BAB II

PENGUJIAN POMPA SENTRIFUGAL

2.1 Pendahuluan

2.1.1 Tinjauan Umum

Pompa mempunyai peranan penting dan dapat dijumpai hampir di setiap industri, baik industri kecil maupun industri besar.Pompa merupakan mesin konversi energi yang mengubah bentuk energi mekanik poros menjadi energi spesifik (head) fluida yang memilikiwujud air.Energi mekanik pompa yang menunjukkan kemampuan dari suatu pompa mengangkat fluida untuk mencapai ketinggian tertentu adalah berupa head pompa, ditunjukkan oleh besarnya perbedaan antara energi fluida di sisi isap dengan energi fluida di sisi tekan. Energi fluida merupakan jumlah dari energi tekanan,energi kinetik dan energi karena elevasi (ketinggian).

Spesifikasi pompa dinyatakan dengan jumlah fluida yang dapat dialirkan persatuan waktu dan head (tinggi energi angkat). Pada umumnya pompa dapat digunakan untuk bermacam-macam keperluan, untuk menaikkan fluida ke sebuah reservoir, untuk pengairan, irigasi, dan sebagainya.

Dalam pelaksanaan operasinya pompa dapat bekerja secara tunggal, seri, dan paralel.Jenis operasi yang digunakan harus sesuai dengan tujuan dan kebutuhan penggunaan instalasi pompa.Karakteristik pompa harus terlebih dahulu diketahui agar didapatkan sistem yang optimal.

2.1.2 Tujuan Percobaan

Adapun tujuan dari pengujian pompa sentrifugal ini adalah untuk mendapatkan kurva karakteristik dari :

a. Kapasitas terhadap head dan efisiensi

b. Kapasitas terhadap daya

c. Kapasitas terhadap torsi

2.2 Tinjauan Pustaka

2.2.1 Dasar Teori Pompa

2.2.1.1 Pengertian Fluida, Debit dan Head

Fluida didefinisikan sebagai zat atau substansi yang akan mengalami deformasi secara berkesinambungan apabila terkena gaya geser (gaya tangensial) sekecil apapun.Berdasarkan mampu mampatnya fluida dibagi menjadi 2 yaitu compressible fluid dan incompressible fluid.Berdasarkan sifat alirannya fluida dibagi menjadi 3 yaitu aliran laminer, transisi dan turbulen. Berdasarkan hubungan antara laju deformasi dan tegangan gesernya fluida dibagi menjadi 2 yaitu newtonian fluid dan non-newtonian fluid. Berdasarkan gaya yang bekerja pada fluida dan gerakannya, fluida dibagi 2 yaitu fluida statis dan dinamis.

Debit / kapasitas merupakan volum fluida yang dapat dialirkan per satuan waktu. Pengukuran dari kapasitas dilakukan dengan menggunakan venturimeter, orifice, pitot tube dan lain-lain. Satuan dari kapasitas (Q) adalah m³/s, liter/s, atau ft³/s.

Head didefinisikan sebagai energi per satuan berat fluida. Satuan dari head (H) adalah meter atau feet fluida. Di dalam pompa, head diukur dengan cara menghitung beda tekanan total antara pipa isap dan pipa tekan, bila pengukuran dilakukan pada ketinggian yang sama. Menurut persamaan Bernoulli, terdapat tiga macam head dari sistem instalasi aliran, yaitu head kecepatan, head potensial dan head tekanan.

a. Head tekanan adalah perbedaan head yang disebabkan perbedaan tekanan statis (head tekanan) fluida pada sisi tekan dan sisi isap. Headtekanan dituliskan dengan rumus sebagai berikut:

(18)

Keterangan :

: Head tekanan (m)

: Head tekanan fluida pada sisi tekan (m)

: Head tekanan fluida pada sisi isap (m)

b. Headkecepatan adalah perbedaan antarahead kecepatan zat cair pada sisi tekan dengan headkecepatan zat cair pada sisi isap. Head kecepatan dituliskan dengan rumus sebagai berikut:

(19)

Keterangan :

: Head kecepatan (m)

: Head kecepatan zat cair pada sisi tekan (m)

: Head kecepatanzat cair pada sisi isap (m)

c. Headpotensial / elevasi adalah perbedaan ketinggian antara fluida pada sisi tekan dengan ketinggian fluida pada sisi isap. Headelevasi dapat dinyatakan dengan rumus sebagai berikut:

(20)

Keterangan :

Z : Head statis total (m)

: Head statis pada sisi tekan (m)

: Head statis pada sisi isap(m)

2.2.1.2 Pengertian Pompa

Pompa adalah jenis mesin fluida yang berfungsi untuk memindahkan fluida melalui pipa dari satu tempat ke tempat lain. Dalam menjalankan fungsinya tersebut, pompa mengubah energi mekanik poros yang menggerakkan sudu-sudu pompa mejadi energi kinetik dan tekanan pada fluida.

Spesifikasi pompa dinyatakan dengan jumlah fluida yang dapat dialirkan per satuan waktu (kapasitas) dan energi angkat (head) dari pompa.

a. Kapasitas (Q)

Merupakan volum fluida yang dapat dialirkan persatuan waktu.Dalam pengujian ini pengukuran dari kapasitas dilakukan dengan menggunakan venturimeter. Satuan dari kapasitas (Q) adalah m³/s, liter/s, atau ft³/s.

b. Putaran (n)

Yang dimaksud dengan putaran disini adalah putaran poros (impeler) pompa, dinyatakan dalam satuan rpm. Putaran diukur dengan menggunakan tachometer.

c. Torsi (T)

Torsi didapatkan dari pengukuran gaya dengan menggunakan dinamometer, kemudian hasilnya dikalikan dengan lengan pengukur momen (L). Satuan dari torsi adalah Nm.

d. Daya (P)

Daya dibagi menjadi dua macam, yaitu daya poros yang merupakan daya dari motor listrik, serta daya air yang dihasilkan oleh pompa. Satuan daya adalah Watt.

e. Efisiensi ( )

Merupakan perbandingan antara daya air yang dihasilkan dari pompa, dengan daya poros dari motor listrik.

