PEMILIHAN POMPA

TUGAS OPERASI TEKNIK KIMIA 1

Nama : Veky Pamintu

NIM : 121010127

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”

YOGYAKARTA

2007

PEMILIHAN POMPA

FLUIDA

Zat cair dan gas adalah fliuda. Perbedaan pokok antara keduanya adalah

bahwa gas akan mengisi seluruh ruangan yang ditempatinya. Fluida boleh

didefinisikan sebagai suatu zat yang terus-menerus berubah bentuk apabila

mengalami tegangan geser, fliuda tidak mampu menahan tegangan geser tanpa

berubah bentuk. Umumnya makin besar laju deformasi fliuda makin besar pula

tegangan geser untuk fluida tersebut. Viskositas atau kekentalan adalah ukuran

untuk menyatakan hambatan atau ketahanan fluida terhadap deformasi. Tegangan

geser hanya ada apa bila sebuah fluida sedang mengalami deformasi.

Jenis-jenis fluida :

1. Berdasarkan pengaruh atas tekanan

a. Fluida takmampat (incompressible) bila peruban kerapatan fluida

diabaikan.

b. Fluida mampat bila perubahan kerapatan fluida diperhitungkan.

2. Berdasar sifat kekentalannya

a. Fluida Newtonian

Terdapat hubungan linear antara besarnya tegangan geser yang

diterapkan dan laju perubahan bentuk yang diakibatkan

b. Fluida Non Newton

Terdapat hubungan tak linier antara besarnya tegangan geser yang

diterapkan dan laju perubahan sudut.

Jenis-jenis aliran fluida :

1. Berdasrkan salurannya

a. Saluran terbuka

b. Saluran tertutup (pipa)

2. Berdasarkan kestabilan alirannya

a. Aliran mantap (steady), debit aliran berdasar waktu adalah tetap,

kondisi-kondisi dalam medan aliran tidak bervariasi terhadap waktu.

b. Aliran tak mantap, kondisi aliran bervariasi terhadap waktu.

3. Berdasar arah lintasannya

a. Aliran laminer, apa bila sebuah aliran mempunyai kecepatan yang relative

rendah dan fluidanya sangat viscous, gangguan yang mungkin dialami

oleh medan aliran itu akibat getaran, ketidak teraturan permukaan, dan

factor lain relative lebih cepat teredam oleh viskositas fluida disebut aliran

laminer, partikel bergerak pada lapisan-lapisan sejajar (NRe ≤ 2000).

b. Aliran turbulen, partikel bergerak dengan arah dan kecepatan berubah-

ubah (NRe ≥ 3000 ).

c. Aliran taransisi, merupakan aliran diantara kedua aliran yang lain (NRe =

2000-3000).

Sifat-sifat fluida :

1. Kerapatan suatu zat adalah ukuran untuk konsentrasi zat tersebut dan

dinyatakan dalam massa per satuan volume

2. Volume jenis adalah volume yang ditempati oleh satu satuan massa zat.

3. Gravitasi jenis adalah sifat yang digunakan untuk membandingkan

kerapatan suatu zat dengan kerapatan air.

4. Kompresibilitas atau elastisitas

Fluida dapat mengalami deformasi atau perubahan bentuk akibat geseran

viskos (viscous shear) atau kompresi (pemampatan) oleh suatu tekanan

dari luar yang bekerja terhadap suatu volume fluida. Semua fluida dapat

dimampatkan dengan cara ini namun demikian tidak seperti gas,

pemampatan zat cair kecil sekali

5. Tegangan permukaan

Sifat ini terjadi akibat tarik menarik antara molekul-molekul zat cair dekat

permukaan dan molekul-molekul yang terletak agak lebih jauh dari

permukaan dalam massa zat cair yang sama. Jadi, kerja diperlukan untuk

membawa molekul-molekul ke permukaan dan energi diperlukan untuk

membentuk sebuah permukaan yang bebas.

