bab i pendahuluan

4/8/2015
2.1 KERJA POMPA SENTRIFUGAL
2.1.1 Head Zat Cair
Pandanglah aliran suatu zat cair (atau fluida inkompresibel, misalnya
air) melaui suatu penampung saluran seperti diperlihatkan dalam
Gb. 2.1.
BAB II
AZAS POMPA
Gambar 2.1
 Pada penampang tersebut zat cair mempunyai tekana statis p
(dalam kgf/m2), kecepatan rata-rata v (dalam m/s), dan
ketinggian Z (dalam m) di ukur dari bidang referensi. Maka zat
cair tersebut pada penampang yang bersangkutan dikatakan
mempunyai head total H dalam (m) yang dapat dinyatakan
sebagai :
H
p v2

Z
γ 2g
(2.1)
dimana g (dalam m/s2) adalah kecepatan gravitasi, dan adalah 
berat jenis zat cair persatuan volume ( kgf/m3 ).
 Adapun masing-masing suku dari persamaan
tersebut diatas, yaitu : p/, v2/2g , dan Z berturutturut disebut head tekanan, head kecepatan, head
potensial. Ketiga head ini tidak lain adalah energi
mekanik yang dikandung oleh satuan berat (1 kgf)
zat cair yang mengalir pada penampang yang
bersangkutan. Satuan energi persatuan berat
adalah ekivalen dengan satuan pasang (tinggi).
Maka head total H yang merupakan jumlahan dari
head tekanan; head kecepatan; head potensial,
adalah energi mekanik total per satuan berat zat
cair, dan dinyatakan dengan satuan tinggi kolom zat
cair dalam meter.
2.1.2 Kerja Pompa Sentrifugal
 Dalam satuan SI (le System International d’Unites), Head H
sering kali dinyatakan sebagai energi spesifik Y, yaitu energi
mekanik yang dikandung aliran per satuan massa (1 kg) zat cair.
Satuan Y adalah J/kg. Dengan satuan ini, energi spesifik
tekanan, kecepatan, dan potensial dapat dinyatakan berturutturut sebagai p/ , v2 , dan gZ. Maka persamaan energi spesifik
total dapat ditulis sebagai :
Y  gH 
p v2

 gZ
ρ 2
• Pompa sentrifugal, seperti diperlihatkan dalam Gb. 2.2,
merupakan sebuah impeler (baling-baling) untuk mengangkat
zat cair dari tempat yang lebih rendah ke tempat yang lebih
tinggi.
(2.2)
Dimana  adalah massa jenis zat cair persatuan volume ( kgf/m3 ).
Gambar 2.2. Pompa Sentrifugal
1
4/8/2015
• Daya dari luar diberikan kepada poros pompa untuk memutar
impeler didalam zat cair. Maka zat cair yang ada di dalam impeler,
oleh sudu-sudu ikut berputar. Karena timbul gaya sentrifugal maka
zat cair akan mengalir dari tengah impeler ke luar melalui saluran
diantara sudu-sudu. Di sini head tekanan zat cari menjadi lebih
tinggi. Demikian pula head kecepatannya tambah besar karena zat
cair mengalami percepatan. Zat cair yang keluar dari impeler
ditampung oleh saluran berbenguk volut (spiral) di keliling impeler
dan disalurkan ke luar pompa melaui nosel. Di dalam nosel ini
sebagian head kecepatan aliran diubah menjadi tekanan. Jadi
impeler pompa berfungsi memberikan kerja kepada zat cair
sehingga energi yang dikandung menjadi bertambah besar. Selisih
energi per satuan berat atau head total zat cair antara flens isap dan
flens keluar pompa disebut head total pompa.

2.2 HUKUM KESEBANGUNAN
 Jika dua buah pompa sentrifugal (pompa No.1 dan No.2 yang
geometris sebangun satu dengan yang lain, maka untuk kondisi
aliran yang sebangun pula, berlaku hubungan sebagai berikut :
Q1 n 1 D13

Q 2 n 2 D 32
2
1
2
1
 Hubungan yang dinyatakan
Keseimbangan Pompa”.

