atau dari tekanan yang rendah ke
tekanan yang lebih tinggi. Dalam hal ini pembahasan pompa tidak terlepas dari pembahasan pipa
isap (suction pipe) dan pipa tekan (discharge) yang secara keseluruhan juga tentang pemompaan
(pumping system).
Pompa adalah mesin yang digunakan untuk memindahkan fluida melalui sistem pipa dan
menggunakan beberapa perubahan energi untuk meningkatkan tekanan fluida. Berikut ilustrasi
pada pompa sentrifugal. Energi masuk kedalam pompa terjadi dengan menggunakan motor
penggerak. Hampir secara umum motor penggeraknya adalah motor listrik. Cara lain untuk
menggerakan energi adalah seperti menggunakan motor penggerak untuk memberi tekanan
tinggi pada steam sehingga steam tersebut dapat menggerakan turbin, bahan bakar minyak
penggerak mesin diesel, tekanan tinggi yang diberikan pada sistem hydraulic merupakan tenaga
pada motor hydraulic, dll.
Sisa energi yang diubah dibawa kedalam pompa itu sendiri. Perputaran poros pompa
untuk menggerakan impeller pompa. Impeller berputar disebabkan fluida masuk ke pompa dan
terjadi kecepatan yang besar.
Energi kedua yang diubah didalam pompa, dimana masuknya tenaga ketika ditingkatkan
energi kinetik pada fluida. Energi kinetik berfungsi pada massa dan kecepatan. Untuk
meningkatkan kecepatan fluida maka diperbesar energi kinetik.
Setelah fluida meninggalkan impeller, tapi sebelum masuk kedalam pompa, akhir
perubahan energi yang terjadi ini disebut proses diffusi. Terjadinya perluasan daerah aliran
disebabkan kecepatan fluida berkurang ketika masuk ke pompa, tapi sebaiknya dibawah
Gambar Gambar Gambar
Gambar 2.22.22.22.2 Diagram alir kerja pompa(4)
2.2.1. 2.2.1.
2.2.1.2.2.1. KlasifikasiKlasifikasiKlasifikasiKlasifikasi PompaPompaPompaPompa
Bila ditinjau dari segi tekanan yang menimbulkan energi fluida maka pompa dapat
diklasifikasikan dalam 2 jenis yaitu :
1. Pompa Tekanan Statis
Pompa ini disebut juga “positive displacement” dimana head yang terjadi akibat tekanan
yang diberikan terhadap fluida dengan cara energi yang diberikan pada bagian utama peralatan
pompa menekan langsung fluida yang di pompakan. Jenis pompa yang termasuk dalam golongan
statis adalah :
a. Pompa Putar (Rotary Pump)
Pompa rotary terdiri dari rumah pompa yang diam dan mempunyai roda gigi, baling –
baling, piston, nok (cam), segmen, sekrup dan lain sebagainya yang beroperasi dalam
ruang bebas (cleareance) yang sempit. Sebagai ganti cairan pada pompa sentrifugal,
pompa rotary akan menghisap cairan, mendorongnya melalui rumah pompa yang
tertutup, hampir sama dengan piston pompa torak. Akan tetapi tidak seperti pompa torak,
pompa untuk cairan kental, pompa rotary bukan terbatas pada bagian ini saja. Pompa ini
akan mengalirkan hampir setiap cairan yang tidak mengandung bahan–bahan padat
atraktif dan keras.
Susunan penggerak pompa rotary untuk desain aneka poros (multi shaft) terdiri dari dua
jenis. Elemen pompa pada poros yang digerakkan dapat menggerakkan elemen
pasangannya pada poros yang bebas akan tetapi, bila bahan – bahan abrasive yang ada
dalam cairan itu dapat menyebabkan keausan yang berlebihan atau bila elemen pemompa
itu fleksible, roda gigi pengatur waktu (timing gear) akan menggerakkan poros yang
bebas tadi. Ini akan memungkinkan elemen – elemen pompa beroperasi dalam ruang
bebas yang sempit tanpa terjadinya sentuhan yang keras.
Gambar Gambar Gambar
Gambar 2.32.32.32.3 (a) Pompa putar 2 cuping, (b) pompa putar 3 cuping, (c) pompa putar 4 cuping(6)
b. Pompa Peristaltic
Atau disebut juga pompa berpipa pleksibel atau juga pompa berselang sederhana. Pompa
tipe ini dimana pipa terbuat dari bahan karet atau material lain yang diletakkan
didalam rumah pompa. Roller atau cam berdempet pada rotor bertekanan.
Aksi ini serupa/mirip dengan apa yang terjadi pada seseorang yang sedang menelan.
