MAKALAH FISIKA DASAR PRINSIP KERJA POMPA SENTRIFUGAL
Disusun Oleh :
Andrea Ramadhan (0906488760) (0906488760) Anissa Yanuarina Putri (0906636743) (0906636743) Aprilia Dyah Ayu ( 0906515950) Elin Sumarlin ( 0906636781) Hidayah Sepadawati (0906636831)
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA 2010
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, karena hanya berkat rahmat- Nya pula kami dapat menyelesaikan makalah fisika dasar yang berjudul “ Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal “ ini.
Adapun penulisan makalah ini dalam rangka memenuhi salah satu tugas mata kuliah Fisika Dasar I pada semester 2 Fakultas Teknik Universitas Indonesia tahun akademik 2010. Tidak lupa kami haturkan terima kasih kepada semua pihak yang telah bersedia membantu menyesaikan maklah ini, diantaranya : 1.
Drs. Djonaedi S M.Si., selaku dosen fisika dasar
2.
Teman-teman seperjuangan dan juga semua pihak yang tidak dapat kami
sebutkan satu per satu. Pada akhirnya, sesuai dengan kata pepatah juga, bahwa tak ada gading yang tek retak. Begitu juga makalah kami yang rasanya masih jauh dari kesempurnaan, maka saran-saran yang membangun akan kami terima dengn senang hati.
Depok, Mei 2010
Penulis
DAFTAR ISI
Kata Pengantar Pengantar ....................................... ........................................................ ................................... ................................ ..............
i
Daftar Isi ....................................... ......................................................... ................................... ................................... ..................... ..... ..
ii
Bab I Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Belakang ................................................. ..................................................................... ................................. .............
1
1.2 Rumusan Rumusan masalah .................................... ............................................................... ........................................ .............
1
1.3 Tujuan penulisan .......................................... ........................................................................ ..................................... .......
2
1.4 Manfaat Manfaat Penulisan ....................................... ...................................................... ..................................... ......................
.
2
1.5 Metodelogi Metodelogi Penulisan ...................................... .................................................................. .................................. ......
2
1.6 Sistematika Penulisan ......................................... ............................................................... .............................. ........
2
Bab II Pembahasan 2.1 Sejarah dan Perkembangan Perkembangan Pompa sentrifugal .............................. ..............................
3
2.2 Elemen-elemen Elemen-elemen Utama pompa Sentrifugal
4
.............................. ..............................
2.3 Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal ................................................... ...................................................
8
2.4 Proteksi Pompa sentrifugal ............................................. .......................................................... .............
9
2.5 Pemanfaatan Pemanfaatan Pompa Sentrifugal ................................................ ................................................... ...
10
2.6 Keunggulan dan Kelemahan Pompa Sentrifugal ………………………
11
Bab III Kesimpulan ……………………………………………………….
12
Daftar Pustaka ................................. ................................................... ................................................ ................................ ………
13
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Pompa, mungkin alat yang tidak begitu asing bagi kita dan apalagi bila ditanyakan apa Anda mengenal pompa.