diatas
tersebut
P1 n 13 D15

P2 n 32 D 52
(2.5)
Dimana,
D = diameter impeler (m)
Q = kapasitas aliran ( m 3/s)
H = head total pompa (m)
P = daya poros pompa (kW)
N = putaran pompa (rpm)
dan indeks 1 dan 2 menyatakan
berturut-turut pompa No.1 dan pompa
No.2.
2.3 KECEPATAN SPESIFIK (NOMOR JENIS) DAN
KLASIFIKASINYA
“Hukum
Hukum ini sangat penting untuk menaksir perubahan formasi
pompa bila putaran dirubah. Hukum ini juga berguna untuk
memperkirakan performasi pompa yang direncanakan apabila
pompa tersebut geometris sebangun dengan pompa yang
sudah diketahui performasinya.
(2.4)
Q1 n D

Q2 n D
Dari uraian diatas jelas bahwa pompa sentrifugal dapat mengubah
energi mekanik dalam bentuk kerja poros menjadi energi fluida.
Energi inilah yang mengakibatkan pertambahan head tekanan,
head kecepatan, head potensial pada zat cair yang mengalir secara
kontinyu.
(2.3)
2
1
2
2
2.3.1 Kecepatan Spesifik

Jika D1 dan D2 dihilangkan dari persamaan (2.3) dan persamaan
(2.4) yang menyatakan hukum kesebangunan, maka akan
diperoleh hubungan berikut ini :
n1
Q1/2
Q1/2
1
 n 2 3/42
H13/4
H2 0
(2.6)
• Hubungan dalam persamaan (2.6) akan berlaku pada pompa
No.1 dan No.2 yang geometris sebangun jika aliran di dalam
kedua pompa adalah sebangun tersebut terjadi pada kapasitas
aliran Q1 dan Q2 , head H1 dan H2 , serta putaran n1 dan n2 ,
untuk pompa No.1 dan No.2.

Dalam menghitung ns untuk pompa sentrifugal jenis isapan ganda
(double sudion) harus dipakai harga Q/2 sebagai ganti harga Q
dalam persamaan (2.7) karena kapasitas aliran yang melalui
sebuah impeler adalah setengah dari kapasitas aliran keseluruhan.
Adapun untuk pompa bertingkat banyak, head H yang dipakai
dalam perhitungan ns adalah head per tignak dari pompa tersebut.

Perlu diperhatikan bahwa n adalah bukan bilangan tak berdimensi.
Jadi untuk bentuk impeler yang sama, besarnya angka n dapat
berbeda tergantung pada satuan yang dipakai untuk menyatakan n,
Q, dan H. Dalam tabel 2.1 diberikan faktor-faktor konversi yang
harus dipakai untuk mengubah harga ns dari satuan yang satu
kepada yang lain.

Menurut ISO, sebagai ganti ns dipakai “Nomor Jenis” K yang tidak
berdimensi dan dapat dinyatakan dalam persamaan :
• Berdasarkan persamaan (2.6) tersebut diatas maka orang
mendefinisikan ns yang dinamakan ‘kecepatan spesifik’ dalam
persamaan :
ns  n
Q1/2
H 3/4
(2.7)
dimana n, Q, dan H adalah harga-harga pada titik efisiensi
maksimum pompa.

Kecepatan spesifik, yang didefinisikan dalam
n s persamaan tersebut di
atas adalah sama untuk pompa-pompa yang sebangun (atau sama
bentuk impelenya); meskipun ukuran dan putarannya berbeda.
Dengan lain perkataan, harga n dapat dipakai sebagai parameter
untuk menyatakan jenis pompa.Jadi jika suatu pompa sudah
ditentukan maka bentuk impeler pompa tersebut sudah tertentu
pula.
K  2ππ
Q1/2
Y 3/4
(2.8)
K = nomor jenis
n = putaran per detik ( s-1 )
Q = kapasitas aliran ( m3 /s)
Y = spesifikasi energi total, per
tingkat pompa sentrifugal (J/kg)
2
4/8/2015
Tabel 2.1 Tabel konversi untuk ns
Satuan yang digunakan
ns
m3/S,
m,
1/s,
ft3/min,
K
rmp
0,129
m,
rpm
4,08
ft,
rpm
2,44
ft3/min,
ft,
rpm
0,314
U.S.gpm,
ft,
rpm
6,67
(K)
2.3.2 Putaran Spesifik dan Bentuk Impeler
• Dari pers. (2.7) dapat disimpulkan bahwa pompa dengan head total
yang tinggi dan kapasitas aliran yang kecil cenderung mempunyai
harga ns yang kecil. Sebaliknya dengan harga head total yang
rendah dan kapasitas aliran yang besar, harga ns pompa akan
menjadi besar. Selanjutnya apabila kapasitas aliran dan head total
sama, harga ns akan berubah jika putaran n berubah. Dalam hal ini
ns akan bertambah besar jika putaran n menjadi lebih tinggi.
 Gb.2.3 memperlihatkan harga ns dalam hubungannya dengan
bentuk impeler yang bersangkutan. Disini juga diperlihatkan jenis
pompa yang sesuai dengan harga ns yang ada. Jika harga ns
kecil, impeler akan berjenis sentrifugal (atau radial). Lebar satuan di
dalam impeler akan bertambah besar jika harga ns bertambah
besar. Bila ns bertambah lebih lanjut, maka akan dicapai bentuk
aliran campur. Disini campuran melalui impeler akan mempunyai
arah diagonal (menyudut) terhadap sumbu poros.Jika ns
diperbesar lagi, maka aliran akan berarah aksial atau sejajar
dengan sumbu poros.