Proses ini disebut peristaltic. Keuntungan pada pompa jenis ini berdasarkan fakta yang
� Pompa jenis ini tidak menggunakan mechanical seal atau sambungan packing.
� Dapat digunakan untuk memompa cairan yang mengandung korosi, sepanjang
bahan dari pipa cocok dengan cairan yang dipompakan.
� Biaya relative murah.
Gambar Gambar
GambarGambar 2.42.42.42.4 Pompa Peristaltic(4)
c. Pompa Impeller Pleksibel
Dapat disebut juga pompa bersudu pleksibel. Dimana rotor terbuat dari ekstomeric
seperti karet. Mata pisau pada impeller ini berbelok terus – menerus dan meluruskan
Untuk melenturkan mata pisau dilakukan dengan didiamkan, sebab cairan yang
mengalir didalam rongga antara kedua mata pisau. Keuntungan dari pompa ini adalah :
� Dapat digunakan untuk cairan yang mengandung abrasive.
� Biaya relative murah.
Kerugian dari pompa ini adalah :
� Memiliki batas aliran sebesar 150 gpm dan tekanan 60 psi.
� Pompa tidak dapat bekerja lama dalam keadaan kering.
Gambar Gambar
GambarGambar 2.52.52.52.5 Pompa Impeller fleksibel(4)
d. Pompa Gear luar
Yaitu memiliki 2 lubang gear, baik itu untuk tipe spur, helical atau herringbone. Tiga tipe
gear ini dapat diilustrasikan pada gambar dibawah ini. Cairan terbawa diantara gigi gear
dan diantara gigi diantara dinding casing.
Gear spur sangat sederhana, dan umumnya biaya tidak sebanyak gear helical dan
herringbone. Keduanya memiliki karakteristik yang bagus tapi memiliki tingkat
Cara kerja pompa ini adalah dengan menjerat cairan diantara gigi dimana lubang gigi
tidak memiliki tempat untuk keluar. Karena cairan terjerat, maka cairan tersebut
menekan didalam jarak ruang yang sempit dan ini akan menghasilkan kebisingan yang
besar. Beberapa manufacture (pabrik) menyediakan keringanan pada area ini untuk
memberikan tempat pada fluida untuk keluar. Tipe ini memiliki kebisingan yang rendah
dan dapat memperbesar efesiensi, khususnya dengan cairan yang kental. Helical gear
adalah dengan kata lain memberikan ruang yang sempit untuk fluida keluar.
Bentuknya yang helix memberikan cairan ruang untuk keluar. Gear tipe ini umumnya
efesien, tidak berisik.
Sedangkan, herringbone gear harganya hampir mahal untuk pembuatannya. Tapi gear
ini tidak berisik dan tidak menggunakan axial force.
Keuntungan dari pompa gear external adalah dalam pengoprasian memiliki kecepatan
yang relative tinggi. Dibuat dengan tekanan yang relative besar. Gear biasanya didukung
oleh bearing dikedua sudut. Kerugian dari pompa ini adalah menggunakan banyak
Gambar Gambar Gambar
Gambar 2.62.62.62.6 Pompa gear luar(4)
e. Pompa bolak – balik (Reciprocating Pump)
Pompa bolak – balik mempunyai bagian utama berupa torak atau diafragma yang
bergerak bolak – balik didalam selinder untuk dapat mengalirkan fluida. Pompa ini
dilengkapi dengan katup – katup, dimana fluida bertekanan rendah di hisap melalui katup
hisap ke ruang selinder, kemudian ditekan oleh torak atau diafragma hingga tekanan
statisnya naik dan sanggup mengalirkan fluida keluar melalui katup tekan. Pompa bolak –
balik memiliki langkah–langkah kerja, pada langkah hisap maka terjadi kevakuman di
dalam ruang silinder katup hisap terbuka maka cairan masuk ke ruang silinder, pada saat
langkah tekan katup hisap tertutup dan katup keluar terbuka, sehingga fluida terdesak dan
tekanan menjadi naik, kemudian aliran keluar melalui saluran keluar. Proses tersebut
Gambar Gambar Gambar
Gambar 2.72.72.72.7 Pompa bolak – balik / Reciprocating Pump(6)
2. Pompa Tekanan Dinamis
Pompa ini disebut juga dengan “Non Positive Displacement Pump“, pompa tekanan
dinamis terdiri dari poros, sudu – sudu impeller, rumah volut, dan discharge. Energi mekanis dari
luar diberikan pada poros pompa untuk memutar impeller. Akibat putaran dari impeller
menyebabkan head dari fluida menjadi lebih tinggi karena mengalami percepatan. Ditinjau dari
arah aliran yang mengalir melalui sudu – sudu gerak, maka pompa tekanan dinamis digolongkan
atas tiga bagian, yaitu :
a. Pompa aliran radial
Arah aliran dalam sudu gerak pada pompa aliran radial terletak pada bidang yang tegak
lurus terhadap poros dan head yang timbul akibat dari gaya sentrifugal itu sendiri. Pompa
aliran radial mempunyai head yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan pompa jenis
lain.
