Pompa Setrifugal

POMPA SENTIFUGAL
Ir. Tri Hariyadi



I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pada pompa sentrifugal cairan yang dialirkan berpindah karena gaya sentrifugal akibat gerak putar dari impeller. Impeller berputar dalam badan pompa dengan kecepatan tinggi, dengan demikian memberi percepatan kepada bahan cair yang dialirkan. Energi yang ditransfer dari motor penggerak ke impeller menghasilkan percepatan sentrifugal yang dikonversi menjadi energi kinetik dan energi tekan untuk mengalirkan fluida. Tinggi tekan (head) yang dicapai suatu pompa tergantung dari putaran, diameter dan bentuk lengkungan impeller. Karena tinggi tekan pompa terbatas, maka dengan menghubungkan beberapa impeller yang berurutan pada satu poros, akan diperoleh tinggi tekan yang lebih besar.
Pompa sentrifugal tidak dapat menghisap sendiri, hal ini disebabkan oleh konstruksinya. Pompa ini tidak memiliki check valve, sehingga dalam keadaan diam, cairan mengalir kembali ke bejana yang diisap. Bila pompa dioperasikan dalam keadaan kosong, vakum yang dihasilkan tidak cukup untuk menghisap fluida yang dialirkan masuk ke rumah pompa.
Pompa sentrifugal pada saat mulai dipakai harus dipenuhi fluida. Hal ini dilakukan dengan jalan membuka valve discharge. Dengan cara ini fluida dapat mengalir kembali dari saluran discharge. Perhatian seksama harus diberikan bila pada sisi tekanan ada bantalan gas di atas cairan yang bertekanan. Penyimpangan manometer yang besar menunjukkan bahwa terdapat bantalan udara dalam pompa yang mengakibatkan pompa bekerja tak beraturan.
1.2. Tujuan
Menentukan karakteristik pompa sentrifugal dengan :
(1) Kurva hubungan antara Head Pompa (H Pompa) vs Laju Alir Q
(2) Kurva hubungan antara Daya Dinamo Pompa No vs Laju Alir Q
(3) Kurva hubungan antara Efisiensi Pompa  vs Laju Alir Q.
II. LANDASAN TEORI
Bantalan udara dapat dibuang dengan jalan :
(1) Mengeluarkan udara dari pompa
(2) Menyetel pompa, sehingga cairan mengalir kembali
(3) Mendinginkan cairan
Untuk menghentikan operasi pompa sentrifugal perlu dilakukan urutan sebagai berikut :
(1) Discharge valve ditutup
(2) Motor dihentikan
(3) Suction valve ditutup

2.1. Perhitungan Pompa Sentrifugal
Rumus perhitungan untuk mencari Q
m3 V (m3)
Q   =  (1)
 s  t (s)
Rumus perhitungan Head Pompa secara tidak langsung
(g - w)
H =  (H1 – H2) + VHC + Z (2)
w
Dengan :
VHC = Velocity Head Correction (dalam m)= Q2 x 2,13 x 104
g = densitas air raksa (13.600 kg/m3)
H1 = Tinggi permukaan air raksa manometer pipa suction (m)
H2 = Tinggi permukaan air raksa manometer pipa discharge (m)
Z = Perbedaan tinggi pengukuran suction dan discharge (m) = 0,3 m
Q = Laju alir (m3/s)
Untuk mencari VHC, perlu diketahui nilai Q dengan cara memasukkan nilai H orifice pada Tabel 3 ke persamaan garis kurva kalibrasi sebagai X-nya, maka akan diperoleh nilai Y-nya sebagai Q.
Rumus perhitungan Daya Dinamometer Pompa (No)
No = W . L . g . n (W); n = N x 2  / 60 (rad/s) (3)
Dengan :
W = Beban untuk kesetimbangan dinamometer (kg)
L = Panjang lengan torsi = 200 mm = 0,200 m
n = kecepatan putaran dinamometer (rad/s)
N = kecepatan putaran dinamometer (rpm)
Daya yang dibutuhkan pompa (Np) sama dengan daya yang dibutuhkan dinamometer dikurangi daya yang hilang karena transmisi. Dalam percobaan ini, daya yang hilang karena transmisi antara 100 – 150 Watt.
Menurut Hukum Kontinuitas untuk fluida inkompressibel (tidak dapat dimampatkan dan densitas tetap) berlaku :
 Ds 2
Vd = Vs    (4)
 Dd 

