BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Pengertian Pompa
Pompa adalah suatu mesin yang digunakan untuk memindahkan fluida dari suatu tempat ke tempat lainnya, melalui suatu media saluran pipa dengan cara menambahkan energi pada
cairan yang dipindahkan dan berlangsung kontiniu. Pompa berfungsi mengubah tenaga dari suatu tenaga penggerak menjadi tenaga tekanan dari fluida, dimana tenaga ini dibutuhkan untuk
mengalirkan fluida dari tekanantempat yang rendah ke tekanantempat yang tinggi .
2.2 Klasifikasi Pompa
Berdasarkan cara pemindahan dan pemberian energy pada pompa dibagi menjadi dua kelompok, yaitu :
- Pompa Pemindah Positif Positive Displacement Pump
- Pompa Pemindah Non Positif Non Positive Displacement Pump
2.2.1 Pompa Pemindah Positif
Pompa pemindah positif adalah pompa yang digunakan untuk mengisi dan mengosongkan volume tertutup secara bergantian. Pompa jenis ini dikelompokkan atas :
- Pompa gerak translasi Reciprocating
Pompa jenis ini mempunnyai silinder dan plunyerpiston yang dilengkapi katup masuk, yang akan membuka silinder ke dalam pipa masuk sewaktu melakukan langkah isap dan
katup keluar yang akan membuka ke arah pipa keluar sewaktu melakukan langkah pengeluaran. Pompa bergerak menggunakan tenaga melalui poros engkol dan torak atau
mekanisme sejenis atau gerak langsung yang digerakkan oleh uap atau gasudara yang bertekenan.
Universitas Sumatera Utara
Jenisnya : pompa torak, pompa pluyer
Gambar 2.1 Pompa Torak untuk Campuran Lumpur, Minyak dan Air
Hicks Edwards, Teknologi Pemakaian Pompa, hal.33
- Pompa Uap dengan Gerak Langsung
Pompa ini dikatakan demikian, karena piston uap dihubungkan dengan pompa piston melalui batang torak tanpa pergerakan engkol atau roda gila.
Jenisnya : Steam ned of a duplex pump, pump neds
Gambar 2.2 Pompa Uap Gerak LangsungTurbin
Sumber;Fritz Deitzel, Turbin Pompa dan Kompresor, hal.32
- Pompa Bergerak Berputar Rotary Pump
Pompa yang terdiri dari rumah roda gigi tetap fixed casing yang berisi roda gigi, ulir, vane, plunyer atau elemen yang sama dan digerakkan oleh perputaran poros.
Jenisnya : pompa roda gigi, pompa lobe, pompa vane, pompa ulir dan pompa liquid ring.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3 Pompa Rotasi Roda Gigi
Hicks Edwards, Teknologi Pemakaian Pompa, hal.33
2.2.2 Pompa Pemindah Non Positif
Pompa pemindah non positif adalah suatu pompa dengan volume ruang yang tidak berubah pada saat pompa bekerja. Energi mekanis secara kontinyu diberikan pada fluida
sehingga fluida mengalami kenaikan kecepatan yang tinggi, energy kinetis yang terjadi pada fluida kenaikan kecepatan, dirubah menjadi energy potensial sehingga fluida mengalami
kenaikan tekanan. Pompa pemindah non positif dikelompokkan atas :
- Pompa sentrifugal
Pompa sentrifugal merupakan pompa yang memanfaatkan gaya sentrifugal karena putaran pada fluidanya dan merubah menjadi energy tekanan tinggi tekanan
Jenisnya : pompa rumah keong, pompa diffuser, pompa turbin
Gambar 2.4 Pompa Sentrifugal Rumah Keong, Pompa Diffuser dan Pompa Turbin
Sumber;Fritz Deitzel, Turbin Pompa dan Kompresor, hal.5
- Pompa Jet
Universitas Sumatera Utara
Pompa jet merupakan gabungan pompa sentrifugal dengan nozel jet atau penyembur pada pipa isap untuk membantu memperbaiki aliran di dalam pompa.
2.3 Pompa Sentrifugal
Pompa sentrifugal adalah suatu jenis pompa pemindah non positif, dimana fluida memasuki impeller secara aksial didekat poros pompa dan mempunyai energi, baik energi
potensial maupun energi kinetik yang diberikan oleh sudu-sudu. Di dalam impeller fluida mengalami percepatan. setelah itu fluida memasuki rumah pompa atau satu seri laluan diffuser
yang mentransformasikan energi kinetik menjadi tinggi tekanan head diikuti dengan penurunan kecepatan.