b. Pompa aliran aksial
Arah aliran dalam sudu gerak pada pompa aliran aksial terletak pada bidang yang sejajar
dengan sumbu poros dan head yang timbul akibat dari besarnya gaya angkat dari sudu –
sudu geraknya. Pompa aliran aksial mempunyai head yang lebih rendah tetapi
c. Pompa aliran campuran
Pada pompa ini fluida yang masuk sejajar dengan sumbu poros dan keluar sudu dengan
arah miring (merupakan perpaduan dari pompa aliran radial da pompa aliran aksial).
Pompa ini mempunyai head yang lebih rendah namun mempunyai kapasitas lebih besar.
(a) (b) (c)
Gambar Gambar
GambarGambar 2.82.82.82.8 (a) Pompa aliran radial, (b) Pompa aliran aksial, (c) Pompa aliran campuran(6)
Jadi prinsip kerja dari pompa tekan dinamis adalah dengan mengubah energi mekanis
dari poros menjadi energi fluida dan energi inilah yang menyebabkan pertambahan head tekanan,
head kecepatan, dan head potensial pada fluida yang mengalir secar kontiniu.
Pada pompa tekanan dinamis terjadinya aliran fluida adalah akibat dari kenaikan tekanan
di dalam fluida bukan akibat pergeseran volume impeller pemindahannya seperti yang terjadi
pada pompa tekanan statis. Pada pompa tekanan dinamis dijumpai poros putar dengan kurungan
sudu disekelilingnya, dan melalui sudu – sudu inilah fluida mengalir secara kontiniu. Secara
a. Pompa efek khusus
Pompa efek khusus merupakan salah satu jenis pompa tekanan dinamis, dimana tekanan
di dalam fluida terjadi secara spesifik. Beberapa contoh dari pompa jenis ini adalah
pompa zet, pompa elektro magneti, pompa hidrolik.
b. Pompa elektro magnetic
Pompa elektro magnetik menggunakan prinsip elektro magnetik untuk memindahkkan
fluidanya. Sehingga yang biasa dipindahkan adalah cairan metal. Pompa jenis ini banyak
digunakan dalam instalasi nuklir. Kelebihan pompa jenis ini dapat memompakan fluida
panas dan tidak mempunyai bagian yang bergerak sehingga tidak terlalu bising.
c. Pompa zet
Pompa zet umumnya dikombinasikan bekerja bersama-sama dengan pompa sentrifugal.
Karena dengan kombinasi ini diperoleh beberapa keuntungan, baik dari segi mekanis
maupun hydrolis. Keuntungan mekanis adalah tidak ada bagian yang bergerak dalam
sumur dimana pompa ini biasa digunakan.
Gambar Gambar Gambar
2.2.2. 2.2.2.
2.2.2.2.2.2. NPSHNPSHNPSHNPSH dandandandan KavitasiKavitasiKavitasiKavitasi
NPSH adalah singkatan dari net positive suction head. Ini sangat penting untuk
memahami konsep karena permasalahan pada HPSH diantaranya hampir secara umum
dikarenakan kegagalan pompa dan sering terjadi kesalahan .
NPSH harus dibahas ketika menggunakan pompa sentrifugal untuk memprediksi
kemungkinan kavitasi. Penomena yang terjadi ketika gelembung – gelembung udara terbentuk
dan bergerak sepanjang sudu impeller.
Gambar Gambar Gambar
Gambar 2.102.102.102.10 Proses terjadinya kavitasi(4)
Gambar diatas menunjukkan tekanan dalam membesar ketika aliran bergerak sepanjang
sudu impeller. Ketika titik mencapai pada tekanan luar pada gelembung udara yang besar maka
gelembung udara akan pecah. Penomena akan terbentuknya dan beruntunnya gelembung udara
pecah ini disebut kavitasi.
Sebagai pendekatan pompa, orang umumnya mengandaikan bahwa bila tekanan mutlak
rongga dan gelembung – gelembung akan terbentuk, rongga – rongga ini akan mengandung uap
fluida gas bebas. Gejala pembentukan rongga dan pecahnya rongga itu disebut dengan kavitasi,
kavitasi yang sudah membahayakan akan mengurangi unjuk kerja pompa atau menambah rugi –
rugi mekanik dan menjadi berisik, meningkatkan getaran dan mengkorosikan logam dari
impeller.
