POMPA (PUMP)

-->

POMPA ( PUMP )

RIKI SANJAYA

Pada kehidupan sehari hari terutama dalam rumah tangga pompa berfungsi sebagai alat bantu manusia untuk mendapatkan air sebagai konsumsi kebutuhan rumah tangga. Karena peranan air yang penting untuk kebutuhan sehari-hari maka sama pentingnya ppenggunaan pompa air sebagai pemenuh kebutuhan tersebut. “Pompa adalah alat untuk menggerakan cairan atau adonan. Pompa menggerakan cairan dari tempat bertekanan rendah ke tempat dengan tekanan yang lebih tinggi, untuk mengatasi perbedaan tekanan ini maka diperlukan tenaga (energi). (http://id.wikipedia.org/wiki/Pompa)”. “Pompa adalah suatu mesin fluida yang dapat memindahkan fluida cair dari satu tempat ke tempat yang lain dengan sistem perpipaan sebagai mediumnya.(Semin Sanuri-Azas Pompa 2010-2011)”.

Pada dasarnya pompa menggunakan suatu metode pengedapan udara. Jika udara memasuki katup-katup pompa maka pendistribusian air tidak dapat berjalan dengan baik. Maka sebuah pompa haruslah kedap dari udara agar dapat bekerja dengan maksimal.

Pada industri maritim terutama pada bidang perkapalan, pompa mempunyai peranan penting dalam pendistribusian berbagai jenis fluida. Maka dalam sebuah kapal komersial pompa sangat penting dalam sistem penggerak dan kebutuhan ABK di atas kapal. Definisi pompa pada bidang perkapalan adalah “Pompa-pompa (Pumps), alat untuk memindahkan zat cair seperti air tawar, air laut, bahan bakar dan lain-lain, yang biasanya dilengkapi dengan sistem perpipaan, termasuk katup isap, katup tekan dan katup-katup lain, saringan, tangki-tangki, alat-alat pengaman dll. (http://punokawandiesel.wordpress.com/2010/03/17/istilah-pada-permesinan-kapal/)”.

Fungsi pompa pada sebuah kapal komersil di bedakan berdasarkan jenis pompa dan kebutuhannya. Terdapat berbagai macam jenis pompa untuk sebuah kapal komersil diantaranya pompa untuk bahan bakar, pompa untuk kebutuhan air bersih, dan pompa untuk kebutuhan operasi mesin. Maka dalam sebuah kapal pompa memiliki peran penting sebagai pendistribusian fluida sesuai kegunaannya. Pompa pada kapal komersil hampir sama sistem kerjanya dengan pompa listrik yang ada di perumahan pada umumnya. Namun pada sebuah kapal tentunya sebuah pompa memiliki daya hisap fluida yang lebih besar tergantung tingkat kebutuhan di kapal tersebut.

              Variasi pompa disesuaikan dengan tingkat kebutuhan pada suatu kapal. Misalkan pompa untuk bahan bakar mesin utama berbeda kapasitas dengan pompa untuk mesin bantu terlebih pompa untuk konsumsi air bersih. Dari berbagai variasi tersebut maka dalam ruang mesin suatu kapal terdapat berbagai macam pompa disesuaikan dengan fungsi masing-masing pompa. Sedangkan untuk pendistribusian pompa-pompa tersebut dipergunakan pipa sebagai penyalur cairan fluida sesuai kebutuhan dari masing-masing bagian kapal. Untuk sebuah pompa diperlukan pula daya yang berbeda pula. Maka masing-masing pompa untuk daya yang tersalur dari mesin pemberi daya listrik berdeda disesuaikan dengan tingkat kebutuhan di kapal. Dari banyaknya pompa maka pipa-pipa sebagai penyalur fluida cair dari pompa juga banyak mengikuti arah dari fluida cair tersebut di distribusikan. Semakin jauh jarak antara pompa dengan tujuan penyaluran maka semakin panjang pipa yang dibutuhkan. Untuk tingkat efisiensi suatu penyaluran cairan fluida pompa diletakkan berdekatan dengan tujuan dari penyaluran tersebut. Jika tidak ada tempat untuk pompa dan harus berjauhan maka pipa-pipa dibending sesuai dengan keadaan ruang mesin. Jenis pipa disesuai kan juga dengan cairan fluida yang disalurkan. Untuk pipa fluida air mempunyai lapisan anti korosi yang aman untuk dikonsumsi. Begitu pula dengan pompanya disesuaikan dan dilapisi anti korosi yang tidak berbahaya bagi kesehatan.

