KATA PENGANTAR
Makalah ini bertujuan untuk memenuhi tugas mata kuliah Operasi Teknik Kimia I, dan memberikan pembahasan tentang pompa sentrifugal. Dengan selesainya makalah ini, kami ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1.
ALLAH SWT yang telah melimpahkan seluruh berkah dan hidayah-Nya kepada kami, sehingga mampu menyelesaikan makalah ini.
2.
Orang tua, yang selama ini telah memberikan dukungan secara materil maupun dukungan moral yang tidak henti-hentinya.
3.
Ibu Dwi Anggraini, M.T selaku dosen pembimbing yang telah memberikan
dukungan
dan
bimbingan,
sehingga
kami
dapat
menyelesaikan makalah ini. 4.
Teman-teman di Teknik Kimia, Universitas Jambi yang telah memberikan dukungan moral selama proses penulisan makalah ini. Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi masyarakat Indonesia,
khususnya teman-teman Teknik Kimia, Universitas Jambi. Sehingga Sehingga mengetahui mengetahui tentang pompa sentrifugal.
. Jambi , 27 September 2017
Tim Penyusun
i
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ............................................................................
i
DAFTAR ISI ...........................................................................................
ii
BAB I PENDAHULUAN .......................................................................
1
1.1 Latar belakang ...................................................................................
1
1.2 Tujuan ...............................................................................................
2
1.3 Batasan masalah ................................................................................
2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA.............................................................
3
2.1 Pompa sentrifugal..............................................................................
3
2.2 Komponen pompa sentrifugal ...........................................................
3
2.3 Sistem permipaan pada pompa sentrifugal .......................................
5
2.4 kerja pompa sentrifugal .....................................................................
6
2.5 efisiensi pompa sentrifugal ...............................................................
7
2.6 kapasitas pompa sentrifugal .............................................................
8
BAB III STUDI KASUS.........................................................................
9
BAB IV PEMBAHASAN STUDI KASUS ............................................
11
BAB V PENUTUP..................................................................................
12
5.1 Kesimpulan ......................................................................................
12
5.2 Saran..................................................................................................
12
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................
13
ii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pompa adalah alat yang digunakan untuk memindahkan cairan (fluida) dari suatu tempat ke tempat yang lain, melalui media pipa (saluran) dengan cara menambahkan energi pada cairan yang dipindahkan dan berlangsung kontinu. Pompa beroperasi dengan prinsip membuat perbedaan tekanan antara bagian hisap ( suction) dan bagian tekan (discharge). Perbedaan tekanan tersebut dihasilkan dari sebuah mekanisme misalkan putaran roda impeler yang membuat keadaan sisi hisap nyaris vakum. Perbedaan tekanan inilah yang mengisap cairan sehingga dapat berpindah dari suatu reservoir ke tempat lain. Pada jaman modern ini, posisi pompa menduduki tempat yang sangat penting bagi kehidupan manusia. Pompa memerankan peranan yang sangat penting bagi berbagai industri misalnya industri air minum, minyak, petrokimia, pusat tenaga listrik dan sebagainya. Pompa
bisa
diklasifikasikan
dengan
berbagai
cara.
Jika
pompa
diklasifikasikan berdasarkan cara energi dipindahkan maka pompa bisa dikelompokkan sebagai berikut: 1. Pompa dinamik ( Dynamic) 2. Pompa perpindahan ( Displacement )
1. Pompa Dinamik
Energi secara kontinu diberikan untuk menaikkan kecepatan cairan/fluida. Selanjutnya akan terjadi penurunan kecepatan pada sisi keluar pompa. 2. Pompa Perpindahan
Energi secara periodik ditambahkan berupa gaya yang diberikan ke fluida. Selanjutnya akan dihasilkan penambahan tekanan secara langsung hingga fluida bisa dipindahkan. Untuk pembahasan selanjutnya akan dibatasi hanya untuk pompa sentrifugal dan pompa resiprokal /torak.