2.2.1.3 Pengertian Kavitasi

Kavitasi adalah gejala menguapnya zat cair yang sedang mengalir, karena tekanannya berkurang sampai dibawah tekanan uap jenuhnya. Sehingga fluida dapat menguap ketika tekanannya cukup rendah pada temperatur fluida tersebut.Dalam hal ini temperatur fluida lebih besar dari temperatur jenuhnya.

Mekanisme dari kavitasi ini adalah berawal dari kecepatan air yang tinggi sehingga tekanannya rendah dan menyebabkan titik didihnya menurun.Karena fluida mencapai titik didihnya maka menguap dan timbul gelembung-gelembung yang pada kecepatan tinggi akan menabrak bagian sudu.

Apabila zat cair mendidih, maka akan timbul gelembung-gelembung uap zat cair. Hal ini dapat terjadi pada zat cair yang sedang mengalir di dalam pompa maupun di dalam pipa. Tempat-tempat yang bertekanan rendah dan yang berkecepatan tinggi di dalam aliran, sangat rawan terhadap terjadinya kavitasi. Pada pompa misalnya, bagian yang mudah mengalami kavitasi adalah sisi isapnya. Kavitasi akan timbul jika tekanan isapnya terlalu rendah. Kavitasi di dalam pompa dapat mengakibatkan:

a. Suara yang berisik dan getaran dari pompa.

b. Performasi pompa akan menurun secara tiba-tiba, sehingga pompa tidak dapat bekerja dengan baik.

c. Jika pompa dijalankan dalam keadaan kavitasi secara terus menerus dalam jangka lama, maka permukaan dinding akan termakan sehingga menjadi berlubang-lubang. Peristiwa ini disebut erosi kavitasi, sebagai akibat dari tumbukan gelembung uap yang pecah pada dinding secara terus menerus.

Karena kavitasi mengakibatkan banyak sekali kerugian pada pompa, maka kavitasi perlu dihindari. Adapun cara-cara untuk mencegah kavitasi antara lain:

a. Tekanan gas diperbesar di dalam pipa-pipa dimana fluida yang mengalir dipompakan.

b. Sebuah pompa booster dipasang pada ujung pipa isap.

c. Sebuah axial wheel atau helical wheel dipasang tepat di depan impeler pada poros yang sama. Hal ini dimaksudkan untuk membuat pusaran (whirl) terhadap aliran. Cara ini merupakan pilihan yang paling baik. Akan tetapi, apabila kecepatan putaran (n) dan debitnya (Q) sama dengan kecepatan putaran dan debit dari impeler, maka kavitasi justru akan terjadi pada runner pembantu itu sendiri. Oleh karena itu, dalam pemasangan runner pembantu ini diperlukan pertimbangan yang sungguh-sungguh sebelum pemasangannya.

Macam - macam tipe kavitasi pada pompa sentrifugal berdasarkan penyebabnya yaitu:

1. Suction cavitation (kavitasi pada suction)

Kavitasi jenis ini terjadi akibat kekurangan NPSH_A (NPSH aktual). Aturan umumnya adalah NPSH_A minimal harus sama atau lebih besar dari NPSH_R (NPSH yang dibutuhkan) untuk menghindari suction cavitation. Perbedaan yang besar antara NPSH_A dengan NPSH_R dapat menyebabkan resiko kerusakan pada pompa terutama pada air yang relatif dingin (kurang dari 150 ºF).

2. Recirculation Cavitation

Recirculation Cavitation diakibatkan oleh laju aliran (flow rate) yang rendah pada pompa. Ada dua tipe dari recirculation cavitation yaitu suction side dan discharge side dimana bisa terjadi pada saat yang bersamaan ataupun terpisah. Keduanya terjadi akibat fenomena yang sama yaitu aliran balik pada jarak yang berdekatan satu sama lain.

2.2.1.4 Pengertian NPSH

Net Positive Suction Head (NPSH) adalah tekanan awal bernilai positif yang terdapat pada sisi inlet pompa. Seperti diuraikan sebelumnya, bahwa kavitasi akan terjadi apabila tekanan statis suatu aliran zat cair turun sampai di bawah tekanan uap jenuhnya. Untuk menghindari kavitasi harus diusahakan agar tidak ada satu bagian dari aliran di dalam pompa yang mempunyai tekanan statis lebih rendah dari tekanan uap jenuh cairan pada temperatur yang bersangkutan. Dalam hal ini perlu diperhatikan dua macam tekanan yang memegang peranan. Pertama, tekanan yang ditentukan oleh kondisi lingkungan dimana pompa dipasang. Kedua, tekanan yang ditentukan oleh keadaan aliran di dalam pompa.

Oleh karena itu, didefinisikan suatu tekanan kavitasi atau jika dinyatakan dalam satuan Head disebut dengan Net Positive Suction Head (NPSH). Jadi, NPSH dapat dinyatakan sebagai ukuran keamanan pompa terhadap kavitasi.

Gambar 2.1 NPSH bila tekanan atmosfer bekerja pada permukan air yang dihisap.

Sumber: Sularso (2000:44)

a. NPSH yang Tersedia

Merupakan head yang dimiliki oleh zat cair pada sisi isap pompa (ekuivalen dengan tekanan absolut pada sisi isap pompa), dikurangi dengan tekanan uap jenuh zat cair di tempat tersebut. Pada pompa yang mengisap zat cair dari tempat terbuka dengan tekanan atmosfer pada permukaan zat cair seperti diperlihatkan pada gambar 2.1, maka besarnya NPSH yang tersedia adalah:

(21)

Keterangan:

= NPSH yang tersedia (m)

= Tekanan atmosfer (N/m²)

= Tekanan uap jenuh (N/m²)

=Berat jenis cairan (N/m³)

= Head isap statis (m)

=Headlosses (m)

dengan h_sbertanda positif (+) jika pompa terletak di atas permukaan zat cair yang dihisap dan negatif (-) jika pompa terletak di bawah permukaan zat cair yang dihisap.