Akan ada sebagian titik dalam zat cair didalam pompa dimana tekanan minimum
umumnya di daerah sparasi aliran dan begitu tekanan sekeliling berkurang, tekanan uap akan
tercapai dan kavitasi dimulai dititik tersebut. Sehubungan dengan kondisi ini akan terjadi mutlak
yang tetap dibagian muka masukan pompa untuk debit tertentu melalui pompa itu :
1. Faktor penyebab kavitasi
• Tekanan hisap (Hs) terlalu tinggi
• Penampang pipa (poros impeller) terlalu kecil
• Adanya getaran dan lekukan pada pipa hisap
• Kecepatan putaran impeller lebih besar dari kecepatan aliran fluida
• Temperatur fluida yang terlalu tinggi
2. Pengaruh kavitasi
• Terjadinya erosi dan korosi pada bagian dimana kapitasi terjadi sehingga elemen–
elemen pompa menjadi rusak
• Perubahan energi kecepatan menjadi energi tekan oleh sudu – sudu menjadi kurang
sempurna dan akibatnya effisiensi akan turun
3. Pencegahan kavitasi
Untuk menghindari terjadinya kavitasi pada pompa maka dengan mengusahakan agar
kecepatan aliran air masuk impeller sedikit besar dari pada kecepatan pada sisi hisap. Seperti
telah kita ketahui bahwa gesekan yang terjadi sebanding dengan harga kecepatan pangkat dua,
berarti kecepatan aliran air terjadi semakin kecil maka diameter dari mata impeller akan menjadi
tidak sempurna.
Berdasarkan beberapa pertimbangan diatas maka harga kecepatan aliran masuk impeller
diambil sedikit lebih besar dari pada kecepatan aliran air pada sisi hisap, dan masih berada dalam
batasan yang diizinkan. Dalam perencanaan instalasi pompa, hal-hal berikut ini harus
diperhitungkan untuk menghindari kavitasi :
• Ketinggian letak pompa terhadap permukaan zat cair yang dihisap harus dibuat serendah
atau sedekat mungkin agar head hisap statis menjadi rendah.
• Pipa suction pompa harus dibuat sependek mungkin jika terpaksa dipakai pipa hisap yang
panjang, sebaiknya diambil pipa yang diameternya satu nomor lebih besar untuk
mengurangi kerugian gesek.
• Tidak dibenarkan sama sekali untuk memperkecil laju aliran dengan menghambat aliran
sisi hisap.
• Jika pompa mempunyai head total yang berlebihan maka pompa akan bekerja dengan
kapasitas aliran yang berlebihan pula sehingga kemungkinan akan terjadinya kavitasi
menjadi lebih besar karena itu head total pompa harus ditentukan sedemikian hingga
sesuai dengan yang diperlukan pada kondisi operasi yang sesengguhnya.
Tiga kelas pompa yang digunakan sekarang in adalah sentrifugal, rotari (rotary) dan torak
itu sendiri. Hal ini penting, sebab banyak pompa dibuat dan dijual untuk keperluan khusus,
hanya dengan melihat detail desain terbaik saja, sehingga masalah yang berdasarkan kepada
kelas dan jenis menjadi terlupakan.
Masing – masing kelas selanjutnya dibagi lagi menjadi sejumlah jenis yang berbeda.
Misalnya yang termasuk klasifikasi pompa rotary adalah pompa kam (cam), sekrup, roda gigi,
dan sebagainya. Masing – masing merupakan jenis yang khusus dari pompa rotary. Untuk maju
ke langkah yang berikutnya, dapat diperhatikan bahwa pompa bahan bakar yang banyak dipakai
sekarang ini. Pompa jenis ini merupakan jenis rotary tiga-sekrup yang tersedia dengan rotor –
rotor yang terbuat dari berbagai bahan yang berbeda dengan empat cara penyeimbangan
dorongan aksial. The hydraulic Institute menyarankan bahwa klasifikasi standar hanya dianggap
berlaku untuk satu jenis saja, yang selanjutnya terserah kepada pembuat untuk membuat detail
yang akan dikembangkan dan telah distandarisasi untuk pompa tersebut. Jadi, dalam memilih
sebuah pompa, sering diperlukan ketelitian membandingkan detail demi detail sejumlah pompa.