1
2
1.2 Tujuan
1. Mengetahui system perpipaan pada Pompa Sentrifugal 2. Mengetahui Kerja Pompa Sentrifugal 3. Mengetahui Efisiensi Pompa Sentrifugal 4. Mengetahui Kapasitas pada Pompa Sentrifugal
1.3 Batasan Masalah
Dalam penyusunan tugas makalah ini penulis membatasi pada: 1. Sistem Permipaan pada Pompa Sentrifugal 2. Cara Kerja Pompa Sentrifugal 3. Efisiensi dari Pompa Sentrifugal 4. Kapasitas yang dapat ditampung pada Pompa Sentrifugal
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pompa Sentrifugal
Pompa bisa didefinisikan sebagai sebuah mesin, jika digerakkan oleh sumber daya dari luar, akan mengangkat air atau fluida lainnya dari tempat yang lebih rendah ke tempat yang lebih tinggi. Atau dengan kata lain, pompa adalah sebuah mesin yang merobah energi mekanik menjadi energi tekanan. Pompa sentrifugal adalah pompa dimana proses menaikkan air dilakukan dengan aksi gaya sentrifugal.
2.2 Komponen Pompa Sentrifugal
Pompa ini memiliki bebrapa komponen-komponen penyusunnya baik itu komponen yang bergerak maupun yang tidak bergerak, seperti berikut: Komponen yang bergerak
1. Shaft (Poros), bagian ini berfungsi untuk meneruskan momen putar dari penggerak selama pompa dalam kondisi beroperasi, komponen ini berfungsi juga sebagai dudukan impeler dan bagian yang bergerak lainnya. 2. Impeller , berfungsi untuk mengubah energi mekanis dari pompa menjadi energi kecepatan pada fluida yang dipompakan secara continue (terus menerus). Dengan adanya proses ini maka saluran suction (hisap) akan bekerja secara maksimal dan terus menerus sehingga tidak ada kekosongan fluida dalam rumah pompa. 3. Shaft sleeve, berfungsi untuk melindungi shaft dari erosi, korosi dan keausan pada stuffing box. komponen ini bisa sebagai internal bearing, leakage joint dan distance sleever. 4. Wearing ring , komponen ini dipasang pada casing ( wearing ring casing ) dan impeller (wearing ring impeller ). Fungsi utama dari komponen ini yaitu untuk meminimalisir terjadinya kebocoran akibat adanya celah antara casing dengan impeller .
3
4
Komponen yang tidak bergerak
1. Casing (rumah pompa), merupakan bagian terluar pompa sebagai pelindung elemen yang berada di dalamnya, tempat kedudukan diffuser, inlet nozzle, outlet nozzle dan sebagai pengarah aliran dari impeller yang akan mengubah energi kecepatan menjadi energi tekan. 2. Base plate, berfungsi sebagai tempat dudukan seluruh komponen pompa. 3. Diffuser ,
alat
ini
dilekatkan
pada
pipa
dengan
menggunakan
baut, fungsi dari alat ini ialah mengarahkan aliran pada stage berikutnya dan merubah energi kinetik pada fluida menjadi energi tekanan. 4. Wearing ring casing , alat ini dipasang pada casing untuk mencegah kebocoran yang terjadi akibat adanya celah pada casing dan impeller . 5. Stuffing box, pada umunya memiliki fungsi sebagai tempat kedudukan beberapa mechanical packing yang mengelilingi shaft sleeve. Fungsi dari alat ini ialah mencegah kebocoran pada daerah dimana pompa menembus casing seperti udara yang dapat masuk ke dalam pompa dan cairan yang keluar dari dalam pompa. 6. Discharge nozzle, yaitu tempat keluarnya cairan yang bertekanan dari dalam pompa.
Gambar 1. Bagian-bagian Pompa Sentrifugal
5
a. Sistem permipaan pada Pompa Sentrifugal
Bagus tidaknya kerja pompa sentrifugal bergantung pada pemilihan dan tataletak yang benar sistem pemipaannya. Pada umumnya pompa mempunyai pipa hisap dan bipa hantar/buang. (a) Pipa hisap Pipa hisap dari suatu pompa sentrifugal mempunyai peranan penting dalam keberhasilan kerja dari pompa tersebut. Rancangan yang buruk dari suatu pipa hisap akan menyebabkan “ Net Positive Suction Head ” (NPSH) yang tidak mencukupi, timbul getaran, suara berisik akibat pukulan air ( water hammer ), keausan dan sebagainya. Mengingat tekanan pada bagian masuk pompa adalah hisapan (negatif) dan katupnya harus dibatasi untuk menghindari kavitasi, maka harus diusahakan agar kerugian pada pipa hisap sekecil mungkin. Untuk maksud ini diusahakan agar diameter pipa hisap cukup besar dan dihindarkan adanya belokan. (b) Pipa Hantar Sebuah katup searah (check valve) harus dipasang pada pipa hantar dalam posisi dekat dengan pompa dengan maksud untuk menghindari water hammer dan mengatur pengeluaran pompa. Ukuran dan panjang pipa hantar tergantung dari kebutuhan.
