MATA KULIAH POMPA DAN KOMPRESOR “POMPA ROTARY
(MULTIPLE ROTOR) ”
Disusun Dalam Rangka Memenuhi Tugas Mata Kuliah Pompa dan Kompresor Dosen Pengampu : Danar Susilo Wijayanto, S.T., M.Eng. Disusun oleh : 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Hesti Tri Endraningsih Kukuh Mukti Wibowo Ruben Bayu Kristiawan Wahyu Nur Mustaqim Yudha Pratama Yuniar Ratna Pratiwi
K2514035 K2514041 K2514056 K2514068 K2514071 K2514072
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN TEKNIK MESIN FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016
i
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT yang melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah ini dengan Judul “Pompa Rotari (multiple rotor)” ini dengan lancar. Penulis menyadari bahwa tanpa adanya bantuan dari berbagai pihak, penulis tidak dapat menyelesaikan Makalah ini dengan baik. Kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan hidayah Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah ini dengan lancar tanpa ada halangan. 2. Dosen pembimbing Mata Kuliah Pompa dan Kompesor, Bapak Danar Susilo Wijayanto, S.T., M.Eng., yang telah membimbing dalam penyusunan makalah ini. 3. Orang tua yang senantiasa memberikan dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah. 4. Teman-teman mahasiswa/mahasiswi lainnya yang telah memberikan masukan demi kesempurnaan makalah ini. Penulis menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun. Semoga makalah ini bermanfaat bagi penulis khususnya dan pembaca pada umumnya.
Surakarta, 18 Maret 2016
Penyusun
ii
HALAMAN PENGESAHAN
Makalah ini disusun dan diajukan sebagai bukti pelaksanaan tugas kelompok mata kuliah Pompa dan Kompresor.
Ditetapkan pada :
Hari
: …………………………….
Tanggal
: …………………………….
Mengetahui, Dosen Pembimbing Mata Kuliah Pompa dan Kompresor
Danar Susilo Wijayanto, S.T., M.Eng. NIP. 19790124 200212 1 002
iii
HALAMAN PERSEMBAHAN
Makalah Pompa yang membahas mengenai Pompa Rotary (multiple rotor) ini dipersembahkan untuk : 1. Bapak Danar Susilo Wijayanto, S.T., M.Eng., dosen pembimbing mata kuliah Pompa dan Kompresor. 2. Orang tua yang senantiasa memberikan dorongan terhadap penulis untuk tak jenuh dalam menuntut ilmu. 3. Teman-teman Pendidikan Teknik Mesin yang selalu memberikan masukan dan saran demi kesempurnaan makalah ini.
iv
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................... i KATA PENGANTAR ...................................................................................ii PENGESAHAN ............................................................................................. iii PERSEMBAHAN .......................................................................................... iv DAFTAR ISI ................................................................................................... v BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ......................................................................................... 1 B. Rumusan Masalah .................................................................................... 1 C. Tujuan Penulisan ...................................................................................... 2 D. Manfaat Penulisan .................................................................................... 2 BAB II
DASAR TEORI
A. Definisi Pompa ........................................................................................ 3 B. Definisi Fluida ......................................................................................... 3 C. Pengertian Head ....................................................................................... 4 D. Head Losses ............................................................................................. 5 E. Efisiensi ....................................................................................................6 F. Kavitasi .................................................................................................... 8 G. NPSH ..................................................................................................... 10 BAB III
PEMBAHASAN
A. Positive Displacement Pump ................................................................. 13 B. Pompa Rotary ......................................................................................... 15 C. Karakteristik dan Klasifikasi Pompa Rotary .......................................... 16 D. Pompa Rotary(multiple rotor) ............................................................... 19 BAB IV
PENUTUP
A. Kesimpulan ............................................................................................ 29 B. Saran ....................................................................................................... 30 Daftar Pustaka ............................................................................................. 31 Hasil Diskusi ............................................................................................... 32
v
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Pada era globalisasi ini tak jarang kita menjumpai pemakaian pompa dalam kehidupan sehari-hari. Terlebih dalam dunia industri, pompa sangat berperan sesuai dengan klasifikasi dan jenis penggunaannya. Apa sebenarnya pompa itu? Pompa merupakan suatu peralatan mekanik yang digerakkan oleh suatu sumber tenaga yang digunakkan untuk memindahkan cairan (fluida) dari suatu tempat ke
tempat lain, dimana cairan tersebut hanya mengalir apabila
terdapat perbedaan
tekanan. Pompa juga dapat diartikan sebagai alat untuk
memindahkan energi dari suatu pemutar atau penggerak ke cairan ke bejana yang bertekanan yang lebih
tinggi. Selain dapat memindahkan cairan, pompa juga
berfungsi untuk meningkatkan kecepatan, tekanan, dan ketinggian cairan. Dalam
pengklasifikasiannya,
pada
setiap
sumber
mempunyai
pengklasifikasian yang berbeda-beda. Tetapi pada dasarnya pompa dibagi menjadi pompa dua,yaitu pompa perpindahan positif (positive displacement pump) dan pompa dinamik (dynamic pump). Pada pembahasan ini, kami akan membahas mengenai positive displacement pump. Positive displacement pump terdiri dari rotary dan reciprocating. Pompa rotary dibagi menjadi multiple rotor dan single motor. Makalah berikut akan mengambil tema pompa rotary jenis multiple rotor sebagai pokok pembahasan.
B. Rumusan Masalah
Rumusan masalah yang diangkat dalam makalah ini adalah : 1. Bagaimanakah penjabaran dari pompa perpindahan positif (positive displacement pump) itu? 2. Bagaimanakah pompa rotary itu?