H = (Hd – Hs) + + Z (5)

Dengan :
Vd = kecepatan linier fluida pada pipa discharge (m/s)
Vs = kecepatan linier fluida pada pipa suction (m/s)
g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)
Z = perbedaan tinggi pengukuran suction dan discharge (m) = 0,3 m
Ds = diameter pipa suction (0,049 m)
Dd = diameter pipa discharge (0,039 m)





As =  = 3,14 = 1,19 X 10-3 m2


Dengan :
As adalah luas lubang pipa suction (cross section area suction)
Vs = Q/As = Q/1,9 X 10-3 = Q X 8,3 X 102
H = Hd – Hs + Q2 X 2,13 X 104 + Z
dengan :
Q2 X 2,13 X 104 = Velocity Head Correction (VHC)
Daya Hidrolik/Hydraulic Power (Nh) :
Nh = Q . w . g . H (Watt) (6)
Daya pompa sama dengan daya input dinamometer dikurangi daya yang hilang karena transmisi (Nt)
Np = No – Nt (Watt) (7)
Nt = antara 100 – 150 Watt
Efisiensi Pompa ()
 = Nh / Np X 100 % (8)
Keterangan :
g = percepatan gravitasi (9,90 m/s2)
w = densitas air (water) (1.000 kg/m3)
m = densitas air raksa (mercury) (13.500 kg/m3)
Hm = H1 – H2 (perbedaan tinggi manometer suction-discharge) (m)
Hd = Head pada discharge (m)
Hs = Head pada suction (m)
W = Berat beban kesetimbangan dinamometer (kg)
H = Head Pompa (m w g)

III. PERCOBAAN
3.1. Susunan Alat dan Bahan yang Digunakan
(1) Pompa sentrifugal
(2) Stopwatch
(3) Manometer air raksa
(4) Storage Tank
(5) Anak timbangan
(6) Beban
(7) Air kran
(8) Orifice
(9) Manometer pressure gauge
3.2 Prosedur Kerja
Persiapan
(1) Storage tank diisi hingga 2/3 kapasitas tangki
(2) Valve pipa suction ditutup
(3) Rumah pompa diisi dengan air sampai penuh dengan membuka valve tekan
(4) Motor pompa dihubungkan dengan arus listrik
(5) Switch motor pompa dihidupkan, valve pada pipa suction dibuka dan putaran pompa diatur
(6) Semua udara yang ada pada pipa-pipa yang menghubungkan manometer dikeluarkan dengan cara membuka valve kemudian tutup kembali.
(7) Sebelum pengukuran dilakukan, aliran fluida harus dalam keadaan steady (aliran dalam pipa penuh) dan semua permukaan air dalam manometer dalam keadaan sama tinggi.
Kalibrasi Alat
(1) Ubah debit pompa dengan mengatur kecepatan putaran pompa antara 1.000 rpm – 2.000 rpm atau valve discharge.
(2) Baca perbedaan tinggi air raksa pada manometer venturimeter
(3) Kapasitas pompa terlihat dengan membaca skala pada level kontrol sumptank
(4) Waktu dicatat dengan menggunakan stopwatch
(5) Lakukan percobaan hingga diperoleh delapan data
(6) Pengambilan Data
(7) Motor digunakan dengan kecepatan putaran 1.300 rpm
(8) Pada kecepatan putaran dan kapasitas yang telah ditentukan, ukur perbedaan tinggi permukaan (H1, H2) yang dapat terlihat pada manometer, dan head discharge (Hd) maupun head suction (Hs) yang terlihat pada manometer pressure gauge.
(9) Untuk menyeimbangkan dimanometer, tambahkan beban (W), catat berat beban.
(10) Lakukan langkah 1 – 3 hingga diperoleh delapan data dengan kapasitas pompa yang berbeda
(11) Ulangi percobaan 1 – 4 dengan kecepatan putaran pompa sebesar 1.700 rpm.