Pertanyaan Pert anyaan ini juga mungkin terlalu terlal u
sederhana jika harus dilontarkan kepada mereka yang sudah bekerja di suatu pabrik, bahkan bagi orang awam sekalipun. Jika disebut nama pompa tentu yang pertama kita ingat, adalah pompa air karena pompa ini mungkin yang berkenaan langsung dengan kehidupan kita sehari-hari. Padahal jenis pompa sebenarnya tidak hanya pompa air saja, ada banyak jenis pompa yang digunakan manusia untuk membantu meringankan tugasnya. Pompa secara sederhana didefinisikan sebagai alat transportasi fluida cair. Jadi, jika fluidanya tidak cair, maka belum tentu pompa bisa melakukannya. Misalnya fluida gas, maka pompa tidak dapat melakukan operasi pemindahan tersebut. Namun, teknologi sekarang sudah jauh berkembang di mana mulai diperkenalkan pompa yang multi-fasa, yang dapat memompakan fluida cair dan gas. Namun dalam tulisan ini, hanya dibahas tentang pompa yang mengalirkan fluida cair, dan t opiknya opiknya dipersempit untuk yang berjenis sentrifugal. Pompa jenis sentrifugal ini mungkin agak asing di telinga kita, padahal dia banyak memberi manfaat bagi kita, terutama untuk dunia industri. . 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah dikemukakan maka beberapa masalah dapat dirumuskan dirumuskan dan akan dibahas dalam makalah ini adalah : 1. Apakah sebenarnya pompa sentrifugal sentrifuga l itu itu ? 2. Bagaimanakah sejarah ditemukannya pompa sentrifugal? 3. Apakah komponen-komponen utama yang ada pada pompa sentrifugal? 4. Bagaimana Bagaimana prisip kerja dari pompa sentifugal? sentifugal? 5. Apakah kegunaan pompa sentrifugal sentrifug al dalam kehidupan sehari- hari? 6. Bagaimana Bagaimana cara pemeliharaan pompa pompa sentrifugal agar tidak cepat cepat rusak?
1.3 Tujuan Penulisan Penulisan makalah ini dimaksudkan untuk mencapai beberapa tujuan, diantaranya: 1. Memahami detail tentang pompa sentifugal se ntifugal 2. Mengetahui sejarah dan perkembangan pompa sentrifugal 3. Mengetahui elemen-elemen elemen-elemen utama dari dar i pompa sentifugal 4. Memahami prinsip kerja dari pompa sentrifugal 5. Mengetahui kegunaan dari pompa sentrifugal 6. Mengetahui cara perawatan pompa sentrifugal
1.4 Manfaat Penulisan Kami berharap dari penulisan makalah ini dapat membantu kita semua mengenal dan memahami pompa sentrifugal, serta dapat mengaplikasikannya dalam kehidupan sehari-hari.
1.5 Metodelogi Penulisan Penulis
menggunakan
metode
kepustakaan
dan
internet
untuk
mendapatkan data dan informasi yang diperlukan. Adapun teknik yang dipergunakan dipergunakan pada penelitian penelitian ini adalah studi pustaka, dalam metode ini, ini, penulis membaca buku-buku, artikel yang ada di internet, dan literatur yang berhubungan dengan makalah ini.
1.6 Sistematika Penulisan Makalah ini terdiri dari tiga bab, yakni bab I berupa pendahuluan, bab 2 merupakan bagian isi dan bab 3 berupa penutup. Bab pendahuluan berisi latar belakang, rumusan masalah, tujuan dan manfaat penulisan, metodelogi penulisan dan sistematika penulisan. Bab kedua berisi pokok-pokok bahasan yang terdiri dari, sejarah dan perkembangan pompa sentrifugal, komponen utama pompa sentrifugal, prinsip kerja, proteksi serta manfaat pompa sentrifugal. Bab ketiga berupa kesimpulan.
BAB II PEMBAHASAN
2.1 Sejarah dan Perkembangan Pompa Sentrifugal Pompa sentrifugal merupakan pilihan utama para insinyur dalam aplikasi pompa. Hal ini di karenakan pompa sentrifugal sangat sederhana dan serbaguna. Pompa sentrifugal diperkenalkan oleh Denis Papin tahun 1689 di Eropa dan dikembangkan dikembangkan di Amerika Serikat pada awal tahun t ahun 1800-an. Pada awalnya pompa ini dikenal sebagai baling-baling Archimedean. Pada saat itu diproduksi untuk aplikasi head rendah yang mana fluida bercampur sampah dan benda padat lainnya.
Dan
awalnya
mayoritas
aplikasi
pompa
menggunakan
pompa
positive_displacement.
