2 mke 2 pompa

Upload: ignatius-julian-rinaldi

Post on 26-Feb-2018

293 views

Category:

Documents


10 download

TRANSCRIPT

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    1/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 01/Hen 0808 2-1

    2. POMPA

    2.1 PENDAHULUAN

    Pompa adalah mesin yang dipergunakan untuk meningkatkan energi fluida dengan

    menggunakan energi lain, yaitu energi poros.Tugas utama pompa adalah menaikkan energi fluida yang terutama adalah dalam bentuk:

    - Energi potensial, Seperti dalam bentuk, ketinggian (elevasi) fluida dan bisa

    pula berupa tekanan fluida.

    - Energi kinetik, berupa energi dari massa yang bergerak dengan kecepatan

    tertentu.

    - Energi kalor, khusus untuk fluida kompresibel, terutama pada kompresor.

    Istilah pompa biasa digunakan untuk fluida cair (liquid), sedangkan untuk fluida berupa

    gas (fluida kompresibel) lebih umum digunakan kata kompresor. Pada dasarnya

    kompresor adalah juga pompa, di mana komponen dan prinsip kerjanya sama. Akan kita

    dapati pula suatu pompa yang berfungsi memompakan kalor, yaitu pompa kalor. Pompakalor adalah alat penghisap dan penyalur kalor. Pompa kalor menggunakan pompa

    maupun kompresor. Alat berupa gabungan beberapa komponen mesin ini tidak akan

    dibahas di sini. Khusus untuk ompresor akan dibahas pada bab berikutnya.

    Pada umumnya pompa memerlukan instalasi bantu berupa instalasi penyaluran.

    Suatu instalasi pompa untuk industri misalnya terdiri dari unit (-unit) pompa dan instalasi

    pemipaannya. Kesemuannya sering disebut sebagai instalasi pipa saja walaupun di

    dalamnya sering ditemukan pompa. Tetapi sistem penyaluran dapat berupa saluranterbuka, misalnya pada kanal-kanal irigasi pertanian. Dan bahkan tanpa penyaluran,

    seperti yang kita dapati pada peralatan pengaduk seperti pada gambar bawah. Kelompok

    ini tidak lazim disebut lagi sebagi instalasi pompa walaupun prinsip kerja dan

    komponennya sama. Gambar 2.1 di bawah menunjukkan dua jenis pompa pengadukberupa pompa propeler. Pompa pengaduk biasa dijumpai pada industri kimia, sistem

    aerasi tambak-tambak dan pengolah air bersih maupun air kotor.

    m01 cp

    Gambar 2.1 Pengaduk menggunakan impeler terbuka, termasuk mesin konversi energi(ITT-Fligt)

    2.2 INSTALASI POMPA DAN BEBERAPA CONTOH

    Dalam membahas pompa tidak akan bisa lepas dari instalasinya. Insatalasi pompa

    untuk cairan dan gas mempunyai banyak kemiripan. Instalasi pompa pada umunya terdiri

    dari pompa(-pompa), pipa hisap (suction), pipa tekan (discharge), instrument ukur dan

    peralatan kontrolnya. Boleh dikatakan setiap jenis peralatan instalasi untuk cairan akandijumpai pula jenis peralatan yang sama untuk instalasi gas. Tentu saja ada peralatan

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    2/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 01/Hen 0808 2-2

    khusus gas atau cairan yang saling tidak dapat ditukar gunakan pada kedua instalasi

    tersebut. Perbedaan sifat dasar antara gas dan cairan menentukan disain peralatan-

    peralatan khusus yang dibutuhkan.

    Instalasi pipa dijumpai hampir di semua bidang kegiatan, dari instalasi untuk

    rumah tangga, industri, pengolahan limbah, pengairan dan sebagainya. Instalasi pipasangat beragam bentuknya, sesuai dengan keperluan dan situasi tempat instalasinya

    sendiri. Berbagai instalasi pompa misalnya dapat dijumpai pada:

    - Perusahaan Air Minum (PAM - PDAM)- Kilang pengolah minyak dan gas- Sistem transportasi bahan bakar minyak- Instalai dalam gedung (Air Conditioning, pemadam kebakaran, plambing dan

    sbagainya)

    - Pompa banjir- Pusat pembangkit listrik, dan sebagainya

    Berikut beberapa contoh sistem dan instalasi pompa.

    2.2.1 Pompa Pengering Sumuran Air

    Gambar 2.2 berikut menunjukkan contoh instalasi pompa pengering sumuran air.

    Walaupun pada umumnya dipergunakan untuk menguras air kotor, pompa ini sering

    dipergunakan pula untuk air bersih. Untuk mempermudah perawatannya, pompa

    dilengkapi dengan rel pemegangnya, sehingga pompa dapat dibongkar-pasang dengan

    menarik dan menurunkannya saja. Bandul-bandul (4 buah) yang tampak adalah

    pelampung pengatur sakelar hidup-matinya pompa sesuai dengan tinggi muka air dalam

    sumuran.

    Pompa pada gambar diletakkan dibawah permukaan air yang dipompakannya.

    Pompa jenis ini disebut sebagai pompa submersible. Ada jenis yang motornya tetap diatas

    air, dimana dibutuhkan poros yang lebih panjang. Pada gambar, pompa ini adalah jenis

    submersible dengan impelernya dipasang langsung (direct attached) pada poros

    motornya.

    Gambar 2.2 Contoh instalasi pompa

    pengering sumur air (drainage) jenis

    submersible, satu unit dalam keadaan ditarik

    ke atas (dari Fligt).

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    3/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 01/Hen 0808 2-3

    2.2.2 Pompa Pemadam Kebakaran

    Gambar 2.3 Pompa pemadam kebakaran di suatu instalasi pembangkit listrik.

    Bekerja secara otomatis bila terjadi kebakaran, instalasi pompa kebakaran ini

    terdiri dari dua unit, satu digerakkan oleh motor listrik, lainnya oleh motor diesel. Bila

    terjadi kegagalan start motor listrik, misalnya karena pasokan listrik mati, mesin diesel

    dapat mengambil alih fungsinya. Pompa terlihat dari jenis horizontal split casing, sisihisap dan tekannya terletak horisontal. Pompa jenis ini termasuk mahal harganya, tetapi

    handal dan mudah perawatannya (Gmb. 2.39 dan 2.40).

    Penting untuk diingat, pompa kebakaran harus siap bekerja langsung. Oleh

    karenanya sistempriming-nya (pemancing air saat start) harus bersifat positif, selalu ada

    air di sistem.

    2.2.3 Instalasi Pompa Banjir

    Gambar 2.4 Suatu instalasi pompa banjir jenis aksial vertikal (DKI Jaya).

    Terlihat pada gambar hanya bagian motor dan gearbox-nya saja. Pompa yangdipakai tidak nampak, dari jenis aksial, karena yang diperlukan adalah untuk head rendah

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    4/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 01/Hen 0808 2-4

    dan laju yang tinggi. Karena debitnya yang besar dan untuk mempermudah startnya,

    pompa banjir pada umumnya dari jenis aksial yang diletakkan dibawah permukaan air

    yang dipompakannya. Jadi tidak diperlukan sistem pemancing air (priming).

    2.2.4 Pompa-Motor Submersible Kecil-Sedang-Besar

    (a) (b) Itt-pumpH

    Gambar 2.5 Salah satu cara pemasangan pompa pembuangan yang praktis. (ITT-Fligt)

    (a)Pompa sentrifugal.(b)Pompa aksial.

    Pompa-motor submersibel biasanya disebut sebagai pompa submersibel saja,

    walaupun ini sering terkacaukan dengan pompa submersibel yang motornya di atas

    permukaan air. Gambar (a) menunjukkan pompa submersibel jenis sentrifugal. Dipakai

    untuk air bersih maupun air kotor (drainage). Untuk pengering (drainage), impeler pompa

    ini harus memenuhi beberapa kriteria, antara lain untuk cairan kotor, berlumpur dan

    bersampah, biasanya harus dari jenis non-clogging (mampu lolos sampah), dan tanpaperlu banyak perawatan (maintenance free). Karena pompa submersibel ini sepenuhnya

    terendam air, penyekat antara pompa dan motor harus handal. Alat-alat pengaman harus

    disediakan untuk mencegah akibat-akibat kebocoran.

    2.2.5 Pompa Semi Submersibel

    Gambar 2.6

    Rancangan pompa pembuangan

    jenis non-clog untuk suatu kilang

    minyak.(Lab-Fluida MS-ITB).

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    5/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 01/Hen 0808 2-5

    Berbeda dengan pompa-motor submersibel, pompa semi submersibel ini memiliki motor

    yang ada di atas permukaan air yang dipompakannya. Tidak memerlukan penyekat yang

    canggih karena bagian yang berlistrik tidak bersentuhan dengan air.

    Pompa jenis ini biasanya memiliki motor yang tahan cuaca (wheater proof) karena

    dipasang tanpa pelindung, di luar bangunan.Pada prakteknya pompa ini sering disebut juga sebagai pompa submersibel saja.

    2.2.6 Contoh Sistem Instalasi Pipa Sirkulasi Chilled Water

    Gambar 2.7 Instalasi double

    loopuntuk sistem tata udara

    (AC) bangunan besar.