Dalam mengklasifikasikan standar pompa sentrifugal misalnya, The Hydraulic Institute
membaginya berdasarkan : tingkatan (satu tingkat atau dua tingkat), jenis rumah pompa/casing
(rumah keong, lingkaran, atau difuser), kedudukan (poros horizontal atau vertikal), hisapan
(tunggal atau ganda). Bila kita tinjau berdasarkan bahannya, konstruksi The Hydraulic institute
memakai penandaan–penandaan sebagai berikut :
• Sebagian brons
• Serba brons
• Brons dengan komposisi khusus
• Serba besi
• Serba tahan karat.
Pompa yang bahannya sebagian brons mempunyai rumah yang terbuat dari besi cor,
impeller, rumah cincin (casing ring) dan selongsong (bila dipakai) dari brons. Pada pompa serba
brons setiap bagian yang berhubungan langsung dengan cairan terbuat dari brons sesuai standar
pembuatan pompa. Demikian juga dengan penandaan (3) kecuali bagian yang terbuat dari
komposisi brons yang sesuai dengan penggunaan pompa tersebut. Pompa serba besi mempunyai
bagian yang terbuat dari logam besi yang berhubungan langsung dengan cairan yang
dipompakan. Pada pompa yang terbuat dari sebagian bahan tahan karat, rumah pompa dibuat
dari bahan yang sesuai untuk keperluaannya, sementara impeller, cincin impeller, dan
selongsong poros (bila dipakai) terbuat dari baja tahan korosi yang sesuai dengan cairan yang
akan dipompakan.pada pompa serba baja tahan karat, bagian – bagian yang berhubungan
langsung dengan cairan terbuat dari baja tahan korosi yang sesuai dengan penggunaannya,
sementara poros adalah dari baja tahan korosi yang tingkatannya sama dengan bahan bagian –
bagian pompa selebihnya.
2.3. 2.3.
2.3.2.3. PompaPompaPompaPompa SentrifugalSentrifugalSentrifugalSentrifugal
Pompa sentrifugal dan instalasi pompa (sistem pemipaan, katup, dan lain-lain) adalah
merupakan 2 buah sistem yang bekerja sama dan saling mempengaruhi. Dari garis pada diagram
h–q pompa sentrifugal, yang sebagai garis karakteristik pompa atau juga garis peredaman (hasil
pengaturan pembukaan katup) yang diketahui ketergantungan kenaikanhterhadap kapasitasq.
Perubahan karakteristik instalasi melalui (pengaturan pembukaan katup) karakteristik
diubah dengan melalui atau menggunakan katup yang dipasang didalam sistem pipa saluran
dari karakteristik instalasi sehingga didapatkan titik potong yang baru dengan karakteristik
pompa, gambar diatas pengaturan atau pencekikan (dengan cara memperbesar atau memperkecil
pembukaan katup ) ini mudah dilaksanakan, tetapi karena caranya dengan memperbesar kerugian
arus aliran fluida akibatnya biaya bekerjanya adalah tinggi. Di dalam titik perencanaan dengan
petunjuk notasi besarnya daya untuk alat penggerak adalah ;
Pyang perlu 1=V1. φ . g . HB1/ η
Dalam hal ini H statik + tahanan pipa. Dengan kecilnya pembekuan katup pencekikan berakibat
kapasitas fluida didalam saluran tekanan berkurang menjadi V3 maka :
Pyang perlu 3=V3.Q.g. (HB3+ Hv3) / η
Bagaimanapun dayanya akan naik sebagai akibat pengaturan ini, tempat dari instalasi tidak
berubah dan disini ada tambahanHv3. Sewaktu keadaan tidak tetap ( Hstatikyang kecil )Pyang perlu
3akan dapat lebih besar dariP yang perlu 1, bila diperhatikan dari sisi instalasi pada suatu kapasitas
dari sisi instalasi pada suatu kapasitasV3tinggi kenaikan yang dibutuhkan hanya HB3. Tambahan
HV3adalah disebabkan oleh pengecilan pembukaan katup pencekik yang merupakan bentuk dari
energi yang tidak berguna.
Pengaturan dengan katup (throttle) terutama pada pompa radial harus hati - hati
menggunakannya, karena meningkat keadaan hidrauliknya seperti yang ditunjukan oleh gambar
karakteristik pompa, bahwa pengaturan dengan sistem pengaturan katup adalah yang paling
cepat untuk diijinkan guna dipakai, tetapi hal ini terutama berlaku bila penyimpangan kapasitas
yang dibutuhkan kapasitas nominalnya hanya berlangsung dalam waktu yang singkat, dan bila
daya yang dibutuhkan mesin penggerak pompa pada kapasitas yang lebih kecil menjadi makin
Gambar Gambar
GambarGambar 2.112.112.112.11 Pompa Sentrifugal(6)
2.3.1. 2.3.1.
