Prinsip Kerja Dan Klasifikasi Pompa

PENDAHULUAN

Pokok Bahasan :

1. Apa itu pompa ?
2. Prinsip  kerja pompa
3. Klasifikasi pompa
4. Karakteristik pompa

Apakah itu pompa?

Kemana liquid akan mengalir ?

Dari A ke B

Dari B ke A

Dari A ke B

Liquid mengalir dari tempat tinggi ke tempat yang lebih rendah. Hal ini disebabkan karena adanya gaya grafitasi.

Mungkinkah liquid mengalir dari tempat rendah ke tempat yang lebih tinggi. ?

Bagaimana liquid dapat mengalir dari tempat rendah ke tempat lebih tinggi. dari B ke A

Dengan liquid dapat mengalir dari tempat rendah ketempat yang lebih tinggi atau ke tempat jauh melalui pipa.

Jadi pompa adalah sebuah mesin yang berfungsi memindahkan liquid dari suatu tempat ke tempat yang lebih tinggi atau jauh melampaui pipa.

Mengapa liquid dapat mengalir ?

Perhatikan botol berisi air yang tertutup rapat,sebuah selang kecil dihubungkan dengan gelas dan sebuah lagi dengan mulut.

Bila ditiup dengan kuat, udara dalam botol bertambah dan air dalam botol terdorong mengalir ke gelas. Ini disebabkan tekanan air dalam botol lebih tinggi dari tekanan air dalam gelas.

Bila dilakukan sebaliknya, kita sedot, udara dalam botol berkurang dan alir dalam gelas mengalir ke botol. Ini disebabkan tekanan air dalam botol lebih rendah dari tekanan air dalam gelas.

Jadi liquid akan mengalir jika dalam sebuah saluran terdapat BEDA TEKANAN,

dan arah alirannya dari tempat tekanan tinggi ke tempat tekanan rendah

APA YANG DILAKUKAN POMPA UNTUK MENGALIRKAN LIQUID ?

Menciptakan beda tekanan liquid dalam saluranya.

Pada pipa Suction (B)

P1 > Ps      →  ΔPs = P1 - Ps

Tekanan liquid pada inlet pompa (Ps) lebih kecil dari pada tekanan liquid pada reservoir bawah(P1), jadi terdapat beda tekanan liquid pada pipa suction sehingga liquid mengalir dari reservoir ke pompa

Pada pipa discarge (A)

Pd > P2    →  ΔPd = Pd – P2

Tekanan liquid pada outlet pompa (Pd) lebih besar dari tekanan fluida pada reservoir atas (P2), jadi terdapat beda tekanan liquid pada pipa discharge sehingga liquid mengalir dari pompa ke reservoir.

Energi Fluida

Menurut Ilmu Termodinamika setiap materi/ massa mempunyai energi.

Dimana :

u : Energi dalam (internal energy)

V2/2 :Energi Kinetik (kinetik energy)

gz : Energi Potensial (potensial energy)

pv  : Energi Alir (Flow energy)

P  : Tekanan Fluida

V  : Kecepatan Fluida

g   : Ketinggian Fluida

u   : Energi dalam fluida

v   : volume jenis fluida

p    : densitas fluida

Head

Dalam sistem pemompaan, energi total fluida biasanya dinyatakan dengan istilah “Head” satuannya dinyatakan dengan m H2O (tinggi kolom air). 

Karena dalam proses pemompaan suhu fluida hampir tidak mengalami perubahan, maka perubahan energi dalam (u) diabaikan, maka Energi Fluida:

Ada berapa jenis pompa ?

Berdasarkan prinsip kerjanya, pompa digolongkan 2 jenis utama; apakah pompa memberikan tambahan energi statik (Head statik) atau energi dinamik (Head dinamik) terhadap massa fluida.

Prinsip Kerja

Pompa Statik [Positive-Displacement Pump]

Prinsip kerja PD pump adalah dengan menciptakan suatu ruang vakum tertutup sehingga fluida dari reservoir tekanan rendah mengalir masuk ke ruang vakum tsb, fluida terperangkap, dan kemudian fluida dipaksa/ didesak keluar ke reservoir tekanan tinggi dengan mengurangi volume ruang tertutup tsb.