    Gambar diatas menunjukkan salah satu metoda sirkulasi pada instalasi air

    pendingin suatu sistem pengkondisian udara (air conditioning) bangunan besar. Air

    pendingin (chilled water) yang bertemperatur sekitar 6-10oC dari mesin pendingin (water

    chiller) disirkulasikan keseluruh bangunan melalui pipa-pipa chilled water supply

    menuju ruang-ruang fungsi di bangunan, dan chilled water return yang bertemperatur

    sekitar 10-15

    o

    C di alirkan kembali ke pusat mesin pendingin menggunakan pompa-pompaprimer dan sekunder. Panas udara bangunan diambil oleh air pendingin ini melalui FCU

    (fan coil unit) dan AHU (air handling unit) (lihat MKE I).

    Ceritakan bagaimana sistem sirkulasi pada gambar diatas bekerja. Pertanyaan lain adalah

    dapatkah dan bagaimana caranya supaya non-return valve (juga disebut check valve) pada

    gambar dapat ditiadakan, tetapi tujuannya tetap dapat dicapai? Keterangan non return

    valve dapat dilihat pada Gambar 2.14.

    Exspansion tank dipergunakan untuk menjaga tekanan dalam pipa supaya tidak terlalu

    tinggi akibat terjadinya pemuaian atau penyusutan bila temperatur air berubah. Tangki ini

    dapat pula untuk mengontrol tekanan dalam pipa, dengan mengatur titik sambungannya

    ke instalasi (misalnya di titik A). Pemindahan titik A ini ke lokasi lain akan mengubah

    tekanan statik di semua titik dalam instalas. Oleh karena itu peletakan titik A dapatdipakai untuk mengontrol distribusi tekanan dalam pipa. Cobalah membuat simulasi

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    6/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 01/Hen 0808 2-6

    peletakkan titik sambung A gambar di atas dan carilah balans tekanan aliran air.

    Perhitungkan pula gesekan pompa.

    Gambar di bawah menunjukkan sederetan pompa sirkulasi air dingin (chilled

    water) pada Bandar Udara Djuanda, Surabaya, yang dipasang secara paralel. Pipa inlet

    dan outletnya, dan biasanya juga badan pompanya, diisolasi untuk menghindarikebocoran panas masuk sistem. Dua pompa dari instalasi dalam contoh ini merupakan

    pompa berkecepatan variabel sebagai bagian sistem pengontrolan alirannya.

    Gambar di bawahnya adalah pompa-pompa air pendingin water chiller, yang juga

    dipasang paralel.

    Gambar 2.8 Pompa sirkulasi chilled water suatu sistem pengkondisian udara(Ebara, Airport Djuanda).

    Non-return valve

    Pressure gage

    Flexible joint

    Flexible joint

    Gambar 2.9 Pompa air kondensor suatu sistem pengkondisian udara.

    (Ebara, Airport Djuanda).

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    7/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 01/Hen 0808 2-7

    Pada gambar ditunjukkan beberapa peralatan instalasi yang dibutuhkan. Flexible joint

    dipergunakan untuk meredam getaran pompa ke instalasi dan sebaliknya, selain juga

    untuk menghindari pengaruh muai-kerut pipanya.

    Pemasangan non-return valve dimaksudkan untuk mencegah secara otomatis aliran balik

    menuju sisi hisap pompa saat suatu pompa tidak bekerja.

    Gambar 2.10 Pompa pemasok bahan bakar suatu instalasi bahan bakar.

    (Airport Djuanda)

    Pompa dan motor untuk keperluan instalasi bahan bakar (Gambar 2.10 di atas),

    untuk menjaga keamanan operasinya, harus memenuhi standar ketat semisal American

    Petroleum Institute (API). Instalasi ini, termasuk pompanya, harus bebas eksplosi.Pada gambar, untuk menghindari udara terjebak pada pipa outlet yang melengkung ke

    bawah, pada titik tertinggi pipa lengkung dilengkapi dengan katup pembebas udara.

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    8/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 01/Hen 0808 2-8

    Hrg total

    Hrg = FL

    D

    Q 2

    2A2g

    = KQ2

    L

    g1P

    1

    bP =0

    P =0

    a

    a

    a =0P

    Hst P .a

    1

    1

    P

    residustH

    H P.1st 2P

    P.2stH

    residustH

    b2

    P2g

    Hs t b -aP.astH = b

    - a

    b

    2

    b =0P

    2.2.7 Contoh Sistem Instalasi Transportasi Bahan Bakar Minyak

    Reservoar B

    Reservoar AP0

    Reservoar B

    Reservoar AP0

    Gambar 2.11 Contoh instalasi pipa minyak antara reservoar A dan B yang berketinggianzadanzb.terhadap acuannya.

    Gmb. 2.11a menunjukkan contoh instalasi pompa bahan bakar minyak (BBM)

    yang menghubungkan reservoar minyak A di dataran rendah ke reservoar B di dataran

    tinggi. Bila za dan zb masing-masing 10 dan 760 m di atas permukaan laut, maka Head

    statiknya adalah 750 m.

    Bila kemudian rugi-rugi tekanan dalam pipa antara A dan B adalah 250 m, maka head

    total yang harus diberikan pompa adalah 1000 m.

    Tekanan dalam pipa di sisi keluar (discharge) pompa minyak bila percepatan gravitasi

    dianggap 10 m/s2dan kerapatan massa minyak adalah 800 kg/m

    3adalah:

    0p gH= = 800 x 10 x 1000 Pa = 8 000 000 Pa atau 80 bar.

    Tekanan yang besar ini memerlukan pipa khusus yang mahal harganya. Karena itu perlu

    dipikirkan membagi instalasi dalam beberapa segmen, seperti nampak pada Gmb. 2.11b.

    Instalasi didisain menggunakan 3 pompa, Po, P1, dan P2, dengan demikian tekanan pada

    tiap segmen menjadi lebih kecil. Oleh karenanya biaya investasi untuk pipa dapat banyak

    dihemat.

    Gambar (a)

    Gambar (b)

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    9/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 01/Hen 0808 2-9

    2.2.8 Contoh Instalasi Pompa Khusus

    Gambar 2.12 Konsep instalasi pompa-turbin untuk bendungan yang sudah terbangun.(konsep PLTM Pompa-Turbin, Lab Mesin Fluida ITB)

    Gambar diatas menunjukkan suatu sistem instalasi pompa dan turbin yang dikaji

    untuk diterapkan di suatu bendungan irigasi di Jawa Tengah (konsep Lab. Mesin Fluida,

    Oktober 2001). Bendungan yang sudah dibangun terdahulu tidak boleh diganggu karena

    akan berbahaya untuk keselamatannya. Efek siphon dalam instalasi ini tidak selalu dapat

    berfungsi (kenapa?), karena itu diperlukan pompa pembantu. Sistem ini masih dalam taraf

    kajian karena memerlukan efisiensi pompa dan turbin yang tinggi supaya sistem layak

    dibangun.

    Contoh Soal:

    Bila turbin air yang dipergunakan adalah turbin Francis (turbin air jenis reaksi,

    lihat Bab 3 Turbin Air) dengan tekanan yang dipersyaratkan sebelum impelernya

    sebesar 200 kPa (gage), dengan mengabaikan kerugian instalasi, sedangkan tinggi

    mercu bendung terhadap turbin adalah 40 m dan terhadap muka air dalam

    bendungan 15 m, berapa head pompa minimum yang diperlukan?

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    10/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 01/Hen 0808 2-10

    2.3 INSTALASI PIPA

    2.3.1 Jenis Pipa

    Selain untuk tujuan-tujuan antara lain sebagai pengaduk, aerator, sirkulator, suatu

    instalasi pompa selalu memerlukan instalasi pipa sebagai penyalurnya. Sejak jaman

    mulainya peradaban, kita mengenal bermacam-macam pipa, antara lain:

    - Pipa kayu, bambu dan lain-lainnya dari bahan tumbuhan- Pipa tanah (bakar), keramik- Pipa semen- Pipa kanvas (bahan rajutan)- Pipa karet- Pipa besi tuang (cast iron)- Pipa baja- Pipa tembaga- Pipa gelas

    - Pipa plastik, PVC, PE, fibre glass dan lain-lainSetiap jenis pipa mempunyai spesifikasi, standard dan kemampuan tertentu. Demikian

    pula penggunaannya. Karena banyaknya ukuran, jenis, pemakaian, bahan dan spesifikasi

    yang diperlukan, pipa dikelompokkan menurut standarnya. Setiap negara menganut

    standar yang dapat berbeda satu sama lainnya. Beberapa contoh standar adalah:

    - SNI Standar Nasional Indonesia- BS British Standard- JIS Japan Industrial Standard- ASTM American Society of Testing Material- API American Petroleum Institute- DIN Deutsche Industrie Norm

    dan lain sebagainya.

    Pipa kayu sudah jarang dipergunakan, kecuali pipa bambu di pedesaan. Pipa dari tanah

    bakar (bata) masih banyak dipergunakan, terutama untuk bahan yang korosif seperti

    limbah kota. Pipa bata ini yang lebih murah dari pada pipa baja tahan karat (stainless

    steel) umumnya diglasir di bagian dalamnya untuk mencegah rembesan cairannya keluar

    melalui pori-pori pipa.

    Pipa keramik jarang dipergunakan. Dulu sering dipergunakan di pabrik penyulingan

    minuman.