Dari gambar tersebut dapat dimengerti bahwa pada dasarnya
bentuk impeler ditentukan oleh harga ns - nya. Namun perlu
diperhatikan bahwa tidak semua faktor tergantung pada
saja,
karena pada beberapa daerah tertentu dua buah pompa dengan
jenis yang berbeda dapat dirancang dari harga ns yang sama.
2.3.3 Klasifikasi Pompa
 Jika kapasitas dinyatakan dalam m3/min, head total dalam m,
dan putaran dalam rpm,maka harga ns sentrifugal akan berkisar
antara 100 sampai 700. Pompa sentrifugal dapat digolongkan
lebih lanjut atas pompa volut dan pompa difuser.
Sebagaimana ditunjukkan dalam Gb.2.4 aliran yang keluar dari
impeler pompa volut ditampung di dalam volut (atau rumah
spiral), yang selanjutnya akan menyalurkan ke nosel keluar.
Harga ns dari pompa volut bervariasi pada daerah yang cukup
luas yaitu antara 100 sampai 700.
Gambar 2.3
 Adapun pompa difuser mempunyai difuser yang dipasang
mengelilingi imperler seperti diperlihatkan dalam Gb.2.5. Guna dari
difuser ini adalah untuk menurunkan kecepatan, aliran yang keluar
dari impeler, sehingga energi kinetik aliran dapat diubah menjadi
energi tekanan secara efisien. Pompa difuser dipakai untuk
memperoleh head total yang tinggi. Harga ns pompa ini berkisar
antara 100 sampai 300.

Pompa sentrifugal juga dapat menggunakan dua macam impeler,
yaitu jenis isapan tunggal dan isapan ganda (Gb.2.6). selain itu
pompa sentrifugal juga dapat disusun dengan satu tingkat atau
bertingkat banyak. Susunan bertingkat banyak dipakai apabila
diingini head total pompa yang tinggi.

Untuk head yang lebih rendah, dapat dipilih pompa aliran campur
(Gb.2.7).Harga ns pompa jenis ini berkisar antara 350 sampai
1300. Pompa ini umumnya menggunakan rumah difuser dengan
sudut antar seperti terdapat dalam gambar. Jika pompa
menggunakan volut untuk menampung langsung aliran yang keluar
dari impeler, maka disebut “pompa aliran campur jenis volut”.

Pompa jenis aksial dipakai untuk head yang lebih rendah lagi.
Aliran didalam pompa ini mempunyai arah aksial (sejajar poros)
seperti diperlihatkan dalam Gb.2.8. Untuk mengubah head
kecepatan menjadi head tekanan, dipakai sudu antar yang
berfungsi sebagai difuser.

Kadang-kadang jenis-jenis pompa tersebut diatas (pompa
sentrifugal/radial, pompa aliran campur, dan pompa aksial) disebut
pompa turbo. Secara skematis, klasifikasi pompa diperlihatkan
dalam Tabel 2.2.
3
4/8/2015
Gb. 2.8. Pompa aliran aksial
Pompa
Sentrifugal
Gambar 2.4. Pompa volut
Gambar 2.5. Pompa difuser
Pompa Turbo
Pompa
Aliran campur
Gambar 2.6. Pompa jenis
isapan ganda
Gambar 2.7. Pompa aliran
campur (mixed flow)
Pompa volut
Pompa difuser
Pompa
Aliran campur
jenis volut
Pompa
Aliran campur
jenis difuser
Pompa
Aliran aksial
Tabel 2.2. Klasifikasi pompa turbo
4