Jenis-jenis Pompa Dan cara kerjanya ~ ILMU TEKNIK

Jenis-jenis Pompa Dan cara kerjanya

Berdasarkan prinsip kerjanya banyak sekali jenis pompa yang digunakan di industri kimia, tetapi pada pembahasan ini dibatasi untuk jenis-jenis yang banyak digunakan (populer). Pompa yang akan dibahas dikelompokkan menjadi dua yaitu:

I. POMPA DESAK (Positive displacement)

Pompa desak gerak berputar (Rotary pumps)

Pompa desak gerak bolak-balik (Reciprocating pumps)

II. POMPA PUSINGAN (CENTRIFUGAL PUMPS)

I. POMPA DESAK

Perpindahan zat cair dalam pompa desak didasarkan pada pembesaran (kerja isap) dan kemudian pengecilan (kerja kempa) kembali ruang dalam rumah pompa.

Kecepatan aliran volum (kapasitas) pada pompa desak berbanding lurus dengan jumlah pembesaran dan pengecilan ruang dalam rumah pompa tiap satuan waktu.

Kapasitas pompa desak secara umum dapat dikatakan tidak dipengaruhi oleh tekanan yang dibangkitkan (head) dalam pompa. Jadi dapat disimpulkan bahwa kenaikkan tekanan (head) yang dapat dicapai secara maksimum pada pompa desak tidak tergantung pada jumlah pembesaran dan pengecilan ruang dalam rumah pompa tiap satuan waktu.

Pada tekanan yang tinggi ada kemungkinan kapasitas sedikit berkurang hal ini kemungkinan disebabkan adanya kebocoran.

I.1. POMPA DESAK GERAK BERPUTAR (rotary pumps)

Komponen pompa ini secara garis besar terdiri sebuah rumah pompa dengan sambungan saluran isap (suction) dan sambungan saluran kempa (discharge) dan didalam rumah pompa tersebut terdapat komponen yang berputar, yang dapat berupa roda gigi (gear pumps), atau silinder dengan sudu-sudu (sliding-vane pumps), atau ulir (screw pumps).

Secara umum prinsip kerja rotary pumps adalah sebagai berikut. Berputarnya elemen dalam rumah pompa menyebabkan penurunan tekanan pada saluran isap, sehingga terjadi aliran cairan dari sumber masuk ke rumah pompa. Cairan tersebut akan mengisi ruang kosong yang ditimbulkan oleh elemen-elemen yang berputar dalam rumah pompa tersebut, cairan terperangkap dan ikut berputar. Pada saluran kempa terjadi pengecilan rongga, sehingga cairan terkempakan ke luar. Untuk memperjelas hal ini akan dibahas satu-persatu jenis-jenis pompa yang termasuk jenis rotary pumps.

I.1.A. POMPA RODA GIGI (GEAR PUMP)

Cara kerja

Ketika roda gigi berputar, terjadi penurunan tekanan pada rumah pompa sehingga cairan mengalir dan mengisi rongga gigi. Cairan yang terperangkap dalam rongga gigi terbawa berputar kemudian dikempakan dalam saluran pengeluaran, karena pada bagian ini terjadi pengecilan rongga gigi

Gambar 1. Skema prinsip kerja pompa roda gigi dengan penggigian luar

Kegunaan

Saran umum untuk penggunaan gear pumps yaitu: Untuk mencegah terjadinya kemacetan dan aus saat pompa digunakan maka zat cair yang dipompa tidak boleh mengandung padatan dan tidak bersifat korosif.

Pompa dengan penggigian luar banyak digunakan untuk memompa minyak pelumas atau cairan lain yang mempunyai sifat pelumasan yang baik.

Pompa dengan penggigian dalam dapat digunakan untuk memompa zat cair yang mempunyai kekentalan (viskositas) tinggi, seperti tetes, sirop, dan cat.

Gambar 2. Potongan pompa roda gigi dengan penggigian luar (external gear pump)

Gambar 3. Skema prinsip kerja pompa roda gigi dengan penggigian dalam

I.1.B. POMPA LOBE (LOBE PUMP)

Cara kerja

Cara kerja pompa lobe pada prinsipnya sama dengan cara kerja pompa roda gigi dengan penggigian luar. Pompa jenis ini ada yang mempunyai dua rotor lobe atau tiga rotor lobe.

