POMPA SENTRIFUGAL PDF

Title POMPA SENTRIFUGAL
Author Haryono Sunoto
Pages 34
File Size 1.7 MB
File Type PDF
Total Downloads 63
Total Views 141

Summary

POMPA SENTRIFUGAL Oleh : Sidiq Adhi Darmawan 1.1 Dasar Teori Pompa merupakan alat yang sangat penting untuk membantu pekerjaan manusia. Pompa digunakan untuk memindahkan fluida dari satu tempat ke tempat yang lain. Penggunaan pompa sangat luas seperti penggunaan pompa di rumah tangga, pada industri,...


Description

POMPA SENTRIFUGAL Oleh : Sidiq Adhi Darmawan 1.1 Dasar Teori Pompa merupakan alat yang sangat penting untuk membantu pekerjaan manusia. Pompa digunakan untuk memindahkan fluida dari satu tempat ke tempat yang lain. Penggunaan pompa sangat luas seperti penggunaan pompa di rumah tangga, pada industri, dan pertanian. Pada rumah tangga pompa digunakan untuk menyalurkan air dari sumur ke bak penampungan air. Penggunaan pompa di industri perminyakan, pompa digunakan untuk mengangkat minyak mentah dari dalam bumi ketempat - tempat pemrosesan atau tempattempat penampungan. Di dunia pertanian pompa digunakan untuk memindahkan air dari sungai atau waduk ke sawah untuk memenuhi kebutuhan air tanaman Pompa adalah peralatan mekanik yang digunakan untuk memindahkan fluida incompressible ( tak mampu mampat ) dari satu tempat ke tempat lain melalui suatu media perpipaan dengan cara menaikkan tekanan atau membangkitkan beda tekanan. Pompa Sentrifugal yaitu pompa untuk memindahkan cairan dengan memanfaatkan gaya sentrifugal yang dihasilkan oleh impeler. Pompa sentrifugal adalah termasuk kedalam jenis pompa tekanan dinamis,dimana pompa jenis ini memiliki impeller yang berfungsi untuk mengangkat fluida dari tempat yang rendah ketempat yang lebih tinggi atau dari tekanan yang lebih rendah ke tekanan yang lebih tinggi. Daya dari luar diberikan keporos untuk memutar impeller kedalam rumah pompa, maka fluida yang berada disekitar impeller juga akan ikut berputar akibat dari dorongan sudu-sudu impeller. Karena timbulnya gaya sentrifugal maka fluida mengalir dari tengah impeller keluar melalui saluran diantara sudu-sudu impeller. Head fluida akan bertambah besar karena fluida tersebut mengalami percepatan. Fluida yang keluar dari impeller ditampung oleh saluran yang berbentuk volute mengelilingi impeller dan disalurkan keluar pompa melalui nosel,didalam nosel kecepatan aliran fluida diubah menjadi head tekanan.

1 Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret

1.2

Dasar – dasar Pemilihan Pompa Dalam menentukan suatu pompa untuk suatu tujuan tertentu, maka terlebih dahulu

harus diketahui kapasitas aliran serta head yang diperlukan untuk mengalirkan zat cair yang akan dipompa. Selain itu, agar pompa tidak mengalami kavitasi maka perlu ditaksir berapa tekanan minimum yang tersedia pada sisi masuk pompa yang terpasang pada isntalasinya. Atas dasar tekanan isap ini maka putaran pompa dapat ditentukan.

Data yang umumnya dipelukan untuk memilih pompa sebagai berikut : 1.

Kapasitas Kapasitas ini menunjukkan jumlah debit yang dapat dialirkan berapa m 3/jam. Pada pompa perlu diketahui juga mengenai berapa kapasitas maksimum dan minimum yang dapat dialirkan oleh pompa tersebut.

2.

Kondisi Isap Pada kondisi isap ini perlu dipertimbangkan beberapa hal yaitu : a. Level isap dari permukaan air isap ke level pompa b. Tinggi fluktuasi permukaan isap c. Tekanan yang bekerja pada permukaan air isap. d. Kondisi pipa isap

3.

Kondisi Keluar Pada kondisi keluar ini perlu dipertimbangkan beberapa hal yaitu : a. Level keluar dari permukaan air isap ke level pompa b. Tinggi fluktuasi permukaan keluar c. Tekanan yang bekerja pada permukaan air keluar. d. Kondisi pipa keluar

4.

Head Total Pompa Head total pompa ditentukan berdasarkan kondisi – kondisi di atas ( no 1 – 3)

5.