    Pipa semen terutama dipergunakan untuk saluran drainage. Pipa air minum juga ada yang

    menggunakan pipa semen. Pipa semen proses sentrifugal dengan penguatan besi (baja)beton dapat digunakan untuk pipa air bertekanan.

    Pipa kanvas pada umumnya dipergunakan antara lain untuk perlengkapan pemadam

    kebakaran. Pipa kanvas ada yang menggunakan pelapisan bahan karet untuk mengurangi

    kemungkinan kebocoran.

    Pipa karet masih banyak dipergunakan. Pipa-pipa drainage yang dapat dipindah (portable)

    dan memerlukan sifat fleksibel, menggunakan pipa karet. Pipa karet untuk tekanan tinggi

    dapat diperkuat dengan anyaman serat kanvas atau baja di dalamnya.

    Dahulu pipa besi tuang sangat populer, baik untuk air minum, air limbah maupun gas.

    Saat ini pipa besi tuang sudah berkurang penggunaannya. Ada pipa besi tuang yang

    dilapis semen didalamnya (cement lining) untuk mengatasi sifat korosi cairan yang

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    11/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 01/Hen 0808 2-11

    dibawanya. Pipa besi tuang untuk tekanan tinggi pada umumnya dari jenis pipa daktil

    (ductile cast iron pipe).

    Saat ini pipa baja merupakan jenis pipa yang terbanyak diproduksi, selain pipa plastik

    kebutuhan bangunan dan industri. Ada beberapa jenis pipa ini, misalnya:

    - Pipa dilas (welded/seam pipe)- Pipa tanpa las (seamless pipe)- Pipa spiral- Cement linned steel pipe- Galvamized pipe, dan sebagainya.

    Untuk melengkapi pipa supaya dapat berfungsi sebagaimana dikehendaki, pipa

    perlu dilengkapi dengan fitting-nya. Fitting ini antara lain adalah belokan (elbow),

    sambungan T (tee joint), sambungan fleksibel (flexible joint), sambungan ekspansi dan

    lain sebagainya. Selain itu diperlukan pula instrumen dan katup-katup. Berikut beberapa

    contoh katup yang sering dipergunakan.

    2.3.2 Jenis-jenis Katup

    Peralatan bantu instalasi pipa seperti belokan, cabang T, Y, X (cross), saringan,

    sambungan ekspansi, sering disebut sebagai fitting.

    Selain peralatan bantu di atas, peralatan biasa yang lumrah dijumpai pada insatalasi pipa

    adalah berbagai jenis katup. Jenis-jenis katup dapat dikelompokan menurut fungsinya

    sebagai berikut :

    2.3.2.1Katup Isolasi

    - Katup Gerbang (Gate Valve)

    Gv04

    Gambar 2.13a Potongan katup gerbang.

    Terlihat dari jenis non rising stem.

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    12/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 01/Hen 0808 2-12

    - Katup Bulat (Globe Valve) - Katup Bola (Ball Valve)

    Gv02 Gv06

    Gambar 2.13b. Potongan katup bulat Gambar 2.13c. Gambar potongan contoh katup

    jenis rising stem. bola.

    Katup Kupu-kupu (butterfly valve)

    Lengan >

    Roda pemutar >

    Servo pneumatik >

    Servo hidrolik atau pneumatik >

    Katup kupu-kupu >

    Gv07

    Gambar 2.13d Katup kupu-kupu yang dilengkapi sistem kendali menggunakan:

    a. Servo hidrolikb. Roda pemutarc. Lengan pemutar

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    13/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 01/Hen 0808 2-13

    Katup Jarum (Needle Valve)

    Gambar 2.13e Katup jarum.

    2.3.2.2Katup Anti Balik (Non Return Valve, Check Valve)

    Kadang-kadang disebut juga katup searah atau check valve. Nama katup ini

    ditentukan menurut konstruksinya, misalnya

    - Swing Check Valve

    Gv08

    Gambar 2.14a Katup anti balik jenis swing

    check valve.

    - Lift Check Valve

    G16

    Gambar 2.14b Katup Searah jenis angkat

    (lift).

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    14/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 01/Hen 0808 2-14

    - Foot Valve (Katup Kaki)

    Gv09

    Gambar 2.14c Katup kaki (foot valve) untuk

    ujung bawah pipa hisap pompa.

    Katup Diafragma

    Gv10

    Gambar 2.15 Katup diafragma, diafragma

    berfungsi sebagai dua penyekat sekaligus.

    2.3.2.3Katup Pengatur (Control Valve)Umumnya berupa katup isolasi atau katup anti balik pada gambar sebelumnya

    tetapi dilengkapi dengan alat-alat pengatur khusus, dimaksudkan untuk pengaturan prosespenyaluran fluida. Beberapa jenis katup tidak baik dipergunakan sebagai katup pengatur.

    Contoh katup pengatur adalah:

    - Katup Pengaman (Safety Valve)

    G19

    Gambar 2.16a Katup pengaman terhadap

    tekanan lebih.

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    15/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 01/Hen 0808 2-15

    - Katup Penurun Tekanan (Pressure Reducer)

    G19

    Gambar 2.16b Katup penurun tekanan yang

    dapat dikendalikan.

    - Katup Pelepas Tekanan (Pressure Relief Valve)

    Gv03

    Gambar 2.16c Katup pelepas tekanan

    bertuas bekerja manual.

    Umtuk melepas tekanan, lengan pelepas ditekan ke bawah. Pegas yang ada di

    dalam katup akan mengembalikan ke posisi semula bila lengan dilepas kembali.

    - Katup Pelampung (Float Valve)

    Gv05

    Gambar 2.16d Katup pelampung (float

    valve).

    Dipergunakan untuk menutup aliran pada saat permukaan zat cair dalam suatu

    tangki sudah mencapai tinggi yang dikehendaki.

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    16/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 01/Hen 0808 2-16

    - Katup Pembilas Kondensat Otomatik (Automatic Drain Valve)

    Gv15

    Gambar 2.16e Katup pembilas kondensat

    otomatik (automatic condensat drain)

    - Katup Kendali Pneumatik

    Gv11

    Gambar 2.16f Katup kendali yang

    dikendalikan melalui sistem pneumatik

    (katup sejenis ada yang bersifat hidrolik

    untuk penerapan tertentu).

    - Katup Bulat Bermotor

    Gv12

    Gambar 2.16g Katup terkendali

    berpenggerak motor listrik.

    - Katup Kumparan 4 Arah

    Gv14

    Gambar 2.16h Contoh katup 4 arah (4-way

    solenoid valve) dikendalikan melalui arus

    listrik pada kumparan pengendali.

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    17/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 01/Hen 0808 2-17

    - Katup Kumparan Satu arah

    Gv13

    Gambar 2.16i Irisan dalam

    katup kumparan satu arah.

    Selain dari pada katup-katup diatas, kita temukan juga jenis-jenis katup dalambentuk khusus. Pintu air misalnya, merupakan katup untuk saluran terbuka.

    Setelah fitting dan katup kita perlukan juga peralatan bantu lain seperti pengukur debit,

    pengukur tekanan, pengukur temperatur, pengukur kerapatan dan sebagainya.

    Peralatan khusus lain misalnya tangki (reservoir), alat pemanas atau pendingin, pengaduk,

    penyearah, penjebak (trap), sakelar aliran (flow switch) dan sebagainya juga merupakan

    perlatan penting instalasi.

    Seorang teknisi yang baik harus dapat membedakan dari sekian banyak produk peralatan

    instalasi mana yang harus dipakai dalam instalasinya. Setiap produk ditujukan untuk

    digunakan dalam batas tertentu, walupun kadang-kadang dapat digunakan untuk beberapa

    keperluan (misalnya untuk air minum dan udara kempa).Gmb. 2.17 berikut menunjukkan berbagai jenis notasi peralatan instalasi untuk

    mempermudah penggambaran sistem.

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    18/51

    BAB II POMPA

    MKE 2 Pompa 01/14-10-04/Hen

    Contoh Notasi Gambar Diagram Sistem Pipa dan Peralatannya

    Gambar 2.17 Simbol-simbol pada gambar skema sistem perpipaan

    Flow line

    Flow line, e g drainenclosure for several

    pipe connection

    components assembled in one unit

    shut-off-valve

    throttle valve variable

    plugged outlet

    pneumatic flow

    hydraulic flow

    compressor, fixed flow rate

    reservoir open to atmosphere

    pressurized reservoir

    pressure accumulator

    filter, strainer

    cooler with coolant line

    water trap, automatic drain

    air dryer

    non return valve, spring loaded

    lubricator

    throttle valve / non return valvewith variable throttling

    hydraulic pump

    shittle valve

    fixed flow rate

    variable flow ratehydraulic pump

    pneumatic motor, fixed flow rate

    hydraulic motor, fixed flow rate

    heat engine

    pneumatic pressure surce

    pressure gauge

    hydraulic pressure surce

    thermometer

    flow meter

    pressure reguladjustable spr

    pressure relief

    squence valve

    pressure by asquence valv

    with two pormanual direc

    with three popressure ope

    single acting

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    19/51

    BAB II POMPA

    MKE 2 Pompa 01/Hen 0808 2-19

    2.4 HEAD POMPA

    Head merupakan suatu besaran untuk menentukan muatan energi suatu sistem.

    Head kadang-kadang diterjemahkan sebagai tinggi hidrolik, dan hanya digunakan di

    fluida cair.Head dalam suatu sistem dapat ditinjau dari beberapa segi, yaitu :

    Head pompa (untuk kompresor biasa dinyatakan dengan tekanan keluarkompresor)

    Head pada suatu titik diinstalasi berupa head tekanan, head kecepatan dan headpotensial.