1
3. Bagaimanakah klasifikasi dan karakteristik dari pompa rotary? 4. Bagaimanakah pompa rotary dengan multiple rotor? 5. Bagaimanakah pembagian jenis dari pompa rotary dengan multiple rotor ? 6. Bagaimanakah penjelasan dari klasifikasi dari pompa rotary dengan multiple rotor ?
C. Tujuan Penulisan Penulisan makalah ini, bertujuan untuk :
1. Mengetahui serta memahami mengenai pompa pompa perpindahan positif (positive displacement pump) 2. Memahami mengenai pompa rotary 3. Mengetahui tentang klasifikasi dan karakteristik pompa rotary 4. Memahami mengenai pompa rotary dengan multiple rotor 5. Mengetahui serta memahami pembagian jenis dari pompa rotary dengan multiple rotor 6. Memahami penjelasan dari klasifikasi dari pompa rotary dengan multiple rotor
D. Manfaat Penulisan
Dengan adanya penyusunan makalah ini diharapkan pembaca dapat mengetahui, mengerti dan memahami secara keseluruhan mengenai pompa rotary dengan multiple rotor.
2
BAB II DASAR TEORI
A. Definisi Pompa
Pompa adalah suatu peralatan mekanik yang digerakkan oleh suatu sumber tenaga yang digunakkan untuk memindahkan cairan (fluida) dari suatu tempat ke tempat lain, dimana cairan tersebut hanya mengalir apabila terdapat perbedaan tekanan. Pompa juga dapat diartikan sebagai alat untuk memindahkan energi dari suatu pemutar atau penggerak ke cairan ke bejana yang bertekanan yang lebih tinggi. Selain dapat memindahkan cairan, pompa juga berfungsi untuk meningkatkan kecepatan, tekanan, dan ketinggian cairan. Sehingga dapat dikatakan pompa merupakan mesin fluida yang berfungsi untuk memindahkan fluida cair dari suatu tempat ke tempat lain dengan cara memberikan energi mekanik pada pompa yang kemudian diubah menjadi energi gerak fluida.
B. Definisi Fluida
Pengertian dari fluida sendiri adalah suatu zat atau substansi yang akan mengalami deformasi atau perubahan secara kontinyu serta berkesinambungan apabila terkena gaya geser (tangensial) sekecil apapun. Fluida mempunyai dua sifat fisik yaitu viskositas dan densitas. Dimana viskositas merupakan sifat fluida yang diberikannya tahanan terhadap tegangan geser oleh fluida tersebut. Besar kecilnya viskositas bergantung pada suhu dari fluida tersebut. Untuk fluida cair, makin tinggi suhunya, maka viskositasnya akan makin kecil. Untuk gas, makin tinggi suhunya,maka viskositasnya akan makin besar. Dalam pompa, umumnya yang dipindahkan adalah merupakan fluida dari yang angka viskositasnya rendah sampai dengan viskositas tinggi.
3
C. Pengertian Head
Energi fluida untuk melakukan kerja yang dinyatakan dalam feet/kaki tinggi tekanan (head) fluida yang mengalir. Jadi, head atau tinggi tekanan merupakan ketinggian kolom fluida yang harus dicapai fluida untuk memperoleh jumlah energi yang sama dengan yang dikandung oleh satu satuan bobot fluida yang sama. Dapat dikatakan head merupakan tekanan yang dihasilkan oleh pompa. Pressure gauge, vacuum gauge, atau compund gauge digunakan untuk mengukur head pompa dalam operasinya
Sumber : Sularso, 2000. hal. 21. Persamaan energi persatuan berat fluida untuk sistem pompa gambar diatas, adalah :
Zs = Head statis elevasi isap /suction pompa (m) Zd = Head statis elevasi buang / discharge pompa (m) Ps = Head statis tekanan isap / suction pompa (N/ni2) Pd = Head statis tekanan buang / discharge pompa (N/ m2 ) Vs = Head dinamis kecepatan fluida pada ujung isap / suction pompa (m/det). Hp = Head pompa (m). HL = Head losses total instalasi perpipaan sistem pompa (m).
4
γ = Berat jenis fluida Oleh karena itu, head total pompa adalah :
D. Head Losses
Head Losses adalah kerugian-kerugian head pada aliran yang disebabkan oleh adanya faktor gesek fluida pada dinding dalam pipa, adanya katup-katup, belokan, dan lain-lainnya. Head Losses ada dua macam yaitu Mayor Losses dan Minor Losses Mayor Losses adalah kerugian head yang disebabkan oleh terjadinya gesekan antara fluida yang mengalir dengan dinding pipa. Mayor Losses dipengaruhi oleh kekasaran permukaan dinding pipa bagian dalam, kecepatan aliran fluida serta panjang pipa. Besarnya Mayor Losses dapat dihitung dengan rumus Darcy Weisbach sebagai berikut :
Dimana: HL.a= Mayor Losses (m)
f = Faktor gesek pipa L = Panjang pipa (m) D = diameter pipa bagian dalam (m) V = Kecepatan aliran fluida (m/s) G = Percepatan gravitasi (m/s 2 )
5
Minor Losses Minor Losses adalah kerugian-kerugian yang disebabkan oleh adanya belokan-belokan, katup-katup, percabangan dan juga karena terjadinya perubahan luas penampang pipa saluran. Besarnya minor losses dapat dihitung dengan rumus :
Dimana : HL.i = Minor Losses (m)
k = faktor gesek v = kecepatan rata-rata aliran fluida (m/s) g = Percepatan gravitas (m/ s 2 )
E. Efisiensi
Salah satu dari fungsi pompa yaitu untuk meningkatkan kecepatan, tekanan, dan ketinggian cairan atau fluida yang dipindahkannya. Sehingga dapat dikatakan bahwa pompa sangat memperhitungkan efisiensi dari unjuk kerja yang dilakukan pompa itu sendiri. Dalam hal ini, pompa memiliki beberapa macam efisiensi, yaitu : a. Efisiensi Hidrolis Efisiensi hidrolis adalah efisiensi yang disebabkan oleh adanya kerugian head akibat gesekan antar partikel fluida dan dengan dinding rumah pompa.