Jenis Zat Cair Dalam pemilihan pompa harus diketahui jenis zat cair apa yang akan dialirkan dan kharakteristik dari zat cair yang akan dialirkan oleh pompa tersebut, seperti air tawar, air 2 Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret

laut, minyak, zat kimia tertentu, temperatur, berat jeniz, viskositas, kandungan padatan dan lain – lain. 6.

Jumlah Pompa Apabila suatu pekerjaan pemindahan fluida membutuhkan jumlah debit yang besar maka bisa digunakan pompa lebih dari satu.

7.

Kondisi Kerja Kondisi kerja ini seperti apakah pompa tersebut akan digunakan secara terus menerus, terputus – putus, atau jumlah jam kerja seluruhnya selama setahun.

8.

Penggerak Penggerak untuk menggerakkan poros pompa antara lain motor listrik, motor bakar torak atau turbin uap.

9.

Poros Tegak atau Mendatar Hal ini kadang – kadang sudah ditentukan oleh pabrik pompa yang bersangkutan berdasarkan instalasinya.

10. Tempat Instalasi Pembatasan – pembatasan pada ruang instalasi, ketinggian diatas permukaan laut, di luar atau di dalam gedung, dan fluktuasi temperatur.

1.3 Klasifikasi Pompa Sentrifugal Pompa sentrifugal dapat diklasifikasikan berdasarkan : 1. Berdasar Kapasitas -

Kapasitas rendah

: Sampai dengan 20 m3/jam

-

Kapasitas menengah

: 20 – 60 m3/jam

-

Kapasitas tinggi

: > 60 m3/jam

2. Berdasarkan Takanan Discharge -

Kapasitas rendah

: Sampai dengan 5 Kg/cm3

-

Kapasitas menengah

: 5 – 50 Kg/cm3

-

Kapasitas tinggi

: > 50 Kg/cm3

3 Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret

3. Berdasar jumlah / susunan impeller dan tingkat -

Single Impeller

: Terdiri dari satu impeller dan satu tingkat.

-

Multi stage

: Terdiri dari beberapa impeller yang tersusun seri dalam satu casing.

- Multi Impeller

: Terdiri dari beberapa impeller yang tersusun paralel dalam satu casing.

1.4

Sistem Kerja Pompa Sentrifugal Pompa sentrifugal digunakan untuk memberikan atau menambah kecepatan pada

cairan dan kemudian merubahnya menjadi energi tekan. Pompa sentrifugal, seperti yang diperlihatkan dalam Gambar 1.1 dibawah ini.

Gambar 1.1 Arah Aliran Fluida Dalam Pompa Sentrifugal

Cairan dipaksa masuk ke sebuah impeller. Daya dari luar diberikan kepada poros pompa untuk memutar impeller yang ada berada dalam cairan tadi. Apabila impeller berputar maka zat cair yang ada dakam impeller akan ikut berputar akibat dorongan sudu – sudu pada impeller. Karena timbul gaya sentrifugal maka zat cair mengalir dari tengah impeller menuju keluar melalui saluran diantara sudu – sudu dengan kecepatan tinggi. Zat cair yang 4 Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret

meninggalkan impeller tersebut dikumpulkan di dalam rumah pompa (casing) yang berbentuk spiral atau biasanya disebut volut yang tugasnya mengumpulkan cairan dari impeller dan mengarahkan ke discharge nozzel. Discharge nozzel berbentuk seperti kerucut sehingga kecepatan aliran yang tinggi dari impeller bertahap turun, kerucut ini disebut diffuser. Papa waktu penurunan kecepatan di dalam diffuser energi kecepatan pada aliran cairan diubah menjadi energi tekan. Jadi impeller pompa berfungsi memberikan kerja pada zat cair sehingga energi yang dikandungnya akan menjadi lebih besar. Selisih energi per satuan berat atau head total zat cair antara flens isap dan flens keluar pompa disebut head total pompa.

Gambar 1.2 Nomenklatur Impeller

1.5

Bagian - Bagian Pompa Sentrifugal Pada pompa sentrifugal secara umum terdiri dari dua bagian yaitu

a. Bagian yang perputar, meliputi impeler, dan poros. b. Bagian yang tetap, meliputi volute casing, stuffing box, bearing housing dan lain – lain. Bagian – bagian pompa sentrifugal dan penampang bagian dalam pompa sentrifugal bisa dilihat pada gambar berikut ini :

5 Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret

Gambar 1.3 Bagian Dalam Pompa Sentrifugal Bagian – bagian utama pompa sentrifugal antara lain : a. Impeller Impeller berfungsi untuk mengubah energi mekanis dari pompa menjadi energi kecepatan pada cairan yang dipompa secara kontinue, sehingga cairan pada sisi hisap secara terus menerus akan masuk mengisi kekosongan akibat perpindahan dari cairan yang masuk sebelumnya. Ada tiga jenis impeller, yaitu open impeller, semi open impeller dan closed impeller.

