Bahan Ajar Pompa & Kompresor

Bahan Ajar Pompa & Kompresor                                                                           Sri Utami Handayani, ST, MT
41
BAB 4
POMPA PERPINDAHAN POSITIF
Pompa perpindahan positif yaitu pompa yang bekerja menghisap zat cair, kemudian
menekan zat cair tersebut, selanjutnya zat cair dikeluarkan melalui katup atau lubang
keluar. Pompa perpindahan positif dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

• Pompa reciprocating : Pompa torak
: Pompa plunger
• Pompa rotary    : Pompa vane
     : Pompa roda gigi
     : Pompa lobe
     : Pompa sekrup
• Pompa diaphragma
4.1. Pompa Reciprocating
Adalah pompa dimana energi mekanik dari penggerak pompa diubah menjadi
energi aliran dengan menggunakan elemen bolak‐balik (resiprocating) yang ada di
dalam silinder.
Semua pompa resiprokating memiliki bagian yang berfungsi untuk menghandle
fluida yang dinamakan liquid end, yang terdiri dari : torak/plunger, silinder, katup isap,
katup buang, sil antara silinder dan torak. Serta bagian penggerak (power end) yang
terdiri dari poros engkol, batang engkol,
Gambar 4.1. Skema pompa torakBahan Ajar Pompa & Kompresor                                                                           Sri Utami Handayani, ST, MT
42
Prinsip kerja :
Pada pompa torak kerja tunggal, dalam setiap silinder ada dua katup yaitu katup isap
dan katup buang. Pada langkah isap torak bergerak dari TMA ke TMB, tekanan didalam
silinder menjadi turun. Akibatnya ada beda tekanan antara diluar silinder dengan
didalam silinder,   sehingga katup isap terbuka, zat cair kemudian terhisap kedalam
silinder. Ketika  torak berada pada TMB dan mulai bergerak menuju TMA, katup isap
menutup kembali. Setelah zat cair masuk ke dalam silinder kemudian didorong torak
menuju katup buang, tekanan didalam silinder menjadi naik, sehingga katup buang
terbuka. Selanjutnya zat cair mengalir melewati katup buang keluar silinder dengan
dorongan torak yang menuju katup sampai akhir langkah buang.
Karakteristik pompa resiprokating
Karakteristik pompa resiprokating (dan pompa perpindahan positif pada
umumnya) bila digambarkan dalam hubungan antara head dan kapasitas aliran adalah
seperti pada gambar 4.2. Pada pompa ini bila tekanan yang diperlukan sistem berubah,
maka kapasitas alirannya akan tetap. Kapasitas aliran tidak terpengaruh besarnya
head.
Gambar 4.2. Kurva karakteristik pompa resiprokating (PD)
Kapasitas aliran sebenarnya dari pompa ini lebih kecil daripada kapasitas aliran
teoritis karena adanya rugi‐rugi akibat kebocoran pada katup dan sil ( batang
penggerak dan torak). Pengaruh slip dapat dilihat pada gambar berikut ini :Bahan Ajar Pompa & Kompresor                                                                           Sri Utami Handayani, ST, MT
43
Gambar 4.3. Pengaruh slip pada pompa resiprokating
Pompa resiprokating menghasilkan denyutan/aliran yang tidak kontinyu yang
dapat menyebabkan kerusakan pada pompa bila sistemnya tidak dirancang dengan
baik. Biasanya diperlukan peralatan tambahan seperti ketel angin, orifice, dll.
Klasifikasi
Pompa resiprokating dapat diklasifikasikan berdasarkan :
‐ Aksi      → Kerja tunggal, kerja ganda
‐ Tekanan     → Tekanan rendah ( sampai dengan  5 kgf/cm2
)
 →Tekanan menengah  (5‐50 kgf/cm2
)
 → Tekanan tinggi ( > 50 kgf/cm2
)
‐ Jumlah silinder    → Silinder tunggal, multisilinder
‐ Jenis penggerak  → penggerak langsung, pompa daya
‐ dll
Pemakaian
Pompa torak   banyak digunakan untuk aplikasi yang memerlukan tekanan tinggi dan
kapasitas rendah.