6
Dimana : Η = efisiensi hidrolis He = head efektif pompa (m) Hi = head indikatif (m)
b. Efisiensi Volumetris Efisiensi jenis ini adalah efisiensi yang disebabkan oleh adanya kebocoran (sejumlah QL ) fluida dari dalam rumah pompa keluar, misalnya lewat seal-seal pompa.
Dimana : η = efisiensi volumetric Q act = kapasitas actual (3 /S) Q i = kapasitas indikatif (3 /S)
c. Efisiensi Internal/Indikatif Efisiensi internal terjadi akibat kerugian head dan kapasitas yang terjadi pada pompa maka akan menyebabkan kerugian daya.
Dimana : η = efisiensi internal
Pe = daya efektif pompa (Watt) P = daya indikatif pompa (Watt)
7
d. Efisiensi Mekanis Efisiensi mekanis adalah efisiensi akibat kerugian gesekan antara bantalan dan poros pompa.
Dimana : η = efesiensi mekanis P
= daya indikatif (Watt)
Pℎ = daya poros (Watt)
e. Efisiensi Total atau Operasional Merupakan perbandingan antara daya air atau fluida dengan daya yang masuk ke poros pompa. Kurva efisiensi pompa dapat dilihat pada gambar dibawah
Di mana: WHP = daya air pompa (Watt) SHP = daya poros (Watt)
F. Pengertian Kavitasi
Kavitasi adalah gejala menguapnya zat cair yang sedang mengalir, karena tekanannya berkurang sampai di bawah tekanan uap jenuhnya. Misalnya, air pada tekanan 1 atmosfer akan mendidih dan menjadi uap jenuh pada 100
. Tetapi jika
tekanan direndahkan, maka air akan mendidih pada temperatur yang lebih rendah. Jika tekanannya cukup rendah, maka pada temperatur kamarpun air dapat mendidih.
8
Apabila zat cair mendidih, maka akan timbul gelembung-gelembung uap zat cair. Hal ini dapat terjadi pada zat cair yang sedang mengalir di dalam pompa maupun di dalam pipa. Tempat-tempat yang bertekanan rendah dan atau berkecepatan tinggi di dalam aliran sangat rawan terhadap terjadinya kavitasi. Pada pompa misalnya, bagian yang mudah mengalami kavitasi adalah pada sisi isapnya. Kavitasi akan timbul bila tekanan isap terlalu rendah. Jika pompa mengalami kavitasi, maka akan timbul suara berisik dan getaran. Selain itu performansi pompa akan menurun secara tiba-tiba, sehingga pompa tidak dapat bekerja dengan baik. Jika pompa dijalankan dalam keadaan terkavitasi secara terus-menerus dalam jangka waktu lama, maka permukaan dinding saluran di sekitar aliran yang berkavitasi akan mengalami kerusakan. Permukaan dinding akan termakan sehingga menjadi berlubang-lubang atau bopeng. Peristiwa ini disebut erosi kavitasi. Sebagai akibat dari tumbukan gekembung-gelembung uap yang pecah pada dinding secara terus-menerus. Dikarenakan kavitasi memberi banyak kerugian pada pompa, maka kavitasi perlu dihindari. Cara-cara untuk mencegah terjadinya kavitasi antara lain: 1. Tekanan gas diperbesar di dalam pipa di mana fluida yang mengalir dipompakan. Cara ini menuntut dimensi pipa yang mebih besar dengan batasan ±3 atm 2. Sebuah pompa booster dipasang pada ujung pipa is ap 3. Sebuah axial wheel atau halical wheel dipasang tepat di dalam impeller pada poros yang sama, hal ini dimaksudkan untuk menaikkan tekanan dan membuat pusaran terhadap aliran, cara ini merupakan pilihan yang paling baik. Akan tetapi, bila kecepatan putaran (n) dan debitnya (Q) sama dengan kecepatan putar dan debit dari impeller, maka kavitasi justru akan terjadi pada runner pemantu itu sendiri. Oleh karena itu, dalam pemasangannya, runner pembantu ini diperlukan pertimbangan yang sungguh-sungguh.