Dari persamaan tersebut, dapat dilihat bahwa NPSH yang tersedia merupakan tekanan absolut yang masih tersisa pada sisi isap pompa setelah dikurangi tekanan uap. Besarnya tergantung pada kondisi luar pompa dimana pompa tersebut dipasang.

Gambar 2.2 NPSH bila tekanan uap bekerja di dalam tangki air hisap yang tertutup.

Sumber: Sularso (2000:44)

Jika zat cair dihisap dari tangki tertutup seperti pada gambar 2.2, maka P_amenyatakan tekanan absolut yang bekerja pada permukaan zat cair di dalam tangki tertutup tersebut. Jika tekanan di atas permukan zat cair sama dengan tekanan uap jenuhnya, maka P_a = P_v, sehingga :

(22)

Harga h_sadalah negatif (-) karena permukaan zat cair dalam tangki lebih tinggi daripada sisi isap pompa. Pemasangan pompa semacam ini diperlukan untuk mendapatkan harga atau NPSH yang positif (+).

b. NPSH yang Diperlukan

Tekanan terendah di dalam pompa besarnya terdapat di suatu titik dekat setelah sisi masuk sudu impeler. Di tempat tersebut, tekanannya lebih rendah daripada tekanan pada sisi isap pompa. Hal ini disebabkan kerugian head di nosel isap, kenaikan kecepatan aliran karena luas penampang yang menyempit, dan kenaikan kecepatan aliran karena tebal sudu.

Jadi, agar tidak terjadi penguapan zat cair, maka tekanan pada lubang masuk pompa dikurangi penurunan tekanan di dalam pompa, harus lebih tinggi daripada tekanan uap zat cair. Head tekanan yang besarnya sama dengan penurunan tekanan ini disebut NPSH yang diperlukan.Agar pompa dapat bekerja tanpa mengalami kavitasi, maka harus dipenuhi persyaratan sebagai berikut :

NPSH yang tersedia > NPSH yang diperlukan

Harga dari NPSH yang diperlukan, diperoleh dari pabrik pompa yang bersangkutan.

2.2.1.5 Klasifikasi Pompa

Menurut prinsip kerjanya, pompa diklasifikasikan menjadi dua macam, yaitu:

A. Positive DisplacementPump

Merupakan pompa yang menghasilkan kapasitas yang intermittent, karena fluida ditekan di dalam elemen-elemen pompa dengan volume tertentu. Ketika fluida masuk, langsung dipindahkan ke sisi buang sehingga tidak ada kebocoran (aliran balik) dari sisi buang ke sisi masuk. Kapasitas dari pompa ini kurang lebih berbanding lurus dengan jumah putaran atau banyaknya gerak bolak-balik pada tiap satuan waktu dari poros atau engkol yang menggerakkan. Pompa jenis ini menghasilkan head yang tinggi dengan kapasitas rendah. Pompa ini dibagi lagi menjadi:

1. ReciprocatingPump (pompa torak)

Pada pompa ini, tekanan dihasilkan oleh gerak bolak-balik translasi dari elemen-elemennya, dengan perantaran crankshaft, camshaft, dan lain-lainnya. Pompa jenis ini dilengkapi dengan katup masuk dan katup buang yang mengatur aliran fluida keluar atau masuk ruang kerja. Katup-katup ini bekerja secara otomatis dan derajat pembukaannya tergantung pada fluida yang dihasilkan. Tekanan yang dihasilkan sangat tinggi, yaitu lebih dari 10 atm. Kecepatan putar rendah yaitu 250 sampai 500 rpm. Oleh karena itu, dimensinya besar dan sangat berat. Pompa ini banyak dipakai pada pabrik minyak dan industri kimia untuk memompa cairan kental, dan untuk pompa air ketel pada PLTU. Skema pompa torak ditunjukkan pada gambar 2.3.

Gambar 2.3 Skema pompa torak.

Sumber: karrasik (2008)

2. RotaryPump

Tekanan yang dihasilkan dari pompa ini adalah akibat gerak putar dari elemen-elemennya atau gerak gabungan berputar. Bagian utama dari pompa jenis ini adalah :

§ rumah pompa yang stasioner

§ rotor, yang di dalamnya terdapat elemen-elemen yang berputar dalam rumah pompa

Prinsip kerjanya adalah fluida yang masuk ditekan oleh elemen-elemen yang memindahkannya ke sisi buang kemudian menekannya ke pipa tekan. Karena tidak memiliki katup-katup, maka pompa ini dapat bekerja terbalik, sebagai pompa maupun sebagai motor. Pompa ini bekerja pada putaran yang tinggi sampai dengan 5000 rpm atau lebih. Karena keuntungan tersebut, pompa inibanyak dipakai untuk pompa pelumas dan pada hydraulic power transmission. Yang termasuk jenis pompa ini adalah:

a. Gear Pump (Pompa Roda Gigi)

Prinsip kerja dari pompa ini adalah berputarnya dua buah roda gigi berpasangan yang terletak dalam rumah pompa akan menghisap dan menekan fluida yang dipompakan. Fluida yang mengisi ruang antar gigi ditekan ke sisi buang. Akibat diisinya ruang antar sisi tersebut maka pompa ini dapat beroperasi. Aplikasi dari pompa ini adalah pada sistem pelumasan, karena pompa ini menghasilkan head yang tinggi dan debit yang rendah.Contoh pompa roda gigi terdapat pada gambar 2.4.

Gambar 2.4 Pompa roda gigi.

Sumber: Edward (1996:26)

b. Pompa Piston

Prinsip kerja dari pompa ini adalah berputarnya selubung putar menyebabkan piston bergerak sesuai dengan posisi ujung piston di atas piring dakian. Fluida terhisap ke dalam silinder dan ditekan ke saluran buang akibat gerakan naik turun piston. Fungsi dari pompa ini adalah untuk pemenuhan kebutuhan head tingi dan kapasitas rendah.Skema pompa piston ditunjukkan pada gambar 2.5.

