POMPA

Þ    Kriteria pemilihan pompa (Pelatihan Pegawai PUSRI)

• Pompa reciprocating
  • Proses yang memerlukan head tinggi
    • Kapasitas fluida yang rendah
    • Liquid yang kental (viscous liquid) dan slurrie (lumpur)
    • Liquid yang mudah menguap (high volatile liquid)
      • Pompa sentrifugal
  • Konstruksinya sederhana dan murah
  • Kecepatan putarannya stabil
  • Dapat dihubungkan langsung dengan motor pengendali
  • Discharge linenya bisa ditutup sebagian atau bisa ditutup  penuh tanpa merusak pompa.
  • Dapat menangani liquid yang mengandung solid yang banyak.
  • Ongkos perawatan lebih rendah bila dibandingkan dengan reciprocating pump.
  • Dapat dibuat dari bahan tahan korosi.

Þ    Prinsip kerja pompa sentrifugal:

Fluida Masuk melalui bagian suction yang dihubungkan secara cocentric dengan suatu poros yang mempunyai element yang berputar secara cepat yang disebut impeller. Impeller ini mempunyai baling-baling radial.

Liquid mengalir masuk dan keluar ruangan antara dua vane dan meninggalkan impeller dengan kecepatan yang tinggi, kemudian ditampung dalam casing yang berbentuk spiral yang disebut volute, dan meninggalkannya secara tangensial melalui discharge. Di dalam volute ini velocity head dari liquid dirubah menjadi pressure head. Tenaga untuk memutar impeller diperoleh dari luar, yaitu dari direct connected motor pada kecepatan konstan biasanya sekitar 3500 rpm.

Þ    Kavitasi :

kondisi dimana terjadinya bubble (gelembung udara) di dalam pompa akibat kurangnya NPSHa (terjadi vaporisasi) dan pecah pada saat bersentuhan denganimpeller atau casing.

Þ    Ciri – ciri kavitasi :

• Suara berisik
• Adanya getaran pada pompa
• Bunyi dengung keras pada pipa
• Tekanan buang yang fluktuasi

Þ    Penyebab kavitasi :

• Luasan aliran pada mata impeller pompa biasanya lebih kecil dari daripada luasan aliran pipa hisap pompa atau luas aliran yang melalui baling baling impeller. Ketika cairan dipompakan memasuki mata pompa sentrifugal, pengurangan luas area aliran terjadi seiring penambahan kecepatan aliran seiring dengan pengurangan tekanan. 
• Jumlah aliran pompa yang lebih besar, penurunan tekanan yang lebih besar antara lubang hisap pompa dengan mata impeller. Jika tekanan yang turun cukup besar, atau temperatur cukup tinggi, tekanan yang turun mungkin cukup untuk menyebabkan kavitasi . 
• Banyak gelembung  udara terbentuk akibat tekanan yang jatuh di ujung impeller di sapu oleh baling baling impeller  melalui aliran fluidanya. Ketika  gelembung udara memasuki daerah  dimana tekanan local  lebih besar dari tekanan uap yang menjauhi baling baling impeller, tiba  tiba meletup. Proses pembentukan gelembung udara dan berikutnya meletup di dalam pompa disebut kavitasi.
• Friksi antara permukaan fluida yang akan dipompakan dengan pompa inlet besar (Hfs>>), sehingga dapat mengurangi NPSHA.
• Menurunnya tekanan absolut atau karena ketinggian (PA<<), dimana tekanan absolut yang tinggi sangat dibutuhkan untuk menaikkkan NPSHA. Penurunan tekanan absolut di dalam tangki disebabkan karena tekanan hidrostastis fluida yang semakin kecil karena level cairan akan semakin rendah karena cairan di dalam tangki semakin lama semakin berkurang jumlahnya.
• Naiknya temperatur dari pompa liquid (PV>>), peningkatan temperatur disebabkan karena adanya gesekan fluida, sehingga dengan naiknya temperatur tekanan uap fluida juga akan meningkat. Jika tekanan uap semakin besar maka kemungkinan terjadinya kavitasi akan semakin besar.

Þ    Akibat kavitasi :

• Kavitasi menurunkan performa pompa, menyebabkan fluktuasi jumlah aliran  dan tekanan buang.
• Menyebabkan kerusakan komponen pompa bagian dalam. Ketika pompa mengalami kavitasi, gelembung udara terbentuk didaerah tekanan rendah tepat sebelum putaran baling baling impeller. Gelembung uap kemudian bergerak pada baling baling impeller, dimana mereka meletup  dan menyebabkan kejutan secara fisik, pada sudut depan baling baling impeller. Kejutan secara fisik membuat bintik bintik kecil  pada bagian ujung baling baling impeller. Setiap bintik bintik kecil mempunyai ukuran mikron, tetapi akibat akumalasi dari jutaan bintik bintik ini dari waktu kewaktu benar benar merusak impeler pompa.
• Menyebabkan kelebihan getaran pada pompa, yang mana bisa menyebabkan kerusakan bearing pompa, ring penahan aus dan seal – seal.

Þ    Cara mengatasi kavitasi :

• Tekanan fluida pada semua titik dalam pompa harus dipertahankan diatas tekanan uap. Jumlah yang digunakan untuk menentukan  supaya  tekanan zat cair yang dipompa mampu mengindari kavitasi adalah tinggi tekan hisap dikenal dengan NPSH (Net Positive Suction Head).
• NPSH yang tersedia harus lebih besar atau sama dengan NPSH yang dibutuhkan, NPSHa ≥ NPSHr.