Pompa resiprokating kerja ganda
Pada pompa kerja ganda dalam satu silinder ada dua katup isap dan dua katup buang.
Ketika melakukan langkah isap torak/plunger juga sekaligus melakukan langka buang,
sehingga kapasitasnya lebih besar dan aliran yang dihasilkan lebih kontinyu.
Gambar 4.4. Pompa resiprokating kerja gandaBahan Ajar Pompa & Kompresor                                                                           Sri Utami Handayani, ST, MT
44
Perhitungan‐perhitungan
Kapasitas teoritis (Qt) : banyaknya zat cair yang secara teoritis dapat dipindahkan di
pindahkan dalam satu satuan waktu.
Untuk satu silinder kerja tunggal :
60
L.A.N Qt =  
Untuk satu silinder kerja ganda   :
    60
2(A - a).L.N Qt =  
Kapasitas sebenarnya :
Qa =  ηV x Qt     η = efisiensi volumetris
       ηV = 100 % ‐ slip,
Daya yang diperlukan untuk menggerakkan pompa
Dalam satu langkah bolak‐balik pompa reciprocating melakukan langkah isap dan
langkah tekan.
Daya hidrolis pompa :
    Ph = γ∙Qa∙ (Hs + Hd)      
BHP = daya hidrolis + daya untuk mengatasi gesekan
Efisiensi mekanis  :     BHP
Ph η m =
Contoh soal :
Sebuah pompa resiprokating satu silinder kerja ganda dipergunakan untuk memompa
air, memiliki diameter silinder 15 cm dan panjang langkah torak 30 cm. Diameter
batang torak diabaikan. Pompa berputar sebanyak 275 putaran per menit. Bila slip
pada pompa sebesar 12%, dan head total 43 m,  tentukan daya poros pompa :
4.2. Pompa Rotari
Pompa rotari dipergunakan secara luas untuk menghandle cairan, slurries/bubur, dan
pasta. Dapat dipergunakan untuk cairan dengan kekentalan rendah hingga tinggi,
tekanan rendah hingga tinggi dan pilihan kapasitas aliran yang beragam. Aliran yang
dihasilkan kontinyu dibandingkan dengan pompa resiprokating.
Qt = Kapasitas teoritis ( m3
/s)
L   = panjang langkah (m)
A  = Luas penampang silinder (m2
)
N  = putaran poros (rpm)
a   = luas batang penggerak (m2
)
Ph   = daya hidrolis (watt)
BHP     = brake horse power (hp)
Hs = head isap (m)
Hd   = head tekan (m)Bahan Ajar Pompa & Kompresor                                                                           Sri Utami Handayani, ST, MT
45
Pompa Roda gigi dalam
Pompa roda gigi dalam dapat dipergunakan untuk memompa cairan
yang encer namun juga unggul bila dipakai untuk memompa cairan
yang kental seperti aspal, coklat, dan perekat. Viskositas cairan yang
bisa dihandle antara 1 cP sampai dengan 1.000.000 cP. Selain itu
dapat juga dipergunakan untuk menghandle cairan hingga
temperatur 400o
C. Karena hanya memiliki dua bagian yang
berputar, pompa ini handal, mudah dioperasikan dan mudah
perawatannya.
Prinsip kerja :
           
3.
3. Setelah rumah pompa hampir dipenuhi cairan, roda gigi membentuk susunan
sedemikian sehingga daerah isap dan buang terpisah.
4. Setelah daerah isap dan buang sepenuhnya  terpisah cairan mulai keluar pada sisi
buang.
Pemakaian :
Dapat dipergunakan untuk memompa minyak bumi, minyak pelumas, resin, polimer,
alkohol, solven, aspal, bitumen, tar, cat, tinta, produk makanan seperti sirup, coklat,
selai kacang,dll.
Pompa roda gigi luar
Pompa roda gigi luar dapat terdiri dari satu atau sepasang roda gigi. Satu roda gigi
digerakkan oleh motor, dan menggerakan roda gigi yang lain. Masing‐masing roda gigi
ditahan oleh poros dengan bantalan di kedua sisi roda gigi.