Kegunaan

Pompa lobe dapat digunakan untuk memompa cairan yang kental (viskositasnya tinggi) dan mengandung padatan. Pemilihan dua rotor lobe atau tiga rotor lobe didasarkan atas ukuran padatan yang terkandung dalam cairan, kekentalan cairan, dan kontinyuitas aliran.

Dua rotor lobe cocok digunakan untuk cairan kental, ukuran padatan yang relatif kasar dengan kontinyuitas kecepatan aliran yang tidak halus.

Gambar 4. Cara kerja pompa lobe

I.1.B. POMPA DINDING (SLIDING-VANE PUMP)

Cara kerja

Pompa berporos tunggal yang di dalam rumah pompa berisi sebuah rotor berbentuk silinder yang mempunyai alur-alur lurus pada kelilingnya. ke dalam alur-alur ini dimasukkan sudu-sudu lurus yang menempel pada dinding dalam rumah pompa dan dapat berputar secara radial dengan mudah. Rotor ini dipasang asimetri dalam rumah pompa. Ketika rotor berputar tekanan dalam rumah pompa turun sehingga terjadi kerja isap dan pada saluran pemasukkan terjadi pembesaran ruang kosong, sehingga cairan dapat mengalir dari sumber dan mengisi rongga kosong dalam rumah pompa. Pada tempat pengeluaran terjadi pengecilan ruang kosong sehingga pada tempat ini terjadi kerja kempa. Dengan cara ini secara berturut-turut terjadi kerja isap dan kerja kempa.

Kegunaan

Pompa dinding vane dapat digunakan sebagai pompa vakum.

Gambar 5. Skema prinsip kerja pompa sliding vane

I.1.C. POMPA ULIR (SCREW PUMP)

Cara kerja

Oleh gerak putar poros ulir zat cair mengalir dalam arah aksial. Pompa jenis ini hanya dapat digunakan untuk tekanan pada saluran kempa lebih rendah dari tekanan pada saluran isap dan bila zat cair yang dipompa mempunyai kekentalan tinggi. Pada keadaan kering pompa ini tidak dapat mengisap sendiri, sehingga sebelum digunakan pompa ini harus terisi cairan yang akan dipompa (dipancing).

Kegunaan

Sama halnya dengan pompa roda gigi, pompa ulir ini cocok untuk memompa zat cair yang bersih dan mempunyai sifat pelumasan yang baik.

Secara umum pompa rotary mempunyai kecepatan aliran volum yang konstan asal kecepatan putarannya dapat dipertahankan tetap. Selain itu alirannya lebih teratur (tidak terlalu pulsatif). Hal ini sangat berbeda dengan pompa reprocating (bandingkanlah setelah pembahasan pompa reprocating). Pompa rotary cocok untuk operasi pada kisaran tekanan sedang dan untuk kisaran kapasitas dari kecil sampai sedang (lihat gambar pemilihan jenis pompa berdasarkan karanteristiknya)

Gambar 6. Skema prinsip kerja pompa ulir berporos tunggal

Gambar 7. Skema prinsip kerja pompa ulir berporos ganda (double screw pump)

Gambar 8. Potongan pompa ulir berporos ganda

Gambar 9. Potongan ‘traveling cavity pump’ salah satu jenis pompa ulir

Karakteristik pompa desak gerak berputar

Hubungan antara tekanan yang dibangkitkan (head) dan kecepatan aliran volum (kapasitas) sering disebut dengan karakteristik pompa. Seperti yang telah disebutkan di depan bahwa kapasitas pompa desak tidak dipengaruhi oleh tekanan yang dibangkitkan. Salah satu contoh karakteristik pompa rotary yaitu pompa roda gigi dengan penggigian luar, disajikan pada Gambar 10.

Gambar 10. Karekteristik pompa roda gigi penggigian luar

Mesin penggerak pompa rotary

Mesin penggerak pompa rotary yang paling banyak dijumpai adalah motor listrik dan mesin uap.

Detail secara konstruktif pompa roda gigi

Seperti telah dijelaskan di depan bahwa aliran volum pompa roda gigi sebanding dengan jumlah putaran. Akan tetapi jumlah putaran tidak boleh ditingkatkan secara sembarangan. Karena zat cair harus harus mandapatkan cukup waktu untuk mengisi rongga-rongga kosong di sisi isap sampai penuh. Bila jumlah putaran terlalu tinggi maka rongga-rongga tidak terisi sampai penuh, dengan demikian maksud memperbesar aliran volum tidak tercapai. Makin kental zat cair yang dipompa, makin sukar zat cair itu mengalir dan makin banyak waktu yang diperlukan untuk mengisi rongga-rongga gigi, jadi harus makin rendah pulajumlah putaran persatuan waktu yang digunakan.