6. Tekanan uap

Kalau sebuah zat cair dan uapnya berada bersamaan dalam kesetimbangan,

uap disitu disebut uap jenuh, dan tekanan yang diberikaan oleh uap jenuh

disebut tekanan uap.

7. Viskositas

Viskositas merupakan ukuran ketahanan fluida terhadap deformasi atau

perubahan bentuk. Viskositas suatu gas bertambah dengan naiknya suhu

karena makin besarnya aktifitas molekuler ketika temperature meningkat.

POMPA

Sebuah pompa merupakan alat angkut yang bertujuan untuk memindahkan

zat cair. Zat cair hanya bisa dipindahkan apabila terdapat perbedaan tekanan

tertentu. Pompa adalah alat untuk membangkitkan perbedaan tekanan tersebut.

Klasifikasi Pompa Secara Umum :

Centrifugal Rotary Reciprocating

1. Propeller

2. Mixed Flow

3. Peripheral

4. Turbine

1. Cam

2. Screw

3. Gear

4. Vane

5. Lobe

1. Piston

2. Plunger

3. Diaphragm

Pompa Centrifugal

Pompa centrifugal memiliki sebuah impeller . Daya dari luar yang

diberikan kepada poros pompa untuk memutar impeller tersebut di dalam zat cair.

Maka zat cair yang ada dalam impeller,oleh dorongan sudu-sudu ikut berputar.

Karena timbul gaya sentrifugal maka zat cair mengalir dari tengah impeller keluar

melalui saluran diantara sudu-sudu. Disini head tekanan menjadi lebih tinggi.

Demikian pula head kecepatannya bertambah besar karena zat cair mengalami

percepatan. Zat cair yang keluar dari impeller ditampung oleh saluran berbentuk

volut di sekeliling impeller dan disalurkan keluar pompa melalui nozel. Di dalam

nozel ini sebagian head kecepatan aliran diubah menjadi head tekanan.

Pompa sentrifugal bekerja mengubah energi mekanik dalam bentuk kerja

poros menjadi energi fluida. Energi inilah yang mengakibatkan pertambahan head

tekanan, head kecepatan, dan head potensial pada zat cair yang mengalir secara

kontinyu

Pompa centrifugal memiliki beberapa kelebihan antara lain :

- Pada aliran volume yang sama harga pembelian rendah.

- Tidak banyak bagian-bagian yang bergerak ( tidak ada katup dan

sebagainya ) jadi biaya pemeliharaan rendah

- Lebih sedikit memerlukan tempat

- Jumlah putaran tinggi, sehingga memberikan kemungkinan untuk

penggerakan langsung oleh sebuah elektro motor atau turbin

- Aliran zat cair tidak terputus-putus

- Bila konstruksinya disesuaikan, memberi kemungkinan untuk

mengerjakan zat cair yang mengandung kotoran

- Alirannya mudah diupayakan untuk dikendalikan

Selain keuntungan diatas pompa centrifugal juga memiliki kekurangan yaitu :

- Rendemen lebih rendah terutama pada aliran yang kecil dan daya dorong

yang besar

- Dalam pelaksanaan normal tidak mengisap sendiri

- Tidak cocok untuk memompa cairan kental

Masalah yang sering dialami pada pompa centrifugal adalah kavitasi.

Kavitasi adalah gejala menguapnya zat cair yang sedang mengalir, karena

tekanannya berkurang sampai di bawah tekanan uap jenuhnya. Apabila zat cair

mendidih akan timbul gelembung-gelembung uap zat cair. Hal ini dapat terjadi

pada zat cair yang sedang mengalir dalam pompa maupun di dalam pipa. Tempat-

tempat yang bertekanan rendah dan yang berkecepatan tinggi dalam aliran , sangat

rawan terhadap terjadinya kavitasi. Pada pompa misalnya, bagian yang mudah

mengalami kavitasi adalah pada sisi isapnya. Kavitasi akan timbul bila tekanan

isap terlalu rendah.

