Pompa Sentrifugal

Pengertian 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.

Prinsip kerja pompa adalah membuat perbedaan tekanan antara bagian masuk (suction) dengan bagian keluar (discharge). Dengan kata lain, pompa berfungsi mengubah tenaga mekanis dari suatu sumber tenaga (penggerak) menjadi tenaga kinetis (kecepatan), dimana tenaga ini berguna untuk mengalirkan cairan dan mengatasi hambatan yang ada sepanjang pengaliran.

Salah satu jenis pompa pemindah non positip adalah pompa sentrifugal yang prinsip kerjanya mengubah energi kinetis (kecepatan) cairan menjadi energi potensial (dinamis) melalui suatu impeller yang berputar dalam casing. Sesuai dengan data-data yang didapat, pompa reboiler debutanizer di Hidrokracking Unibon menggunakan pompa sentrifugal single - stage double suction.

Pompa sentrifugal digerakkan oleh sebuah motor, daya dari motor diberikan pada poros pompa untuk memutar impeler yang dipasangkan pada poros tersebut. Akibat dari putaran impeler yang menimbulkan gaya sentrifugal, maka zat cair akan mengalir dari tengah impeler keluar lewat saluran di antara sudu-sudu dan meninggalkan impeler dengan kecepatan yang tinggi.

Klasifikasi Pompa Sentrifugal

Pompa sentrifugal dapat diklasifikasikan berdasarkan :

1. Kapasitas

Kapasitas rendah <20 m3/jam

Kapasitas sedang 20 - 60 m3/jam

Kapasitas tinggi >60 m3/jam

2. Tekanan Discharge

Tekanan rendah <5 kg/cm2

Tekanan sedang 5 - 50 kg/cm2

Tekanan tinggi >50 kg/cm2

3. Jumlah / Susunan Impeller dan Tingkat

Single stage, terdiri dari satu impeller dan satu casing

Multi stage, terdiri dari beberapa impeller yang tersusun seri dalam satu casing

Multi impeller, terdiri dari beberapa impeller yang tersusun parallel dalam satu casing

Kombinasi multi impeller dan multi stage

4. Posisi Poros

Poros tegak

Poros mendatar

5. Jumlah Suction

Single suction

Double suction

6. Arah Aliran Keluar Impeller

Radial flow

Axial flow

Mixed flow

Bagian - Bagian Pompa Sentrifugal

Secara umum bagian-bagian utama pompa sentrifugal dapat dilihat sepert gambar  berikut :

Casing

Merupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai pelindung elemen yang berputar, tempat kedudukan diffusor (guide vane), inlet dan outlet nozel serta tempat memberikan arah aliran dari impeller dan mengkonversikan energi kecepatan cairan menjadi energi dinamis (single stage).

Impeller

Impeller 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.

Stuffing Box

Stuffing Box berfungsi untuk mencegah kebocoran pada daerah dimana poros pompa menembus casing.

Shaft

Poros berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari penggerak selama beroperasi dan tempat kedudukan impeller dan bagian-bagian berputar lainnya.

Vane

Sudu dari impeller sebagai tempat berlalunya cairan pada impeller.

Bearing

Bearing (bantalan) berfungsi untuk menumpu dan menahan beban dari poros agar dapat berputar, baik berupa beban radial maupun beban axial. Bearing juga memungkinkan poros untuk dapat berputar dengan lancar dan tetap pada tempatnya, sehingga kerugian gesek menjadi kecil.

Wearing Ring

Wearing ring berfungsi untuk memperkecil kebocoran cairan yang melewati bagian depan impeller maupun bagian belakang impeller, dengan cara memperkecil celah antara casing  dengan impeller.

Kapasitas Pompa

Kapasitas pompa adalah banyaknya cairan yang dapat dipindahkan oleh pompa setiap satuan waktu. Dinyatakan dalam satuan volume per satuan waktu, seperti :

Barel per day (BPD)

Galon per menit (GPM)

Cubic meter per hour (m3/hr)

Head Pompa

Head pompa adalah energi per satuan berat yang harus disediakan untuk mengalirkan sejumlah zat cair yang direncanakan sesuai dengan kondisi instalasi pompa, atau tekanan untuk mengalirkan sejumlah zat cair,yang umumnya dinyatakan dalam satuan panjang.

Menurut persamaan Bernauli, ada tiga macam head (energi) fluida dari sistem instalasi aliran, yaitu, energi tekanan, energi kinetik dan energi potensial. Hal ini dapat dinyatakan dengan rumus sebagai berikut :

Karena energi itu kekal, maka bentuk head (tinggi tekan) dapat bervariasi pada penampang yang berbeda. Namun pada kenyataannya selalu ada rugi energi (losses).