1. Piston bergerak ke bawah, menciptakan vakum dalam silinder.

Tekanan fluida dalam saluran inlet relatif cukup tinggi terhadap tekanan vakum ini sehingga dapat mendorong katup terbuka (pegas dirancang agar katup terbuka pada beda tekanan yang rendah).

2. Fluida mengalir masuk selama piston bergerak ke bawah.

3. Ketika piston mulai bergerak ke atas tekanan dalam silinder meningkat lebih besar dari tekanan dalam  saluran inlet sehingga katup inlet tertutup karena tarikan pegasnya. 

4. Ketika tekanan dalam silinder lebih besar dari tekanan dalam saluran outlet, katup outlet terbuka. 

Piston mendorong fluida ke luar silider, masuk saluran outlet.

5. Piston mulai bergerak kembali ke bawah, pegas menutup katup outlet,tekanan dalam silinder turun,  siklus kerja berulang kembali.

Beberapa Jenis Pompa Statik

Prinsip Kerja Pompa Dinamik [POMPA SENTRIFUGAL]

Pompa sentrifugal adalah Pompa Dinamik, dimana energi kinetik (Head Dinamik) fluida ditingkatkan melalui gaya sentrifugal.

Apa gaya sentrifugal itu ?

Ambil sebuah penghapus, ikatlah dengan benang, kemudian putarlah dengan memegang ujung benang satunya. Maka akan terasakan ada tarikan, inilah gaya sentrifugal. Bila benang dilepaskan, penghapus akan terbang menjauh dari sumbu putar, karena arah gaya sentrifugal bekerja ke arah luar pusat putaran. Semakin cepat kita putar maka terasa gaya tarikan semakin besar, karena gaya sentrifugal sebanding dengan kecepatan putar ( ὠ ) , massa benda (m), dan radius putar (R).

Berikut ini, masukanlah air dalam sebuah wadah silindris transparan dan putarlah

Apa yang terjadi terhadap permukaan liquid tersebut ?

Permukaan liquid dekat dinding secara berangsur akan mulai naik.

Ini disebabkan liquid ditekan/ didorong ke dinding oleh gaya sentrifugal yang ditimbulkan oleh putaran liquid.

Putaran ini menimbulkan tekanan dan liquid dekat dinding terdorong naik oleh tekanan ini.

BAGAIMANA GAYA SENTRIFUGAL DIBANGKITKAN PADA POMPA SENTRIFUGAL?

Prinsip pompa sentrifugal sama dengan percobaan yang ditunjukkan dengan menggunakan sebuah silinder berputar. Liquid diputar untuk mendapatkan gaya sentrifugal dan peningkatan tekanan.

Pada pompa sentrifugal, silinder diganti dengan sebuah impeller yang berbentuk seperti sebuah piring yang digunakan untuk memutar liquid secara efektif.

Komponen Pompa Sentrifugal:

Dua komponen utama:

Impeller terdiri dari sejumlah sudu (vane) disusun dengan pola teratur mengeliling  poros.

Casing (rumah pompa) yang membungkus impeller

Pompa sentrifugal pada dasarnya terdiri dari sebuah impeller dimana konversi energi terjadi, dan sebuah casing yang menampung dan mengarahkan aliran liquid. 

Bagaimana Pompa Sentrifugal Bekerja ?

1. Liquid terdorong masuk melalui impeller eye.

2. Energi kinetik ditambahkan ke liquid oleh Vanes (Impeler) yang berputar; sehingga kecepatan absolut liquid bertambah ketika keluar meninggalkan  impeller.

3. Volute casing (rumah keong) didesain untuk memperlambat liquid, sehingga terjadi konversi energi kinetik liquid ke energi tekanan; tekanan liquid bertambah saat keluar pompa

Perbandingan Karakteristik Pompa:

Jenis Pompa:

Displacement

 - plunger

 - piston

 - rotary

Debit ( Rendah )

Tekanan ( Tinggi )

Karakteristik Aliran (Aliran terputus-putus)

Jenis Pompa:

Dynamic

 - centrifugal

 - jet

 - airlift

Debit (Tinggi)

Tekanan (rendah)

Karakteristik ( aliran stedi / kontinu )

KARAKTERISTIK POMPA 

SENTRIFUGAL DAN POSITIVE DISPLACEMENT

cukup sekian bahasan kali ini, semoga bermanfaat..

terima kasih.

Sumber : Mekanika Fluida