(a) Open mpeller

(b) Semi open impeller

(c) Closed impeller

Gambar 1.4 Berbagai Tipe Impeller Pompa sentrifugal dapat menggunakan dua macam impeller, yaitu isapan tunggal dan isapan ganda. Pada pompa sentrifugal di Waste Water Treatment menggunakan pompa isapan tunggal. 6 Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret

b. Rumah Pompa (Volute Casing) Rumah pompa merupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai pelindung elemen yang berputar, tempat kedudukan difusser, suction nozzel dan discharge nozzel serta memberikan arah aliran dari impeller dan mengubah energi kecepatan menjadi energi tekan.

Gambar 1.5 Rumah Pompa (Volute Casing)

c. Shaft Shaft berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari penggerak (motor) selama beroperasi ke impeller. Shaft juga berfungsi sebagai tempat kedudukan impeller dan bagian – bagian lain yang berputar. Untuk menghubungkan antara shaft pompa dengan shaft penggerak (motor) maka diperlukan kopling. Bagian luar shaft ini biasanya dilindungi oleh shaft sleeve.

7 Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret

Gambar 1.6 Shaft

d. Shaft Sleeve Shaft sleeve berbentuk silinder berlubang yang berfungsi untuk melindungi shaft utama dari erosi, korosi, dan aus. Apabila shaft utama mengalami kerusakan maka shaft utama tidak bisa diperbaiki tetapi harus dilakukan penggantian dengan yang baru.

Gambar 1.7 Shaft Sleeve

e.

Glannd Packing Gland packing ini berfungsi untuk mengurangi kebocoran cairan dalam casing pompa dan mencegah udara dari luar masuk ke dalam pompa. Apabila ada udara luar

8 Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret

yang masuk ke dalam pompa maka akan mengakibatkan performa pompa akan menurun dan menimbulkan kavitasi.

Gambar 1.8 Gland Packing

f.

Stuffing Box Stuffing box berfungsi untuk mencegah kebocoran pada daerah dimana poros pompa menembus casing. Jika pompa bekerja dengan suction lift dan tekanan pada ujung stuffing box lebih rendah dari tekanan atmosfer, maka stuffing box berfungsi untuk mencegah kebocoran udara masuk kedalam pompa. Dan bila tekanan lebih besar daripada tekanan atmosfer, maka berfungsi untuk mencegah kebocoran cairan keluar pompa.

Gambar 1.9 Stuffing Box

9 Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret

g.

Bearing Bearing (bantalan) berfungsi untuk menumpu dan menahan beban dari poros agar dapat berputar, baik berupa beban radial maupun beban aksial. Bearing juga memungkinkan poros untuk dapat berputar dengan lancar dan tetap pada tempatnya, sehingga kerugian gesek juga akan kecil.

Gambar 1.10 Bearing

h.

Oil Seal Seal ini berfungsi untuk menjaga oli yang berada di dalam bearing housing agar tidak bocor.

Gambar 1.11 Oil Seal

10 Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret

Pada sistem pompa untuk mentransferkan suatu fluida harus dilengkapi dengan motor sebagai penggeraknya. Poros motor yang berputar akan dihubungkan dengan poros pompa menggunakan coupling. Sehingga secara keseluruhan bagian – bagian sistem kerja pompa terdiri dari tiga bagian yaitu impeller side, coupling side, dan driver side.

