Pompa Sentrifugal
Pada pompa sentrifugal, energi penggerak dari luar diberikan kepada poros yang kemudian digunakan untuk menggerakkan baling-baling yang disebut impeler. Impeler memutar cairan yang masuk ke dalam pompa sehingga mengakibatkan energi tekanan dan energi kinetik cairan bertambah. Cairan akan terlempar ke luar akibat gaya sentrifugal yang ditimbulkan gerakan impeler. Cairan yang keluar dari impeler ditampung oleh saluran berbentuk volut (spiral) di keliling impeler dan disalurkan ke luar pompa melalui difuser. Di dalam difuser ini sebagian energi kecepatan akan diubah menjadi energi tekanan.
DASAR TEORI
Pompa sentrifugal adalah salah satu anggota kelompok Variable Displacement Pump. Sifat dari variable displacement pump adalah volume air per menit yang dihantarkan tidak sama dengan volume air yang dihisap setiap menitnya.
Hal ini disebabkan adanya losses pada komponen-komponen utamanya seperti: impeler, casing dan mechanical seals. Losses yang terjadi di impeler dan casing dapat diakibatkan oleh disain geometri impeler dan geometri casingnya. Sedangkan losses pada mechanical seals dapat dikurangi dengan penggunaan seal yang lebih berkualitas dan pemasangan yang presisi. Prosentase losses di impeler mencapai 2% – 10% dari total debit yang dihantarkan pompa [6].
Penurunan efisiensi yang diakibatkan oleh disefisiensi disain casing mencapai 4,7% [8]. Penggunaan mechanical seal yang berkualitas baik dapat mengurangi kebocoran pada bagian-bagian yang berputar, sehingga menjadi hanya 10 cc/menit – 40 cc/menit [9].
Dengan adanya acuan seperti disebutkan diatas, maka terbuka peluang untuk meningkatkan unjuk kerjanya dengan cara memodifikasi salah satu atau semua komponen utama pompa sentrifugal tersebut.
Disain impeler ditentukan oleh bentuk geometri dari impeler, antara lain meliputi: kecepatan spesifik, diameter dalam dan luar impeler, sudut dalam dan luar kipas (vane), lebar celah pemasukan dan pengeluaran impeler, ketebalan kipas dan jumlah kipas.
Kecepatan aliran fluida yang mengalir melalui sebuah impeler yang berotasi, antara lain: u adalah kecepatan dari sebuah titik pada impeler relatif terhadap bidang dasar, V adalah kecepatan absolut partikel fluida yang mengalir melalui impeler relatif terhadap bidang dasar dan v adalah kecepatan fluida relatif terhadap impeler [6].
Hubungan antara kecepatan-kecepatan tersebut dapat dilihat pada Gb. 1.
Sudut antara V dan u disebut a. Sudut antara v dan perpanjangan u adalah b. Gb. 2 memperlihatkan diagram vektor dari kecepatan di inlet dan outlet sebuat impeler. Vr adalah komponen radial dari kecepatan absolut V. Vu adalah komponen tangensial dari V atau sama dengan V cos a.
 |
Gambar 2. Diagram vektor dari kecepatan fluida yang mengalir di inlet dan outlet sebuah impeler [6].
Beberapa persamaan dasar untuk bentuk geometri sebuah impeler, antara lain [8] :
u1 = (pD1 n) / 60 … (1)
u2 = Ku (2gH)0.5 … (2)
D2 = (60 u2) / (p n) … (3)
Vr1 = Km1 (2gH)0.5 … (4)
Vr2 = Km2 (2gH)0.5 … (5)
Dimana :
D1 : diameter inlet dari impeler (m)
D2 : diameter outlet dari impeler (m)
H : tinggi total (m)
Ku : konstanta kecepatan
Km1 : konstanta debit pada bagian inlet
Km2 : konstanta debit pada bagian outlet
n : kecepatan rotasi poros pompa (rpm)
Vr1 : kecepatan relatif fluida pada bagian inlet (m/det)
Vr2 : kecepatan relatif fluida pada bagian outlet (m/det)
Persamaan dasar untuk menentukan lebar celah pada bagian inlet dan outlet sebuah impeler [3] :
Q’ / 60
b2 = … (6) (Dave p - Z Su) Vr2
b1D1 = b2D2 … (7)
Su = S2 / sin b2 … (8)
Dimana:
b1 : lebar celah pada bagian inlet impeler (m)
b2 : lebar celah pada bagian outlet impeler (m)
Q’ : debit efektif pada efisiensi volumetric (m3/det)
Dave : diameter rata-rata pada ujung pengeluaran impeler (m)
Z : jumlah kipas
S2 : ketebalan kipas (mm)
Pompa sentrifugal memiliki dua tipe casing yaitu: volute (spiral) dan diffuser. Casing melakukan fungsi secara efektif mengkonversi gaya sentrifugal yang dihasilkan oleh impeler menjadi tekanan. Casing tipe volute didesain menyerupai spiral yang mana luas permukaannya semakin membesar kearah lubang pengeluaran. Perubahan luas area tersebut mampu menurunkan kecepatan sehingga tekanannya menjadi meningkat. Umumnya pompa tipe single stage memiliki casing tipe volute. Casing tipe diffuser memiliki kipas pengarah aliran air pada sekeliling impelernya. Tekanan air selalu meningkat saat melewati difuser sebab secara progresif meningkat luas area antara kipas-kipasnya dalam arah alirannya.
 |
| Lintasan Aliran Cairan Pompa Sentrifugal |
Kapasitas tergantung beberapa factor seperti :
Karakteristik cairan Proses al. berat jenis dan visccositas
Ukuran saluran masuk dan keluar
Ukuran Impeler
Kecepatan putaran Impeler
Ukuran dan bentuk rongga antar sudu
Temperatur suction dan discharge dan kondisi tekanan
Pompa sentrifugal merupakan pompa yang paling banyak digunakan karena mempunyai bentuk yang sederhana dan harga yang relatif murah. Berikut ini adalah beberapa keuntungan pompa sentrifugal dibandingkan jenis pompa perpindahan positif (Lazarkiewics, 1965) :
· Gerakan impeler yang kontinyu menyebabkan aliran tunak dan tidak berpulsa
· Keandalan operasi tinggi disebabkan gerakan elemen yang sederhana dan tidak adanya katup-katup
· Kemampuan untuk beroperasi pada putaran tinggi, yang dapat dikopel dengan motor listrik, motor bakar atau turbin uap
· Ukuran kecil sehingga hanya membutuhkan ruang yang kecil, lebih ringan dan biaya instalasi ringan
. Harga murah dan biaya perawatan murah. Artikel terkait