Gambar 2.1 Pompa sentrifugal saat pertama dibuat
Tingkat kepopuleran pompa sentrifugal dimulai sejak adanya pengembangan motor elektrik kecepatan tinggi (high speed electric motors), turbin uap, dan mesin pembakaran ruangan (internal combustion engines). Pompa sentrifugal merupakan mesin berkecepatan tinggi dan dengan adanya pengembangan
penggerak
kecepatan
pengembangan pompa menjadi lebih efisien.
tinggi
telah
memungkinkan
Sejak tahun 1940-an, pompa sentrifugal menjadi pompa pilihan untuk berbagai aplikasi. Riset dan pengembangan menghasilkan peningkatkan kemampuan dan dengan ditemukannya material konstruksi yang baru membuat pompa memiliki cakupan bidang yang sangat luas dalam penggunaannya. Sehingga tidak mengherankan jika hari ini ditemukan efisiensi 93% lebih untuk pompa besar dan 50% lebih untuk pompa kecil. Pompa sentrifugal modern mampu mengirimkan hingga 1,000,000,_ (gl/min) dengan head hingga 300 feet yang biasanya dipakai pada industri tenaga nuklir. Dan boiler feed pump telah dikembangkan sehingga dapat mengirimkan 300 (gl/min) dengan head lebih dari 1800 feet. Pada fase selanjutnya pompa pompa sentrifugal ini paling banyak banyak digunakan di pabrik kimia. Pompa sentrifugal biasa digunakan untuk memindahkan berbagai macam fluida, mulai dari air, asam sampai slurry atau campuran cairan dengan katalis padat (solid). Dengan desain yang cukup sederhana, pompa sentrifugal bisa disebut sebagai pompa yang paling populer di industri kimia. . 2.2
Elemen-Elemen Elemen-Elemen Utama Uta ma pompa sentrifugal Secara garis besar elemen atau komponen-komponen utama dari pompa sentrifugal ini adalah sebagai berikut :
Gambar Gambar 2.2 Bagian-bagian Pompa Sentrifugal
(1). Impeller Impeller merupakan cakram bulat dari logam dengan lintasan untuk aliran fluida yang sudah terpasang. Impeler biasanya terbuat dari perunggu, polikarbonat, besi tuang atau stainless steel, namun bahan-bahan lain juga digunakan. Sebagaimana kinerja pompa tergantung pada jenis impelernya, maka penting untuk memilih rancangan yang cocok dan mendapatkan impeler dalam kondisi yang baik. Jumlah impeler menentukan jumlah tahapan pompa. Pompa satu tahap memiliki satu impeler impeler dan sangat cocok untuk layanan layanan head (=tekanan) rendah. Pompa dua tahap memiliki dua impeler yang terpasang secara seri untuk layanan head sedang. Pompa multi-tahap memiliki tiga impeler atau lebih terpasang seri untuk layanan head yang tinggi. Impeler dapat digolongkan atas dasar: a. Arah utama aliran dari sumbu putaran: aliran radial, aliran aksial, aliran campuran b. Jenis hisapan: hisapan tunggal dan hisapan ganda c. Bentuk atau konstruksi mekanis Macam-macam jenis impeller adalah sebagai berikut: a. Impeller yang tertutup . Impeler yang tertutup memiliki baling-baling yang ditutupi oleh mantel (penutup) pada kedua
sisinya. Biasanya digunakan untuk pompa pompa air,
dimana
baling-baling
seluruhnya
mengurung
air.