Gambar 2.5 Skema pompa piston.

Sumber: Sutikno (1998:30)

B. DynamicPump

Merupakan pompa yang ruang kerjanya tidak berubah selama pompa bekerja. Untuk merubah kenaikan tekanan, tidak harus mengubah volume aliran fluida. Dalam pompa ini terjadi perubahan energi, dari energi mekanik menjadi energi kinetik, kemudian menjadi energi potensial. Pompa ini memiliki elemen utama sebuah rotor dengan suatu impeler yang berputar dengan kecepatan tinggi. Yang termasuk di dalam jenis pompa ini adalah pompa aksial dan pompa sentrifugal.

1. Pompa Aksial

Prinsip kerja dari pompa ini adalah berputarnya impeler akan menghisap fluida yang dipompakan dan menekannya ke sisi tekan dalam arah aksial. Pompa ini cocok untuk aplikasi yang membutuhkan head rendah dan kapasitas tinggi, seperti pada sistem pengairan.Contoh pompa aksial terdapat pada gambar 2.6.

Gambar 2.6 Pompa aksial

Sumber: Kurtz (2005:101)

2. Pompa Sentrifugal

Elemen pokok dari pompa ini adalah sebuah rotor dengan sudu-sudu yang berputar pada kecepatan tinggi. Fluida yang masuk dipercepat oleh impeler yang menaikkan tekanan maupun kecepatannya, dan melempar fluida keluar melalui volute atau rumah siput. Pompa ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan head medium sampai tinggi dengan kapasitas aliran medium. Dalam aplikasinya, pompa sentrifugal banyak digunakan untuk proses pengisian air pada ketel dan pompa rumah tangga. Bagian-bagian dari pompa sentrifugal adalah stuffling box, packing, shaft, shaft sleeve, vane, casing, eye of impeller, impeller, casing wear ring dan discharge nozzle.

Gambar 2.7 Penampang memanjang pompa sentrifugal

Sumber: Dietzel (1980:244)

2.2.2 Pompa Sentrifugal dan Prinsip Kerjanya

2.2.2.1 Bagian-Bagian Pompa Sentrifugal

Pompa sentrifugal mempunyai konstruksi sedemikian rupa sehingga aliran zat cair yang keluar dari impeler akan melalui sebuah bidang tegak lurus poros pompa. Konstruksi dari pompa sentrifugal dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Gambar 2.8 Bagian-bagian pompa sentrifugal

Sumber: Sularso (2000:75)

Impeler dipasang pada satu ujung poros dan pada ujung yang lain dipasang kopling untuk meneruskan daya dari penggerak. Poros ditumpu oleh dua buah bantalan. Sebuah paking atau perapat dipasang pada bagian rumah yang ditembus poros, untuk mencegah air membocor keluar atau udara masuk dalam pompa.

a. Impeler

Merupakan bagian yang berputar dari pompa dan memberikan daya pada air, sehingga air akan mendapatkan energi spesifik berupa kecepatan dan tekanan. Di dalam rumah siput, kecepatan air secara berangsur-angsur diubah menjadi tekanan statis.Jenis-jenis impeler ditunjukkan pada gambar 2.9. Jenis-jenis impeler yaitu:

• Impeler Tertutup

Disebut sebagai impeler tertutup karena baling-baling di dalamnya tetutupi oleh mantel di kedua sisi.Jenis impeler ini banyak digunakan pada pompa air dengan tujuan mengurung air agar tidak berpindah dari sisi pengiriman ke sisi penghisapan. Impeler jenis ini memiliki kelemahan pada kesulitan yang akan didapat jika terdapat rintangan atau sumbatan.

• Impeler Terbuka dan Semi Terbuka

Dengan kondisinya yang terbuka atau semi terbuka, maka kemungkinan adanya sumbatan pun jauh berkurang.Hal ini memungkinkan adanya pemeriksaan impeler dengan mudah.Namun, jenis impeler ini hanya dapat diatur secara manual untuk mendapatkan setelan terbaik.

• Impeler Pompa Berpusar/Vortex

Pompa yang digunakan untuk memompa bahan-bahan yang lebih padat ataupun berserabut dari fluida cair, impeler vortex dapat menjadi pilihan yang baik.Pompa jenis ini 50% kurang efisien dari rancangan konvensionalnya.

Gambar 2.9Jenis impeler

Sumber: Anonymous 8 (2013)

b. Rumah Pompa

Desain rumah pompa ditunjukkan oleh gambar 2.10.Rumah pompa memiliki beberapa fungsi, antara lain:

1. Berfungsi sebagai pengarah fluida yang dilemparkan impeler. Akibat gaya sentrifugal yang menuju pompa tekan, sebagian energi kinetik fluida diubah menjadi tekanan.

2. Menutupimpeler pada penghisapan dan pengiriman pada ujung dan sehingga berbentuk tangki tekanan.

3. Memberikan media pendukung dan bantalan poros untuk batang torak dan impeler.

Gambar 2.10 Desain rumah pompa

Sumber: Edward (1996:20)

c. Poros Pompa

Sebagai penerus putaran pengerak kepada impeler dan pompa. Poros pompa dibedakan menjadi dua, yaitu :

§ Poros pompa datar atau horizontal

§ Poros pompa tegak atau vertikal

d. Cincin Penahan Keausan atau Cincin Perapat (Waring Ring)

Untuk mencegah keausan rumah pompa dan impeler pada sambungan yang bergerak (running joint), maka dipasang cincin penahan keausan (waring ring) yang disebut juga cincin rumah pompa atau cincin perapat.

e. Bantalan Poros

Bantalan yang banyak dipakai pada pompa sentrifugal adalah bantalan anti gesek, selongsong, rol bola, dan bantalan kingsbury. Bantalan anti gesek dapat berupa baris tungal atau ganda. Bantalan rol banyak dipakai untuk poros pompa berukuran besar.Skema bantalan poros ditunjukkan oleh gambar 2.11.