Pada kondsi yang berbeda seperti pada gambar di atas maka persamaan Bernoulli adalah sebagai berikut :

1. Head Tekanan

Head tekanan adalah perbedaan head tekanan yang bekerja pada permukaan zat cair pada sisi tekan dengan head tekanan yang bekerja pada permukaan zat cair pada sisi isap. Head tekanan dapat dinyatakan dengan rumus :

2. Head Kecepatan

Head kecepatan adalah perbedaan antar head kecepatan zat cair pada saluran tekan dengan head kecepatan zat cair pada saluran isap. Head kecepatan dapat dinyatakan dengan rumus :

3. Head Statis Total

Head statis total adalah perbedaan tinggi antara permukaan zat cair pada sisi tekan dengan permukaan zat cair pada sisi isap. Head statis total dapat dinyatakan dengan rumus :

Z = Zd - Zs

Dimana  :
Z    :  Head statis total
Zd  :  Head statis pada sisi tekan
Zs   :  Head statis pada sisi isap
Tanda  +   :   Jika permukaan zat cair pada sisi isap lebih rendah dari sumbu pompa (Suction lift).
Tanda  -    :  Jika permukaan zat cair pada sisi isap lebih tinggi dari sumbu pompa (Suction head).

4. Kerugian Head (Head Losses)

Kerugian energi per satuan berat fluida dalam pengaliran cairan dalam sistem perpipaan disebut sebagai kerugian head (head loss). Head loss terdiri dari :

a. Mayor Head Losses

Merupakan kerugian energi sepanjang saluran pipa yang dinyatakan dengan rumus :

Harga f (faktor gesekan) didapat dari diagram Moody sebagai fungsi dari Angka Reynold (Reynolds Number) dan Kekasaran relatif (Relative Roughness  - ε/D  ), yang nilainya dapat dilihat pada grafik (lampiran) sebagai fungsi dari nominal diameter pipa dan kekasaran permukaan dalam pipa (e) yang tergantung dari jenis material pipa. Sedangkan besarnya Reynolds Number dapat dihitung dengan rumus :

b. Minor Head Losses

Merupakan kerugian head pada fitting dan valve yang terdapat sepanjang sistem perpipaan. Dapat dicari dengan menggunakan Rumus :

 

Dalam menghitung kerugian pada fitting dan valve dapat menggunakan tabel. Besaran ini menyatakan kerugian pada fitting dan valve dalam ukuran panjang ekivalen dari pipa lurus.

c. Total Losses

Total losses merupakan kerugian total sistem perpipaan, yaitu :

 

Daya Pompa

Daya pompa adalah besarnya energi persatuan waktu atau kecepatan melakukan kerja. Ada beberapa pengertian daya, yaitu :

1. Daya Hidrolik (Hydraulic Horse Power)

Daya hidrolik (daya pompa teoritis) adalah daya yang dibutuhkan untuk mengalirkan sejumlah zat cair. Daya ini dapat dihitung dengan rumus :

2. Daya Poros Pompa (Break Horse Power)

Untuk mengatasi kerugian daya yang dibutuhkan oleh poros yang sesungguhnya adalah lebih besar dari pada daya hidrolik. Besarnya daya poros sesungguhnya adalah sama dengan effisiensi pompa atau dapat dirumuskan sebagai berikut :

3. Daya Penggerak (Driver)

Daya penggerak (driver) adalah daya poros dibagi dengan effisiensi mekanis (effisiensi transmisi). Dapat dihitung dengan rumus :

Effisiensi Pompa

Effisiensi pada dasarnya didefinisikan sebagai perbandingan antara output dan input atau perbandingan antara HHP Pompa dengan BHP pompa. Harga effisiensi yang tertinggi sama dengan satu harga effisiensi pompa yang  didapat dari pabrik pembuatnya. Effisiensi pompa merupakan perkalian dari beberapa effiaiensi, yaitu :

Kelebihan dan Kekurangan Pompa Sentrifugal

Pompa sentrifugal memiliki beberapa kelebihan antara lain :

1. Mudah dalam pengoprasiannya

2. Biaya pemeliharaan lebih effisien

3. Penempatan/pemasangan pompa tidak sulit

4. Dapat digunakan untuk memompa air kotor ataupun lumpur

Adanya kelebihan tentunya pasti ada kekurangan, kekurangan pompa sentrifugal antara lain :

1. Tidak dapat digunakan untuk memompakan cairan yang kental dan aliran volume yang kecil

2. Dalam keadaan normal pompa tidak dapat menghisap sendiri atau tidak dapat memompakan udara