9
G. Pengertian NPSH(Net Positive Suction Head)/Kinerja Hisapan Pompa
Seperti diuraikan sebelumnya, bahwa kavitasi akan terjadi, apabila tekanan statis suatu aliran zat cair turun sampai di bawah tekanan uap jenuhnya. Jadi, untuk menghindari kavitasi harus diusahakan agar tidak ada satu bagianpun dari aliran dalam pipa yang mempunyai tekanan statis lebih rendah dari tekanan yang ditentukan oleh keadaan aliran dalam pompa. Oleh karena itu, maka definisi suatu tekanan kavitasi atau jika dinyatakan dalam satuan head disebut dengan Net Positive Suction Head (NPSH). Secara matematis NPSH dapat dinyatakan dengan tinggi isap total dikurangi tekanan uap absolut (dalam tinggi kolom fluida yang dipompa). NPSH dapat dinyatakan sebagai ukuran keamanan pompa dari peristiwa kavitasi. 1. NPSH yang tersedia (NPSHA) NPSHA adalah head yang dimiliki oleh suatu zat cair pada sisi isap pompa (ekuivalen dengan tekanan absolut pada sisi isap pompa), dikurangi dengan tekanan uap jenuh zat cair di tempat tersebut. Pada pompa yang menghisap zat cair dari tempat terbuka dengan tekanan atmosfer pada permukaan zat cair , maka besarnya NPSH yang tersedia adalah:
Dengan: Hsv: NPSH yang tersedia (m) Pa: tekanan atmosfer (N/m 2) Pv: tekanan uap jenuh (N/m 2)
: densitas cairan (kg/m3) hs: head isap statis (m) hl: head losses (m)
dengan hs bertanda (+) jika terletak di atas permukaan zat cair yang diisap dan negatif (-) jika terletak di permukaan zat cair yang diisap. Dari persamaan tersebut dapat dilihat bahwa NPSH yang tersedia merupakan tekanan absolut yang masih tersedia pada sisi isap pompa setelah
10
dikurangi tekanan uap. Besarnya tergantung pada kondisi luar pompa di mana pompa tersebut dipasang.
Gambar 2.2: NPSH apabila tekanan atmosfer bekerja pada permukaan air yang diisap Sumber: Sularso, Tahara; Pompa dan Kompresor; Pradya Paramitha; Jakarta;2000; hal 44
Gambar 2.3: NPSH bila tekanan uap bekerja di dalam t angki air hisap yang tertutup Sumber: Sularso, Tahara; Pompa dan Kompresor; Pradya Paramitha; Jakarta;2000; hal 44
11
Jika zat cair diisap dari tangki tertutup seperti pada gambar 2.3, maka pa menyatakan tekanan absolut yang bekerja pada permukaan zat cair di dalam tangki tertutup tersebut, jika tekanan di atas permukaan zat cair sama dengan tekanan uap jenuhnya, maka: pa = pv , sehingga: hsv = -hs - hl harga hs adalah negatif (-) karena permukaan zat cair dalam tangki lebih tinggi daripada sisi isap pompa. Pemasangan pompa semacam ini diperlukan untuk mendapatkan harga h sv atau NPSH yang positif (+).
2. NPSH yang diperlukan (NPSHR ) Tekanan terendah di dalam besarnya terdapat di suatu titik dekat setelah sisi masuk sudu impeller. Di tempat tersebut, tekanannya lebih rendah daripada tekanan pada sisi isap pompa. Hal ini disebabkan karena luas penampang yang menyempit, dan kenaikan kecepatan aliran karena tebal sudu. Jadi, agar tidak terjadi penguapan zat cair, maka tekanan pada lubang masuk pompa dikurangi penurunan tekanan di dalam pompa, harus lebih tinggi daripada tekanan uap zat cair. Head tekanan yang besarnya sama dengan penurunan tekanan ini disebut NPSH yang diperlukan. Agar pompa dapat bekerja tanpa mengalami kavitasi, maka persyaratan yang harus dipenuhi adalah sebagai berikut: NPSH yang tersedia > NPSH yang diperlukan Harga dari NPSH yang diperlukan, diperoleh dari pabrik pompa yang bersangkutan.
BAB III
12
PEMBAHASAN
A. Pompa Pemindahan Positif (Positive Displacement Pump)
Pompa dapat diklasifikasikan dalam beberapa cara yang berbeda, misalnya berdasarkan kondisi kerjanya, cairan yang dipindahkan, bentuk elemen yang bergerak, jenis penggeraknya, serta berdasarkan cara menghantar fluida dari dari pipa hisap ke pipa tekan. Namun secara umum pompa dapat diklasifikasikan menjadi dua garis besar yaitu pompa kinetik dan pompa pemindahan positif (positive displacement pump). Dimana keduanya masih dibagi lagi hingga sedemikian rupa sesuai dengan kelas dan jenisnya. Pada pembahasan kali ini, pompa yang akan dijadikan bahan penulis adalah pompa rotatry dengan multiple rotor , yang merupakan salah satu jenis dari pompa pemindahan positif. Secara umumnya, pengertian dari pompa pemindahan positif (positive displacement pump) adalah pompa dimana perpindahan zat cair (fluida) dari suatu tempat ke tempat lain disebabkan perubahan volume ruang kerja pompa yang diakibatkan oleh gerakan elemen pompa yaitu maju-mundur (bolak-balik) atau berputar (rotary). Dengan perubahan volume tersebut maka zat cair pada bagian keluar (discharge) mempunyai tekanan yang lebih besar dibanding pada bagian masuk (suction) dan konsekuensinya kapasitas yang dihasilkan sesuai volume yang dipindahkan. Pompa ini disebut juga dengan pompa aksi positif. Energi mekanik dari putaran poros pompa dirubah menjadi energi tekanan untuk memompakan fluida. Positive Displacement Pump bekerja dengan cara memberikan gaya tertentu
pada volume fluida tetap dari sisi inlet menuju sisi outlet pompa.