Jika pompa mengalami kavitasi, maka akan timbul suara berisik dan

getaran,. Selain itu performansi pompa akan menurun secara tiba-tiba, sehingga

pompa tidak dapat bekerja dengan baik. Jika pompa dijalankan dalam keadaan

kavitasi secara terus menerus dalam jangka lama, maka permukaan dinding

saluran disekitar aliran yang berkavitasi akan mengalami kerusakan. Permukaan

dinding akan termakan sehingga menjadi lubang-lubang. Peristiwa ini disebut

erosi kavitasi, sebagai akibat dari tumbukan gelembung-gelembung uap yang

pecah pada dinding secara terus-menerus.

Kavitasi pada dasarnya dapat dicegah dengan membuat NPSH yang

tersedia lebih besar daripada NPSH yang diperlukan. Dalam perencanaan instalasi

pompa, hal-hal berikut ini harus diperhitungkan untuk menghindari kavitasi :

1. Ketinggian letak pompa terhadap permukaan zat cair yang diisap

harus dibuat serendah mungkin agar head isap statis menjadi

rendah pula.

2. Pipa isap harus dibuat sependek mungkin. Jika terpaksa dipakai

pipa isap yang panjang, sebaiknya diambil pipa yang berdiameter

satu nomor lebih besar untuk mengurangi kerugian gesek.

3. Sama sekali tidak dibenarkan untuk memperkecil laju aliran

dengan menghambat aliran di sisi isap.

4. Jika pompa mempunyai head total yang berlebihan, maka pompa

akan bekerja dengan kapasitas aliran yang berlebihan pula,

sehingga akan terjadi kavitasi menjadi lebih besar. Oleh karena itu

head total pompa harus ditentukan sedemikian rupa sehingga

sesuai dengan yang diperlukan pada kondisi operasi yang

sesungguhnya.

5. Bila head pompa sangat berfluktuasi, maka pada keadaan head

terendah harus diadakan pengamanan penuh terhadap terjadinya

kavitasi. Namun, dalam beberapa hal terjadinya sedikit kavitasi

yang tidak mempengaruhi performansi sering tidak dapat dihindari

sebagai akibat dari pertimbangan ekonomi. Dalam hal ini perlu

dipilih bahan impeller yang tahan erosi karena kavitasi.

Rotary Pump

Pompa rotary hanya bisa digunakan untuk memompa cairan yang tidak

mengandung solid. Tetapi keistimewaan pompa ini adalah mampu digunakan

untuk memompa cairan yang mengandung uap atau gas terlarut. Kapasitasnya

kecil, harganya rendah dan hanya membutuhkan tempat yang kecil.

Reciprocating Pump

Ruang kerja pompa dibentuk dari sebuah silinder yang didalamnya

terdapat sebuah torak yang dapat bergerak naik turun. Pemasukan danpengeluaran

cairan diatur dengan katub-katub. Jumlah cairan yang diangkut diatur dengan

mengubah langkah naik torak atau frekuensi putaran penggerak.

Pengoperasian pompa membutuhkan head dan kapasitas yang bervariasi.

Jika head atau kapasitas yang diperlukan tidak dapat dicapai dengan satu pompa,

maka dapat digunakan dua pompa atau lebih yang disusun secara parallel atau

seri.

Karakteristik pompa dapat diubah dengan jalan mengadakan sedikit

modifikasi. Hal ini diperlukan misalnya jika laju aliran yang dibutuhkan akan

berkurang dalam jangka panjang. Cara-cara yang dapat ditempuh adalah :

- Pemotongan impeller

Pemotongan ini akan mengurang kapasitas dan head pompa.

- Pengurangan jumlah tingkat

Pada pompa bertingkat banyak, head total dapat diperkecil dengan

mengurangi jumlah tingkat yang ada. Pengurangan ini dapat dilakukan

dengan mengambil tingkat yang ada di tengah dan menggantinya dengan

cincin antara.

