pompa sentrifugal

Tujuan Praktikum :

Menentukan karakteriistik pompa sentrifugal dengan :

• Kurva hubungan antara head pompa (H pompa) Vs laju alir Q
• Kurva hubungan antara daya dynamo pompa N_o Vs laju alir Q
• Kurva hubungan antara efisien pompa  η Vs laju alir Q

Dasar Teori

Pompa sentrifugal merupakan alat pemindah fluida dengan menggunakan gaya sentrifugal yang diakibatkan gerak putar impeler. Seluruh impeler berputar dalam rumah pompa (chasing) dengan kecepatan tinggi, sehingga memberikan percepatan pada fluida yang dialirkan. Energi yang ditransfer dari motor penggerak ke impeler melalui percepatan sentrifugal. Fluida yang dialirkan dikonversikan menjadi energi kinetik dan energi tekan. Tinggi tekan (head) yang dicapai suatu pompa tergantung pada putarannya, diameter, dan bentuk lengkungan impeler. Karena tinggi tekan pompa terbatas, maka dengan menghubungkan beberapa impeler saling berurutan pada suatu poros akan didapatkan tinggi tekan yang lebih besar.

Pompa sentrifugal tidak dapat menghisap sendiri, hal ini disebabkan oleh konstruksinya. Pompa ini tidak memiliki chek valve dalam keadaan diam, cairan mengalir ke tangki yang besar. Bila pompa dioperasikan dalam keadaan kosong, vakum yang dihasilkan tidak cukup untuk mengisap fluida yang dialirkan masuk ke rumah pompa.

Pompa sentrifugal pada saat mulai dipakai harus dipenuhi cairan, hal ini dilakukan dengan jalan membuka valve tekan. Dengan cara ini cairan bisa mengalir kembali ke saluran tekan (discharge) dengan :

Vd = Kecepatan linier fluida pada pipa discharge (m/s)

Vs = Kecepatan linier pada pipa suction (m/s)

g   = Percepatan gravitasi bumi (m/s²)

Z   = Perbedaan tinggi pengukuran suction dan discharge (m) = 0,3 m

Menurut hukum Kontinuitas untuk fluida inkompressibel (tak dapat dimanfaatkan dan densitas tetap) berlaku :

=

            ∆H =

dimana :

Ds  =  diameter pipa suction (0,049 m)

Dd  =  diameter pipa discharge (0,039 m)

 = 2,49

As =  π  = 3,14  = 1,19 x 10^-3

dimana :

As  =  luas lubang pipa suction (cross section area suction)

Vs  =  Q/As  =  Q/1,9 x 10^-3  =  Q x 8,3 x 10²

 = x (2,49 – 1)

                                   =  Q² x 2,13 x 10⁴

      ∆H =  Hd – Hs + Q² x 2,13 x 10⁴ + Z

dimana :

Q² x 2,13 x 10⁴  =  Velocity Head Correction (VHC)

Daya hidrolik/Hydraulik Power (Nh)

Nh  =  Uw.g.∆H.Q   (W)

dimana :

Uw  =  densitas air (1000 kg/m³)

Daya dinamometer/Dynamometer Output Point (No)

No  =  W . L . g . n

dimana :

W  =  Beban kesetimbangan dinamometer (kg)

L   =  Panjang lengan torsi (200 mm = 0,2 m)

n   =  Kecepatan putar dinamometer (rad/sec) ® n = N.2π/60

N  =  Kecepatan putar dinamometer (RPM)

Daya yang dibutuhkan pompa (Np) sama dengan daya yang hilang karena transmisi (Nt).

Nt  =  antara 100 – 150 W

Efisiensi Pompa (η)

 η=  Nh/Np x 100%

Keterangan :

Hm    =  H₁ –H₂ (perbedaan tinggi manimeter suction-discharge) (m)

Hd    =  head pada discharge (m)

Hs     =  head pada suction (m)

W      =  Berat beban kesetimbangan dinamometer (kg)

VHC =  Q² x 2,13 x 10⁴ (Velocity Head Correction)

∆H    =  Head Pompa (mwg)

Penyimpangan manometer yang besar menunjukkan bahwa terdapat bantalan udara dalam pompa, sehingga pompa bekerja tak beraturan. Untuk menghentikan pompa sentrifugal, khusus untuk percobaan ini perlu dilakukan urutan sebagai berikut :

1.      Valve pengisap ditutup

2.      Valve tekanan ditutup

3.      Motor dihentikan

Rumus perhitungan untuk mencari Q :

Q [] =  =  = 1,0417.10^-3

Rumus perhitungan head pompa secara tidak langsung :

∆H =  (H₁-H₂)+ VHC + Z(mwg)

               dimana :

VHC =  Velocity Head Correction  =  Q² x 2,13 x 10⁴

Ug     =  densitas air raksa (13,600 kg/m³)

H₁     =  tinggi permukaan air raksa manometer pipa suction (m)

H₂     =  tinggi permukaan air raksa manometer pipa discharge (m)

Z       =  perbedaan tinggi pengukuran suction dan discharge (m) Þ Z  =  0,3 m

Q       =  laju alir (m³/det)

Untuk mencari VHC, perlu diketahui nilai Q yaitu dengan cara memasukkan nilai ∆H orifice ke persamaan garis kurva kalibrasi sebagai x-nya, maka akan diperoleh nilai y-nya sebagai Q.