Gambar 2.5. Penampang Pompa Sentrifugal Satu Tingkat
Fritz Deitzel, Turbin Pompa dan Kompresor, hal.244
Universitas Sumatera Utara
2.3.1 Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal
Daya dari motor diberikan kepada poros pompa untuk memutar impeller, menggerakkan zat cair yang ada di dalam impeller. Karena timbul gaya sentrifugal maka zat cair mengalir dari
tengah impeller keluar melalui saluran diantara sudu-sudu. Head tekanan zat cair menjadi lebih tinggi. Kecepatan bertambah besar karena zat cair mengalami percepatan fluida yang keluar dari
impeller ditampung oleh saluran berbentuk volute spiral dan disalurkan keluar pompa nrelalui nozel sebagai head kecepatan aliran diubah menjadi head tekan.
Impeller pompa berfungsi memberikan kerja ke fluida sehingga energi yang dikaandung bertambah menjadi besar. Selisih energi per satuan berat atau head total fluida antara plens isap
dan plens keluar pompa disebut head total pompa.
Gambar 2.6. Aliran Fluida pada Pompa Sentrifugal
Sularso, Pompa dan Kompresor, hal 4
Universitas Sumatera Utara
2.3.2 Klasifikasi Pompa Sentrifugal
Berikut tabel klasifikasi pompa sentrifugal Tabel 2.1 Klsifikasi Pompa Sentrifugal
Dasar Klasifikasi Klasifikasi
Keterangan
Kapasitas
Tekanan Discharge
Susunan Impeller dan Tingkat Stage
Cara Pemasukan pada Impeller
Rancang bangun casing
Posisi poros
- Low Capacity
- Medium Capacity
- High Capacity
- Low Pressure
- Medium Pressure
- High Pressure
- Single Stage
- Multi Stage
- Multi Impeller dan
Multi Stage -
Single admission
- Double admission
- Single Casing
- Section Casing
20 m
3
jam 20-60
m
3
jam 60
m
3
jam 50
Ncm
2
50-600 Ncm
2
500 Ncm
2
Terdiri dari satu impeller dan satu casing
Terdiri dari beberapa impeller yang tersusun
paralel dalam satu casing Kombinasi antara multi
impeller dan multi stage Cairan masuk pompa melalui
satu sisi impeller Cairan masuk pompa melalui
kedua sisi impeller Terdiri dari satu casing,
dapat vertical atau horizontal split.
Terdiri dari beberapa casing yang tersusun secara vertical
spit terutama untuk multi stage.
Pompa tegak lurus poros
Universitas Sumatera Utara
Tinggi angkat Suction Lift
Jenis Fluida yang Dialirkan
Kecepatan Spesifik
- Vertikal Shaft
- Horizontal Shaft
- Self Priming Pump
- Non Priming Pump
- Water Pump
- Petroleum Pump
- Low Speed Pump
- Medium Speed Pump
- High Speed Pump
Poros pompa mendatar Pompa dilengkapi dengan
vacum device, tidak perlu dipancing dapat menghisap
sendiri Perlu dipancing pada saat
start
40 - 80 rpm
80 - 150 rpm
150 - 300 rpm
Universitas Sumatera Utara
Fluida yang masuk melalui saluran isap ke dalam pompa, kemudian masuk ke dalam impeller dan diteruskan ke rumah pompa kemudian masuk melalui nozel disalurkan keluar pipa
tekan. Pompa sentrifugal akan bekerja normal ppda waktu start, apabila rongga pada sisi isap terisi penuh. Karena putaran poros yang memutar impeller maka fluida dalam sudu-sudu ikut
berputar. Akibatnya timbul gaya sentrifugal yang menimbulkan tekanan pada diameter luar impeller tepatnya di sisi luar sudu-sudu. Apabila tekanan lawan tertahan yang terjadi lebih kecil
dari pada tekanan fluida yang ditimbulkan impeller maka fluida akan mengalir.