1.Cairan masuk sisi isap antara rotor
dan idler. Arah anak panah
menunjukkan arah aliran cairan.
2.Cairan bergerak diantara celah
antar gigi, bagian berbentuk bulan
sabit berfungsi sebagai pemisah
antara sisi isap dan sisi buang.Bahan Ajar Pompa & Kompresor                                                                           Sri Utami Handayani, ST, MT
46
Prinsip kerja :
1. Ketika pasangan roda gigi mulai berputar, daerah
pada sisi isap membesar sehingga tekananya
turun dan cairan masuk dan terjebak pada celah
gigi ketika berputar.
2. Cairan bergerak di celah antara gigi dan casing.
3. Pasangan gigi mendorong cairan sehingga keluar
pada sisi buang dengan tekanan.
Karena roda gigi ditumpu oleh bantalan pada kedua
sisinya, pompa ini dapat bekerja tanpa berisik, dapat dipergunakan pada tekanan tinggi
dan porosnya tidak mudah melengkung.
Pemakaian : berbagai zat kimia dan polimer, minyak, asam, aplikasi hidrolik seperti lift,
dll.
Pompa Lobe
Pompa lobe banyak dipakai terutama di industri pulp,
kertas, kimia, makanan, minuman, farmasi,
bioteknologi, dll. Pompa jenis ini memiliki keunggulan
yaitu higienis,  efisiensi tinggi, handal dan tahan korosi.
Karena antar bagian lobe dan casing tidak saling
bergesekan dan ruang antar lobe yang besar
memungkinkan pompa lobe untuk menghandle fluida
yang mengandung padatan. Ada berbagai tipe
berdasarkan jumlah lobe‐nya, single, bi‐wing, tri‐lobe,
dan multi lobe.
Prinsip kerja pompa lobe sama dengan pompa roda
gigi luar, hanya saja pada pompa lobe tidak terjadi gesekan, sedangkan pada pompa
roda gigi luar terjadi gesekan.
Pompa vaneBahan Ajar Pompa & Kompresor                                                                           Sri Utami Handayani, ST, MT
47
Dapat dipergunakan untuk memompa fluida dengan viskositas rendah hingga
menengah seperti propana, amonia, bahan bakar cair, refrigeran dan fluida lain
dengan kekentalan hingga 2300 SSU. Temperatur fluida yang dipompa antara ‐32C
hingga 260C, tekanan diferensial hingga 15 bar. Tidak ada gesekan antar logam
sehingga lebih awet.
Prinsip kerja :
Ketika vane berputar, celah antara
rumah pompa dan vane pada sisi isap
makin besar, sehingga tekanannya
turun dan zat cair terhisap. Zat cair
kemudian terdorong oleh vane sampai
ke sisi buang. Karena celah antara
vane dan rumah pompa pada sisi
buang makin kecil, tekanan naik dan
katup buang terbuka.
Pompa Ulir
Pada pompa ulir zat cair masuk pada sisi isap,
kemudian akan ditekan di ulir yang mempunyai
bentuk khusus. Dengan bentuk ulir tersebut, zat
cair akan masuk di ruang antara ulir‐ulir, ketika
ulir berputar, zat cair terdorong ke arah kanan
kemudian keluar pada sisi buang.
4.2. Pompa diafragma
Efek pemompaan dihasilkan dari gerak
bolak‐balik diafragma. Ketika diafragma
bergerak ke kiri, volume silinder makin
besar sehingga tekanannya makin kecil,
akibatnya zat cair terhisap melalui katupBahan Ajar Pompa & Kompresor                                                                           Sri Utami Handayani, ST, MT
48
masuk. Ketika diafragma bergerak ke kanan volume chamber mengecil, tekanannya zat
cair di dalam chamber membesar sehingga zat cair terdorong keluar melalui katup
keluar. Dapat dipergunakan untuk memompa fluida‐fluida yang kental seperti lumpur
atau slurries.