NPSH yang tersedia (NPSHa)

Tekanan yang dibutuhkan pada suction pompa yang lebih tinggi daripada tekanan uap cairan yang dipompa.

NPSH yang dibutuhkan (NPSHr)

NPSH minimum untuk menghindari kavitasi.

• Meningkatkan NPSHA  

Cara meningkatkan NPSHA : 

• Menambah tekanan pada hisapan pompa dengan cara meninggikan level zat cair di dalam tanki atau menambah tekanan pada daerah di atas zat cair untuk menambah tekanan hisap. 
• Mengurangi temperatur zat cair yang dipompakan. Pengurangan temperatur zat cair yang dipompakan sehingga mengurangi tekanan uap yang akibatnya menaikan NPSHA. 
• Mengurangi kehilangan head pada pipa hisap pompa dengan cara menambah diameter pipa, mengurangi jumlah elbow, katup dan fiting pada pipa, mengurangi panjang pipa.
• Mengurangi NPSHR pompa

Cara mengurangi NPSHR :

• Pengurangan jumlah aliran  yang melalui pompa dengan pengecilan katup buang akan mengurangi NPSHR.
• NPSHR tergantung pada kecepatan pompa yaitu semakin cepat impeler pompa berputar  maka semakin besar NPSHR. Oleh karena itu kecepatan pompa harus dikurangi, sehingga NPSHR  pompa akan berkurang. 

Þ    Langkah-langkah perhitungan pompa sentrifugal :

• Menentukan kapasitas pompa

Dengan diketahui laju alir massa dari neraca massa dan over desain 10%, maka debit aliran dapat diketahui.

Q         =

Dari Gambar 7.14 a & b Walas dengan diketahui  kapasitas pompa maka dapat diketahui jumlah suction yang akan digunakan.

• Menentukan D pipa optimum (Coulson, 1983)

• Untuk carbon steel

Di opt = 282 (G)0,52 (ρ)-0,37

• Untuk stainless steel

Di opt = 226 (G)0,5 (ρ)-0,35

dengan : 

G               = Flow rate, kg/s

 ρ               = density, kg/m3

Di opt         = diameter pipa, mm

• Menentukan jenis pipa standar Tabel 11 Kern, 1965 atau Tabel A.5-1, Geankoplis 1993.

• Menentukan Bilangan Reynold (NRe)

Bilangan reynold (NRe) dapat dihitung dengan persamaan  :

NRe      =                                        (Geankoplis, 1993, pers.4.5-5)

Keterangan :

NRe      = Bilangan Reynold

        = Densitas larutan (kg/m3)

ID        = Diameter dalam pipa (m)

v          = Kecepatan aliran (m/s)

        = Viskositas larutan (kg/m.s)

Kecepatan aliran, v :

v          =

• Menghitung Panjang Equivalent

Gambar. 127 Brown, 1950 dan Tabel. 2.10-1 Geankoplis, 1993

• Menghitung total friksi (f)

Contraction loss

hc  = =               (Geankoplis, 1993. pers.2.10-16)

Friksi pada pipa lurus

Ff   =                                          (Geankoplis, 1993. pers.2.10-6)

f     = ....?                                                 (Gambar.2.10-3, Geankoplis,1993)

Friksi pada elbow

hf    =                                      (Geankoplis, 1993. pers.2.10-17)

Kf   = 0,75                                                              (tabel 2.10-1, Geankoplis)

Expansion loss

hex  =

Kex =

Loss pada valve

Globe valve wide        = 1 = Kf = 9,5        (Tabel 2.10-1, Geankoplis, 1983)

Gate valve wide          = 2 = Kf = 0,17     (Tabel 2.10-1, Geankoplis, 1983)

hf    =                                     (Geankoplis, 1993. pers.2.10-17)

• Menghitung tenaga pompa yang digunakan

Persamaan neraca energi yang dijelaskan melalui persamaan Bernaulli 

(pers. 2.7-28 Geankoplis, 1983) :

-Ws     =  

Wp      =                                               (Geankoplis, 1993. pers.3.3-1)

Efisiensi pompa dietahui dari Gambar 10.62, Coulson,1983, hal 380

Power :

BHP     = G x Wp                                            (Geankoplis, 1993. pers.3.3-2)

Motor penggerak :

Berdasarkan fig. 4-10, vilbrandt,F.C., 1959, diperoleh efisiensi motor

P          =                                               (Geankoplis, 1993. pers.3.3-5)

Menentukan power motor berdasarkan standar NEMA, (Alfa Laval Pump

Handbook.

• Cek Kavitasi:

NPSH (Net Positive Suction Head) available :

NPSH A =    (Alfa Laval Pump Handbook, 2001)

NPSH R           =                                            (pers. 7.15 Walas, 1988)

Keterangan :

n          = kecepatan putaran 3500 rpm (Walas, 1988)

Q         = ........

S          = kecepatan spesifik 7900 rpm (Walas, 1988)

Þ    Pemilihan pipa yang dipakai untuk aliran zat cair dipengaruhi oleh :

• Diameter pipa
• Kekuatan pipa terhadap kondisi operasi
• Ketahanan pipa terhadap korosifitas