(a) (c)

(b) (d)

Gambar 2.11 Bantalan praktis untuk pompa (a) rol, (b) horizontal, (c) vertikal dan (d)

kingsbury

Sumber: Edward (1996:22)

f. Selongsong Poros

Berfungsi utuk mencegah kebocoran udara ke dalam pompa bila beroperasi dengan tinggi isap (suction lift) dan untuk mendistribusikan cairan perapat secara merata di sekeliling ruang cincin (anular space) antara lubang peti dan permukaan selongsong poros. Selongsong poros disebut juga sangkar perapat atau cincin lantern.Skema selongsong poros pompa ditunjukkan oleh gambar 2.12.

Gambar 2.12 Selongsong poros pompa

Sumber: Edward (1996:22)

Selongsong poros ini menerima cairan yang bertekanan dari pompa atau sumber tersendiri lainnya. Kadang-kadang digunakan minyak gemuk sebagai medium perapat apabila cairan yang bersih tidak tersedia atau tidak dapat dipakai (pompa air kotor).

g. Peti Gasket

Berfungsi untuk mencegah udara bocor ke dalam rumah pompa bila tekanan di dalamnya berada di bawah tekanan atmosfer.

h. Perapat Poros (Perapat Mekanis)

Digunakan untuk mencegah kebocoran di sekeliling poros. Perapat poros ini juga dipakai apabila peti gasket tidak dapat mencegah kebocoran secara maksimal. Permukaan perapat tegak lurus terhadap poros pompa dan biasanya terdiri dari dua bagian yang dihaluskan dan dilumasi. Perapat poros dibedakan menjadi dua, yaitu jenis dalam dan jenis luar. Jenis luar dipakai apabila cairan yang dipompa berpasir dan tidak diinginka adanya kebocoran pada peti gasket. Jenis dalam digunakan untuk cairan yang mudah menguap.Skema perapat mekanis dapat dilihat pada gambar 2.13.

Gambar 2.13 Perapat Mekanis

Sumber: Edward (1996:24)

2.2.2.2 Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal

Secara garis besar, pompa bekerja dengan cara mengubah energi mekanik dari poros yang menggerakkan sudu-sudu pompa, kemudian menjadi energi kinetik dan tekanan pada fluida. Demikian pula pada pompa sentrifugal, agar bisa bekerja pompa membutuhkan daya dari mesin penggerak pompa. Berputarnya impeler menyebabkan tekanan vakum pada sisi isap pompa, akibatnya fluida yang mengalir terhisap masuk ke dalam impeler. Di dalam impeler, fluida mendapatkan percepatan sedemikian rupa dan terkena gaya sentrifugal, sehingga fluida mengalir keluar dari impeler dengan kecepatan tertentu. Kecepatan keluar fluida ini selanjutnya akan berkurang dan berubah menjadi energi tekanan di dalam rumah pompa. Besarnya tekanan yang timbul tergantung pada besarnya kecepatan fluida.

2.2.3 Teori dan Persamaan yang Mendukung Percobaan

2.2.3.1 Persamaan Bernoulli

Syarat – syarat berlakunya persamaan Bernoulli adalah:

· Aliran steady

· Aliran incompressible

· Aliran tanpa gesekan

· Aliran menurut garis arus (sepanjang streamline)

Suatu aliran fluida incompresible yang memiliki tekanan (P), kecepatan (v), dan beda ketinggian (z) mempunyai energi aliran fluida sebesar :

· Persamaan energi :

(23)

(24)

· Persamaan energi spesifik tiap satuan massa:

(25)

· Persamaan energi spesifik tiap satuan berat(head):

(26)

Persamaan Bernoulli umumnya ditulis dalam bentuk :

(27)

dengan : z adalah head elevasi

adalah headtekanan

adalah headkecepatan

Sebagai contoh adalah aliran air di dalam pipa, pada posisi 1 air mempunyai tekanan P₁, luas penampang A₁, dan kecepatan v₁. Perubahan bentuk energi akan terjadi bila pada posisi 2 penampangnya diperkecil. Dengan demikian, kecepatan air akan naik menjadi v₂ dan tekanan P₂ akan berkurang. Hal ini dapat terlihat jelas apabila letak pipa dalam keadaan horizontal (z₁=z₂).

Jadi, persamaan Bernoulli dapat dinyatakan sebagai berikut:“pada tiap saat dan tiap posisi yang ditinjau dari suatu aliran di dalam pipa tanpa gesekan yang tidak bergerak akan mempunyai jumlah energi ketinggian tempat, tekanan, dan kecepatan yang sama besarnya”.

2.2.3.2 Persamaan Kontinuitas

Disebut juga hukum kekekalan massa, bahwa laju perubahan massa fluida yang terdapat dalam ruang yang ditinjau pada selang waktu dt harus sama dengan perbedaan antara jumlah massa yang masuk dan laju massa yang keluar ke dan dari elemen fluida yang ditinjau.

Padafluidataktermampatkan, massajenisfluidaselalusama di setiaptitik yang dilaluinya. Massa fluida yang mengalirdalampipadenganluaspenampang A1 (diameter pipabesar) selamaselangwaktutertentu:

(28)

(29)

(30)

(31)

(32)

Mengingatbahwadalamalirantunak, massafluida yang masuksamadenganmassafluida yang keluar, maka:

(33)

(34)

(35)

Keterangan:

Luaspenampang 1

Luaspenampang2

Kecepatanaliranfluidapada penampang 1

Kecepatanaliranfluidapadapenampang 2

Lajualiran volume V/t atau debit

2.2.3.3 Segitiga Kecepatan

Fluida mengalir kedalam pompa dikarenakan terhisap oleh impeler yang berputar.Diasumsikan bahwa aliran fluida yang terjadi adalah aliran dua dimensi, dan bahwa fluida mengikuti sudu-sudu impeler dengan tepat, maka kecepatan masuk dan keluar untuk suatu impeler yang mempunyai sudu-sudu mengarah ke belakang ditunjukkan pada gambar 2.14.u adalah kecepatan keliling suatu titik pada impeler, w adalah kecepatan partikel fluida relatif terhadap impeler, dan c adalah kecepatan absolut fluida (kecepatan relatif suatu titik pada impeler relatif terhadap frame yang diam / tanah). c merupakan hasil penjumlahan secara vektor dari u dan w. Diagram segitiga kecepatan masuk dan keluar impeler dapat dilihat pada gambar 2.14.

