TEKNIK KIMIA: POMPA SENTRIFUGAL

POMPA SENTRIFUGAL

I. TUJUAN PERCOBAAN

Setelah melakukan praktikum mahasiswa dapat diharapkan :

1. Mengetahui bagian-bagian pompa sentrifugal dan fungsi masing-masing bagian

tersebut.

2. Memahami prinsip kerja pompa sentrifugal.

3. Menghitung tekanan yang diberikan pompa dan daya pompa sentrifugal.

II. ALAT DAN BAHAN YANG DIGUNAKAN

- Seperangkat alat pompa sentrifugal yang berada di Laboratorium Pilot Plant.

III. DASAR TEORI

Pompa sentrifugal merupakan alat pemindah fluida dengan menggunakan gaya sentrifugal yang diakibatkan gerak putar impeler. Seluruh impeler berputar dalam rumah pompa (chasing) dengan kecepatan tinggi, sehingga memberikan percepatan pada fluida yang dialirkan. Energi yang ditransfer dari motor penggerak ke impeler melalui percepatan sentrifugal. Fluida yang dialirkan dikonversikan menjadi energi kinetik dan energi tekan. Tinggi tekan (head) yang dicapai suatu pompa tergantung pada putarannya, diameter, dan bentuk lengkungan impeler. Karena tinggi tekan pompa terbatas, maka dengan menghubungkan beberapa impeler saling berurutan pada suatu poros akan didapatkan tinggi tekan yang lebih besar.

Pompa sentrifugal tidak dapat menghisap sendiri, hal ini disebabkan oleh konstruksinya. Pompa ini tidak memiliki chek valve dalam keadaan diam, cairan mengalir ke tangki yang besar. Bila pompa dioperasikan dalam keadaan kosong, vakum yang dihasilkan tidak cukup untuk mengisap fluida yang dialirkan masuk ke rumah pompa.

Pompa sentrifugal pada saat mulai dipakai harus dipenuhi cairan, hal ini dilakukan dengan jalan membuka valve tekan. Dengan cara ini cairan bisa mengalir kembali ke saluran tekan (discharge) dengan :

- Vd = Kecepatan linier fluida pada pipa discharge (m/s)

- Vs = Kecepatan linier pada pipa suction (m/s)

- g = Percepatan gravitasi bumi (m/s2)

- Z = Perbedaan tinggi pengukuran suction dan discharge (m) = 0,3 m

Menurut hukum Kontinuitas untuk fluida inkompressibel (tak dapat dimanfaatkan dan densitas tetap) berlaku:

Pompa sentrifugal umumnya didesain sehingga dapat beroperasi secara terus-menerus untuk berbulan-bulan bahkan bertahun-tahun. Pompa sentrifugal seringkali mengandalkan zat cair yang dipompakan sebagai pendingin dan pelumasan terhadap bearing pompa dan komponen pompa lainnya. Energi mekanik cairan ditingkatkan menggunakan aksi (gaya) sentrifugal.

Pompa sentrifugal merupakan pompa yang paling banyak digunakan karena mempunyai bentuk yang sederhana dan harga yang relatif murah. Berikut ini adalah beberapa keuntungan pompa sentrifugal dibandingkan jenis pompa perpindahan positif (Lazarkiewics, 1965) :

1. Gerakan impeler yang kontinyu menyebabkan aliran tunak dan tidak berpulsa.

2. Keandalan operasi tinggi disebabkan gerakan elemen yang sederhana dan tidak adanya katup – katup.

3. Kemampuan untuk beroperasi pada putaran tinggi, yang dapat dikopel dengan motor listrik, motor bakar atau turbin uap.

4. Ukuran kecil sehingga hanya membutuhkan ruang yang kecil, lebih ringan dan biaya instalasi ringan.

5. Harga murah dan biaya perawatan murah.

Contoh pompa sentrifugal sederhana yang paling umum digunakan ditampilkan pada gambar 1. Zat cair masuk melalui sambungan isap yang konsentrik dengan sumbu elemen putar berkecepatan tinggi yang disebut impeller. Impeller ini mempunyai sudu-sudu radial yang dicorkan pada impeller tersebut. Zat cair mengalir keluar di dalam ruang-ruang antara sudu dan meninggalkan impeller dengan kecepatan yang jauh lebih besar dari pada waktu masuk. Bila pompa bekerja dengan baik, ruang antara sudu-sudu terisi penuh oleh zat cair yang mengalir tapa kavitasi. Zat cair yang meninggalkan keliling luar impeller dikumpulkan didalam rumahan berbentuk spiral yang dinamakan volute dan meninggalkan pompa melalui sambungan buang yang arahnya tangensial (arah singgung). Dalam volute tinggi tekan kecepatan zat cair dari impeller diubah menjadi tinggi tekan tekanan.