Gambar 2. Sistem pipa suatu pompa sentrifugal
6
b. Kerja Pompa Sentrifugal
Kerja yang dilakukan atau daya yang diperlukan oleh pompa, dapat diketahui dengan cara menggambar segitiga kecepatan pada sisi masuk dan pada sisi keluar sudu pompa. Untuk jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 3. segitiga kecepatan pada sisi masuk dan sisi keluar.
Keterangan gambar: V = kecepatan absolut /mutlak air masuk sudu D = diameter sudu pada sisi masuk v = kecepatan tangensial sudu pada sisi masuk. Biasa juga disebut kecepatan keliling ( peripheral velocity) pada sisi masuk sudu. Vr = kecepatan relatif air terhadap roda sudu pada sisi masuk Vf = kecepatan aliran pada sisi masuk V1, D1, v1, Vr1, Vf1 = besaran yang berlaku untuk sisi keluar N = kecepatan sudu dalam rpm θ= sudut sudu pada sisi masuk β= sudut pada saat air meninggalkan sudu φ= sudut sudu pada sisi keluar
Karena air memasuki sudu dalam arah radial, maka kecepatan pusaran air pada sisi masuk Vw = 0.
7
Vw1 = kecepatan pusaran air pada sisi keluar - Kerja yang dilakukan per kg air adalah:
= . =. Dalam satuan SI, kerja yang dilakukan per kg air:
= Vw1 . v1
Nm
dimana: Vw1 dan v1 dalam m/s.
2.5 Efisiensi Pompa Sentrifugal
Pompa sentrifugal mempunyai tiga macam efisiensi sebagai berikut: 1. Efisiensi manometrik. 2. Efisiensi mekanik. 3. Efisiensi keseluruhan. Efisiensi manometrik Adalah rasio antara manometric head dengan energi sudu/kg air, yang secara matematik dapat dinyatakan sebagai :
H
m
V w1.v1 g
Efisiensi mekanik Adalah rasio antara energi tersedia pada sudu dengan energi yang diberikan pada sudu oleh penggerak mula.
Efisiensi keseluruhan, ηo Adalah rasio antara kerja sebenarnya yang dilakukan oleh pompa dengan energi yang diberikan pada pompa oleh penggerak mula.
8
2.6 Kapasitas Pompa Sentrifugal
Kapasitas atau discharge dari suatu pompa sentrifugal dapat dinyatakan dengan rumus berikut: Q = π D b Vf = π D1 b1 Vf1 Dimana :
D = diameter sudu pada sisi masuk Vf = kecepatan aliran pada sisi masuk b = lebar sudu pada sisi masuk D1, Vf1, b1 = besaran yang berlaku untuk sisi keluar
Gambar 4. Sudu Pompa
BAB III STUDI KASUS
Sebuah pompa sentrifugal mempunyai impeller dengan diameter dalam dan luar masing-masing 150 mm dan 250 mm. Pompa memompa air sebesar 50 liter per detik pada 1500 rpm. Kecepatan aliran melalui impeller adalah konstan pada 2,5 m/s. Sudu berbentuk kurva melengkung ke belakang dengan sudut 300 terhadap tangen sisi keluar. Diameter pipa hisap dan hantar masing-masing adalah 150 mm dan 100 mm. Head tekanan pada sisi hisap 4 m dibawah atmosfir dan sisi hantar 18 m di atas atmosfir. Daya yang diperlukan untuk menggerakkan pompa adalah 18 kW. Carilah (I) sudut sudu sisi masuk, efisiensi keseluruhan, dan (iii) efisiensi manometrik. Jawab: Diketahui: D = 150 mm = 0,15 m; D1 = 250 mm = 0,25 m; Q = 50 liter/s = 0,05m3/s; N = 1500 rpm; V f = V f 1 = 2,5 m/s; φ = 300; d s = 150 mm = 0,15 m; d d = 100 mm = 0,1 m; p/w = H atm – 4 = 10,3- 4 = 6,3 m p1/w = H atm+ 18 = 10,3 + 18 = 28,3 m P= 18 kW (i) Sudut sudu sisi masuk