Hal
ini
mencegah
perpindahan air dari sisi pengiriman ke sisi penghisapan, yang akan mengurangi efisiensi pompa. Dalam rangka untuk memisahkan ruang pembuangan dari ruang penghisapan, diperlukan sebuah sambungan yang bergerak diantara impeler dan wadah pompa. Penyambungan ini dilakukan oleh cincin yang dipasang diatas bagian penutup impeler atau dibagian dalam permukaan silinder wadah pompa. Kerugian dari impeler tertutup ini adalah resiko yang tinggi terhadap rintangan. b. Impeler terbuka dan semi terbuka. Memudahkan
dalam
pemeriksaan
impeller.
kemungkinan
tersumbatnya kecil. Akan tetapi utnuk menghindari terjadinya penyumbatan melalui resirkulasi internal, volute atau back-plate pompa harus diatur secara manual untuk mendapatkan setelan impeler yang benar. c. Impeler pompa berpusar/vortex berpusar/vortex Impeller ini cocok untuk bahan- bahan padat dan “berserabut” akan tetapi pompa ini 50% kuran efisien dari rancangan yang konvensional.
Gambar 2.3 Impeller
(2). Kasing pompa Fungsi utama kasing adalah menutup impeler pada penghisapan dan pengiriman pada ujung dan sehingga berbentuk tangki tekanan. Tekanan pada ujung penghisapan dapat sekecil sepersepuluh tekanan atmosfir dan pada ujung pengiriman dapat dua puluh kali tekanan atmosfir pada pompa satu tahap. Untuk pompa multi- tahap perbedaan tekanannya jauh lebih tinggi.
kasing dirancang untuk tahan paling sedikit dua kali tekanan ini untuk menjamin batas keamanan yang cukup. Fungsi kasing yang kedua adalah memberikan media pendukung dan bantalan poros untuk batang torak dan impeler. Oleh karena itu kasing pompa harus dirancang untuk: o
Memberikan kemudahan mengakses ke seluruh bagian pompa untuk pemeriksaa, perawatan dan perbaikan.
o
Membuat wadah anti bocor dengan memberikan kotak penjejal
o
Menghubungkan pipa-pipa hisapan dan pengiriman ke flens secara langsung
o
Mudah dipasang dengan mudah ke mesin penggerak (motor listrik) tanpa kehilangan daya.
Gambar 2.4 Kasing Pompa (3). Back Plate Back plate terbuat dari logam dimana dengan kasing pompa membentuk kamar cairan untuk fluida untuk dijadikan tekanan. (4). Mechanical Seal Koneksi antara batang motor shaft/pompa dan selubung pompa dilindungi oleh suatu segel mekanik (5). Shroud and Legs Kebanyakan jenis pompa di coba dengan shourd dan legs yang dapat disetel. Shroud dibatasi untuk meredam suara gaduh dan melindungi motor dari kerusakan (6). Pump Shaft
Kebanyakan pompa mempunyai batang potongan yang ditempatkan dibatang motor untuk menggabungkan tekanan, menghapuskan penggunaan keyways. Perakitan batang potongan dapat didesain secara sederhana, sekalipun begitu masih menjamin pengarahan metode untuk mengurangi suara gaduh dan getaran. Untuk pompa sentrifugal multi-stage panjang batang pompa akan berbeda tergantung dari banyaknya pendorong yang digunakan.