              Dari penjelasan diatas maka dapat dibedakan pompa untuk perkapalan dengan pompa untuk rumah tangga. Pada perkapalan pompa yang digunakan lebih bervariasi dan mempunyai daya yang lebih besar untuk pendistribusian fluida. Namun cara kerja mesin pompa di perumahan tidak jauh beda dengan sistem pompa pada kapal komersil.

1.2           POMPA

Pada industri maritim terutama pada bidang perkapalan pompa mempunyai fungsi dan peranan yang penting. Terdapat banyak pengertian pompa secara bahasa diantaranya, pompa-pompa (Pumps) adalah alat untuk memindahkan zat cair (fluida) seperti air tawar, air laut, bahan bakar dan lain-lain, yang biasanya dilengkapi dengan sistem perpipaan, termasuk katup isap, katup tekan dan katup-katup lain, saringan, tangki-tangki, alat-alat pengaman dan lain-lain. Kemudian ada beberapa pengertian pompa yang lain, pompa adalah suatu mesin fluida yang dapat memindahkan fluida cair dari satu tempat ke tempat lain menggunakan medium pipa.

Pompa sendiri dibedakan menjadi 2 jenis yaitu pompa sentrifugal dan pompa positif displacement. Pompa sentrifugal banyak dipergunakan dalam pompa sekarang.

Pada pompa sentrifugal menggunakan gaya sentrifugal sebagai pendistibusian cairan fluida. Dengan gaya sentrifugal cairan dapat mengalir sesuai dengan kapasitas daya pompa tersebut. Pada umumnya pompa ini digerakan menngunakan energi listrik karena memerlukan putaran yang cepat untuk menghisap fluida.

Sedangkan yang kedua adalah pompa positif displacement yaitu pompa yng memindahkan fluida dari sisi isap ke sisi discharge langsung tanpa ada fluida yang tersisa. Pompa positif displacement sering digunakan pada pompa sumur rumah tangga. Pompa ini menggunakan konsep sederhana memanfaatkan kekedapan udara. Pada umumnya pompa ini menggunakan sistem mekanik sebagai peggeraknya.

1.3           PERKEMBANGAN APLIKASI POMPA

1.3.1 POMPA POSITIF DISPLACEMENT

Sesuai penjelasan diatas maka dalam perkembangannya pompa banyak mengalami perkembangan mulai dari pompa jenis positif displacement yang menggunakan tenaga mekanik dan menggunakan sistem kekedapan udara. Pompa positif displacement merupakan jenis pompa yang sangat sederhana dan mudah pengaplikasiannya. Pompa positif displacement memanfaatkan katup-katup kedap udara guna mangangkat fluida.

Dalam perkembangannya pompa jenis positif displacement juga digunakan dalam industri perminyakan untuk menghisap minyak dalam skala besar dan tentunya juga dengan ukuran pompa yang lebih besar. Prinsip kerja sama yaitu menghisap cairan fluida minyak dengan katup-katup kedap udara. Namun tentunnya mengangkat katup tersebut tidak secara manual namun menggunakan mesin bantu untuk membuat pompa tersebut bekerja. Ukurannya yang besar membuat pengoperasian pompa positif displacement untuk perminyakkan sedikit ledih rumit.

Pada umumnya pompa positif displacement menggunakan metode penggunaan katup kedap udara. Dengan katup tersebut fluida akan terangkap naik secara perlahan menuju discharge. Pompa positif displacement sederhana banyak digunakan pada pompa sumur tradisional. Selain efisien penggunaannya jenis pompa ini cocok untuk rumah tangga yang tidak ingin menggunakan listrik karena cara kerja pompa ini menggunakan proses mekanik menggunakan tenaga manusia untuk menggerakkan tuas yang tehubung dengan katup-katup kedap udara untuk mengangkat air.

	Gambar 1.1 Pompa positif displacement pada rumah tangga

Prinsip kerja pompa positif displacement cukup sederhana. Hal ini dapat dilihat dari penggunaan katup-katup hampa udara untuk menaikkan fluida dan pemanfaatan prinsip kekedapan udara dapat menaikkan air. Berikut sistem kerja pompa postif displacement.

	Gambar 1.2 Prinsip kerja pompa positif displacement

     

Penjelasan dari gambar sistem kerja pompa positif displacement adalah sebagai berikut.

1.    Merupakan tahapan awal dari cara kerja dari pompa positif displacement. Tuas yang terhubung dengan karet (seal) kedap udara terangkat keatas. Kemudian katup yang berada dibawah atau yang terletak diantara garis air akan terbuka dan fluida perlahan mulai terangkat akibat dari daya isap udara.

