pompa

Pompa SentrifugalPage 16



19


POMPA SENTRIFUGAL
TUGAS
diajukan sebagai tugas Mata Kuliah Pompa dan Kompresor
Dosen Ampu: Drs.H.Dedi Supriawan, M.M.Pd





Disusun Oleh :


Aldi Hasan Mazid
1301622





DEPARTEMEN PENDIDIKAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS PENDIDIKAN TEKNOLOGI DAN KEJURUAN
UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA
BANDUNG
2014

Dasar Teori
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) menjadi tenaga kinetis (kecepatan), dimana tenaga ini berguna untuk mengalirkan cairan dan mengatasi hambatan yang ada sepanjang pengaliran.

Pompa Sentrifugal
Salah satu jenis pompa pemindah non positip 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.

Klasifikasi Pompa Sentrifugal
Pompa Sentrifugal dapat diklasifikasikan, berdasarkan :
1. Kapasitas :
Kapasitas rendah < 20 m3 / jam
Kapasitas menengah 20 -:- 60 m3 / jam
Kapasitas tinggi > 60 m3 / jam
2. Tekanan Discharge :
Tekanan Rendah < 5 Kg / cm2
Tekanan menengah 5 -:- 50 Kg / cm2
Tekanan tinggi > 50 Kg / cm2
3. Jumlah / Susunan Impeller dan Tingkat :
Single stage : Terdiri dari satu impeller dan satu casing
Multi stage : Terdiri dari beberapa impeller yang tersusun seri dalam
satu casing.
Multi Impeller : Terdiri dari beberapa impeller yang tersusun paralel dalam
satu casing.
Multi Impeller "" Multi stage : Kombinasi multi impeller dan multi stage.
4. Posisi Poros :
Poros tegak
Poros mendatar
5. Jumlah Suction :
Single Suction
Double Suction
6. Arah aliran keluar impeller :
Radial flow
Axial flow
Mixed fllow

Bagian-bagian Utama Pompa Sentrifugal
Secara umum bagian-bagian utama pompa sentrifugal dapat dilihat sepert gambar berikut :


Stuffing Box
Stuffing Box berfungsi untuk mencegah kebocoran pada daerah dimana
poros pompa menembus casing.
Packing
Digunakan untuk mencegah dan mengurangi bocoran cairan dari casing
pompa melalui poros. Biasanya terbuat dari asbes atau teflon.
Shaft (poros)
Poros berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari penggerak selama
beroperasi dan tempat kedudukan impeller dan bagian-bagian berputar
lainnya.
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.

Vane
Sudu dari impeller sebagai tempat berlalunya cairan pada impeller.
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).
Eye of Impeller
Bagian sisi masuk pada arah isap impeller.
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.
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.
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.

Pompa sentrifugal
Pompa sentrifugal adalah suatu mesin kinetis yang mengubah energi mekanik ke dalam energi hidrolik melalui aktivitas sentrifugal, yaitu tekanan fluida yang sedang di pompa. Pompa sentrifugal merupakan salah satu alat industri yang simple tetapi sangat diperlukan





Cara kerja
Fluida yang akan di pompa masuk ke dalam suction menuju titik tengah impeler dan fluida tersebut terjebak diantara sudu-sudu dari impeler. Impeler tersebut berputar dan fluida mengalir karena gaya sentrifugal melalui impeler yang menyebabkan terjadinya peningkatan kecepatan fluida tersebut. Sesuai hukum Bernoulli jika kecepatan meningkat maka tekanan akan menurun, hal ini menyebabkan terjadinya zona tekanan rendah (vakum) pada sisi suction pompa. Selanjutnya fluida yang telah terisap terlempar keluar impeler akibat gaya sentrifugal yang dimiliki oleh fluida itu sendiri. Dan selanjutnya ditampung oleh casing (rumah pompa) sebelum dibuang kesisi buang. Dalam hal ini ditinjau dari perubahan energi yang terjadi, yaitu : energi mekanis poros pompa diteruskan kesudu-sudu impeller, kemudian sudu tersebut memberikan gaya kinetik pada fluida.

Akibat gaya sentrifugal yang besar, fluida terlempar keluar mengisi rumah pompa dan didalam rumah pompa inilah energi kinetik fluida sebagian besar diubah menjadi energi tekan. Arah fluida masuk kedalam pompa sentrifugal dalam arah aksial dan keluar pompa dalam arah radial. Pompa sentrifugal biasanya diproduksi untuk memenuhi kebutuhan head medium sampai tinggi dengan kapasitas aliran yang medium
Aplikasi
1. Pompa rumah tangga
2. Industri perkapalan
3. Condensate pump
4. Boiler feed pump
5. Ash-handling pump
6. Chemical pump
7. Food Processing and handling
8. Water Supply
Bagian-bagian pompa sentrifugal
Secara umum pompa sentrifugal tersusun atas beberapa bagian penting yaitu:
Casing
Impeller
Shaft/Poros
Bearing/Bantalan
Kopling
Packing & Seal
Sistem Lubrikasi



Bagian-bagian Pompa Sentrifugal
Casing
Komponen utama pertama dari pompa sentrifugal adalah casing pompa. Casing pompa sentrifugal didesain berbentuk sebuah diffuser yang mengelilingi impeller pompa. Diffuser ini lebih sering dikenal sebagai volute casing. Sesuai dengan fungsi diffuser, volute casing berfungsi untuk menurunkan kecepatan aliran (flow) fluida yang masuk ke dalam pompa. Menuju sisi outlet pompa, volute casingdidesain membentuk corong yang berfungsi untuk mengkonversikan energi kinetik menjadi tekanan dengan jalan menurunkan kecepatan dan menaikkan tekanan, hali ini juga membantu menyeimbangkan tekanan hidrolik pada shaft pompa.