3.3. Data yang Diambil
Tanggal Percobaan : ……………………………………………….……………
Nama Praktikan : ……………………………………………….……………
……………………………………………….……………
……………………………………………….……………
Nama Pembimbing : ……………………………………………….……………
Uji Pompa Sentrifugal
Tabel 1 Kalibrasi Pompa

No Volume (l) Waktu (t) H Orifice (X 10-3 m) Q (X 10-3 m3/s)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

H Orifice










Q (m3x10-3/s)

Gambar 1 Grafik Kalibrasi Pompa Sentrifugal

Tabel 2 Data Pengamatan Pompa Kecepatan Putaran (N) = 1300 rpm
No H Orifice (m) H1 (mm) H2 (mm) Hs (m wg) Hd (m wg) W (gram)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Tabel 3 Data Pengamatan Pompa Kecepatan Putaran (N) = 1700 rpm
No H Orifice (m) H1 (mm) H2 (mm) Hs (m wg) Hd (m wg) W (gram)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10


IV. KESELAMATAN KERJA
1. Gunakan jas lab tangan panjang
2. Peralatan mudah pecah (gelas dan elektronik)
3. Pipa kukus panas (gunakan sarung tangan tahan panas)
4. Banyak uap alcohol (mudah terbakar dan karsinogen)
V. CARA PENGOLAHAN DATA
1.2. Cara Perhitungan
(1) Perhitungan untuk mencari Q : gunakan persamaan (1)
(2) Rumus perhitungan Head Pompa secara tidak langsung : gunakan persamaan (2),
(3) Rumus perhitungan Head Pompa secara langsung : gunakan persamaan (4), dan (5)
(4) Rumus perhitungan Daya Dinamometer Pompa (No) : gunakan persamaan (3)
(5) Daya Hidrolik/Hydraulic Power (Nh) : gunakan persamaan (6)
(6) Daya pompa sama dengan daya input dinamometer dikurangi daya yang hilang karena transmisi (Nt) : gunakan persamaan (7)
(7) Efisiensi Pompa () : gunakan persamaan (8)

5.2. Hasil yang Disajikan Dalam Laporan
Tabel 4 Karakteristik Pompa Kecepatan Putaran (N) = 1300 rpm
No Q (X 10-3 m3/s) H Pompa No (Watt) Nh (Watt) Np (Watt) 
1
2
3
4
5
6
7
8







Tabel 5 Karakteristik Pompa Kecepatan Putaran (N) = 1700 rpm
No Q (X 10-3 m3/s) H Pompa No (Watt) Nh (Watt) Np (Watt) 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10




H Pompa










Q (m3x10-3/s)

Gambar 2 Grafik Karakteristik Pompa Sentrifugal






Daya Dinamo Pompa (No) 100
90
80
70
60
50
40
30
20
10

Q (m3x10-3/s)

Gambar 3 Grafik Karakteristik Pompa Sentrifugal

Efisiensi Pompa ()










Q (m3x10-3/s)

Gambar 4 Grafik Karakteristik Pompa Sentrifugal





5.3. Hasil yang Dibahas Dalam Laporan
a. Bahas pengaruh Laju Alir Pompa terhadap Head Pompa (∆H) :
i. Secara tidak langsung
ii. Secara langsung
b. Bahas pengaruh Laju Alir Pompa terhadap Daya Dinamo Pompa (No)
c. Bahas pengaruh Laju Alir Pompa terhadap Efisiensi Pompa (η)

PUSTAKA

(1) JM Coulson: JF Richardson 1980, Chemical Engineering Vol 1 & 2 Pergamon Press
(2) Don Green 1989 Perry’s Chemical Engineering Handbook 6th Edition McGraw Hill
(3) Stanley Walas1985, Phase Equilibria in Chemical Eng. Butterworth Publisher
(4) McCabe Smith & Harriot 1986, Unit Operations of Chemical Engineering 4th Ed. McGraw Hill
(5) Badger & Bachero, 1980, Introduction to Chem. Eng. McGraw Hill Pub
(6) Fluidization Engineering, 2nd Edition, John Willey, 1970
(7) J. Michael Jacob, 1989, Industrial Control Electronics, Prentice Hall.
(8) D O Kern, 1986, Process Heat Transfer, McGraw Hill.