Gambar 1.12 Bagian Pompa Sentrifugal beserta Penggeraknya Impeller Side Pada bagian impeller side terdiri dari beberapa komponen, yaitu : -

Impeller

-

Volute casing

-

Diffuser

-

Stuffing box

-

Shaft sleeve

-

Bearing housing

Coupling Side Coupling side berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari shaft motor menuju shaft pompa. Pada bagian coupling side terdiri dari dua komponen, antara lain : -

Coupling

-

Shaft

-

Rubber coupling 11 Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret

-

Coupling housing

Driver Side Driver side berfungsi sebagai sumber penggerak pada poros pompa yang nantinya akan memutar impeller. Driver side terdiri dari tiga komponen penting, antara lain :

1.6

-

Frame

-

Stator

-

Rotor

Performa Pompa Bentuk pompa umumnya tergantung dari ns. Jadi dapat dimengerti bila

karakteristiknya tergantung pada ns. Karakteristik sebuah pompa dapat digambarkan dalam kurva – kurva karakteristik, yang menyatakan besarnya head total pompa, daya poros dan effisiensi pompa terhadap kapasitas. Kurva performasi tersebut biasanya digambarkan pada kecepatan yang tetap. Gambar 1.13(a),(b),(c) memperlihatkan contoh kurva performansi untuk pompa dengan harga ns yang berbeda – beda. Di sini besarnya kurva karakteristik dinyatakan dalam persen. Titik 100% untuk harga kapasitas, Head total pompa,dan daya pompa diambil pada keadaan efisiensi maksimum.

Gb 1.13(a) Kurva karakteristik Pompa Volut

Gb .13(b) Kurva karakteristik Pompa aliran campur 12

Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret

Gb 1.13(c) Kurva karakteristik Pompa aliran aksial

Gambar 1.14 Kurva Head – Kapasitas untuk Kecepatan Spesifik yang Berbeda –beda

Dari gambar diatas terlihat bahwa kurva Head – Kapasitas menjadi semakin curam pada pompa dengan harga ns semakin besar. Kurva daya terhadap kapasitas mempunyai harga minimum bila kapasitas aliran sama dengan nol pada pompa sentrifugal dengan n s kecil. Sebaliknya, pada pompa aliran

13 Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret

campur dan pompa aliran aksial dengan ns besar, harga daya mencapai maksimum pada kapasitas aliran sama dengan nol. Kurva efisiensi terhadap kapasitas dari pompa sentrifugal pada umumnya berbentuk mendekati busur lingkaran. Harga efisisensinya hanya sedikit menurun bila kapasitas berubah menjauhi harga optimumnya.

1.7

Dasar Perhitungan Pompa Persamaan perhitungan pompa yang digunakan dalam perhitungan laporan ini antara

lain :

1. Kontinuitas Laju aliran yang masuk ke dalam pompa adalah sama dengan laju aliran yang keluar dari pompa, sehingga dapat dirumuskan :

Q1 = Q2 A1.V1 = A2.V2 ………………………………….……………………(1.1) Dimana : Q1 = Kapasitas atau debit aliran yang masuk pompa (m 3/s) Q2 = Kapasitas atau debit aliran keluar pompa (m3/s) A1 = Luas penampang bagian dalam pipa masuk pompa (m) A2 = Luas penampang bagian dalam pipa keluar pompa (m) V1 = Kecepatan aliran fluida pipa masuk pompa (m/s) V2 = Kecepatan aliran fluida pipa keluar pompa (m/s)

2. Reynold Number Reynold Number digunakan untuk mengetahui jenis aliran yang terjadi dalam sistem aliran fluida di dalam pipa

Re = Dimana : Re

𝜌 .𝑑.𝑣 µ

…………………………………………………………….(1.2)

= Reynold number 14 Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret

𝜌

= Massa jenis fluida (kg/m3 )

v

= Kecepatan aliran (m/s)

Pembagian jenis aliran berdasarkan Reynold Number yaitu : -

Jika Reynold Number < 2300 adalah jenis aliran laminer.

-

Jika Reynold Number = 2300 adalah jenis aliran transisi.

-

Jika Reynold Number > 2300 adalah jenis aliran turbulen.

(Ir. Sularso MMSE, Prof. Dr Haruno Tahara Pompa dan Kompresor 1983 hal 28-29)

2. Head Kerugian Gesek dalam Pipa ( Major Losses ) Untuk menghitung kerugian gesek yang terjadi di dalam pipa dipakai persamaaan Darcy – Weisbach yaitu :

𝑕𝑓

2

= 𝑓.𝐿.𝑣 2.𝑔.𝑑

………………………………………………………….(1.3)

Dimana : hf = Kerugian akibat gesekan sepanjang pipa (m) L = Panjang pipa (m) D = Diameter pipa (m) v

= Kecepatan aliran (m)

g

= Kecepatan gravitasi (m/s2)

f

= Faktor gesek

Faktor gesek ini bisa dilihat pada diagram moody atau bisa juga dihitung dengan rumus : 64