2.    Setelah terangkat beberapa centimeter, maka tuas kembali di tekan kebawah. Pada rubber kedap udara juga terdapat katup yang berfungsi sebagai sirkulasi udara. Ketika tuas terangkat maka katup pada rubber kedap udara akan tertutup dan ketika tuas dan rubber tersebut ditekan kebawah maka katup akan terbuka. Pemasangan katup di bawah dengan katup di rubber harus difungsikan secara berkebalikan agar pompa dapat bekerja dengan baik.

3.    Pada tahapan ini air sudah mulai terangkat cukup banyak karena dilakukan daya tarik dan daya dorng terhadap tuas yang membuat fluida tertekan oleh daya hisap udara.

4.    Langkah ini merupakan pengulangan dari langkah 2, namun fluida yang terangkat sudah mencapai pada daerah yang tinggi.

5.    Pada langkah ini fluida mencapai batas akhir dan keluar melalui discharge. Untuk langkah selanjutnya fluida sudah dapat mengalir secara continue karena tahapan bantuan daya hisap udara sudah lebih ringan.

Keuntungan penggunaan pompa jenis positif displacement

1.      Penggunaannya  mudah tinggal menaikkan tuas yang terhubung dengan rubber kedap udara.

2.      Memanfaatkan kekedapan udara maka tidak perlu menggunakan fluida tambahan untuk membuat fluida terpancing ke atas.

        Kerugian pompa jenis positif displacement

1.           Memerlukan waktu lama untuk mengangkat fluida ke discharge karena memanfaatkan kekedapan udara. Jadi dilakukan secara continue.

2.           Ukuran relatif besar sehingga banyak memakan tempat.

3.           Biaya perawatan dan investasi awal relatif tinggi karena banyaknya alat dan bahan yang di butuhkan.

       Pada penjelasan di atas maka pompa jenis positif displacement merupakan jenis pompa yang mempunyai spesifikasi yang sederhana dengan memanfaatkan sistem kekedapan udara untuk menaikkan fluida dari tempat yang rendah ke tempat yang lebih tinggi dan memerlukan waktu yang cukup lama untuk menaikkan fluida karena proses kekedapan udara berlangsung secara bertahap.

1.3.2        POMPA SENTRIFUGAL

Pompa senrifugal adalah jenis pompa yang modern dengan memanfaatkan gaya sentifugal untuk memindah fluida dari satu tempat ke tempat lain. Medium dari pompa sentrifugal sama dengan pompa positif displacement yaitu pipa. Pipa merupakan bagian penting dari suatu pompa untuk mnyalurkan fluida dari satu tempat ke tempat lain.

Pompa sentrifugal merukan pompa yang banyak digunakan dalam industri maritim terutama pada bidang perkapalan. Pompa sentrifugal berfungsi sebagai penyalur fluida dalam kapal sebagai kebutuhan operasional kapal. Pompa sentrifugal pada kapal menggunakan daya listrik untuk menggerakkan putaran mesin pompa. Tiap pompa mempunyai daya yang berbeda sesuai dengan kapasitas fluida yang dibutuhkan masing-masing benda opersional.

Pompa sentrifugal merupakan pilihan utama para insinyur dalam aplikasi pompa. Hal ini di karenakan pompa sentrifugal sangat sederhana dan serbaguna. Pompa sentrifugal diperkenalkan oleh Denis Papin tahun 1689 di Eropa dan dikembangkan di Amerika Serikat pada awal tahun 1800-an. Pada awalnya pompa dikenal sebagai baling-baling Archimedean. Pada saat itu diproduksi untuk aplikasi head rendah yang mana fluida bercampur sampah dan benda padat lainnya. Dan awalnya mayoritas aplikasi pompa menggunakan pompa positif displacement.

Berikut adalah sejarah penggunaan pompa setrifugal yang merupakan mesin pompa menggunakan prinsip sentrifugal fluida.

Tingkat kepopuleran pompa sentrifugal dimulai sejak adanya pengembangan motor elektrik kecepatan tinggi (high speed electric motors), turbin uap, dan mesin pembakaran ruangan (internal combustion engines). Pompa sentrifugal merupakan mesin berkecepatan tinggi dan dengan adanya pengembangan penggerak kecepatan tinggi telah memungkinkan pengembangan pompa menjadi lebih efisien.