Pada pompa sentrifugal, energi penggerak dari luar diberikan kepada poros yang kemudian digunakan untuk menggerakkan baling-baling yang disebut impeler. Impeler memutar cairan yang masuk ke dalam pompa sehingga mengakibatkan energi tekanan dan energi kinetik cairan bertambah. Cairan akan terlempar ke luar akibat gaya sentrifugal yang ditimbulkan gerakan impeler. Cairan yang keluar dari impeler ditampung oleh saluran berbentuk volute (spiral) di keliling impeler dan disalurkan ke luar pompa melalui difuser. Di dalam difuser ini sebagian energi kecepatan akan diubah menjadi energi tekanan.

Ketika sebuah objek benda diputar dalam gerak melingkar, benda tersebut akan cenderung terlempar keluar dari pusat lingkaran. Prinsip kerja dari pompa sntrifugal dapat dilihat pada Gambar 2.

Satu cara untuk menambah energi kepada fluida cair adalah dengan memutar fluida tersebut dalam arah melingkar. Gaya yang mengakibatkan sebuah objek terlempar keluar dalam gerak melingkar disebut gaya sentrifugal.

Bagian pompa yang memutar flluida cair disebut impeller. Fluida cair mengalir melalui inlet pompa dan masuk kedalam titik pusat impeller. Selanjutnya impeller akan menggerakkan fluida tersebut dalam gerak melingkar, Fluida cair akan didorong dari titik pusat menuju bagian terluar dari bibir impeller. Semakin cepat impeller berputar, akan semakin cepat fluida cair bergerak. Impeller disusun dari rangkaian vanes atau blade, yang berpungsi untuk mengarahkan aliran fluida).

Gaya sentrifugal mendorong fluida cair menjauhi titik pusat impeller. Selanjutnya fluida cair memasuki rumah pompa ketika terlempar keluar dari bagian terluar impeller tersebut. Ketika fluida cair memasuki rumah pompa, kecepatannya akan berkurang. Berkurangnya kecepatan fluida cair akan menaikkan tekanan fluida cair. Pada saat gaya sentrifugal menggerakkan fluida cair menjauhi pusat impeller, daerah bertekanan rendah akan terbentuk pada pusat impeller. Terbentuknya daerah bertekanan rendah pada pusat impeller selanjutnya akan mampu mengalirkan fluida cair dari system masuk kedalam impeller. Pada pompa centrifugal, fluida cair digerakkan oleh gaya centrifugal dari daerah bertekanan rendah di pusat impeller menuju daerah bertekanan tinggi di discharge pompa.

VI. PROSEDUR KERJA

1. Memeriksa kelengkapan pompa sentrifugal yang digunakan dan melakukan pembersihan jika diperlukan.

2. Melakukan pembongkaran pompa untuk mengetahui bagian- bagian pompa tersebut.

3. Memasang kembali bagian-bagian pompa yang telah dibongkar.

4. Selesai percobaan, mengembalikan pompa dalam keadaan rapi dan bersih serta menyimpannya ditempat yang telah ditentukan.

V. DATA PENGAMATAN

Bagian-Bagian Pompa Tidak Bergerak

VI. ANALISA PERCOBAAN

Setelah melakukan percobaan ini dapat disimpulkan bahwa pompa sentrifugal adalah pompa yang dapat bekerja dengan mengubah energi kinetis (kecepatan) cairan menjadi energi potensial (dinamis) melalui suatu impeller yang berputar dalam casing. Prinsip kerja dari pompa sentrifugal ini adalah Pompa digerakkan oleh motor, daya dari motor diberikan kepada poros pompa untuk memutar impeler yang dipasangkan pada poros tersebut. Zat cair yang ada dalam impeler akan ikut berputar karena dorongan sudu‐sudu. Karena timbulnya gaya sentrifugal, maka zat cair mengalir dari tengah impeler keluar melalui saluran diantara sudu dan meninggalkan impeler dengan kecepatan yang tinggi. Zat cair yang keluar dari impeler dengan kecepatan tinggi ini kemudian mengalir melalui saluran yang penampangnya makin membesar (volute/diffuser), sehingga terjadi perubahan dari head kecepatan menjadi head tekanan. Maka zat cair yang keluar dari flens keluar pompa head totalnya bertambah besar. Pengisapan terjadi karena setelah zat cair dilemparkan oleh impeler, ruang diantara sudu‐sudu menjadi vakum sehingga zat cair akan terisap masuk.

Bagian – bagian dari pompa sentrifugal mempunyai tugas yang berbeda.
Adapun bagian – bagian dari pompa sentrifugal ini adalah base plate yang berfungsi untuk mendukung seluruh bagian pompa dan tempat kedudukan pompa terhadap pondasi., casing (rumah pompa) berfungsi sebagai pelindung elemen yang berputar, tempat kedudukan diffuser (guide vane), inlet dan outlet nozel serta tempat memberikan arah aliran dari impeller dan mengkonversikan energi kecepatan cairan menjadi energi dinamis, diffuser (guide vane) berfungsi sebagai tempat berlalunya cairan pada impeller, stuffing box berfungsi untuk mencegah kebocoran pada daerah dimana poros pompa menembus casing, wearing ring berfungsi untuk memperkecil kebocoran cairan yang melewati bagian depan impeller maupun bagian belakang impeller, dengan cara memperkecil celah antara casing dengan impeller, impeller berfungsi untuk mengubah energi mekanis dari pompa menjadi energi kecepatan pada cairan yang dipompakan secara kontinyu , shaft (poros) berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari penggerak selama beroperasi dan tempat kedudukan impeller dan bagian-bagian berputar lainnya, discharge nozzle berfungsi untuk meningkatkan energi tekanan keluar pompa dan shaft sleeve berfungsi untuk melindungi poros dari erosi, korosi dan keausan pada stuffing box..