Rumus perhitungan Daya Dinamometer Pompa (No)

No  =  W . L . g . n  (W)

n    =  N x 2π/60  (rad/s)

dimana :

W  =  beban untuk kesetimbangan dinamometer (kg)

L   =  panjang lengan torsi (200 mm=0,200 m)

n   =  kecepatan putaran dinamometer (rad/s)

N  =  kecepatan putaran dinamometer (rpm)

Daya yang dibutuhkan pompa (Np) sama dengan daya yang dibutuhkan dinamometer dikurangi daya yg hilang karena transmisi diantara 100-150 W.

Pompa sentrifugal merupakan alat pemindah fluida dengan menggunakan gaya sentrifugal yang diakibatkan gerak putar impeller. Perpindahan fluida diakibatkan oleh adanya gaya yang diberikan impeller kepada fluida, yaitu energi kinetik dari impeller akan menyebabkan tekenan dari fluida membesar dan dengan adanya perbedaan tekanan tersebut fluida akan mengalir. Fluida mengalir dari tekanan yang tinggi ke tekanan yang lebih rendah. Oleh karena itu pompa sering disebut alat transportasi fluida.  

            Prinsip kerja alat pompa sentrifugal adalah fluida cair yang masuk ke dalam rumah pompa akan diputar oleh impeller  sehingga fluida mengalami gaya sentrifugal. Oleh sebab itu rumah pompa tidak boleh sampai kosong selain untuk memancing cairan yang akan diisap juga kekosongan dalam rumah pompa akan mengakibatkan ravitasi dan lama-kelamaan akan rusak.

Kecepatan putar dinamometer N (rpm) sangat berpengaruh terhadap waktu laju, perbedaan tekanan pada manometer dan beban. Semakin besar N (rpm) semakin cepat waktu  laju alir,semakin besar beban yang harus ditambahkan dan juga semakin besar selisih H₁ – H₂, Hd, Hs, DH orifice, karena putaran atau gaya sentrifugal yang diberikan semakin cepat, adanya peningkatan energi kinetik yang semakin besar. 

Pada alat pompa sentrifugal tersebut terdapat juga bagian yang berperan dalam kerja gaya sentrifugal dalam semakin cepatnya putaran impeller selain pompa sentrifugal itu sendiri, yakni timbangan atau beban. Timbangan atau beban sangat berpengaruh dalam kecepatan gaya sentrifugal dikarenakan oleh pada saat tekanan air kran diputar atau kecepatan putar dalam dinamometer secara berubah-ubah dan beban tidak diganti maka gaya sentrifugal tidak seimbang dalam kecepatan putaran impeller. Sedangkan apabila kita ingin mengetahui kapasitas aliran, kebutuhan daya, head dan efisiensi dalam pompa tersebut maka kita harus menyeimbangkan terlebih dahulu agar gaya sentrifugal dalam putaran impeller berjalan dengan baik.   

Karakteristik dalam pompa sentrifugal sangatlah banyak kegunaannya biasanya adalah kapasitas aliran, kebutuhan daya, head dan efisiensi. Kapasitas aliran biasanya diukur dalam aliran pneumatik persatuan waktu pada densitas tertentu. Kebutuhan daya dan efisiensi mekanik jelas sangat penting karena pada suatu peralatan yang relative kecil, kesederhanaan, dan operasi tanpa kesulitan merupakan hal yang lebih diutamakan pada setiap kinerja dari suatu operasi.

Kesimpulan

1.      Pompa sentrifugal adalah alat guna pemindah fluida atau zat cair dengan menggunakan gaya sentrifugal yang diakibatkan oleh gerak putar impeller.

2.      Prinsip kerja alat pompa sentrifugal adalah berdasarkan gaya sentrifugal fluida cair yang masuk ke dalam rumah pompa sebagai umpan.

3.      Perubahan kecepatan putar dinamometer N (rpm) berpengaruh pada perubahan waktu, beban, tinggi manometer, Hd, Hs.

4.      Beban yang ditambahkan berfungsi untuk menyeimbangkan pompa dengan gaya sentrifugal yang diakibatkan oleh gerak putar impeller didalam rumah pompa.

5.      Pada percobaan ini dapat diperoleh hubungan antara laju alir (Q) dengan head pompa (DH), daya dinamometer (No) dan efisiensi pompa (h) melalui grafik.

Daftar Pustaka

Jobsheet Praktikum Satuan Operasi. Pompa Sentrifugal. Bandung. PEDC. 2002

Laporan Praktikum Satuan Operasi. Pompa Sentrifugal. Bandung. 2000

Mc. Cabe, Warren L, Operasi Teknik Kimia. Jilid 1. Erlangga. Jakarta. 1999