Gambar 2.14 Diagram segitiga kecepatan masuk dan keluar

Sumber: Church (1986:77)

Sudut antara c dan u disebut α, sudut antara w dan perpanjangan u disebut β.Sudut β juga merupakan sudut yang dibuat antara garis singgung terhadap sudu impeler dan suatu garis dalam arah gerakan sudu.Umumnya diagram kecepatan fluida pada impeler seperti pada gambar diatas disederhanakan menjadi bentuk segitiga kecepatan seperti pada Gambar dibawah. Kecepatan relatif w dan kecepatan absolut c dapat diuraikan menjadi komponen kecepatan tangensial diberi subscript u (searah u) dan komponen kecepatan meridional dengan subscript m yang dapat dilihat pada gambar 2.15.

Gambar 2.15 Diagram segitiga kecepatan masuk dan keluar

Sumber: Church (1986:77)

2.2.3.4 Karakteristik Instalasi Pompa Seri dan Pompa Paralel

a. Pompa Seri

Instalasi pompa yang disusun seri bertujuan untuk memperoleh fluida dengan nilai head tekanan yang sangat tinggi dengan kapasitas fluida yang rendah.Grafik pada gambar 2.16 menunjukkan bahwa head total yang tinggi pada pompa yang tersusun seri diperoleh dengan menjumlahkan head pompa 1 dengan head pompa 2:

H_total = H₁+H₂(36)

Gambar 2.16 Operasi seri dari pompa dengan karakteristik berbeda

Sumber: Sularso (2000:95)

b. Pompa Paralel

Instalasi pompa yang disusun paralel bertujuan untuk memperoleh fluida dengan kapasitas yang tinggi namun head tekanan yang diperoleh rendah. Pada gambar 2.17 didapatkan kapasitas (Q) aliran yang tinggi diperoleh dengan cara menjumlahkan kapasitas aliran pompa 1 (Q₁) dengan kapasitas aliran pompa 2 (Q₂).

Q_total= Q₁+Q₂ (37)

Gambar 2.17 Operasi paralel dari pompa dengan karakteristik berbeda

Sumber: Sularso (2000:94)

2.2.4 Rumus Perhitungan

2.2.4.1 Pompa Tunggal

1. Head (H)

(m) (38)

Keterangan:

: Tekanan buang (N/m²)

: berat jenis air = r_water . g (N)

2. Kapasitas (Q)

(39)

Keterangan:

h = beda ketinggian fluida pada manometer (mmHg)

3. Putaran (n)

Satuan : rpm

Diukur dengan tachometer digital

4. Torsi (T)

(40)

Keterangan:

F = Gaya / beban (N)

L = Panjang lengan mmen = 0,179 m

5. Daya (W)

· Daya Poros (W₁) :

(41)

Keterangan:

k = konstanta brake = 53,35

n = putaran (rpm)

· Daya Air (W₂) :

(42)

6. Efisiensi ( )

(43)

2.2.4.2 Pompa Seri

1. Head

(44)

2. Kapasitas (Q)

Keterangan:

h = beda ketinggian fluida pada manometer (mm).

3. Torsi (T)

(45)

Keterangan:

F = Gaya / beban (N)

L = Panjang lengan momen = 0,179 m

4. Daya (W)

· Daya Poros (W₁) :

Keterangan:

k = konstanta brake = 53,35

n = putaran (rpm)

· Daya Air (W₂) :

5. Efisiensi ( ) :

2.2.4.3 Pompa Paralel

1. Head

(46)

2. Kapasitas (Q)

Keterangan:

h = beda ketinggian fluida pada manometer (mm).

3. Torsi (T)

Keterangan:

F = Gaya / beban (N)

L = Panjang lengan momen = 0,179 m

4. Daya (W)

· Daya Poros (W₁) :

Keterangan:

k = konstanta brake = 53,35

n = putaran (rpm)

· Daya Air (W₂) :

5. Efisiensi ( )

2.3 Pelaksanaan Percobaan

2.3.1 Variabel yang Diamati

2.3.1.1 Variabel Bebas

Variabel bebas adalah variabel yang dapat ditentukan sendiri dan tidak dipengaruhi variabel lain. Dalam percobaan pompa sentrifugal ini, variabel bebas yang diamati adalah besarnya kecepatan putaran poros dan putaran katup.

2.3.1.2 Variabel Terikat

Variabel terikat adalah variabel yang nilainyadipengaruhi variabel bebas.Variabelterikat dalam percobaan pompa sentrifugal ini antara lain:

a. Besarnya head pompa yang dipengaruhi oleh beda tekanan isap dan tekanan buang.

b. Besarnya daya air dan daya poros dari pompa.

c. Besarnya kapasitas pompa yang ditentukan oleh beda ketinggian fluida pada manometer.

d. Besarnya torsi dari pompa.

2.3.1.3 Variabel Terkontrol

Variabel kontrol adalah variabel yang dikendalikan atau dibuat konstan sehingga variabel bebas dan variabel terikat tidak dipengaruhi oleh faktor luar yang diteliti.Variabel kontrol dalam percobaan pompa sentrifugal ini adalah besarnya kecepatan putaran motor yang dijaga konstan.