VII. KESIMPULAN

Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa :

o Pompa adalah suatu alat atau mesin yang digunakan untuk memindahkan cairan dari suatu tempat ke tempat yang lain melalui suatu media perpipaan dengan cara menambahkan energi pada cairan yang dipindahkan dan berlangsung secara terus menerus.

o Pompa sentrifugal merupakan alat pemindah fluida dengan menggunakan gaya sentrifugal yang diakibatkan gerak putar impeler

o Prinsip kerja dari pompa sentrifugal adalah pompa yang bekerja dengan mengubah energi kinetis (kecepatan) cairan menjadi energi potensial (dinamis) melalui suatu impeller yang berputar dalam casing.

o Bagian – bagian dari pompa sentrifugal ini adalah base plate, casing (rumah pompa), difuser guide vane, stuffing box, wearing ring, impeller, shaft (poros), discharge nozzle dan shaft sleeve.

VIII. PERTANYAAN DAN TUGAS

1. Jelaskan prinsip kerja Pompa Sentrifugal.

Jawab :

Prinsip kerja dari pompa sentrifugal ini adalah Pompa digerakkan oleh motor, daya dari motor diberikan kepada poros pompa untuk memutar impeler yang dipasangkan pada poros tersebut. Zat cair yang ada dalam impeler akan ikut berputar karena dorongan sudu‐sudu. Karena timbulnya gaya sentrifugal, maka zat cair mengalir dari tengah impeler keluar melalui saluran diantara sudu dan meninggalkan impeler dengan kecepatan yang tinggi. Zat cair yang keluar dari impeler dengan kecepatan tinggi ini kemudian mengalir melalui saluran yang penampangnya makin membesar (volute/diffuser), sehingga terjadi perubahan dari head kecepatan menjadi head tekanan. Maka zat cair yang keluar dari flens keluar pompa head totalnya bertambah besar. Pengisapan terjadi karena setelah zat cair dilemparkan oleh impeler, ruang diantara sudu‐sudu menjadi vakum sehingga zat cair akan terisap masuk.

2. Jelaskan pengertian impeller, tinggi tekan total, daya dan effisiensi.

Jawab :

o Impeller adalah salah satu bagian dari pompa sentrifugal yang berfungsi untuk mengubah energi mekanis dari pompa menjadi energi kecepatan pada cairan yang dipompakan secara kontinyu, sehingga cairan pada sisi isap secara terus menerus akan masuk mengisi kekosongan akibat perpindahan dari cairan yang masuk sebelumnya.

o Tinggi Tekan Total adalah Selisih energi per satuan berat atau head total dari zat cair pada flens keluar (tekan) dan flens masuk (isap).

3. Jelaskan penggunaan pompa sentrifugal di Industri.

Jawab :

Dalam kehidupan sehari – hari pompa sentrifugal banyak memberikan berbagai manfaat besar bagi kehidupan manusia, terutama pada bidang industri. Secara umum pompa sentrifugal digunakan untuk kepentingan pemindahan fluida dari satu tempat ke tempat lainnya. Berikut ini beberapa contoh lain pemanfaatan pompa sentrifugal, diantaranya :

· Pada industri minyak bumi, sebagian pompa yang digunakan dalam fasilitas gathering station (suatu unit pengumpul fluida dari sumur produksi sebelum dipasarkan) adalah pompa bertipe sentrifugal.

· Pada industri perkapalan pompa sentrifugal banyak digunakan untuk memperlancar proses kerja di kapal.

· Pompa sentrifugal WARMAN dirancang khusus untuk memompakan lumpur, bahan kimia dan semua larutan cair yang bercampur dengan partikel padat.

· Pompa sentrifugal dan reciprocating RUHRUMPEN untuk berbagai jenis aplikasi, seperti : industri proses, perkapalan, dock dan lepas pantai, migas dan aplikasi umum lainnya.

IX. CONTOH SOAL TENTANG POMPA SENTRIFUGAL

1. Sebuah pompa sentrifugal digunakan untuk mengalirkan air sebanyak 10 m³dalam waktu 5 menit dengan ketinggian 20 m,jika head static sebesar 16 m dan daya yang tersedia pada pompa sekitar 10 watt.Hitunglah :

a. Daya pompa

b. Daya hidrolik

c. Effisiensi pompa

Penyelesaian :

Dik :