2.4 Putaran Spesifik
Putaran spesifik adalah putaran pompa model yang secara geometris sama walaupun ukuran dan putarannya berbeda, bekerja pada satu satuan jumlah aliran debit dan satu satuan
tinggi head pompa �
s
=
��� �
34 2.1
Tinggi energi ini didasarkan pada ketinggian fluida atas bidang pembanding. Jadi fluida tersebut mempunyai energi sebesar Z meter karena posisinya.
Dimana : n = Putaran poros rpm
Q = jumlah putaran m
3
det H = tinggihead
m
2.5 Head
Headtinggi energi adalah energi yang terkandung dalam fluida untuk melakukan kerja yang dinyatakan dalam meter tinggi tekanan fluida yang mengalir. Ada tiga bentuk tekanan yang
terkandung dalam fluida yang mengalir, yaitu :
2.5.1 Tinggi Energi Potensial Z
Fritz Deitzel, Turbin Pompa dan Kompresor, hal.248
Universitas Sumatera Utara
2.5.2 Tinggi Energi Kinetik
Tinggi energi ini adalah suatu ukuran energi kinetik yang terkandung dalam satu satuan bobot fluida yang disebabkan oleh kecepatannya dan dinyatakan dalam persamaan V
2
2g.
2.5.3Tinggi Energi Tekanan
Tinggi energi ini adalah energi yang terkandung oleh fluida akibat tekanan dan sama dengan
� . Jadi tinggi energi Head total yang terkandung dalam satu aliran fluida, sesuai teori Bernoulli adalalah jumlah ketiga energi tersebut, yaitu :
� =
� �
+
�
2
2 �
+ � = �������
2.2
� = ℎ� + ∆ℎ� + ℎ� +
∆�
2
2 �
Hal ini disebut juga dengan tinggi teoritis. Pada kenyataannya tinggi kerja pompa selalu lebih besar dari tinggi teoritis ini disebabkan adanya rugi-rugi pada saluran. Sehingga tinggi kerja
pompa atau Head Total Pompa adalah jumlah tinggi energi keseluruhan ditambah dengan tinggi rugi-rugi sepanjang saluran, yaitu :
2.3
2.2
Austin H Curch, Pompa dan Blower Sentrifugal, hal 10
2.3
Sularso, Pompa dan Kompresor, hal 27
Dimana : ha = head statis M
hp = head tekanan m
P = Tekanan kgfcm
2
� = Berat per satuan volume zat cair yang dipompakan kgfl g = percepatan gravitasi
ms
2
hl = head rugi-rugi m
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.7 Tinggi Tekanan pada Sebuah Pompa
Keterangan gambar hi
= tinggi isap ht
= tinggi tekanan hst
= tinggi statis Pi
= tekanan pada permukaan isap Pt
= tekanan pada permukaan tekan
2.6 Kavitasi
Bila tekanan pada sembarang titik di dalam pompa turun menjadi lebih rendah dari tekanan uap pada temperatur cairannya, cairan itu akan menguap dan membentuk suatu rongga
uap. Gelembung-gelembung akan mengalir bersama-sama dengan aliran sampai pada daerah yang mempunyai tekanan lebih tinggi dicapai dimana gelembung-gelembung itu akan mengecil
lagi secara tiba-tiba, yang akan mengakibatkan tekanan yang besar pada dinding didekatnya. Fenomena ini yang disebut kavitasi.
Universitas Sumatera Utara
Masuknya cairan secara tiba-tiba ke dalam ruangan yang terjadi akibat pengecilan gelembung-gelembung uap tadi akan menyebabkan kerusakan-kerusakan mekanis, yang kadang-
kadang dapat menyebabkan terjadinya erosi, yaitu terjadinya lubang-lubang. Sifat-sifat lain yang terjadi akibat kavitasi dapat berupa bunyi ketukan yang kuat dan akan mengakibatkan getaran
pada bagian-bagian pompa. Energi yang dibutuhkan untuk melakukan percepatan pada fluida untuk mendapatkan
kecepatan yang tinggi dalam pengisian yang tiba-tiba ada ruangan kosong adalah merupakan kerugian, dengan demikian kavitasi selalu diikuti oleh penurunan effisiensi.
Gambar 2.8. Hubungan Antara Koefisien Kavitasi dengan Kecepatan Spesifik
Sularso, Pompa dan Kompresor, hal 4
2.7 Net Positive Suction Head NPSH