Gambar 2.5 Pump Shaft (7). Adaptor Kebanyakan pompa dengan suatu standar IEC motor elektrik. Koneksi antara motor dan backplate dihubungkan oleh suatu adaptor dimana sesusai dengan standar IEC atau C-frame C- frame motor elektronik. 2.3 Prinsip Kerja Mesin Sentrifug Sentr ifugal al Pompa sentrifugal mempunyai sebuah impeller (baling-baling) untuk mengangkat zat cairan dari tempat yang lebih rendah ke tempat yang lebih tinggi. Daya dari luar diberikan kepada poros pompa untuk memutarkan impeller di dalam zat cair. Maka zat cair yang ada didalam impeller, oleh dorongan sudu-sudu dapat berputar. Karena timbul gaya sentrifugal maka zat cair mengalir dari t engah impeller ke luar melalui saluran diantara sudu-sudu. Disini head tekanan zat cair menjadi lebih tinggi. Demikian pula head kecepatannya menjadi lebih tinggi karena mengalami percepatan. Zat cair yang keluar melalui 5 impeller ditampung oleh saluran berbentuk volut (spiral) dikelilingi impeller dan disalurkan keluar pompa melalui nosel. Didalam nosel ini sebagian head kecepatan aliran diubah menjadi head tekanan. Jadi impeller pompa berfungsi memberikan kerja pada zat cair sehingga
nergy yang dikandungnya dikandung nya menjadi lebih besar. Selisih
nergy per
satuan berat berat atau head total zat cair antara flens flens isap dan flens keluar disebut disebut head total pompa. Dari uraian diatas jelas bahwa pompa sentrifugal dapat mengubah
nergy mekanik dalam bentuk kerja poros menjadi enrgi fluida. Energi inilah yang mengakibatkan perubahan head tekanan , head kecepatan dan head potensial pada zat cair yang mengalir secara continue. Pada keliling luar kipas, zat cair mengalir dalam rumah pompa dengan tekanan dan kecepatan tertentu. Dalam rumah pompa ini zat cair disalurkan sedemikian rupa, sehingga terdapat perubahan kecepatan ke dalam tekanan yang sempurna. Oleh karena ini, kolom zat cair dalam saluran kempa digerakkan. Zat cair ini bergerak dalam aliran yang tak terputus-putus dari saluran isap melalui pompa ke saluran kempa.
gambar 2.6 prinsip kerja pompa 2.4 Sistem Proteksi Pompa Sentrifugal Agar pompa dapat beroperasi dengan baik, terdapat prosedur proteksi standar yang diterapkan pada pompa sentrifugal. Beberapa standar minimum paling tidak terdiri dari: 1. Proteksi terhadap aliran balik . Aliran keluaran pompa dilengkapi dengan check valve yang membuat aliran hanya bisa berjalan satu arah, searah dengan arah
aliran keluaran pompa. 2. Proteksi terhadap overload. Beberapa alat seperti pressure switch low, flow switch high, dan overload relay pada motor pompa dipasang pada sistem
pompa untuk menghindari menghindari overload .
3. Proteksi terhadap vibrasi. Vibrasi yang berlebihan akan menggangu kinerja dan berkemungkinan merusak pompa. Beberapa alat yang ditambahkan untuk menghindari vibrasi berlebihan ialah vibration switch dan vibration monitor . 4. Proteksi terhadap minimum flow. Peralatan seperti pressure switch high (PSH), flow switch low (FSL), dan return line yang dilengkapi dengan control valve dipasang pada sistem pompa untuk melindungi pompa dari kerusakan akibat tidak terpenuhinya minimum flow. 5. Proteksi terhadap low NPSH available. Apabila pompa tidak memiliki NPSHa yang cukup, aliran keluaran pompa tidak akan mengalir dan fluida terakumulasi dalam pompa. Beberapa peralatan safety yang ditambahkan pada sistem pompa ialah level switch low (LSL) dan pressure switch low (PSL). 2.5 Penggunaan Pompa Sentrifugal Dalam kehidupan sehari-hari pompa sentrifugal banyak memberikan berbagai manfaat besar bagi manusia, terutama pada bidang industri. Secara umum pompa pompa sentrifugal digunakan digunakan untuk kepentingan pemindahan pemindahan fluida dari dari satu tempat ke tempat yang lainnya Berikut ini beberapa contoh lain pemanfaatan pemanfaatan po mpa sentrifugal, diantarany d iantaranya: a: a) Pada industri industr i minyak bumi, sebagian besar pompa yang digunakan dalam dala m fasilitas gathering station, suatu unit pengumpul fluida dari sumur produksi sebelum diolah dan dipasarkan, ialah pompa bertipe sentrifugal. b) Pada industri perkapalan pompa sentrifugal banyak digunakan untuk memeperlancar proses kerja di kapal. c) Pompa
sentrifugal
WARMAN
dirancang
khusus
untuk
memompakan lumpur, bahan kimia, dan semua larutan cair yang bercampur dengan partikel padat. d) Pompa sentrifugal dan reciprocating RUHRUMPEN untuk berbagai jenis aplikasi, aplikasi, seperti: industri proses, proses, perkapalan, perkapalan, dock & lepas pantai, oil & gas dan aplikasi umum lainnya.