Bila ditijau secara sekilas pompa roda gigi dapat dengan mudah dirubah arah alirannya. Akan tetapi tidak demikian kenyataannya, ada beberapa alasan yang mendasari hal ini.

1. Peralihan dari bagian kempa ke bagian isap untuk pompa roda gigi terletak pada garis sumbu Y-Y (Gambar 11). Pada penggigian roda yang banyak digunakan sebuah gigi mengisi rongga gigi dari roda yang terletak berhadapan, sedikit sebelum gigi tersebut melewati garis sumbu Y-Y. Pada keadaan ini sisa sedikit cairan yang masih terdapat dalam rongga gigi, ketika roda berputar lebih lanjut, tidak dapat mengalir dan akan berada pada pada tekanan yang sangat tinggi sehingga dapat menimbulkan gaya yang sangat besar. Untuk menghindari keadaan ini terjadi maka sedikit disebelah kanan garis sumbu Y-Y (sisi kempa) dibuat lubang pelepas yang kecil (Gambar 11), sehingga sisa cairan dapat mengalir keluar. Jika arah putar dibalik, maka tempat lubang pelepas tersebut akan berada di sebelah garis sumbu Y-Y yang keliru.

2. Kadang-kadang bantalan pompa dilumasi oleh zat cair yang dipompa dari sisi kempa. Bila arah putaran dibalik, maka bantalan tidak mendapatkan pelumasan dengan baik. Masih banyak alasan-alasan lain yang menyebabkan pompa roda gigi tidak dapat dirubah arah alirannya dengan mudah.

Pada sebuah pompa roda gigi kadang-kadang dipergunakan sebuah katup limpah yang diperlengkapi dengan pegas guna melindungi pompa dan/atau sistem saluran terhadap tekanan tinggi. Bila takanan pompa menjadi terlampau tinggi, katup membuka dan terjadilah hubungan antara sisi isap dan sisi kempa, sehingga tekanan tidak dapat meningkat lebih lanjut.

Gambar 11. Pompa roda gigi dengan lubang pelepas pada satu sisi sehingga arah putar tidak dapat dibalik

I.2. POMPA DESAK GERAK BOLAK-BALIK (Reciprocating pumps)

Pada pompa desak gerak bolak-balik, gerak putar dari mesin penggerak diubah menjadi gerak bolak-balik dari torak (piston), atau plunyer (plunger), atau membran yang terdapat dalam rumah pompa. Pompa desak gerak bolak-balik dapat digolongkan dalam tiga jenis yaitu: pompa torak, pompa plunyer, dan pompa membran.

I.2.1. POMPA TORAK

Pompa torak merupakan pompa yang banyak digunakan dalam kelompok pompa desak gerak bolak-balik. Menurut cara kerjanya pompa torak dapat dikelompokkan dalam kerja tunggal dan kerja ganda. Sedangkan menurut jumlah silinder yang digunakan, dapat dikelompokkan dalam pompa torak sinder tunggal dan pompa torak silinder banyak.

Cara kerja

Untuk pompa torak kerja tunggal dan silinder tunggal, aliran cairan terjadi sebagai berikut. Bila batang torak dan torak bergerak ke atas, zat cair akan terisap oleh katup isap di sebelah bawah dan pada saat yang sama cairan yang ada disebelah atas torak akan terkempakan ke luar. Jika torak bergerak ke bawah katup isap akan tertutup dan katup kempa terbuka sehingga cairan tertekan ke atas torak melalui katup kempa. Dengan gerakan ini maka akan terjadi kerja isap dan kerja kempa secara bergantian. Aliran cairan yang dihasilkan terputus-putus.

Cara kerja pompa torak kerja ganda pada prinsipnya sama dengan cara kerja pompa torak kerja tunggal, tetapi pada pompa torak kerja ganda terdapat dua katup isap dan dua katup kempa yang masing-masing bekerja secara bergantian. Sehingga pada saat yang sama terjadi kerja isap dan kerja kempa. Karena itu aliran zat cair menjadi relatif lebih teratur.

Untuk memperoleh kecepatan aliran zat cair yang lebih konstan dapat digunakan pompa torak kerja ganda dengan silinder banyak