2.3.1.2.3.1. KlasifikasiKlasifikasiKlasifikasiKlasifikasi PompaPompaPompaPompa SentrifugalSentrifugalSentrifugalSentrifugal
Pompa sentrifugal dapat diklasifikasikan menurut beberapa cara yaitu :
1. Menurut jenis aliran dalam impeller
a. Pompa aliran radial
Pompa ini mempunyai konstruksi sedemikian sehingga aliran zat cair yang keluar dari
impeller akan tegak lurus poros pompa (arah radial).
Gambar
GambarGambarGambar 2.122.122.122.12 Pompa Aliran radial(6)
b. Pompa aliran campur
Aliran zat cair didalam pompa waktu meninggalkan impeller akan bergerak sepanjang
Gambar Gambar Gambar
Gambar 2.132.132.132.13 Pompa Aliran campur(6)
c. Pompa aliran aksial
Aliran zat cair yang meninggalkan impeller akan bergerak sepanjang permukaan silinder
(arah aksial)
Gambar Gambar Gambar
2. Menurut jenis impeller
a. Impeller tertutup
Sudu-sudu ditutup oleh dua buah dinding yang merupakan satu kesatuan, digunakan
untuk pemompaan zat cair yang bersih atau sedikit mengandung kotoran.
Gambar Gambar Gambar
Gambar 2.152.152.152.15 Impeller tertutup(6)
b. Impeller setengah terbuka
Impeller 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. Impeller terbuka
Impeller jenis ini tidak ada dindingnya di depan maupun di belakang. Bagian belakang
ada sedikit dinding yang disisakan untuk memperkuat sudu. Jenis ini banyak digunakan
3. Menurut bentuk rumah
a. Pompa volute
Bentuk rumah pompanya seperti rumah keong/siput (volute), sehingga kecepatan aliran
keluar bisa dikurangi dan dihasilkan kenaikan tekanan.
Gambar Gambar Gambar
Gambar 2.162.162.162.16 Pompa volut(6)
b. Pompa diffuser
Pada keliling luar impeller dipasang sudu diffuser sebagai pengganti rumah keong.
Gambar Gambar Gambar
Gambar 2.172.172.172.17 Pompa diffuser(6)
c. Pompa aliran campur jenis volute
4. Menurut jumlah tingkat
a. Pompa satu tingkat
Pompa ini hanya mempunyai satu impeller. Head total yang ditimbulkan hanya berasal
dari satu impeller, jadi relatif rendah.
b. Pompa bertingkat banyak
Pompa ini menggunakan beberapa impeller yang dipasang secara berderet (seri) pada
satu poros. Zat cair yang keluar dari impeller pertama dimasukkan ke impeller berikutnya
dan seterusnya hingga impeller terakhir. Head total pompa ini merupakan jumlah dari
head yang ditimbulkan oleh masing-masing impeller sehingga relatif tinggi.
Gambar
GambarGambarGambar 2.182.182.182.18 Pompa bertingkat banyak(6)
5. Menurut letak poros
Menurut letak porosnya, pompa dapat dibedakan menjadi poros horisontal dan poros
vertikal seperti pada gambar berikut ini :
Gambar Gambar Gambar
2.3.2. 2.3.2.
2.3.2.2.3.2. KerjaKerjaKerjaKerja PompaPompaPompaPompa SentripugalSentripugalSentripugalSentripugal
Pompa digerakkan oleh motor, daya dari motor diberikan kepada poros pompa untuk
memutar impeller yang dipasangkan pada poros tersebut. Zat cair yang ada dalam impeller akan
ikut berputar karena dorongan sudu - sudu. Karena timbulnya gaya sentrifugal, maka zat cair
mengalir dari tengah impeller keluar melalui saluran diantara sudu dan meninggalkan impeller
dengan kecepatan yang tinggi. Zat cair yang keluar dari impeller dengan kecepatan tinggi ini
kemudian mengalir melalui saluran yang penampangnya makin membesar (volute/diffuser),
sehingga terjadi perubahan dari head kecepatan menjadi head tekanan. Maka zat cair yang keluar
dari flens keluar pompa head totalnya bertambah besar. Pengisapan terjadi karena setelah zat cair
dilemparkan oleh impeller, ruang diantara sudu-sudu menjadi vakum sehingga zat cair akan
terisap masuk.
Selisih energi per satuan berat atau head total dari zat cair pada flens keluar (tekan) dan
flens masuk (isap) disebut head total pompa.