    Head kerugian (head loss) instalasiDari segi aliran kita kenal head statikdan head dinamik.

    Sedangkan untuk suatu bagian instalasi, kita kenal pula head hisap (suction head) dan

    head tekan (discharge head).

    Definisi head akan menjadi jelas bila kita menguraikan persamaan daya sebagai berikut :

    Pa=Q H g [Watt]

    Dimana = kerapatan massa cairan [kg/m3]Q = laju aliran cairan [m

    3/s]

    H = head aliran [m]

    g = gravitasi [m/s2]

    jadi head :

    aPHgQ

    = [m]

    Daya airBerat fluida persatuan waktu

    =

    Tetapi head dapat pula ditulis :

    aPY gHQ

    = = [m2/s

    2]

    =

    Dayaair

    Laju massa aliran persatuan waktu

    dan juga

    aP

    p gH Q= = [Pa]

    =

    Dayaair

    Laju aliran persatuan waktu

    Kemudian bila satuan waktunya saling dibuang, head menjadi :

    - energi persatuan berat,- energi persatuan massa dan- energi persatuan volume fluida.

    Satuannya berturut-turut adalah m, m2/s

    2dan Pa (Pascal = Newton/m

    2).

    Untuk suatu insatalasi pompa, persamaan energi persatuan berat berikut dapat

    memberikan gambaran lebih jauh mengenai head.

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    20/51

    BAB II POMPA

    MKE 2 Pompa 01/Hen 0808 2-20

    Kita dapat menggunakan persamaan energi (untuk aliran ideal, steady dan inkompresibel)

    yang telah dikembangkan menjadi :

    rgp2

    2

    221

    2

    11 HHzg2

    V

    g

    pz

    g2

    V

    g

    p+++=++

    dimana : p = tekanan [N/m2]

    V = kecepatan aliran [m/s]

    z = ketinggian terhadap suatu datum [m]

    Hp = head dari luar, misalnya dari pompa bila ada [m]

    Hrg= head kerugian [m]

    Indeks 1 menyatakan seksi 1

    2 menyatakan seksi 2

    BilaHpditempatkan secara terpisah,

    {

    4

    rg

    3

    12

    2

    2

    1

    2

    2

    1

    12

    p Hzzg2

    VV

    g

    pp

    H ++

    +

    = 3214342143421

    maka persamaan ini dapat menyatakan head total suatu instalasi (dapat dibangkitkan oleh

    pompa, atau bila tidak ada sama sekaliHp= 0), terdiri dari

    1 head kenaikan tekanan statik

    2 head dinamik (dari energi kinetik)

    3 head beda ketinggian (bersama head tekanan merupakan energi potensial)

    4 head rugi-rugi

    Head beda ketinggian (3) dan head kenaikan tekanan (1) merupakan head statik (Hst)

    instalasi. Head dinamik kadangkala dapat diabaikan akibat besarnya head statik dan headkerugian.

    2.4.1 Head Kerugian Aliran Fluida Dalam Pipa

    Setiap aliran fluida yang mengalir melalui saluran atau sistem pipa akan

    mengalami tahanan (kerugian) disepanjang aliran, yang disebabkan oleh gesekan fluida

    dengan dinding pipa (yang biasanya disebut kerugian mayor), turbulensi dan cerai

    (separation) pada belokan, katup, sambungan, cabang dan kerugian fitting lainnya

    (disebut kerugian minor). Secara umum kerugian-kerugian diatas dapat dinyatakan dalam

    hubungan head kerugian dengan kapasitas aliran (flow rate) sebagai :

    Hrg= kQ2

    dimana Hrg= head loss (kerugian)

    k = faktor kerugian total

    Q = kapasitas aliran

    Faktor kadalah penjumlahan faktor-faktor kerugian instalasi dan gabungan dari kerugian

    mayor dan kerugian minor.

    Jadi seharusnya kdituliskan sebagai (k1+ k2 .) dimana k1adalah faktor gesekan

    ekivalen pipa, k2faktor gesekan ekivalen katup dan seterusnya.

    Rumus hrgdiatas dapat diturunkan langsung dari rumus gesekan pipa dari Darcy (rumus

    dapat dilihat pada sub pasal berikut).

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    21/51

    BAB II POMPA

    MKE 2 Pompa 01/Hen 0808 2-21

    Kesulitan dalam penggunaan rumus Darcy adalah bahwa harga ftidak dapat dirumuskan

    dengan mudah. Hal ini terutama dirasakan bila diperlukan perhitungan dengan komputer

    dimana formula untuk mencari harga f memerlukan program yang panjang. Untuk

    menyederhanakannya biasanya dipergunakan rumus-rumus semi empirik (misalnya dari

    Coolebroek, Hazen William dan sebagainya).

    Harga fspesifik berikut adalah contoh untuk pipa besi cor (cast iron) baru untuk rumus

    Darcy.

    Df

    0005,0020,0 +=

    Kembali pada rumus Darcy, kita dapat menuliskannya dalam bentuk

    Hf=k1Q2

    dimana521

    8gD

    Lfk

    = untuk menyederhanakan bilaf, LdanDsudah tertentu.

    2.4.2 Head Rugi-rugi Gesekan Pipa

    2.4.2.1Rumus Darcy Weisbach

    Rumus yang populer untuk digunakan adalah rumus Darcy Weisbach

    g2

    V

    D

    LfH

    2

    f =

    dimana f = koefisien gesek

    L = panjang pipa [m]

    D = diameter pipa [m]

    Hargafberbeda-beda tergantung dari regim alirannya.

    Untuk aliran laminar (Re4000) hargafdapat

    dicari dari diagram Moody. Dari diagram terlihat bahwa f tergantung dari kekasaran

    relatif pipa (adalah kekasaran absolut dibagi dengan diameter pipaD).

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    22/51

    BAB II POMPA

    MKE 2 Pompa 01/Hen 0808 2-22

    2-26

    Gambar 2.18 Diagram Moody

    2.4.2.2Rumus Colebrook

    Colebrook menyusun rumus yang dapat merangkum sekaligus batasan kekasaran

    pipa halus dan kasar. Rumus ini dapat pula digunakan pada aliran transisi.

    +=

    fR

    D

    f

    51,2

    7,3

    /log2

    1

    Rumus ini mengandung faktor gesekan fsecara implisit. Jadi untuk menentukan

    beberapa variabel dalam rumus di atas perlu dilakukan proses iterasi. Hal ini menjadi

    tidak sulit dengan tersedianya komputer modern saat ini. Kesulitan memang harus

    dihadapi para ahli pada jaman ditemukannya rumus tersebut (1939). Oleh karenanya,

    untuk memudahkan perhitungan, dibuatlah diagram Moody (1944) yang telah dibahas

    pada pasal sebelumnya.

    2.4.2.3Rumus Hazen Williams :

    Rumus ini merupakan rumus semi empirik yang sangat mudah digunakan

    terutama untuk pipa-pipa yang panjang (pipa air minum, irigasi dan sebagainya).

    LDC

    Q66610H

    854851

    851

    f = ,,

    ,,

    dimana : L = panjang pipa [m]

    Q = laju aliran fluida [m3/s]

    C = koefisien Hazen William

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    23/51

    BAB II POMPA

    MKE 2 Pompa 01/Hen 0808 2-23

    0,00

    5,00

    10,00

    15,00

    20,00

    25,00

    30,00

    35,00

    40,00

    45,00

    0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

    Q (debit air) [m3/s]

    H

    (Head)[m]

    Kurva H-Q 1 pompa

    Kurva H-Q Instalasi

    Kurva H-Q 2 pompa diparalel

    Kurva H-Q 3 pompa diparalel

    Head statik instalasi

    Harga Ctergantung dari jenis dan umur pipa. Tabel berikut menunjukan harga-harga C

    untuk beberapa jenis pipa.

    Karena bilangan pangkat Qtidak sama dengan 2, maka rumus ini tidak dapat digunakan

    untuk membentuk rumus ekivalen:

    H1=k Q2.

    Tabel 2.1 Koefisien CHazen William.

    Jenis Pipa C

    Pipa besi cor baru 130

    Pipa besi cor tua 100

    Pipa baja baru 120 - 130

    Pipa baja tua 80 - 100

    Pipa dengan lapisan semen 130 - 140

    Pipa dengan lapisan ter arang batu 140

    2.5 KURVA SISTEM INSTALASI POMPA TUNGGAL DAN PARALEL

    Kurva sistem adalah gambar hubungan antara head, H, (atau tekanan) dengan

    kapasitas aliran (Q). Kurva sistem biasanya dipakai untuk menunjukan titik kerja yang

    menyatakan head dan kapasitas aliran pada suatu instalasi.

    Kurva instalasi pipa dapat diturunkan dari rumus-rumus yang diuraikan pada Pasal

    terdahulu. Sedangkan kurva pompa akan dijelaskan pada Pasal selanjutnya. Kurva sistem

    dapat pula diterapkan pada instalasi kompresor, tetapi beberapa persyaratan tambahan

    dapat membuatnya menjadi lebih rumit.

    Contoh berikut menunjukan kurva sistem suatu instalasi.

    Titik kerja

    2-27

    Gambar 2.19 Kurva kerja sistem pipa dan pompa air.

