Pengertian Pompa Putaran Spesifik Kavitasi

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