Gambar Gambar Gambar
2.3.3. 2.3.3.
2.3.3.2.3.3. HorseHorseHorseHorse powerpowerpowerpower (HP)(HP) dan(HP)(HP)dandandan EfesiensiEfesiensiEfesiensiEfesiensi PompaPompaPompaPompa
Horse power (HP) mengacu pada banyaknya energi yang harus disalurkan untuk
pengoprasian pompa. Pemahaman bagaimana untuk menghitung horse power (HP) dan
bagaimana membaca dan mengerti data horse power yang menuju pada kurva performansi
pompa yang diperlukan untuk memilih tipe penggerak untuk pompa. WHP (water horse power)
adalah mengacu pada keluaran (output) pompa dimana fluida mendapatkan gravitasi dengan
memberikan flow dan head, maka WHP dapat dirumuskan dengan :
……(Literatur 4)
Dimana :
Q : Kapasitas pompa (gpm)
H : Head pompa (feet)
s.g : Gravitasi spesifik (feet/sec2)
BHP (brake horse power) adalah daya yang sebenarnya yang harus disuplai. BHP
merupakan input dari daya pompa yang dirumuskan dengan :
……(Literatur 4)
dimana ;
Gambar Gambar Gambar
Gambar 2.212.212.212.21 Kurva Efesiensi pompa(4)
2.3.4. 2.3.4.
2.3.4.2.3.4. TekananTekananTekananTekanan HeadHeadHeadHead
Tekanan head adalah head yang diperlukan untuk tekanan yang datang atau diam pada
aliran atas atau aliran bawah pada sistem pompa. Ini adalah ukuran yang normal pada fluida
untuk menyalurkan melalui tangki.
31 , 2
Sg h× =
τ ...(Literatur 4)
dimana ;
s.g : Gravitasi spesifik (feet/sec2)
2.3.5. 2.3.5.
2.3.5.2.3.5. PorosPorosPorosPoros PompaPompaPompaPompa
Poros pompa digunakan untuk memutar impeller. Apabila tegangan yang berubah maka
dapat terjadi kegagalan apabila tegangan maksimum sebenarnya banyak mengalami kerugian.
Oleh karena itu dianjurkan pada poros pompa menggunakan material (bahan) yang kuat. Untuk
menghitung diameter poros dapat menggunakan rumus dibawah ini ;
333
n : putaran pompa (rpm)
Poros pompa adalah untuk menggantikan tegangan karena berat statis dan radial pada
impeller, tegangan yang didapat pada sudu impeller atau sudu diffuser karena terjadinya
interaksi antara poros pompa dengan poros penggerak atau terdapat torsi pada poros penggerak
yang bervariasi dan beberapa factor lainnya.
2.3.6. 2.3.6.
2.3.6.2.3.6. PemeriksaanPemeriksaanPemeriksaanPemeriksaan terhadapterhadapterhadapterhadap TeganganTeganganTeganganTegangan TorsiTorsiTorsiTorsi
Tegangan yang dihasilkan dari poros pompa yang ditransmisikan oleh poros penggerak
(motor) disebut torsi. Teknik yang sederhana untuk menentukan diameter poros pompa adalah
dengan batas maksimum tegangan torsi. Nilai batas tegangan adalah berdasarkan material yang
digunakan poros, temperatur dan kegunaan pada pompa tersebut. Untuk menghitung tegangan
J
r : jari-jari poros (in)
D : diameter poros (in)
2.3.7. 2.3.7.
2.3.7.2.3.7. PemeriksaanPemeriksaanPemeriksaanPemeriksaan terhadapterhadapterhadapterhadap TeganganTeganganTeganganTegangan AksialAksialAksialAksial
Pada pompa sentrifugal, hasil dari daya aksial didapat dari aksi tekanan internal pada
elemen yang berputar. Tekanan tersebut dapat dihitung berdasarkan beberapa variabel seperti
letak impeller yang relatif dekat dengan dinding pompa, permukaan dinding yang kasar dan
keseimbangan lubang secara geometri. Tegangan aksial dapat dirumuskan sebagai berikut :
A
2.3.8.2.3.8. PutaranPutaranPutaranPutaran SpesifikSpesifikSpesifikSpesifik
Putaran spesifik sangat berguna sebagai parameter untuk teknik yang meliputi rancangan
dan aplikasi pompa sentrifugal. Untuk rancangan pompa harus mengetahui secara luas fungsi
berbagai macam pompa dan pemilihan efesiensi dan ekonomi pada pompa untuk perencanaan
aplikasi.
Pengetahuan secara teori pada rancangan pompa dan luasnya pengalaman pada aplikasi
pompa mengindikasi keduanya bahwa nilai numerik putaran spesifik adalah sangat penting.