PEMILIHAN POMPA

Sebelum melakukan pemilihan pompa ada faktor-faktor pemilihan pompa yang

harus diperhatikan yaitu :

a.Kapasitas pompa

Kapasitas dinyatakan sebagai laju alir volumetris. Kapasitas pompa harus

memperhatikan segi keamanan. Jadi sebaiknya pompa yang dipilih memiliki

kapasitas yang lebih besar dari kebutuhan.

b. Head

Secara umum head pompa dapat dituliskan sebagai berikut :

-Wf = ∆P/ρw + ∆Z + ∆V2/2g + ∑F

dimana :

∆P/ρw : pressure head

∆Z : potensial head

∆V2/2g : kinetic head

∑F : friction head

c. NPSH

Adalah perbedaan antara total head pada suction inlet dengan head yang

diakibatkan oleh tekanan uapnya.

d. Sifat fisis cairan : viskositas, kandungan zat padat tersuspensi, korosifitas

cairan.

Setelah faktor-faktor di atas ditentukan maka pompa yang akan dipakai ditentukan

dengan berdasarkan ketentuan-ketentuan berikut :

1. Pemilihan pompa berdasarkan kapasitas

Untuk pemilihan pompa berdasarkan kapasitas dapat menggunakan grafik

sebagai berikut :

Selain itu pemilihan pompa berdasarkan kapasitas, head pompa,dan

tekanan dapat juga dilakukan dengan menggunakan grafik sebagai

berikut :

( fig 6-3, Perry)

Cara pembacaan grafik :

- Untuk head pompa digunakan garis putus-putus

- Untuk tekanan pompa digunakan garis normal

Karena pada range kapasitas tertentu bisa digunakan berbagai jenis pompa maka,

untuk kapasitas yang sama faktor ekonomi berupa harga pompa dapat digunakan

sebagai salahsatu referensi pemilihan. Karena harga pompa untuk kapasitas yang

sama akan berbeda-beda. Harga-harga pompa berdasarkan kapasitasnya dapat

dilihat dari garfik-grafik di bawah ini :

2. Pemilihan pompa berdasarkan viscousitas :

Jenis Pompa Viskositas

1. Centrifugal

2. Rotary

3. Reciprocating

Viskositas rendah (≤20.000 SSU)

Viskositas tinggi (≤ 500.000 SSU)

Viskositas tinggi (≤ 500.000 SSU)

Khusus untuk pompa sentrifugal, karena pengaruh viskositas sangat besar

maka pengaruh tersebut harus dikoreksi dengan grafik sebagai berikut :

Selain koreksi diatas, untuk alas an ekonomis viskositas cairan yang bisa

ditangani dengan pompa sentrifugal dibatasi 3000 SSU

3. Pemilihan kandungan zat padat tersuspensi :

Jenis Pompa Padat tersuspensi

1. Centrifugal

2. Rotary

3. Reciprocating

Mengandung padatan

Tidak mengandung padatan

Tidak mengandung padatan

4. Pemilihan pompa berdasarkan sifat-sifat khusus fluida :

- Untuk memompa fluida berupa cairan logam pada suhu sangat tinggi

digunakan pompa Canned-Motor Pump

- Untuk cairan dengan electrical conductivity yang besar digunakan

pompa Magnetic Pumps

KESIMPULAN

1. Pompa berfungsi untuk memasok tenaga dalam proses pemindahan fluida

cair.

2. Pompa secara umum terdiri dari pompa sentrifugal, pompa reciprocating,

dan pompa rotary.

3. Faktor utama yang berpengaruh dalam pemilihan pompa adalah, head,

NPSH, kapasitas, dan sifat fisis cairan.

4. Pompa yang yang paling luas lingkup pemakaiannya adalah pompa

sentrifugal.