    Sumbu horizontal menyatakan kapasitas aliran Q (misalnya m3/s, l/mnt), sumbu tegak

    menyatakan headH(m).

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    24/51

    BAB II POMPA

    MKE 2 Pompa 01/Hen 0808 2-24

    Head statik sistem, yang konstan, adalah beda tinggi muka air atas dan bawah atau beda

    tekanan statik untuk instalasi tertutup.

    Kurva H-Q instalasi menyatakan kurva head terhadap kapasitas aliran yang merupakan

    penjumlahan head statik dan head kerugian untuk suatu kondisi. Bila instalasi dilengkapi

    katup, bila katup lebih ditutup, maka akan didapat kurva yang lebih menutup ke arah kiri.

    Makin ditutup lagi, kurva akan makin bergeser kekiri sehingga akhirnya bila katupditutup rapat, kurva akan berupa garis tegak dari titik Q= 0 (churncondition). Jadi sumbu

    tegak kurvaHvs Qmerupakan kurva sistem pipa tertutup ini.

    Gambar 2.19 tersebut menunjukkan kurvaH vsQuntuk pompa

    - tunggal- 2 pompa paralel- 3 pompa diparalel

    Titik-titik yang ditunjukkan adalah titik kerja sistem pipa dengan pompa. Terlihat pompa

    yang diparalel tidak memberikan tepat jumlah kapasitas tiap pompa yang diparalel dalam

    suatu instalasi.

    Titik kerja pompa selalu harus diusahakan pada efisiensi pompa tertinggi, karena dengan

    demikian biaya listrik atau bahan bakar motor penggerak pompa dapat dihemat.

    Saat ini pompa-pompa dapat dikendalikan operasinya menggunakan inventer

    pengubah frekuensi listrik. Dengan alat ini putaran dapat diubah sesuai dengan

    kebutuhan. Pada suatu instalasi industri yang luas, sistem kendali dapat dilakukan secara

    terdistribusikan. Sistem ini memerlukan kode karakteristik pompa untuk dapat dimengerti

    komputer. Salah satu bentuk sederhana rumus simulasi ini adalah:

    2

    pompa cQbQaH ++=

    dimana a, bdan cadalah konstanta-konstanta.

    Contoh simulasi kurva Head vs Kapasitas untuk pompa pada Gambar 2.19 diatas, dapat

    dirumuskan sebagai berikut.

    2

    pompa Q500040H =

    DisiniHdalam [m] dan Qdalam [m3/s].

    Sedangkan contoh untuk simulasi instalasi, rumus berikut dapat dipergunakan (Gambar

    2.19).

    2

    instalasi Q300020H +=

    terdiri dari head statikHinstalasi= 20 m dan head rugi-rugi instalasi = 3000 Q2.

    Contoh rumus simulasi 2 buah pompa yang sama dihubungkan paralel:

    22

    pompa 2Q500040H /=

    Mengapa ada angka 22dalam persamaan diatas?

    Sedangkan untuk 3 buah pompa diparalel

    22

    pompa 3Q500040H /=

    Gambar berikut menujukkan kurvaHvs Quntuk pompa yang diubah kecepatan putarnya,

    dihitung menggunakan hukum afinitas (Pasal 1.19),

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    25/51

    BAB II POMPA

    MKE 2 Pompa 01/Hen 0808 2-25

    Kurva H vs Q untuk berbagai kecepata putar.

    -

    50,0

    100,0

    150,0

    200,0

    250,0

    300,0

    350,0

    400,0

    0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

    Kapasitas (Q) [m3/s]

    Head

    (H)

    [m]

    n = 3000 rpm

    n = 2250 rpm

    n = 1500 rpm

    n = 1000 rpm

    n = 750 rpm

    Faktor Head2 2

    gH

    n D =

    Faktor Kapasitas3

    Q

    nD=

    Faktor Daya3 5

    P

    n D

    =

    Gambar 2.20 Kurva H vs Q untuk berbagai kecepatan putar menurut rumus afinitas.

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    26/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 02/Hen 0808 2-26

    2.6 JENIS-JENIS POMPA

    Bila kita perhatikan pompa-pompa dipasaran akan kita jumpai berbagai macam

    jenis pompa yang tersedia. Jenis-jenis pompa tersebut memang disediakan untuk berjenis-

    jenis keperluan yang spesifik. Setiap disain selalu ada tujuan terapannya. Oleh karena itu

    sangat penting untuk dapat memilih pompa yang cocok sebelum pemasangannya padainstalasi.

    2.6.1 Beberapa Persyaratan Dalam Pemilihan Pompa

    2.6.1.1Ditinjau Dari Fluida Yang Akan Dialirkan

    1. Bagaimana sifat fluida atau cairan yang akan dipindahkan, yang mencakup

    diantaranya :

    - Kerapatan massa- Viskositas- Gravitasi spesifik

    - Sifat kimia- Sifat kandungan material padat- Temperatur- Tekanan

    2. Tekanan udara dan temperatur disekitar sumber airnya.

    3. Karakter sumbernya yang meliputi :

    - Letak sumber- Ketinggian sumber- Letak penempatan pompa

    4. Jumlah volume fluida yang harus dipompakan dan kecepatan alirannya.

    5. Faktor pembebanan selama pompa bekerja, yaitu variasi rata-rata tekanan

    yang dibutuhkan pada berbagai fungsi waktu, atau pada saat-saat tertentu.

    6. Tujuan tempat fluida dipompakan :

    - Jarak vertikal- Jarak horizontal sumber ke penimbunan (reservoir)

    7. Volume fluida dalam saluran.

    8. Tinggi isap, tinggi tekan, gross head dan termasuk juga tekanan hidroliknya

    9. Bentuk dan besaran sumber energi yang dipergunakan untuk mengoperasikan

    pompa.

    10. Fungsi pompa, misalnya untuk pemadam kebakaran, pembuang limbah atau

    lainnya.

    2.6.1.2Ditinjau Dari Pompanya.

    1. Bagaimana jenis pompa yang mungkin dipergunakan.

    2. Bagaimana kesederhanaan disainnya

    3. Apa dasar kebutuhannya, dan sampai dimana kemudahannya untuk diistalasi.

    4. Bagaimana prinsip pengoperasiannya dalam kondisi-kondisi yang khusus yang

    mungkin timbul.

    5. Kesiapannya untuk dipergunakan akan memakan waktu beberapa lama dan

    kemudahan penggunaannya sejak di start.

    6. Berapa efisiensinya dan berapa efisien komersialnya.

    7. Berapa harga awalnya dan berapa harga relatifnya dalam penggunaan.

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    27/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 02/Hen 0808 2-27

    8. Bagaimana ketersediaan suku cadangnya.

    2.6.2 Pengelompokan Pompa

    Dalam pemakaian umum sehari-hari, ada berbagai jenis pompa yang dapat kita

    pergunakan. Dari sekian jenis pompa yang ada dapat dikelompokkan dalam beberapa

    kelompok pompa menurut cara kerjanya sebagai berikut:

    Rotary

    Gear

    Screw

    Lobe

    Shuttle Block

    Peristaltic

    Reciprocating

    Direct Acting Power

    Simplex

    Duplex

    Triplex

    Quadruplex

    Quintuplex

    Dst.

    Double Acting

    Diaphragm

    Rotary Piston

    RotodynamicSingle/Multi

    Stage

    SentrifugalVolute

    Diffuser

    Regenerative Turbine

    Vertical Turbine

    Mixed Flow

    Axial Flow

    Gambar 2.21 Pengelompokan pompa berdasarkan cara kerja.

    Pompa Rotary dan Pompa Reciprocating dikelompokkan dalam pompa positive

    displacement karena pompa-pompa tersebut bekerja berdasarkan pergeseran volume atas

    perubahan ruang yang terbentuk karena langkah positif gerak pompa.

    Disamping jenis-jenis pompa diatas, masih ada beberapa jenis pompa lainnya yang seringdikelompokkan dalam jenis inkonvensional, sebenarnya merupakan pompa

    konvensional tetapi dipergunakan untuk tujuan tertentu yang tidak terlalu banyak

    dipergunakan saat ini. Direct lift pump adalah contoh yang paling sering dijumpai

    dibeberapa daerah di Indonesia, misalnya kincir air di sungai-sungai, pompa pneumatik

    (air lift pump) dan sebagainya. Juga pompa ram jet atau hidram yang merupakan pompa

    tanpa penggerak dari luar melainkan didayai oleh energi potensial fluidanya sendiri,

    menggunakan prinsip kerja palu air (water hammer).

    Berikut gambar pompa ulir (screw pump), nama lainnya adalah pompa Archimedes atau

    juga auger pump, yang banyak dipakai untuk pompa banjir, pompa lumpur dan

    sebagainya. Pompa ini dapat mengangkut sampah dalam besaran tertentu.

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    28/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 02/Hen 0808 2-28

    Gambar 2.22 Potongan pompa ulir.

    Gambar 2.23 Contoh pompa ulir dalam keadaan terurai (Lab. Mesin Fluida).1. Roda jalan.

    2. Tabung (casing).3. Tutup dan rumah bantalan dan rumah penyekat.

    4. Rumah bantalan bawah.

    Pompa-pompa ini akan di bahas pada bagian akhir Bab 2 ini.