Sejak tahun 1940-an, pompa sentrifugal menjadi pompa pilihan untuk berbagai aplikasi. Riset dan pengembangan menghasilkan peningkatkan kemampuan dan dengan ditemukannya material konstruksi yang baru membuat pompa memiliki cakupan bidang yang sangat luas dalam penggunaannya. Sehingga tidak mengherankan jika hari ini ditemukan efisiensi 93% lebih untuk pompa besar dan 50% lebih untuk pompa kecil.

	Gambar 1.3 Sejarah prinsip kerja pompa sentrifugal

  

Pompa sentrifugal modern mampu mengirimkan hingga 1,000,000(gl/min) dengan head hingga 300 feet yang biasanya dipakai pada industri tenaga nuklir. Dan boiler feed pump telah dikembangkan sehingga dapat mengirimkan 300 (gl/min) dengan head lebih dari 1800 feet.

	Gambar 1.4 Bagian-bagian pompa sentrifugal

 Impeller

Impeller merupakan cakram bulat dari logam dengan lintasan untuk aliran fluida yang sudah terpasang. Impeler biasanya terbuat dari perunggu, polikarbonat, besi tuang atau stainless steel, namun bahan-bahan lain juga digunakan. Sebagaimana kinerja pompa tergantung pada jenis impelernya, maka penting untuk memilih rancangan yang cocok dan mendapatkan impeler dalam kondisi yang baik. Jumlah impeler menentukan jumlah tahapan pompa. Pompa satu tahap memiliki satu impeller dan sangat cocok untuk layanan head (tekanan) rendah. Pompa dua tahap memiliki dua impeler yang terpasang secara seri untuk layanan head sedang.

Pompa multi-tahap memiliki tiga impeler atau lebih terpasang seri untuk layanan head yang tinggi. Impeler dapat digolongkan atas dasar:

a. Arah utama aliran dari sumbu putaran: aliran radial, aliran aksial,

aliran campuran

b. Jenis hisapan: hisapan tunggal dan hisapan ganda

c. Bentuk atau konstruksi mekanis

Macam-macam jenis impeller adalah sebagai berikut:

a. Impeller yang tertutup

Impeler yang tertutup memiliki baling-baling yang ditutupi oleh mantel (penutup) pada kedua sisinya. Biasanya digunakan untuk pompa air, dimana baling-baling seluruhnya mengurung air. Hal ini mencegah perpindahan air dari sisi pengiriman ke sisi penghisapan, yang akan mengurangi efisiensi pompa. Dalam rangka untuk memisahkan ruang pembuangan dari ruang penghisapan, diperlukan sebuah sambungan yang bergerak diantara impeler dan wadah pompa.

Penyambungan ini dilakukan oleh cincin yang dipasang diatas bagian penutup impeler atau dibagian dalam permukaan silinder wadah pompa. Kerugian dari impeler tertutup ini adalah resiko yang tinggi terhadap rintangan.

b. Impeler terbuka dan semi terbuka.

Memudahkan dalam pemeriksaan impeller, kemungkinan tersumbatnya kecil. Akan tetapi untuk menghindari terjadinya penyumbatan melalui resirkulasi internal, volute atau back-plate pompa harus diatur secara manual untuk mendapatkan setelan impeler yang benar.

c. Impeler pompa berpusar/vortex

Impeller ini cocok untuk bahan-bahan padat dan “berserabut” akan tetapi pompa ini 50% kurang efisien dari rancangan yang konvensional.

Casing pompa

Fungsi utama kasing adalah menutup impeler pada penghisapan dan pengiriman pada ujung dan sehingga berbentuk tangki tekanan. Tekanan pada ujung penghisapan dapat sekecil sepersepuluh tekanan atmosfir dan pada ujung pengiriman dapat dua puluh kali tekanan atmosfir pada pompa satu tahap. Untuk pompa multi- tahap perbedaan tekanannya jauh lebih tinggi. Casing dirancang untuk tahan paling sedikit dua kali tekanan ini untuk menjamin batas keamanan yang cukup.

Fungsi casing yang kedua adalah memberikan media pendukung dan bantalan poros untuk batang torak dan impeler. Oleh karena itu kasing pompa harus dirancang untuk: 

- Memberikan kemudahan mengakses ke seluruh bagian pompa untuk pemeriksaan, perawatan dan perbaikan.

- Membuat wadah anti bocor dengan memberikan kotak penjejal

- Menghubungkan pipa-pipa hisapan dan pengiriman ke flens secara langsung

-                            Mudah dipasang ke maesin penggerak tanpa kehilangan daya.

Back Plate

Back plate terbuat dari logam dimana dengan kasing pompa membentuk kamar cairan untuk fluida untuk dijadikan tekanan.