2.3.2 Spesifikasi Peralatan yang Digunakan

Dalam pengujian pompa sentrifugal ini, digunakan perangkat pompa sentrifugal dengan spesifikasi sebagai berikut :

Equipment : Two Stage Centrifugal Pump

Serial No. : TE 83/5806

Date : 8 Maret 1982

Suplied to : Karl Klub KG (for Indonesia)

Electrical Supply : 220 Volt, 1 Phase, 50 Hz

	1^st Stage	2^nd Stage
Driving motor type	Neco Shunt	Neco Shunt
Serial no.	C 166415.C	C 166415.B
Speed	Variable 0 to 3000 rev/min	Variable 0 to 3000 rev/min
Power	0,75 KW (1 HP)	0,75 KW (1 HP)
Electrical control type	Neco electrical 2AF ISO	Neco electrical 2AF ISO
Pump type	Stuart no 25/2	Stuart no 25/2
Max head	13 m	13 m
Max flow	130 L/minute	130 L/minute

Power Constant :

Tachometer : Compand Type M 48, No. 62637

Venturi

Calibration :

Diameters D = 37,5 mm dan d = 22,2 mm

Note : Electrical Warning Labels Fitted

Literature : Winning Diagram 41109

2.3.3 Instalasi Alat Percobaan dan Bagian-bagian

Gambar 2.20 Skema instalasi pompa

Sumber: Buku Petunjuk Praktikum Mesin Fluida

Instalasi percobaan ini terdiri dari 2 pompa sentrifugal, yaitu pompa I (P₁) dan pompa II (P₂) yang masing-masing digerakkan oleh sebuah motor listrik (M) yang dihubungkan dengan neraca pegas. Sebuah panel pengaturan dan alat ukur (manometer raksa dan manometer bourdon). Jaringan pipa dilengkapi dengan dua katup isap yaitu katup pompa I (A) dan katup pompa II (B). Sebuah katup pengatur aliran tunggal, seri dan paralel (C), sebuah katup pengatur keluaran (D), sebuah venturi (V)

2.3.4 Langkah Percobaan

1. Periksa kedudukan alat ukur agar tidak menyimpang.

2. Pastikan tangki terisi air.

3. Pastikan dinamometer dalam keadan setimbang.

4. Katup A dibuka, katup B ditutup (pengujian pompa tunggal).

5. Pompa I dihidupkan .

6. Besar putaran dilihat pada tachometer digital, jaga putaran tetap konstan.

7. Dalam keadan katup buang tertutup, catat data pada alat ukur.

8. Ulangi langkah 7 dengan memutar katup buang 180^o, tiap pengambilan data. Lakukan hingga terbuka penuh.

9. Untuk mengakhiri pengujian, putar perlahan pengatur kecepatan agar kecepatan melambat. Katup buang ditutup kembali, matikan mesin.

10. Pada pengujian pompa seri, katup C diubah kedudukannya 180^o dan pompa II dihidupkan. Langkah 7 dan 8 diulangi lagi.

11. Pada pengujian pompa paralel, katup C diubah kedudukannya 180^o (seperti kedudukan awal). Katup B dibuka dan pompa I dinyalakan. Langkah 7 dan 8 diulangi lagi .

12. Percobaan selesai.

2.4 PENGOLAHAN DATA

2.4.1 Data Hasil Percobaan

(terlampir)

2.4.2 Pengolahan Data

2.4.2.1 Contoh Perhitungan

A. Pompa Tunggal

1. Kapasitas (Q)

............................................................................................................................................... ...............................................................................................................................................

2. Head

...............................................................................................................................................

........................................................................................................................................

3. Torsi (T)

4. Daya Poros (W₁)

........................................................................................................................................

5. Daya Air (W₂)

...............................................................................................................................................

........................................................................................................................................

6. Efisiensi ( )

...............................................................................................................................................

........................................................................................................................................

B. Pompa SERI

1. Kapasitas (Q)

2. Head

...............................................................................................................................................

3. Torsi (T)

4. Daya Poros (W₁)

...............................................................................................................................................

........................................................................................................................................ ...... ...............................................................................................................................................

5.Daya Air (W₂)

6.Efisiensi ( )

........................................................................................................................................ ......

...............................................................................................................................................

........................................................................................................................................

C. Pompa PARALEL

1. Kapasitas (Q)

........................................................................................................................................

2. Head

...............................................................................................................................................

........................................................................................................................................

3. Torsi (T)

4. Daya Poros (W₁)

5.Daya Air (W₂)

6. Efisiensi ( )

...............................................................................................................................................

........................................................................................................................................

Pompa Pendorong/Booster Water Pump

Untuk memenuhi kebutuhan air sehari-hari,di butuhkan minimal 1 buah pompa air untuk mendistribusikan dari sumber ke seluruh titik air (sumber air bisa dari sumur,atau penampungan) . Untuk memudahkan mengkonsumsi air,biasanya kita membangun tower air dengan ketinggian tertentu. Dengan sistem pompa air menghisap air dari sumber untuk di simpan pada tower air. Selanjutnya dengan tower air, yang memanfaatkan gaya gravitasi, air mengalir melalui pipa tanpa bantuan pompa.

Dalam kondisi ini biasanya tekanan air hanya cukup untuk memenuhi kebutuhan mencuci maupun mengisi bak kamar mandi. Tetapi apabila kita mandi menggunakan shower,tekanan air biasanya kurang memuaskan. Apalagi bila kita menggunakan water heater gas. Water heater gas umumnya membutuhkan tekanan air sebagai salah satu mekanisme pemantik untuk menyalakan api untuk memanaskan air. Sehingga bila tekanan air kurang pemantik tidak akan berfungsi dengan baik. Selain itu mesin cuci modern umumnya mensyaratkan tekanan air tertentu untuk dapat berfungsi dengan baik. Oleh karena itu membutuhkan tambahan pompa untuk dapat memenuhi kebutuhan ini.

Salah satu solusi yang umum di gunakan adalah menggunakan pompa sumur dangkal yang dilengkapi dengan otomatis. Otomatis pada pompa ini menggunakan jenis pressure switch.

Pompa booster merupakan alternatif penggunaan produk pompa sumur dangkal otomatis yang biasa kita kenal. Pompa booster adalah jenis pompa yang berfungsi hanya untuk menambah tekanan air, dengan demikian pompa tidak dapat di gunakan untuk menghisap air dengan posisi sumber air di bawah pompa.

Pompa otomatis dan pompa booster merupakan sistem penambah tekanan air, yaitu apabila kran dibuka pompa ON, kran ditutup pompa Off.