Kelebihan dari penggunaan pompa jenis ini adalah dapat menghasilkan power density (gaya per satuan berat) yang lebih berat. Dan juga memberikan perpindahan fluida yang tetap atau stabil di setiap putarannya. Perpindahan zat cair dalam pompa ini didasarkan pada pembesaran (kerja isap) dan kemudian pengecilan (kerja kempa) kembali ruang dalam rumah pompa. Kecepatan aliran volum (kapasitas) pada
pompa pemindahan positif
berbanding lurus dengan jumlah pembesaran dan pengecilan ruang dalam rumah
13
pompa tiap satuan waktu. Kapasitas pompa ini secara umum dapat dikatakan tidak dipengaruhi oleh tekanan yang dibangkitkan (head) dalam pompa. Jadi dapat disimpulkan bahwa kenaikkan tekanan (head) yang dapat dicapai secara maksimum pada pompa ini tidak tergantung pada jumlah pembesaran dan pengecilan ruang dalam rumah pompa tiap satuan waktu. Pada pompa jenis ini dihasilkan head yang tinggi tetapi kapasitas yang dihasilkan rendah. Ciri-Ciri Umum Pompa pemindahan positip, yaitu :
Head yang dihasilkan relatif tinggi dibanding dengan kapasitas.
Mampu beroperasi pada suction yang kering, sehingga tidak memerlukan proses priming.
Kapasitas atau aliran zat cair tidak berkelanjutan.
Adapun yang termasuk dalam jenis Positive Displacement Pump atau Pompa Perpindahan Positif ini adalah: 1. Pompa Reciprocating Pada pompa jenis ini, sejumlah volume fluida masuk kedalam silinder melalui valve inlet pada saat langkah masuk dan selanjutnya dipompa keluar dibawah tekanan positif melalui valve outlet pada langkah maju.
Kelebihan Pompa Reciprocating Mempunyai tekanan yang tinggi, sehingga bisa dioperasikan pada sistem dengan head yang tinggi.
Kekurangan Pompa Reciprocating
Aliran tidak kontinyu (berpulsa).
Aliran tidak steady.
Apabila perpindahan dilakukan oleh maju mundurnya jarum piston, pompa ini hanya digunakan untuk pemompaan cairan kental dan sumur minyak.
14
Gambar Pompa Reciprocating
2. Pompa rotary Pompa rotary adalah dimana energi ditransmisikan dari motor penggerak ke cairan oleh suatu bagian (elemen) yang mempunyai gerakan berputar di dalam rumah pompa.
B. Pengertian dari Pompa Rotary
Seperti penjelasan singkat sebelumnya, pompa rotary adalah dimana energi ditransmisikan dari motor penggerak ke cairan oleh suatu bagian (elemen) yang mempunyai gerakan berputar di dalam rumah pompa. Pompa jenis ini sebagai ganti pelewatan cairan pompa sentrifugal, pompa rotari akan merangkap cairan, mendorongnya melalui rumah pompa yang tertutup. Hampir sama dengan piston pompa torak akan tetapi tidak seperti pompa torak (piston), pompa rotari mengeluarkan cairan dengan aliran yang lancar (smooth) ( Tyler G. Hicks 1971) Komponen pompa ini secara garis besar terdiri sebuah rumah pompa dengan sambungan saluran isap (suction) dan sambungan saluran kempa (discharge) dan didalam rumah pompa tersebut terdapat komponen yang berputar, yang dapat berupa roda gigi (gear pumps), atau silinder dengan sudu-sudu (sliding-vane pumps), atau ulir (screw pumps).
15
Secara umum prinsip kerja rotary pumps adalah sebagai berikut. Berputarnya elemen dalam rumah pompa menyebabkan penurunan tekanan pada saluran isap, sehingga terjadi aliran cairan dari sumber masuk ke rumah pompa. Cairan tersebut akan mengisi ruang kosong yang ditimbulkan oleh elemen-elemen yang berputar dalam rumah pompa tersebut, cairan terperangkap dan ikut berputar.
C. Karakteristik dan Klasifikasi Pompa Rotary
Dengan mengabaikan kebocoran, pompa rotari memompakan kapasitas yang hampir konstan pada tekanan buang yang bervariasi. Jadi kurva HQ yang biasa hampir menggunakan garis mendatar (Gambar 2-7 : Kurva yang ditunjukan oleh Gambar 2-7 adalah kurva kisaran yang menunjukkan bagaimana kapasitas dan daya kuda pompa rotari gigi-luar). Perpindahan (displacement) pompa rotari bervariasi langsung dengan kepesatannya, kecuali kapasitas dapat dipengaruhi oleh kekentalan dan faktor-faktor lainnya. Cairan yang kental dapat membatasi kapasitas pompa pada kepesatan yang lebih tinggi sebab cairan tidak dapat mengalir dengan cepat ke dalam rumah pompa untuk mengisi ruangan sepenuhnya. Slip atau kerugian kapasitas pemompaan melalui ruang bebas antara rumah pompa dan elemen yang berputar, dengan menganggap kekentalan (viscosity) konstan akan ber-variasi menurut tekanan buangnya. Misalnya, pada gambar 2-7 pada putaran 600 rpm dan tekanan buang 0 psi, kapasitas 108 gpm.Tetapi pada tekanan 300 psi dan pada putaran yang sama, kapasitasnya sebesar 92 gpm. Perbedaanya, 16gpm, adalah slip atau kerugian. Masukan daya ke pompa rotari, kurva karakteristik HQ, akan bertambah besar dengan bertambahnya kekentalan cairan (Gambar 2-8 : Kurva yang ditunjukan oleh Gamhar 2-7 adalah kurva kisaran yang menunjukan bagaimana kapasitas dan daya kuda pompa rotari gigi-dalam). Efisiensi akan menurun dengan membesarnya kekentalan. Ini juga berlaku, tentu s aja, merupakan hal yang penting untuk mengingat karakteristik ini.