Volute Casing Pompa Sentrifugal

Impeller
Impeller adalah bagian yang berputar dari pompa sentrifugal, yang berfungsi untuk mentransfer energi dari putaran motor menuju fluida yang dipompa dengan jalan mengakselerasinya dari tengah impellerke luar sisi impeller.

Beberapa contoh tipe impeller
Desain impeller bergantung atas kebutuhan tekanan, kecepatan aliran, serta kesesuaian dengan sistemnya. Impeller menjadi komponen yang paling utama berpengaruh terhadap performa pompa. Modifikasi desain impeller akan langsung berpengaruh terhadap bentuk kurva karakteristik pompa tersebut. Ada berbagai macam desain impeller pompa sentrifugal, antara lain tipe tertutup dan terbuka, tipe single flow, tipe mix flow, tipe radial, tipe non-clogging, tipe single stage, dan tipe multi stage.
Poros (Shaft)
Poros pompa adalah bagian yang mentransmisikan putaran dari sumber gerak, seperti motor listrik, ke pompa. Yang perlu kita perhatikan adalah, pada sebuah pompa sentrifugal yang bekerja di titik efisiensi terbaiknya, maka gaya bending porosnya akan secara sempurna terdistribusikan ke seluruh bagian impeller pompa.

Bearing
Bearing pada pompa berfungsi untuk menahan (constrain) posisi rotor relatif terhadap stator sesuai dengan jenis bearing yang digunakan. Bearing yang digunakan pada pompa yaitu berupa journal bearing yang berfungsi untuk menahan gaya berat dan gaya-gaya yang searah dengan gaya berat tersebut, serta thrust bearing yang berfungsi untuk menahan gaya aksial yang timbul pada poros pompa relatif terhadap stator pompa.

Skema Journal dan Thrust Bearing
Kopling
Pada dasarnya kopling berfungsi untuk menghubungkan dua shaft, dimana yang satu adalah poros penggerak dan yang lainnya adalah poros yang digerakkan. Kopling yang digunakan pada pompa, bergantung dari desain sistem dan pompa itu sendiri. Macam-macam kopling yang digunakan pada pompa dapat berupa kopling rigid, kopling fleksibel, grid coupling, gear coupling, elastrometic coupling, dan disc coupling.
Sistem Packing
Sistem packing pada pompa adalah untuk mengontrol kebocoran fluida yang mungkin terjadi pada sisi perbatasan antara bagian pompa yang berputar (poros) dengan stator. Sistem sealing yang banyak digunakan pada pompa sentrifugal adalah mechanical seal dan gland packing.

Sistem Mechanical Seal

Sistem Gland Packing
Sistem Lubrikasi
Sistem lubrikasi pada pompa berfungsi untuk mengurangi koefisien gesek antara dua permukaan yang bertemu sehingga mengurangi resiko keausan. Lubrikasi pada pompa terutama digunakan pada bearing. Sistemnya dapat berupa lub oil atau juga tipe greas tergantung dari desain pompa itu sendiri.



Perhitungan pada pompa
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.
Head tekanan dapat dinyatakan dengan rumus : (Pd-Ps) / γ
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 :

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).
Kerugian head (head loss)
Kerugian energi per satuan berat fluida dalam pengaliran cairan dalam sistem perpipaan disebut sebagai kerugian head (head loss).

Head loss terdiri dari :

Mayor head loss (mayor losses)
Merupakan kerugian energi sepanjang saluran pipa yang dinyatakan dengan rumus :

Harga f (faktor gesekan) didapat dari diagram Moody (lampiran – 6) sebagai fungsi dari Angka Reynold (Reynolds Number) dan Kekasaran relatif (Relative Roughness - Îµ/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.
Sedangkan besarnya Reynolds Number dapat dihitung dengan rumus :




Total Losses
Total losses merupakan kerugian total sistem perpipaan, yaitu :

Daya Poros Pompa (Break Horse Power)Untuk mengatasi kerugian daya yang dibutuhkan oleh poros yang sesungguhnya adalah lebih besar dari pada daya hidrolik.
Besarnya daya poros sesungguhnya adalah sama dengan effisiensi pompa atau dapat dirumuskan sebagai berikut :

Daya Penggerak (Driver)Daya penggerak (driver) adalah daya poros dibagi dengan effisiensi mekanis (effisiensi transmisi). Dapat dihitung dengan rumus :

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, yaitu:


Contoh Soal: (Pompa Sentrifugal)
Sebuah pompa sentrifugal mengeluarkan air pada kecepatan 110 liter/s pada kecepatan 1450 rpm dengan head 23 meter. Diameter impeller adalah 250 mm dengan lebar 50 mm. Jika efisiensi manometrik 75%, carilah sudut sudu pada sisi keluar.




Jawab

Diketahui:
Q = 110 liter/s = 0,11 m3/s;
N = 1450 rpm;
Hm = 23 m;
D1 = 250 mm = 0,25 m;
b = 50 mm = 0,05 m
ηman = 75% = 0,75
Tanya: ϕ =…... ?











Suatu pompa sentrifugal dioperasikan pada 1800 rpm. Jika fluidanya air, hitung perbedaan tekanan yang dapat dibangkitkan oleh pompa untuk impeler 1,3, 10 in.Hitung jika rpm 3600 ?


16