    Jenis material pompa konvensional

    Karena penggunaan pompa tergantung dari pada fluida yang akan dipindahkan, maka

    material pompa didisain sedemikian rupa sehingga fluida yang akan dipompakan tidak

    merusak pompa. Pemilihan bahan sangat penting sehingga untuk mendukung

    keberhasilan sistem. Oleh karena itu hindari kesalahan pemilihan bahan.

    Diantaranya bahan-bahan tersebut adalah :

    1. Paduan bronze.

    2. Besi tuang.

    3. Baja tahan karat (stainless steel).

    4. Bahan-bahan polimer, dan sebagainya.

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    29/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 02/Hen 0808 2-29

    2.6.3 Karakteristik Penggunaan Pompa

    Secara umum pompa yang biasa dipergunakan sehari-hari, dapat dikelompokan

    menurut karakteristiknya seperti terlihat pada tabel berikut.

    Tabel ini menunjukan bahwa reciprocating pump cocok untuk kondisi umum padakapasitas kecil, head tinggi dan cairan yang bersih dan bebas dari kotoran.

    Sedangkan pompa sentrifugal untuk kapasitas sedang-besar dengan head sedang sampai

    besar. Jenis pompa aksial adalah untuk kapasaitas besar dan head kecil. Ingat bilangan

    kecepatan spesifik dalam pemilihan pompa.

    Tabel 2.1 Karakterisitik umum penggunaan pompa.

    Jenis Pompa : Centrifugal Rotary Reciprocating

    Srew & gear

    Sifat aliran : Mantap Mantap Pulsa-pulsaTinggi isap umum-

    nya [m] : 5 5 7

    Cairan yang dapat

    dipindahkan :

    Bersih, kotor, abrasif,

    cairan yang mengandung

    bahan padat.

    Kental tidak abrasif Bersih dan bebas

    kotoran

    Rentang tekanan : Rendah sampai tinggi Menengah Tinggi

    Rentang kapasitas : Kecil-besar. Kecil-menengah Kecil sampai rela-

    tif besar

    Efek debit terhadap

    kenaikan head :

    Daya terhadap ke-

    naikan head :

    Pada umumnya menurun

    Tergantung kecepatan

    spesifik

    Relatif tetap

    Membesar

    Relatif tetap

    Membesar

    Efek debit terhadap

    penurunan head :

    Daya terhadap ke-

    naikan head :

    Membesar

    Tergantung kecepatan

    spesifik

    Relatif tetap

    Mengecil

    Relatif tetap

    Mengecil

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    30/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 02/Hen 0808 2-30

    2.7 POMPA-POMPA POSITIVE DISPLACEMENT

    2.7.1 Pompa Rotari

    (a) (b) (c)

    Gambar 2.24 Pompa roda gigi.

    (a)Roda gigi luar.(b)Roda gigi dalam.(c)Roda gigi luar.

    Gambar 2.25 Pompa rotary vane.

    Gambar 2.26 Pompa ulir (screw).

    Gambar 2.27 Pompa rotary vane.

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    31/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 02/Hen 0808 2-31

    Pompa Liner Fleksibel Pompa Impeler Fleksibel Pompa Denyut

    (Peristaltik)

    Gambar 2.28 Pompa karet dan plastik.

    2.7.2 Pompa Piston

    Gambar 2.29 Pompaplunger.

    (a) (b)

    Gambar 2.30 Pompa torak

    (a)Aksi tunggal (single acting) dan(b)Aksi ganda (double acting)

    Gambar 2.31 Pompa torak rotari paralel.

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    32/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 02/Hen 0808 2-32

    2.8 POMPA ROTODINAMIK

    Impeller:

    a. Sentrifugal terbukab. Radial terbukac. Radial cepat (Francis)d. Radial lambate. Radial non cloggingf. Aksialg. Campuran (mixed flow)

    Gambar 2.32 Beberapa bentuk impeler pompa rotodinamik.

    Kurva Head vs Kapasitas Pompa Sentrifugal

    Asumsi:

    Aliran murni arah radial dan tangensial 2 dimensi

    Kondisi ideal

    Dari rumus Euler pada Bab 1,

    ( )2 2 1 11

    tr u uH U C U Cg

    =

    Dengan anggapan rancangan ideal, diambil suku pertama sisi kanan persamaan saja,

    walaupun tidak menutup kemungkinan sisi masuk juga diperhitungkan, maka

    2 2 2

    1tr uH U C

    g

    =

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    33/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 02/Hen 0808 2-33

    Dari segitiga kecepatan,( )

    22 2

    2tan

    ru

    CC U

    =

    Masukkan pada persamaan Euler di atas, didapat:

    ( )2

    2 2 2

    2

    1tan

    rtr

    CH U Ug

    =

    atau

    ( )2 2

    2 2

    2 2

    11

    tan

    rtr

    CH U

    g U

    =

    Bila pompa tidak menghasilkan aliran, misalnya katupnya ditutup, maka Cr2= 0.

    Selanjutnya bila pompa menghasilkan aliran yaitu untuk Cr2> 0. Persamaan di atas akan

    tergantung pada bilangan tetap 2.yang merupakan sudut relatif sisi keluar sudu.

    Bila2< 90o, makaHtr mengecil bila Cr2makin membesar (kapasitas Qmembesar).

    Bila2= 90o, makaHtr akan konstan harganya sebesar U2

    2/gyang konstan harganya.

    Bila2> 90o, makaHtr membesar bila Cr2membesar (kapasitas Qmembesar).

    Gambar berikut menunjukkan karakteristik pompa sentrifugal dengan kondisi seperti di

    atas.

    Q

    Gambar 2.33 Kurva head idealHvs kapasitas Qdan bentuk sudu impeler untuk 290

    o.

    Dengan cara yang sama untuk suku persamaan ke dua sisi kanan persamaan Euler,

    ( )2 1

    1 1

    1 1

    11 tan

    rtr

    CH Ug U

    =

    Persamaan di atas akan menurunkan kurva Head pada Gambar 2.33 (a) karena tanda

    negatif yang disandangnya. Lakukan sendiri untuk melihat hasilnya bila sudut 190o.

    Kurva Sebenarnya

    a. Kerugian Aliran Sekunder

    Aliran sekunder di impeler pompa terjadi karena jumlah sudu yang terbatas di impeler,

    membentuk ruang tertutup. Ruang tertutup ini berputar pada poros, tetapi fluida di

    dalamnya tidak mengikuti gerakan putar impeler secara kaku, melainkan cenderung

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    34/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 02/Hen 0808 2-34

    mempertahankan arahnya terhadap sistem absolut. Cobalah ambil gelas, isi dengan air,

    beri tanda arah permukaan air pada salah satu sisinya. Berputarlah, arah posisi air relatif

    terhadap sistem absolut akan tetap.

    Kecenderungan tetap pada arah posisi air ini dapat digambarkan sebagai berikut:

    Gambar 2.34 Arus sekunder dan pengaruhnya terhadap kecepatan relatif keluar sudu.

    Gambar 2.35 Pengaruh arus sekunder terhadap segitiga kecepatan.

    Perubahan vektor kecepatan pada segitiga kecepatan ini secara rata-rata mengubah secara

    linear besaran head pompa. Hal ini ditunjukkan pada penurunan head ideal pada

    Gambar 2.36.

    b. Kerugian Hidrolik

    Kerugian hidrolik merupakan kerugian gesekan akibat pengaruh gesekan baik pada

    dinding impeler maupun antara molekul fluidanya sendiri. Kerugian ini secara sederhanadapat dirumuskan menggunakan persamaan Darcy

    2

    rghdrH kQ=

    Faktor gesekan kdapat diprediksi secara matematik dan dapat pula menggunakan rumus

    empirik. Kerugian ini mengurangi head teoretik impeler jumlah sudu tak berhingga.

    c. Kerugian Tumbukan

    Kerugian tumbukan terjadi akibat arah kecepatan absolut masuk sudu pada laju aliran riel

    yang tidak sesuai dengan arah dan besaran disainnya mengalami tumbukan. Besaran

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    35/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 02/Hen 0808 2-35

    kerugian ini nol pada saat laju aliran riel besarannya tepat sama dengan laju aliran disain,

    dan akan membesar akibat laju aliran riel mengecil atau membesar dari angka disainnya.

    Gambar 2.36 Head sebenarnya setelah koreksi adanya kerugian arus sekunder, gesekan

    dan tumbukan.

    Gambar 2.37 Tipikal kurva tak berdimensi Head vs Kapasitas untuk berbagai putaran

    pompa, menunjukkan pula kurva-kurva tak berdimensi iso-efisiensi, iso-moment putar

    dan iso-daya.

    2.8.1 POMPA SENTRIFUGAL

    Dari jenis pompa ini, dapat kita bagi lagi menjadi beberapa macam tergantung

    dari bentuk dan cara mengalirnya aliran dalam pompa tersebut.

    2.8.1.1Pompa Tipe Volute

    Seperti pada gambar dibawah ini, fluida dari impeler menekan kedalam casing

    yang lebih luas, yang akan memperkecil kecepatan alirannya. Disini dimaksudkan untuk

    mengubah energi kecepatan aliran fluida menjadi energi tekanan.

    Ko

    efisienTekanan

    Koefisien Kapasitas

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    36/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 02/Hen 0808 2-36

    Gambar 2.38 Potongan pompa sentrifugal.

    Gambar 2.39. Pompa sentrifugal type volute, horizontal split.