Gambar 2-8 menunjukkan contoh
kurava HQ dan PQ untuk pompa rotari jenis roda gigi dalam.
16
17
Seperti halnya dengan pompa sentrifugal, tabel rating sering digunakan untuk memberikan data yang tepat tentang kapasitas, masukan daya, dan tinggi tekanan pompa. Banyak tabel rating (rating table) untuk pompa rotari mempunyai daftar kekentalan, yang menunjukan pengaruh kenaikan dan penurunan kekentalan pada kinerja pompa. Tabel 1 memberikan contoh data kinerja untuk pompa rotari tiga sekrup.
Dalam pembagian jenis atau klasifikasinya, hanya sedikit saja pabrik mengklasifikasikan pompanya berdasarkan penggunaan utama pompa tersebut. Sebagai gantinya pabrik itu memberikan daftar sejumlah penggunaan yang mungkin untuk suatu jenis pompa yang ada. Praktek ini be1awanan dengan praktek yang dilaksanakan pada pompa-pompa sentrifugal yang tekanannya lebih banyak diberikan pada penggunaannya dibandingkan dengan kelas,jenis, atau konstruksinya. Kebanyakan pembuat pompa-pompa rotari menekankan jenis unit tersebut disamping kelasnya, misalnya, sebuah pomparotari roda gigi-dalam. Pengenalan yang demikian merupakan petunjuk yang berguna selamalangkahlangkah awal pemilihan pompa. Tentu saja praktek yang berkenaan dengan ini akan agakberbeda dari pembuat yang satu dengan pembuat lainnya. Pembagian pompa ratari berdasarkan kelasnya dibagi oleh the Hydraulic Institute sebagai unit yang (1) serba-besi, (2) sebagian brons, dan (3) serba-brons. Pada pompa yang serba-besi, setiap bagian pompa yang berhubungan langsung dengan cairan yang dipompakan di buat dari besi, dan bagian-bagian yang mengalami keausan seperti rotor, baling-baling, dan bagian-bagian pompa yang
18
bergerak lainnya tebuat dari brons. Poros dapat dibuat dari baja atau logam bukan besi. Pada pompa yang serba-brons, setiap bagian unit yang berhubungan langsung dengancairan yang dipompakan dibuat dari brons standar masingmasing pembuat pompa, kecuali poros, yang dibuat dari baja tahan karat atau logam-logam bukan besi. Bagian-bagian luar yang tebuat dari baja atau besi ulet (ductile iron) semakin banyak dipakai pada pompa rotari untuk keper1uan penyulingan minyak dan temperatur tinggi. Juga, baja tahan karat seri 300 semakin banyak dipakai pada industri kimia dan makanan. Berbeda
dengan
pengklasifikasian
menurut
bahan
pembuat
atau
kontrusinya, pembagian ini berdasarkan dengan jenis dari pompa dan klasifikasi serta ciri khas dari pompa itu sendiri. Seperti yang ditunjukan susunan pembagian dibawah ini.
Tabel tersebut menunjukan bahwa pompa rotary dibagi menjadi dua, yaitu pompa multiple rotor dan single rotor .
D. Pompa Rotary (multiple rotor)
Multipe rotor pump adalah pompa rotary dengan rotor dalam pompa terdiri dari dua atau lebih. Dalam multiple rotor masih terdapat pembagian lagi.
19
Pembagian tersebut didasarkan pada jumlah rotor yang biasanya berjumlah dua atau lebih. Pompa Rotary (multiple rotor), yaitu: 1. Gear Pumps Sebuah pompa rotary yang sederhana, dimana fluida ditekan dengan menggunakan dua roda gigi. Cara kerja dari pompa ini adalah ketika roda gigi berputar, terjadi penurunan tekanan pada rumah pompa sehingga cairan mengalir dan mengisi rongga gigi. Cairan yang terperangkap dalam rongga gigi terbawa berputar kemudian dikempakan dalam saluran pengeluaran, karena pada bagian ini terjadi pengecilan rongga gigi.
Gb. Prinsip Kerja Gear Pump Saran umum untuk penggunaan gear pumps yaitu: Untuk mencegah terjadinya kemacetan dan aus saat pompa digunakan maka zat cair yang dipompa tidak boleh mengandung padatan dan tidak bersifat korosif.
Keuntungan Gear Pumps • Self priming (menghisap sendiri). • Kapasitas konstan pada putaran tertentu. • Aliran hampir kontinyu. • Arah pemompaan dapat dibalik. • Ringan, menghemat tempat. • Dapat memompa cairan yang mengandung uap dan gas.
20
Kekurangan Gear Pumps • Cairan harus relatif bersih. • Poros harus diberi seal. • Clearence antar bagian-bagian yang berputar harus sekecil-kecilnya. • Tidak diijinkan fluida benda padat.
Pada Gear Pumps atau Pompa Roda terbagi dua, yaitu:
External Gear Pumps atau Pompa Roda Gigi Luar Pompa ini merupakan jenis pompa putar yang paling sederhana.
Apabila gerigi roda gigi berpisah pada sisi hisap, cairan akan mengisi ruangan yang ada diantara gerigi tersebut. Kemudian cairan ini akan dibawa berkeliling dan ditekan keluar apabila giginya bersatu lagi. Roda gigi itu dapat berupa gigi heliks-tunggal, heliks-ganda atau gigi lurus. Beberapa desain mempunyai lubang fluida yang radial pada rada gigi bebas dari bagian atas dan akar gerigi sampai ke lubang dalam roda gigi. Ini memungkinkan cairan melakukan jalan pintas (by-pass) dari satu gigi ke gigi lainnya, yaitu menghindarkan terjadinya tekanan berlebih yang akan membebani bantalan secara berlebihan dan menimbulkan kebisingan. Pompa dengan penggigian luar banyak digunakan untuk memompa minyak pelumas atau cairan lain yang mempunyai sifat pelumasan yang baik.