= 60 = 0,1605 1500 = 11,8 / tan= = 11,2,58 = 0,2119 = 12
(ii) efisiensi keseluruhan: pipa hisap: a s=
(d ) = (0,15) s
2
2
=17,67 x 10−3 m2
= = 17,60,70510− = 2,83 /
pipa hantar:
=
(d ) = (0,1) =7,854 x 10 m d
2
2
9
−
2
10
= = 7,8540,0510− = 6,37 / dengan menggunakan persamaan Bernoulli:
+ = + + 2 2 = + 2 + 2 =28,3+ ,,6,3+ ,, = 30,4 6,7 = 23,7 (iii) efisiensi manometrik: dari segitiga kecepatan :
= 60 = 0,2605 1500 = 19,6 / 2, 5 2, 5 0, 5 774 = tan =19,6 tan30 =19,6 =15,3/ = . = 15,323, 719,6 = 0,772 = 77,2 % 9,81
BAB IV PEMBAHASAN STUDI KASUS
Air yang mengalir dalam sudu suatu pompa sentrifugal akan mengalami kenaikan tekanan. Hal ini terjadi karena pompa mengubah energi mekanis menjadi energi tekanan. Energi tekanan ini diberikan oleh sudu kepada air yang mengalir melalui sudu.
Berdasarkan persamaan Bernoulli untuk sisi masuk dan sisi keluar sudu pompa, dapat ditulis bahwa:
Energi pada sisi keluar = Energi pada sisi masuk + Kerja yg dilakukan sudu Atau :
+ = + + . 2 2 (Di ambil Z1= Z)
= + + . 2 2 Persamaan ini menunjukkan adanya kenaikan tekanan air sebesar:
( )
pada saat mengalir melalui sudu pompa sentrifugal.
11
BAB V PENUTUP 5.1 KESIMPULAN
Berdasarkan pada bagian isi makalah, maka diperoleh kesimpulan seperti yang terangkum di bawah ini. 1. Salah satu hal yang perlu diperhatikan dalam penggunaan pompa sentrifugal
adalah
adanya
kemungkinan
kavitasi.
Kavitasi
dapat
menyebabkan penurunan kapasitas pompa kemudian kerusakan mekanis pada impeller pompa dan juga menimbulkan getaran. 2. Komponen-komponen bagian dalam pompa yang biasanya sering mengalami kerusakan adalah impeller. Impeller dapat mengalami kerusakan karena adanya kavitasi pada pompa. 3. Semakin cepat putaran pada pompa maka debit pompa akan semakin besar pula. Debit pada pompa yang semakin besar menyebabkan head dan daya pada pompa juga akan semakin besar. 5.2 SARAN
1. Kita harus merawat dan memelihara pompa dengan baik dan benar agar pompa dapat bertahan lama sehingga memperpanjang usia pemakaian pompa dan tetap menghasilkan efisiensi mendekati set point pompa. 2. Fluida pada pompa sebaiknya menggunakan air murni H 2O, agar tidak terjadinya korosi pada setiap komponen pompa yang dilewati fluida tersebut.
12
13
13
DAFTAR PUSTAKA
Yunus, A. D. 2010. Mesin Konversi Energi. Jakarta: Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Darma Persada Jakarta. Simbolon, Hardiman. 2015. Analisa Efisiensi Pompa Sentrifugal ( Vogel Pump) di PT. Krakatau Steel, Divisi Slab Steel Plant . Bengkulu: Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Bengkulu. Gusniar, I. N. 2014. Optimalisasi Sistem Perawatan Pompa Sentrifugal Di Unit Utility Pt.ABC. Karawang: Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Mesin S1,Universitas Singaperbangsa Karawang. Jurnal Ilmiah Solusi Vol. 1 No.1 Januari – Maret 2014: 77-86