    Split Casing

    Inlet

    Inlet

    Gambar 2.40 Tampak rumah pompa jenis split casing.Pompa horizontal split

    dari Ebara

    Gambar pompa yang terlihat diatas adalah dari jenis horizontal split casing. Aliran masuk

    dari sisi horisontal dan keluar dari sisi horisontal di seberangnya.

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    37/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 02/Hen 0808 2-37

    Jenis pompa yang lain adalah pompa jenis end suction, yaitu sisi hisapnya berada di

    depan, satu sumbu dengan poros impeler. Pompa jenis ini yang banyak dipergunakan

    karena sederhana dan lebih murah.

    2.8.1.2Pompa Sentrifugal BertingkatPada pompa ini, terdapat sudu pengarah yang terletak disekeliling pompa. Disini

    fungsi sudu difusor adalah merubah arah aliran dan mengubah energi kinetik menjadi

    potensial (head).

    Gambar 2.41. Pompa sentrifugal bertingkat.

    Gambar 2.42 Pompa sentrifugal 2 tingkat, produksi IPP Pupuk Kaltim.

    2.8.1.3Pompa Sentrifugal Tipe Regenerative Turbine

    Cairan dalam pompa ini diputar oleh sudu impeller pada kecepatan tinggi untuk

    mendekati putaran dalam celah dalam impeller berputar. Energi yang didapat cairan

    dalam bentuk impuls selanjutnya disalurkan keluar melalui saluran dalam rumah pompa.

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    38/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 02/Hen 0808 2-38

    3-4

    Gambar 2.43 Pompa sentrifugal regenerative turbine satu tingkat (Sanyo).

    2.8.1.4Pompa sentrifugal type mix flow.Pompa type campuran (mix flow) ini merupakan tipe transisi dari pompa jenis

    sentrifugal ke jenis axial. Pompa jenis ini banyak dipergunakan untuk pompa submersibelpada sumur air bersih maupun untuk tujuan pengurasan (drainage).

    Gambar 2.44 Dua contoh pompa sentrifugal type mixed

    flow, bertingkat dan tidak beringkat

    Dalam pemilihan pemakaian pompa sentrifugal, dikenal adanya bilangan

    kecepatan spesifik. Kecepatan sepsifik didefinisikan sebagai kecepatan putaran impeller

    per menit dengan total head setinggi 1 m.

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    39/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 02/Hen 0808 2-39

    Efisiensi vs Kecepatan Spesifik

    30

    40

    50

    60

    70

    8090

    100

    10 30 50 70 90 110 130 150 170 190 210

    Kecepatan Spesifik

    Efisiensi[%] f > 600 l/s

    600 > e > 200 l/s

    200 > d > 60 l/s

    60 > c > 30 l/s

    30 > b > 15 l/s

    15 > a > 5 l/s

    Sudu: [Radial Radial lambat] [ Francis (radial cepat) Francis ] [Mixed Flow] [ Aksial ]

    nq: [ 10 .... 40 ] [ 40 .... 80 ] [80 .... 160] [100....500]

    Gambar 2.45 Tipikal hubungan kecepatan spesifik, bentuk impeller dan efisiensi pompa

    sentrifugal.

    Impeller untuk head yang tinggi biasanya mempunyai kecepatan spesifik yang rendah,

    dan sebaliknya impeller untuk head yang rendah mempunyai kecepatan spesifik yang

    tinggi.

    Pada gambar diatas ditunjukan batas kecepatan spesifik dalam mendesain impellerpompa.

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    40/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 02/Hen 0808 2-40

    Gambar 2.46 Pompa pembuangan jenis

    submersible (Caprari)

    Gambar 2.47 Pompa submersible bertingkat (Caprari)Kiri, bagian pompa

    Kanan, bagian motor, dipasang di bawah bagian pompa.

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    41/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 02/Hen 0808 2-41

    Gambar 2.48 Impeler terbuka

    (produk lokal, lab Mesin Fluida ITB).

    Gambar 2.49 Impeler tertutup (dari Fligt)

    2.8.2 Pompa Aksial

    Gambar 2.50 Impeler pompa aksial buatan

    salah satu industri di Cimahi (1975).

    Gambar 2.51 Instalasi pompa aksial vertikal.

    Banyak dipergunakan untuk pompa irigasi,

    pompa banjir dan sbagainya.

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    42/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 02/Hen 0808 2-42

    Gambar 2.52 Impeler aksial dengan posisi

    sudut sudu dapat diubah untuk memberikan

    rentang yang lebar efisiensi tertingginya (dari

    Fligt).

    Untuk mendapatkan efisiensi yang tinggi dan merata pada rentang debit yang besar,

    pompa aksial dapat dibangun menggunakan sudu-sudu yang dapat diubah sudut

    serangnya (Gambar 2.52).

    2.9 POMPA-POMPA KHUSUS

    Itt-impB

    Gambar 2.53 Impeler tipe terbuka untuk pompa drainage. (ITT-Fligt)Terlihat disampingnya saringan yang dipasang pada sisi hisapnya.

    Itt-impC

    Gambar 2.54 Impeler tertutup (closed impeller) bilah tunggal pompa drainage non-

    cloging. (ITT-Fligt)Gambar kanan adalah rumah keongnya. Pompa ini dapat meloloskan sampah padat

    dengan ukuran yang tertentu sesuai disainnya.

    Itt-impDGambar 2.55 Impeler pompa pembuangan jenis aksial. (ITT-Fligt)

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    43/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 02/Hen 0808 2-43

    0

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    14

    16

    18

    1,46 1,48 1,5 1,52

    Laju [L/s]

    Head

    [m]

    Itt-impE

    Gambar 2.56 Impeler terbuka pompa pembuangan dengan dua bilah sudu. (ITT-Fligt)

    2.10 CONTOH KURVA KARAKTERISTIK POMPA

    2.10.1 Kurva Sistem Pompa Rotari Dan Langkah Positif

    Gambar 2.57 Tipikal karakteristikH-Qpompa rotari dan langkah positif.

    Pada putaran konstan, pompa rotari dan langkah positif mengisi dan

    mengeluarkan sejumlah isi fluida (yang bersifat inkompresibel) yang sama karena ruang

    yang diisi dan dikosongkan adalah sama. Selanjutnya head yang dihasilkan akan

    bergantung pada kekuatan dorong pada proses pengosongan. Pada gambar, karakteristik

    ini ditunjukkan pada garis vertikal untuk Q= 1,5 l/s (sebagai contoh). Kurva lengkung

    menunjukkan contoh karakteristik yang sebenarnya akibat adanya kebocoran pada

    tekanan yang makin tinggi. Makin tinggi tekanannya, akan makin tinggi pula

    kemungkinan kebocorannya.

    Pada putaran yang berbeda, secara ideal, karakteristik pompa ini akan bergeser ke kanan

    atau ke kiri sesuai dengan rasio perubahan putarannya.

    2.10.2 Kurva Sistem Pompa Sentrifugal

    Kurva karakteristik menunjukan hubungan antara head pompa, kapasitas, daya

    dan efisiensi uantuk diameter impeller dan besar casing suatu pompa yang tertentu pada

    kecepatan tertentu.

    Kurva kecepatan variable: Kurva dimana pompa bekerja pada berbagai kecepatan.

    Kurva head sistem: Merupakan kombinasi kurva head pompa, friksi sistem termasuk

    friksi pipa, katup dan sebagainya, serta head statik pompa tersebut.

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    44/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 02/Hen 0808 2-44

    3-7

    Gambar 2.58 Contoh kurva karakteristik suatu pompa sentrifugal.

    Terlihat pada gambar kurva Head vs Capacity pada berbagai diameter impeller. Kurva di

    sisi atas menunjukkan NPSH Required, sedangkan kurva sisi bawah menunjukkan daya

    poros yang diperlukan.

    Garis efisiensi ditunjukkan pada garis-garis isoefisiensi (76%, 75% dst.). Titik operasi

    pompa hendaknya dipilih pada daerah efisiensi tertingginya. Efisiensi tertinggi (max)

    nampak sekitar 78% pada diameter impellerD 265.

    3-8

    Gambar 2.59 Kurva head pompa dan instalasi.

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    45/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 02/Hen 0808 2-45

    0,00

    5,00

    10,00

    15,00

    20,00

    25,00

    30,00

    35,00

    40,00

    45,00

    0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18

    Laju aliran Q [m3/s]

    HeadH[m]

    Kurva H-Q Pompa 1

    Kurva H-Q Pompa 2

    Kurva H-Q Pompa 1 & 2 Paralel

    0,00

    10,00

    20,00

    30,00

    40,00

    50,00

    60,00

    70,00

    80,00

    0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1

    Laju Aliran Q [m3/s]

    HeadH[m]

    Kurva H-Q Pompa 1

    Kurva H-Q Pompa 2

    Kurva H-Q Pompa 1 & 2 Serie

    Gambar di atas menunjukkan letak titik kerja instalasi (titik A), yang merupakan

    perpotongan antara kurva Head vs Kapasitas pompa dengan kurva Head vs Kapasitas

    instalasi (sistem pipa).

    Klasifikasi impeller dipergunakan untuk mendapatkan kecepatan spesifik tertentu.Sedangkan bentuk impeller juga menunjukan bagaimana aliran fluida pada sudu impeller.

    Gambar 2.60 Karakteristik H-Q dua buah pompa sentrifugal yang berlainan, dipasang

    paralel.