21
Gambar. Potongan pompa roda gigi dengan penggigian luar (external gear pump)
Gb. Pompa Roda Gigi Luar
Internal Gear Pumps atau Pompa Roda Gigi Dalam Pompa jenis ini mempunyai rotor yang mempunyai gerigi dalam
yang berpasangan dengan roda gigi kecil dengan penggigian luar yang bebas (idler). Sebuah sekat yang berbentuk bulan sabit dapat digunakan untuk mencegah cairan kembali ke sisi hisap pompa. Pompa dengan penggigian dalam dapat digunakan untuk memompa zat cair yang mempunyai kekentalan (viskositas) tinggi, seperti tetes, sirop, dan cat.
22
Gambar. Pompa roda gigi dalam
Gambar. Skema prinsip kerja pompa roda gigi dengan penggigian dalam
2. Lobe Pumps atau Pompa Cuping.
Gb. Lobe Pump
Pompa cuping ini mirip dengan pompa jenis roda gigi penggigian luar dalam hal prinsip kerjanya dan mempunyai dua rotor. Kedua rotor berputar serempak dengan arah putar berlawanan. Jika rotor berputar maka fluida yang terkurung antara casing dan lobe akan mengalir berpindah dari inlet menuju outlet. Oleh karena cairan dialirkan dengan frekuensi yang lebih sedikit tetapi dalam jumlah yang lebih besar dari yang dialirkan oleh pompa roda gigi, maka aliran dari pompa jenis cuping ini akan sekonstan aliran roda gigi.
23
Gb. Cara Kerja Lobe Pump Tersedia juga gabungan pompa-pompa roda gigi dan cuping. Pompa ini dapat dimodifikasi lebih lanjut sesuai dengan yang diinginkan. Tidak jarang ditemukan nama-nama yang berbeda untuk jenis pompa ini walaupun secara prinsipnya menggunakan atau sama dengan pompa cuping. Modifikasimodifikasi yang dibuat tidaklah berbeda jauh dengan prinsip dasarnya hanya saja perlu disesuaikan dengan kondisi dan keadaannya terhadap apa dan untuk apa pompa tersebut diperbuat.
Gambar. Lobe Pumps atau Pompa Cuping
24
Pompa lobe dapat digunakan untuk memompa cairan yang kental (viskositasnya tinggi) dan mengandung padatan. Pemilihan dua rotor lobe atau tiga rotor lobe didasarkan atas ukuran padatan yang terkandung dalam cairan, kekentalan cairan, dan kontinyuitas aliran. Dua rotor lobe cocok digunakan untuk cairan kental, ukuran padatan yang relatif kasar dengan kontinyuitas kecepatan aliran yang tidak halus.
3. Screw Pumps atau Pompa Sekrup. Pompa jenis ini mempunyai dua atau tiga sekrup yang berputar di dalam rumah pompa yang diam. Tersedia sejumlah besar desain untuk berbagai penggunaan. Pompa dua sekrup atau tiga sekrup masing-masing mempunyai satu atau dua sekrup bebas (idler). Aliran melalui ulir-ulir sekrup, sepanjang sumbu sekrup, sekrup-sekrup yang berlawanan dapat dipakai untuk meniadakan dorongan aksial pada pompa. Adapun kelebihan dari pompa ini adalah:
Efisiensinya totalnya tinggi (70 % – 80%)
Ukuran pompa relatif kecil, ringan karena rotor dapat bekerja pada putaran tinggi.
Aliran hampir benar-benar uniform.
Getarannya relatif kecil.
Kapasitas isapnya baik sekali.
Dapat beroperasi dalam berbagai posisi, horizontal, vertikal, miring dan lain-lain. Cara kerja dari pompa ini yaitu gerak putar poros ulir zat cair mengalir
dalam arah aksial. Pompa jenis ini hanya dapat digunakan untuk tekanan pada saluran kempa lebih rendah dari tekanan pada saluran isap dan bila zat cair yang dipompa mempunyai kekentalan tinggi. Pada keadaan kering pompa ini tidak dapat mengisap sendiri, sehingga sebelum digunakan pompa ini harus terisi cairan yang akan dipompa (dipancing).
25
Sama halnya dengan pompa roda gigi, pompa ulir ini cocok untuk memompa zat cair yang bersih dan mempunyai sifat pelumasan yang baik.
Gb. Skema prinsip kerja pompa ulir berporos ganda (double screw pump)
Gb. Potongan pompa ulir berporos ganda
4. Circumferential Piston Pump
Gb. Circumferential Pump
26
Circumferential Piston Pump adalah salah satu jenis pompa rotary dimana fluida masuk dari inlet menuju outlet, melewati ruang antara permukaan piston. Sayap rotor (pada 'piston') memutar di ruang mesin ke rumah
pompa
untuk
memberikan
permukaan
sealing
besar
yang
meminimalkan slip dan menawarkan penanganan yang mudah dan gaya gesek rendah. Cara kerja dari upompa ini adalah cairan memasuki pompa dan diangkut sekitar saluran dengan sayap rotor lalu dipindahkan oleh sayap rotor re-mesh dan ini menghasilkan tekanan di port debit. Output pompa berbanding lurus dengan kecepatan dan arah aliran adalah reversibel. Pemanfaatan pompa ini, umumya digunakan pada pabrik sanitasi makanan atau minuman. Misalnya sanitasi pada produk susu, cream, coklat, makanan hewan, dan masih banyak lagi yang lain.