𝑓 = 𝑅 , dimana Re = Bilangan Reynold 𝑒

Atau untuk jenis aliran turbulen dapat digunakan formula Darcy :

𝑓 = 0.02 +

0.005 𝐷

.…………………………………………………(1.4)

Dimana : D = Diameter pipa (Ir. Sularso MMSE, Prof. Dr Haruno Tahara Pompa dan Kompresor 1983 hal 28-29)

4. Kerugian Head dalam Jalur Pipa ( Minor Losses )

15 Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret

Dalam aliran melalui jalur pipa, kerugian juga akan terjadi apabila ukuran pipa, bentuk penampang, atau arah aliran berubah adanya elbow, valve, reducer dan lain - lain. Kerugian head di tempat – tempat transisi yang demikian itu dapat dinyatakan secara umum dengan rumus :

𝑕𝑓 =

𝑣2

𝑛. 𝑘 2𝑔 ………………………………………...……….…..(1.5)

Dimana : hf = Kerugian head (m) n = Jumlah elbow, valve, reducer dan lain – lain. k

= koefisien kerugian

V = Kecepatan rata – rata dalam pipa (m/s) g

= Percepatan gravitasi (m/s2)

Harga k dapat dilihat ditabel sesuai dengan yang dibutuhkan. (Ir. Sularso MMSE, Prof. Dr Haruno Tahara Pompa dan Kompresor 1983 hal 32)

5. Head Total (TDH) Secara umum head total dapat dicari dengan : Head Total (TDH) = hdis - hsuc

Dimana : 𝑉2

Head pada discharge (hdis) = 𝑍𝑜 + 2𝑔 + 𝑕𝑜 𝑉2

Head pada suction (hsuc) = 𝑍𝑜 + 2𝑔 + 𝑕𝑜 Head total pompa yang harus disediakan untuk mengalirkan jumlah fluida seperti yang direncanakan, dapat ditentukan dari kondisiinstalasi yang akan dilayani oleh pompa

16 Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret

Gambar 3.26 Head Pompa Head total pompa dapat ditulis sebagai berikut : 𝑉2

𝐻 = 𝑕𝑎 + ∆𝑕𝑝 + 𝑕1 + 2𝑔 ………………………………….(1.6) Dimana : H

= Head total pompa (m)

ha

= Head statis total (m)

∆hp = Perbedaan tekanan yang bekerja pada kedua permukaaan fluida (m) ∆hp = ∆hp2 - ∆hp1 h1

= Berbagai kerugian head di pipa, katup, belokan, sambungan dll (m)

g

= Percepatan gravitasi (m/s2)

𝑉2 2𝑔

= Head kecepatan keluar (m)

17 Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret

Apabila permukaan zat cair berubah – ubah dengan perbedaan besar, head statis total harus ditentukan dengan mempertimbangkan karakteristik pompa, besarnya selisih perubahan permukaan zat cair dan dasar yang dipakai untuk mennetukan jumlah air yang harus dipompa. Hubungan antaran tekanan dan head tekanan dapat diperoleh dari rumus : 𝑝

𝑕𝑝 = 10 𝑥 𝛶 …………………………………………………………(1.7) Dimana : hp

= Head tekan (m)

p

= Tekanan (Kgf/cm2)

𝛶

= Berat per satuan volume zat cair yang dipompa (Kgf/l)

Apabila tekanan yang diberikan dalam satuan kPa, rumus yang dapat dipakai untuk head tekanan adalah 1

𝑕𝑝 = 9,81 𝑥

𝑝′ 𝛶

………………………………….………………………....(1.8)

Dimana : hp

= Head tekanan (m)

𝛶

= Berat per satuan volume zat cair yang dipompa (Kg/m 3)

(Ir. Sularso MMSE, Prof. Dr Haruno Tahara Pompa dan Kompresor 1983 hal 26 - 27)

6. Daya Air Merupakan energi yang secara efektif diterima oleh fluida dari pompa per satuan waktu, dan dapat dirumuskan : Pf = 𝛶 . Q . H …………………………………………………………..(1.9) Dimana : 𝛶

= Berat fluida per satuan volume (kN/m3)

Q

= Kapasitas (m3/s) 18 Sidiq Adhi Darmawan – Universitas Sebelas Maret

H

= Head total pompa (m)

Pf

= Daya fluida (kW)

(Ir. Sularso MMSE, Prof. Dr Haruno Tahara pompa dan kompresor 1983 hal 26 - 27)

7. Daya Poros dan Efisiensi Pom...


Similar Free PDFs