    Gambar 2.60 menunjukkan karakteristik pompa 1 dan 2 yang berlainan. Pompa 1

    kemudian dihubungkan secara paralel dengan pompa 2. Karena dipasang paralel,penjumlahan adalah ke arah QuntukHyang sama.

    Gambar 2.61 menunjukkan 2 buah pompa yang dihubungkan secara serie. Karena debit

    aliran pompa ke 1 harus melalui pompa ke 2, maka debit aliran (Q) ke dua pompa harus

    sama.

    Gambar 2.61 KarakteristikH-Qdua buah pompa 1 dan 2 yang berlainan yang dipasang

    serie.

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    46/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 02/Hen 0808 2-46

    Pada pipa keluar sistem, karakteristik gabungan adalah penjumlahan ke arah H dari

    masing-masing pompa pada laju Qyang sama.

    1. Rumah (casing)2. Roda jalan (impeller)3. Bushing poros4. Casing hisap5. Wearing ring sisi pasok6. Wearing ring sisi hisap7. Paking8. Gland packing9. Pedestal bantalan10.Poros pompa

    Gambar 2.62 Potongan pompa sentrifugal (Caprari).

    Gambar 2.63 Pompa sentrifugal

    kecepatan tinggi.

    1. Rumah (casing)2. Roda jalan (impeller)3. Bushing poros4. Casing hisap

    5. Wearing ring sisi pasok6. Wearing ring sisi hisap7. Paking8. Gland packing9. Pedestal bantalan10.Poros pompa

    Gambar 2.64 Pompa jenis mixed

    flow, antara sentrifugal dan aksial.

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    47/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 02/Hen 0808 2-47

    2.11 POMPA SEKRUP

    2.11.1 Prinsip Kerja Pompa Sekrup Archimedes (Screw Pump)

    Pompa tersusun dari saluran berupa tabung tertutup atau terbuka setengah

    lingkaran dan rotor yang terbuat dari plat yang dirol membentuk ulir yang dilas padaporos, umumnya dipasang pada posisi miring.

    Pompa sekrup pada umumnya dipergunakan sebagai pengangkat air (water lifter)

    misalnya pada sistem drainase dan irigrasi. Pompa ini dapat beroperasi pada debit yang

    besar dan tinggi angkat yang relatif kecil. Salah satu pompa sekrup pengendali banjir di

    Indonesia berdiameter 4 meter dan dengan tinggi angkat sekitar 10 m. Pompa ini mampu

    mengangkut benda-benda padat (batu, kayu, sampah) yang ikut bersama air tanpa

    mengganggu operasinya, asalkan masih lebih kecil dari jarak antar ulirnya (pitch).

    Gambar 2.65 Komponen utama pada pompa sekrup

    Pada saat beroperasi rongga bawah sekrup terendam air yang akan dipompakan, sehingga

    pada saat poros diputar rongga-rongga tersebut akan bergerak translasi ke atas menyusur

    saluran. Air di dalam rongga ikut begerak ke atas. Sebelum air meluncur balik mengalir

    ke bawah, bagian ulir di bawahnya akan menahannya dan mengalirkan ke atas. Demikian

    seterusnya sehingga air yang terperangkap itu akan bergerak ulir demi ulir ke atas.Pompa sekerup tidak bekerja pada kisaran putaran yang besar, tetapi hanya daerah

    rendah tertentu saja. Hal ini selain karena panjang poros dan berat pompanya juga terkait

    dengan prinsip kerja pompa sekrup.

    Bila putaran pompa terlalu tinggi, selain bergerak translasi ke atas air juga ikut berotasi

    dan terputar pada sisi atas rongga. Air yang terputar dan terangkat ini akan memasuki

    rongga dibawahnya yang bergerak ketas, sehingga aliran tertahan pada bagian ujung.

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    48/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 02/Hen 0808 2-48

    2.11.2 Ukuran Dasar Penentu Karakteristik Pompa Sekrup

    Faktor yang mempengaruhi karakteristik pompa sekrup:

    1. Faktor Geometri- diameter sekrup, D- jumlah ulir, a- sudut spiral ulir, - lebar celah sekrup dan dinding silinder, c- panjang sekrup, L

    2. Faktor Operasi- Sudut kemiringan pompa, - Kedalaman penyelaman pompa, h- Ketinggian angkat total air, Hs- Kecepatan putar sekrup, n

    Gambar 2.66 Dimensi utama pada pompa sekrup.

    2.11.3 Dasar Perancangan Pompa Sekrup Archimedes

    Faktor-faktor yang diperhatikan dalam perencanaan pompa sekrup adalah sebagai berikut:- diameter luar sekrup (D)- diameter dalam (poros) sekrup (d)- kecepatan putar sekrup (n)- panjang sekrup (L)- jarak maju ulir sekrup (pitch) (t)- sudut kemiringan pompa ()- kondisi air pada sisi masuk dan keluar pompa- besar celah antara sekrup dan dinding silinder (c)

    Kapasitas pompa diberikan oleh persamaan:

    3Q q n D= m3/s

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    49/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 02/Hen 0808 2-49

    di mana merupakan factor penambahan pengambilan (biasanya 1,15) dan q

    merupakan factor pengambilan yang diberikan oleh table berikut:

    Tabel 2.2 Nilai empirik quntuk rasio diameter d/Ddan sudut kemiringan .

    nilai q ini diberikan untuk ulir rangka tiga. Untuk ulir tunggal dan ganda digunakan

    korelasi berikut:

    1 2 3: : 0,64:0,80:1,0a a aq q q= = = =

    Beberapa factor yang seharusnya diperhatikan juga pada desain:

    - kisaran sudut kemiringan pompa antara 22os/d 40o- perbandingan d/Dantara 0,40 s/d 0,65- perbandingan lead (t) dan diameter luar (D) antara 0,8 s/d 1,2

    nilai ini biasanya diwail oleh besar sudut spiral ulir

    D

    t

    1tan = dimana nilainya antara 14os/d 21o

    Tabel 2.3 Batasan sudut kemiringan terhadap rasio pitch tdan diameter luarD.

    t/D

    < 30o 1,2

    30o 1,0

    >30o 0,8

    Aliran bocor disebabkan adanya celah pada sisi antara ulir dan dinding silinder. Besarnya

    aliran bocor diberikan oleh persamaan berikut:

    2,5lQ c D D=

    Biasanya pada desain besarnya perbandingan antara aliran bocor dan kapasitas pompaadalah

    QQl/= yang nilainya berkisar 3% s/d 12%

    Putaran sekrup yang optimal merupakan fungsi dari diameter dinyatakan dengan

    persamaan

    3 2

    50

    Dn =

    persamaan tersebut jika ditampilkan secara grafik sebagai berikut:

    d/D 22 o 26o 30o 33o 35o 37o 40o

    0.40 0.00507 0.00460 0.00393 0.00354 0.00314 0.00295 0.00247

    0.45 0.00503 0.00460 0.00405 0.00365 0.00334 0.00304 0.00255

    0.50 0.00500 0.00460 0.00417 0.00376 0.00343 0.00313 0.00262

    0.55 0.00479 0.00436 0.00406 0.00366 0.00335 0.00309 0.00259

    0.60 0.00457 0.00417 0.00395 0.00356 0.00326 0.00299 0.00250

    0.65 0.00435 0.00381 0.00383 0.00347 0.00315 0.00287 0.00242

    Sudut Kemiringan Pompa

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    50/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    MKE 2 Pompa 02/Hen 0808 2-50

    Gambar 2.67 Kurva nvsDoptimal.

    Putaran kritis pompa didekati dengan kondisi sebagai berikut:- beban terbagi merata sepanjang poros- air mengisi penuh rongga antara sekrup dan sudu- tumpuan dan bantalan cukup kaku

    Sudut kemiringan pompa berpengaruh terhadap kapasitas yang dihasilkan. Hubungan

    tersebut dapat ditunjukkan dalam grafik berikut:

    Gambar 2.68 Pengaruh kemiringan pompa terhadap laju aliran.

    Kapasitas maksimum pompa dapat dicapai bila ujung pompa yang tercelup setinggisumbu pusat poros.

    Kondisi air yang keluar dari pompa perlu diperhatikan karena air dalam bak penerima

    dapat kembali mengalir ke bawah. Oleh karena itu konstruksinya dibedakan menjadi dua

    jenis, yaitu:

    1. pompa dengan ambang pintu (Threshold pump)2. pompa aliran balik (Counterflow pump)

    Pada instalasi jenis pertama dilengkapi dengan ambang pintu (threshold), sehingga pada

    saat pompa dimatikan tidak terjadi aliran balik. Posisi wadah penampung lebih rendah

    dari ujung atas pompa.

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    100

    0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

    Diameter Luar Sekrup D(m)

    n(rpm)

    60

    70

    80

    90

    100

    110

    120

    22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44

    Sudut kemiringan pompa

    Q(%)

  • 7/25/2019 2 Mke 2 Pompa

    51/51

    MKE 2

    BAB 2 POMPA

    Sedangkan pada instalasi jenis kedua, ketika motor dimatikan sekrup harus dikunci untuk

    menghindari aliran balik. Ketinggian air pada bak penerima harus dibatasi agar pada saat

    operasi pompa, air tidak mengalir balik.

    Gambar 2.69 Instalasi counterflow.

    Gambar 2.70 Instalasi threshold.