Gb. Perbedaan Circumferential Piston Pump dan Lobe Pump Dalam dunia industry, banyak yang menyamakan Circumferential Piston Pump, dengan lobe pump (pompa cuping). Memang benar keduanya merupakan jenis pompa pemindahan positif. Tetapi keduanya jiga memiliki perbedaan. Perbedaan yang sangat jelas, terletak pada bentuk/ design dari rotor itu sendiri. Pompa cuping memiliki lobe atau cuping yang biasanya terdiri dari dua maupun tiga cuping. Sedangkan circumferential piston Pump
memiliki
sayap
pada
rotornya.
Permukaan
rotor
dalam
circumferential piston pump juga lebih luas disbanding dengan lobe pump.
27
Hal ini juga lebih menguntungkan dalam segi kegunaan, karena dengan begitu slip yang terjadi akan dapat diminimalisir
28
BAB IV PENUTUP
A. Kesimpulan
Pompa
merupakan
mesin
fluida
yang
berfungsi
untuk
memindahkan fluida cair dari suatu tempat ke tempat lain dengan cara memberikan energi mekanik pada pompa yang kemudian diubah menjadi energi gerak fluida. Umumnya karakteristik yang dimiliki berbagai macam jenis pompa adalah adanya Head, Head Losses, Efisiensi Pompa, Kavitasi, dan NPSH. Dalam pembagiannya secara garis besar pompa dibagi menjadi pompa dinamik dan pompa pemindahan positif. Pompa pemindahan positif adalah pompa dimana perpindahan zat cair (fluida) dari suatu tempat ke tempat lain disebabkan perubahan volume ruang kerja pompa yang diakibatkan oleh gerakan elemen pompa yaitu maju-mundur (bolak balik) atau berputar (rotary). Pompa rotary, masih dibagi lagi menjadi dua, yaitu single rotor dan multiple rotor. Multiple rotor merupakan pompa rotary yang mempunyai jumlah rotor dua atau lebih. Dalam pompa multiple rotor terdapat empat jenis pompa yaitu gear pump(pompa roda gigi), screw pump(pompa ulir), lobe pum(pompa cuping), dan circumferential piston pump. Diman keempat pompa tersebut mempunyai dua atau lebih rotor. Prinsip kerja dan kegunaannya pun berbeda-beda sesuai dengan bentuk dan spesifikasi masing-masing pompa tersebut.
29
B. Saran
Pada circumferential piston pump, dalam beberapa sumber tidak disebutkan sebagai pompa multiple rotor . Hanya sumber dari luar Indonesia yang menyebutkan bahwa
circumferential piston pump
merupakan jenis pompa multiple roto. Untuk itu perlu waktu lebih untuk mendapatkan informasi mengenai circumferential piston pump.
30
DAFTAR PUSTAKA
Hicks Tyler G., Edwards T.W., Teknologi Pemakaian Pompa. Erlangga. Jakarta: 1996 http://sukamta.staff.umy.ac.id/files/2015/POMPA-ROTARI.pdf
(di
akses
18
Maret 2016 13.33) http://library.usu.ac.id/download/ft/tkimia-syahrul7.pdf (di akses 18 Maret 2016 13.50) http://sugeng.lecture.ub.ac.id/Pompa-dan-Penerapannya1.pdf (di akses 18 Maret 2016 14.13) http://eprints.undip.ac.id/41326/3/BAB_II.pdf (di akses 18 Maret 2016 14.30) http://staff.ui.ac.id/ab/material/ptksesi1rotarypump.pptx (di akses 20 Maret 2016 20.27) http://me1065.wdfiles.com/loca/handouts-and-links/Pumps.ppt (di akses 22 Maret 2016 19.35)
31
Hasil Diskusi
Pertanyaan : 1. Rusdi Febriyanto (K2514058) Apakah ada pengaruh banyaknya cuping dalam lobe pump dengan viskositas? Apakah semakin banyak cuping semakin besar viskositas fluida yang melewatinya? 2. Bawono Widyo G. (K2514017) Bagaimanakah, prinsip fluida mengalir dalam lobe pump dengan tiga cuping? 3. Wisnu Yoga P. (K2514070) Apakah gterdapat variasi dari pompa cuping? Adakah variasi dengan panjang cuping berbeda-beda?
Jawaban: 1. Hesti Tri Endraningsih (K2514035) Pada penjelasan pompa cuping telah dijelaskan dua rotor lobe cocok digunakan untuk cairan kental, ukuran padatan yang relatif kasar dengan kontinyuitas kecepatan aliran yang tidak halus. Dengan demikian, semakin kecil atau sedikit jumlah cuping maka fluida yang dapat mengalir merupakan fluida dengan viskositas tinggi serta kekentalan yang tinggi pula. Hal ini karena, denggan cuping lebih sedikit fluida dapat mengalir secara periodik teratur serta tidak macet dan mengganggu kerja pompa. Dalam permasalahan lebih lanjut, fluida yang lebih kompleks akan diadaptasikan dengan variasi bentuk cuping dengan bentuk lain, seperti misalnya variasi bentuk cuping dengan pompa jenis roda gigi.
2. Kukuh Mukti Wibowo (K2514041) Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, prinsip dari mengalirnya fluida dalam pompa cuping ini mirip dengan pompa jenis roda gigi penggigian luar dalam hal prinsip kerjanya dan mempunyai dua rotor. Kedua rotor
32