Mechanical Seal

Koneksi antara batang motor shaft/pompa dan selubung pompa dilindungi oleh suatu segel mekanik

Shroud and Legs

Kebanyakan jenis pompa di coba dengan shourd dan legs yang dapat disetel. Shroud dibatasi untuk meredam suara gaduh dan melindungi motor dari kerusakan.

Pump shaft

Kebanyakan pompa mempunyai batang potongan yang ditempatkan dibatang motor untuk menggabungkan tekanan, menghapuskan penggunaan keyways. Perakitan batang potongan dapat didesain secara sederhana, sekalipun begitu masih menjamin pengarahan metode untuk mengurangi suara gaduh dan getaran. Untuk pompa sentrifugal multi-stage panjang batang pompa akan berbeda tergantung dari banyaknya pendorong yang digunakan.

	Gambar 1.5 Pump Shaft

Adaptor

Kebanyakan pompa dengan suatu standar IEC motor elektrik. Koneksi antara motor dan backplate dihubungkan oleh suatu adaptor dimana sesusai dengan standar IEC atau C-frame motor elektronik.

	Gambar 1.6  Bagian pompa sentrifugal

 

Stuffing Box
Stuffing Box berfungsi untuk mencegah kebocoran pada daerah dimana poros

 pompa menembus casing.

Vane
Sudut dari impeller sebagai tempat berlalunya cairan pada impeller.

Eye of Impeller
Bagian sisi masuk pada arah isap impeller.

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.

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.

Prinsip Kerja Mesin Sentrifugal

Pompa sentrifugal mempunyai sebuah impeller (baling-baling) untuk mengangkat zat cairan dari tempat yang lebih rendah ke tempat yang lebih tinggi. Daya dari luar diberikan kepada poros pompa untuk memutarkan impeller di dalam zat cair. Maka zat cair yang ada didalam impeller, oleh dorongan sudut-sudut dapat berputar. Karena timbul gaya sentrifugal maka zat cair mengalir dari tengah impeller ke luar melalui saluran diantara sudut-sudut. Disini head tekanan zat cair menjadi lebih tinggi. Demikian pula head kecepatannya menjadi lebih tinggi karena mengalami percepatan. Zat cair yang keluar melalui 5 impeller ditampung oleh saluran berbentuk spiral dikelilingi impeller dan disalurkan keluar pompa melalui nosel. Didalam nosel ini sebagian head kecepatan aliran diubah menjadi head tekanan. Jadi impeller pompa berfungsi memberikan kerja pada zat cair sehingga nergy yang dikandungnya menjadi lebih besar. Selisih energi per satuan berat atau head total zat cair antara flens isap dan flens keluar disebut head total pompa. Dari uraian diatas jelas bahwa pompa sentrifugal dapat mengubah energi mekanik dalam bentuk kerja poros menjadi enrgi fluida. Energi inilah yang mengakibatkan perubahan head tekanan , head kecepatan dan head potensial pada zat cair yang mengalir secara continue.

Pada keliling luar kipas, zat cair mengalir dalam rumah pompa dengan tekanan dan kecepatan tertentu. Dalam rumah pompa ini zat cair disalurkan sedemikian rupa, sehingga terdapat perubahan kecepatan ke dalam tekanan yang sempurna. Oleh karena ini, kolom zat cair dalam saluran kempa digerakkan. Zat cair ini bergerak dalam aliran yang tidak terputus-putus dari saluran hisap melalui pompa ke saluran pompa.

	Gambar 1.7 Prinsip kerja pompa sentrifugal

               Keuntungan pompa sentifugal

1.    Pada umumnya volume yang sama, harga pembelian lebih rendah.

2.    Tidak banyak bagian-bagian yang bergerak (tak ada katup dan sebagainya), jadi pemeliharaan rendah.

3.    Lebih sedikit memerlukan  tempat.

4.    Jumlah putaran tinggi, sehingga memberi kemungkinan untuk pergerakan langsung oleh sebuah electromotor atau turbin.

5.    Jalannya tenang, sehingga fondasi dapat di buat ringan.

6.    Bila konstruksinya disesuaikan, memberi kemungkinan untuk mengerjakan zat cair yang mengandung kotoran.

7.    Aliran zat cair yang tak terputus – putus.

              Kerugian pompa sentrifugal

1.    Dalam keadaan normal pompa sentrifugal tidak dapat menghisap sendiri (tidak dapat memompakan udara).

2.    Kurang cocok untuk mengerjakan zat cair kental, terutama pada aliran volume yang kecil.

3.    Pompa dengan small discharge hanya dapat memompa benda cair yang tidak mengandung zat padat.