Pompa Booster Untuk Menambah Tekananan Air

Posted on 9 July 2008 by Handi

Untuk memenuhi kebutuhan air sehari-hari dalam sebuah rumah, biasanya kita membutuhkan minimal 1 buah pompa air untuk mendistribusi air dari sumber ke seluruh titik air (sumber air dapat berupa sumur atau penampungan air di bawah). Untuk memudahkan konsumsi air, biasanya kita membangun tower air dengan ketinggian tertentu. Dalam kondisi ini kita menghisap air dari sumber air di bawah dengan pompa untuk disimpan pada tower air. Selanjutnya dengan tower air, kita memanfaatkan gaya gravitasi bumi untuk membuat air mengalir melalui pipa tanpa perlu bantuan pompa lagi.

Dalam kondisi ini biasanya tekanan air cukup untuk kebutuhan cuci piring, cuci baju, atau menampung air dalam bak mandi. Tetapi ketika mandi menggunakan shower tekanan air biasanya kurang memuaskan, apalagi bila kita menggunakan water heater gas. Water heater gas umumnya membutuhkan tekanan air sebagai salah satu mekanisme pemantik untuk menyalakan api untuk memanaskan air, sehingga bila tekanan air kurang, pemantik tidak akan berfungsi dengan baik. Selain itu mesin cuci modern umumnya juga mensyaratkan tekanan air tertentu untuk dapat berfungsi dengan baik. Oleh karena itu memerlukan pompa tambahan untuk dapat memenuhi kebutuhan ini.
Salah satu solusi yang umum digunakan adalah dengan menggunakan pompa sumur dangkal yang telah dilengkapi dengan otomatis. Dengan menggunakan solusi ini, tekanan air memang bertambah besar, tetapi pompa sumur dangkal yang digunakan untuk keperluan ini biasanya seringkali mengalami kerusakan pada fungsi otomatisnya. Otomatis pada pompa umumnya menggunakan jenis pressure switch. Pada saat seluruh kran tertutup maka ada tekanan balik pada pompa yang menekan otomatis pada tekanan tertentu untuk mematikan arus listrik. Ketika kran terbuka, tekanan air pada pompa berkurang sehingga tekanan pada per berkurang dan menghubungkan arus listrik kembali. Pada penggunaan sehari-hari buka tutup kran dalam sekali mandi biasanya bisa berkali-kali. Seringkali pembukaan kran tidak penuh, sehingga membuat otomatis bekerja on-off beberapa kali. Ini akibat adanya tekanan air yang tidak tersalurkan, sehingga membuat pressure switch bekerja lebih berat dan lebih cepat mengurangi umur spare-part ini.
Pompa booster merupakan alternatif dari penggunaan produk pompa sumur dangkal otomatis yang biasanya kita kenal. Pompa booster adalah jenis pompa yang berfungsi hanya untuk menambah tekanan air, dengan demikian pompa ini tidak dapat digunakan untuk menghisap air dengan posisi sumber air di bawah pompa. Penggunaan pompa jenis ini lebih menghemat listrik karena daya listrik yang dibutuhkan biasanya lebih kecil. Selain itu sistem otomatis pompa ini tidak menggunakan pressure switch, tetapi menggunakan sejenis bola magnet yang berfungsi ketika ada aliran air. Penggunaan otomatis jenis ini juga memiliki keuntungan lain, karena bila tidak ada air, pompa tidak akan bekerja. Sehingga kita terhindar dari resiko kerusakan atau terbakarnya pompa bila kita sampai lupa mengisi penampungan air.
Perkakasku.com menawarkan 2 jenis pompa booster, yaitu pompa booster untuk rumah tangga dan untuk industri (hotel, indekost, industri, apartemen, dll). Pompa booster untuk rumah tangga, saat ini tersedia dari 2 merk pompa terkenal, yaitu Grundfos dan Wasser. Merk Wasser menawarkan 2 pilihan, yaitu PB-60EA dan PB-169EA, sedangkan Grundfos juga menawarkan 2 pilihan, yaitu UPA 15-90 dan UPA 120. Sedangkan pompa booster untuk industri, sementara ini kami baru menawarkan merk Grundfos. Pompa booster untuk industri Grundfos menggunakan pompa jenis multi-stage yang menggunakan beberapa impeller stainless-steel. Pompa booster ini masih menggunakan sistem otomatis dengan pressure switch, tetapi dengan kualitas yang tinggi.
Jadi pompa booster mana yang cocok untuk anda? Bila pompa booster direncanakan untuk digunakan di lebih dari 7 titik air secara bersamaan, kami menyarankan anda untuk menggunakan pompa booster untuk industri. Bila dibawah itu anda dapat menggunakan pompa booster untuk rumah tangga. Pompa booster untuk rumah tangga sendiri ada 2 jenis, baik untuk merk Wasser maupun Grundfos, yaitu tipe yang kecil PB-60EA / UPA 15-90 atau yang besar PB-169EA / UPA 120. Tipe yang kecil lebih optimal untuk penggunaan 1 atau maksimum 2 titik air saja, dan lebih disarankan untuk diletakkan lebih dekat ke titik airnya. Jadi bila anda menggunakan pompa booster untuk menambah tekanan air untuk shower / water heater, akan lebih optimal bila pompa booster diletakkan tidak jauh dari shower atau water heater mungkin sekitar 1 – 2 meter. Sedangkan bila anda ingin pompa diletakkan dekat dengan penampungan air, atau jumlah titik air lebih dari 2, akan lebih optimal bila menggunakan pompa booster dengan tipe yang lebih besar.
Semoga informasi dapat membantu anda memilih pompa booster yang tepat, bila ada pertanyaan silahkan hubungi kami melalui email, telp, atau sms. Selamat berbelanja!

This entry was posted in Pompa Booster, Tips Beli by Handi. Bookmark the permalink.

Pompa Pemadam Kebakaran dan pompa HV AC, pompa plumbing

Kamis, 21 April 2016

Pompa Pendorong/Booster Water Pump

Pompa Booster Untuk Menambah Tekananan Air