Paktanya, didalam sebuah studi pada putaran spesifik akan membawa pada perlunya rancangan
parameter untuk semua tipe pompa.
Putaran spesifik selalu dihitung sama dengan BEP dengan diameter maksimum impeller
dan satu tingkat. Putaran spesifik dapat dihitung di beberapa bagian tetap. Ini digunakan untuk
mengubah jumlah hitungan ke beberapa unit sistem yang lain.
Jenis impeller yang digunakan pada suatu pompa tergantung pada putaran spesifiknya.
Putaran spesifik adalah putaran yang diperlukan pompa untuk menghasilkan 1m dengan
kapasitas 1m3/s, dan dihitung dengan rumus :
75
ns : Putaran spesifik (rpm)
n : Putaran (rpm)
Q : Kapasitas pompa (gpm)
2.3.9. 2.3.9.
2.3.9.2.3.9. ImpellerImpellerImpellerImpeller
Jenis impeller yang digunakan adalah impeller tertutup. Impeller tertutup adalah sudu
-sudu ditutup oleh dua buah dinding yang merupakan satu kesatuan, digunakan untuk pemompaan
zat cair yang bersih atau sedikit mengandung kotoran. Untuk menentukan diameter impeller
dapat menggunakan rumus dibawah ini ;
n h k
D u 0,5
2 1840
× ×
= ...(Literatur 3)
dimana ;
H : Head (feet)
n : Putaran pompa (rpm)
Ku : Head konstan (dari gambar 2.22)
Gambar Gambar
Berdasarkan kapasitas dan head pompa yang dibutuhkan maka jumlah sudu ditentukan
pada tabel dibawah ini :
Gambar Gambar Gambar
Gambar 2.232.232.232.23 Kurva Percent Head rise(3)
untuk menentukan tebal impeller dapat menggunakan rumus dibawah ini :
)
Q : Kapasitas (gpm)
D2 : Diameter impeller (in)
Su : Tebal sudu (in)
Z : Jumlah sudu (dari gambar 2.23)
Gambar Gambar
GambarGambar 2.242.242.242.24 Kurva CapacityConstant(3)
2.3.10. 2.3.10.
2.3.10.2.3.10. EyeEyeEyeEye (mata)(mata)(mata)(mata) ImpellerImpellerImpellerImpeller
Untuk menentukan diameter eye impeller dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
Gambar Gambar Gambar
Untuk menentukan luas area dapat menggunakan rumus dibawah ini :
Eye area = Ai - As ...(Literatur 3)
dimana ;
Ai = Luas area mata impeller (in2)
As = Luas area poros (in2)
2.3.11. 2.3.11.
2.3.11.2.3.11. NetNetNetNet PositivePositivePositivePositive SuctionSuction HeadSuctionSuctionHeadHeadHead (NPSH)(NPSH)(NPSH)(NPSH)
Kavitasi akan terjadi bila tekanan statis zat cair turun sampai dibawah tekanan uap
jenuhnya. Agar dalam sistem pemompaan tidak terjadi kavitasi, harus diusahakan agar tidak ada
satu bagian pun dari aliran pada pompa yang mempunyai tekanan statis lebih rendah dari tekanan
uap jenuh cairan pada temperatur yang bersangkutan. Berhubung dengan hal ini didefinisikan
satu head isap positif netto atau NPSH yang dipakai sebagai ukuran keamanan pompa terhadap
kavitasi. Ada dua macam NPSH yaitu NPSHA dan NPSHR. Untuk menentukan NPSHR dapat
menggunakan rumus dibawah ini :
Ae Q
Cm1= ×0,321 ... (Literatur 3)
Dan
2291
n D
2.3.12. 2.3.12.
2.3.12.2.3.12. RumahRumahRumahRumah PompaPompaPompaPompa
Rumah pompa yang digunakan adalah jenis volute (rumah keong). Untuk menentukan
parameter volute dapat menggunakan rumus dibawah ini :
5 , 0 3 8 K0,04HQ A
× ×
= ...(Literatur 3)
dimana ;
Q : Kapasitas pompa (gpm)
H : Head pompa (feet)
Gambar Gambar Gambar
Gambar 2.262.262.262.26 Kurva Volute velocity Constant(3)
Untuk menentukan lebar volute dan diameter cut water dapat menggunakan rumus
dibawah ini :
Lebar volute (b3) = 1,75 x b2 ………(Literatur3)
Diameter cut water (d3) = D2x 1,06 ………(Literatur3)
dimana ;
b2 : Lebar impeller (in)