2.6 Keunggulan dan Kelemahan Pompa Sentrifugal Pada beberapa beberapa kasus pemanfaatan
pompa sentrifugal, pompa ini
memberikan efisiensi yang lebih baik dibandingkan pompa jenis displacement. Hal ini dikarenakan pompa ini memiliki keunggulan dari pompa lainnya. Keunggulan-keunggulan Keunggulan-keunggulan tersebut diantaranya diantaranya : a) Principe kerjanya sederhana b) Mempunyai banyak jenis c) Konstruksinya kuat d) Tersedia berbagai jenis pilihan kapasitas output debit air e) Poros motor penggerak dapat langsung disambung ke pompa f) Pada umumnya untuk volume yang sama dengan pompa displacement, harga pembelian pompa sentrifugal lebih rendah. g) Tidak banyak bagian-bagian yang bergerak (tidak ada katup dan sebagainya), sehingga pemeliharaannya mudah. h) Lebih sedikit memerlukan tempat. i) Jumlah putaran tinggi, sehingga memberi kemungkinan untuk pergerakan langsung oleh sebuah electromotor atau turbin. j) Jalannya tenang, sehingga fondasi dapat di buat ringan. k) Bila konstruksinya disesuaikan, memberi kemungkinan untuk mengerjakan zat cair yang mengandung kotoran. l) Aliran zat cair tidak terputus – terputus – putus. putus. Namun disamping memiliki keunggulan pompa sentrifugal ini juga tidak luput dari yang namanya kelemahan. Adapun kelemahan dari pompa ini adalah: a) Dalam keadaan normal pompa sentrifugal tidak dapat menghisap sendiri (tidak dapat memompakan udara). b) Kurang cocok untuk mengerjakan zat cair kental, terutama pada aliran volume yang kecil.
BAB III KESIMPULAN
Berdasarkan pada bagian isi makalah dapat diambil beberapa buah kesimpulan: a) Pompa sentrifugal pertama kali dibuat pada tahun 1689 oleh Denis Papin di eropa dan dikembangkan di Amerika Amerika Serikat b) Pompa sentrifugal terdiri dari beberapa komponen-komponen yang utama diantaranya, impeller, Kasing pompa, Back Plate, Mechanical Seal, Shroud and Legs, Pump Shaft, adaptor. c) Sistem proteksi pompa sentrifugal terdiri dari, proteksi terhadap aliran balik, proteksi terhadap overload, fibrasi, minimum flow, dan proteksi terhadap low NPSH available. d) Manfaat dari pompa sentrifugal banyak dipakai di bidang industri, seperti perminyakan, perkapalan dan lain-lain e) Pompa sentrifugal lebih unggul dibanding pompa lainnya dalam beberapa hal
DAFTAR PUSTAKA
http://bpompa.blogspot.com/20 http://bpompa.blogspot.com/2009/09/sejarah-pompa-sen 09/09/sejarah-pompa-sentrifugal_04.html trifugal_04.html http://begokmild.com/2010/03/pompa-sentrifugal/ http://www.scribd.com/doc/27804524 http://www.scribd.com/doc/27804524/pompa-sentrifugal /pompa-sentrifugal# # http://industrikimia.com/tutorial/mengenal-kompon http://industrikimia.com/tutorial/mengenal-komponen-dalam-pompa-cen en-dalam-pompa-centrifugal trifugal www.cheresources.com/cen www.che resources.com/centrifugal...s3.shtml trifugal...s3.shtml http://me-poltekkapal.info/2010/04/analisis-pompa-se http://me-poltekkapal.info/2010/04/analisis-pompa-sentrifugal/ ntrifugal/
