by

Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal

Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal

Pompa sentrifugal adalah mesin hidrolik sederhana yang mengubah energi mekanik (energi rotasi) menjadi energi hidrolik (energi tekanan) dengan memanfaatkan gaya sentrifugal yang bekerja pada fluida. Energi mekanik disuplai dengan bantuan mesin atau motor listrik. Mesin pertama yang berdasarkan prinsip kerja sentrifugal dirancang oleh seorang insinyur Italia, Francesco Di Giorgio Martini pada tahun 1475.

Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal

Mesin ini digunakan sebagai alat pengangkat lumpur, sedangkan pompa sentrifugal yang sebenarnya baru dikembangkan pada abad ke-17 ketika seorang Prancis penemunya, Denis Papin, mengembangkan pompa sentrifugal bilah lurus.

Pada tahun 1851, kurva pompa sentrifugal baling-baling dirancang oleh seorang penemu Inggris, John Appold. Pompa sentrifugal adalah jenis pompa yang paling disukai dan banyak digunakan untuk mentransfer cairan ke tingkat tinggi dari tingkat rendah karena mereka menawarkan efisiensi yang besar dan dapat digunakan untuk cairan non-kental dan kental. Dibawah ini, kita akan memahami prinsip kerja dan dasar-dasar pompa sentrifugal lainnya.

Komponen Pompa Sentrifugal

Untuk memahami cara kerja pompa sentrifugal secara keseluruhan, maka kita harus memahami terlebih dahulu komponen-komponen penting yang digunakan untuk pembangunan Pompa sentrifugal.

1. Impeller

Impeller adalah komponen utama dari pompa sentrifugal. Ini adalah bagian yang berputar, yang terdiri dari beberapa bilah melengkung ke belakang yang dipasang pada kelilingnya, terhubung ke motor eksternal melalui poros, yang melekat pada sisi berlawanan dari mata impeller.

Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal

Impeller digunakan untuk memberikan energi kinetik ke cairan dengan berputar pada kecepatan tinggi (500-5000 rpm). Cairan memasuki impeller melalui porosnya (mata) dan keluar di sepanjang kelilingnya di antara bilah. Cairan dipercepat dari bilah impeller ke dalam casing pompa dengan gerakan rotasi impeller.

2. Poros dan Lengan Poros

Poros adalah bagian tengah pompa sentrifugal, dan menghubungkan impeller ke motor listrik. Lengan poros adalah tabung logam berongga yang dipasang di atas poros untuk melindunginya dari kebocoran dan korosi. Lengan poros biasanya digunakan dalam pompa satu tahap. Pompa satu tahap adalah jenis pompa yang paling sederhana, yang hanya memiliki satu impeller hisap di dalam casing pompa.

Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal

3. Casing

Casing pompa sentrifugal adalah saluran kedap udara yang sempit di sekitar impeller. Casing didesain sedemikian rupa sehingga energi kinetik fluida yang dikeluarkan oleh impeller diubah menjadi energi tekanan sebelum fluida meninggalkan casing dan masuk ke dalam tabung pelepasan. Fungsi utama casing adalah mempertahankan tekanan yang sesuai di dalam pompa, dan juga memungkinkan pelepasan atau pemasangan pompa dengan mudah.

Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal

4. Pipa Hisap

Bagian bawah pipa hisap dicelupkan ke dalam air yang perlu diangkat, dan sisi lainnya dilekatkan pada bagian tengah impeller atau pada dasarnya saluran masuk pompa. Diameter pipa hisap selalu dijaga lebih dari diameter pipa pengiriman.

Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal

5. Pipa Pengiriman

Pipa pengiriman mengumpulkan air yang meninggalkan casing. Salah satu ujungnya terpasang ke outlet pompa sentrifugal dan ujung lainnya terpasang pada ketinggian di mana cairan perlu ditransfer. Pada dasarnya, pipa pengiriman mengangkat cairan ke ketinggian yang dibutuhkan. Pipa pengiriman dilengkapi dengan katup di dekat outlet pompa sentrifugal, yang mengatur aliran fluida ke pompa pengiriman dari pompa sentrifugal

Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal

6. Katup Kaki dan Saringan

Katup kaki dan saringan dipasang di bagian bawah pipa pengiriman. Katup kaki terbuka hanya ke arah atas, yaitu ke arah pipa hisap, oleh karena itu katup satu arah. Katup ini memastikan bahwa air mengalir ke arah atas saja dan tidak kembali ke permukaan bawah dari casing. Fungsi saringan adalah menyaring cairan dan menghilangkan kotoran seperti potongan kayu, daun, dan pasir darinya, sehingga mencegah pompa tersumbat.

Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal

Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal

Langkah pertama kerja pompa sentrifugal adalah memberikan tenaga mekanik pada impellernya dengan menggunakan motor listrik. Impeller, yang terhubung ke motor listrik melalui poros, mulai berputar. Karena putaran impeler, ruang hampa tercipta di dalam mata impeler, sehingga cairan di bawah pipa hisap mulai masuk ke dalam mata impeler dalam arah aksial.

Setelah memasuki mata impeller, cairan mengenai baling-baling impeller. Kecepatan tinggi impeller memutar cairan secara radial dan ke arah luar dengan menggunakan gaya sentrifugal. Impeller terus berputar sampai cairan melewati setiap komponen impeller, rotasi mempercepat fluida, yang meningkatkan energi fluida dan menciptakan kepala fluida. Baling-baling impeller mengubah energi kinetik cairan menjadi kecepatannya, yang akhirnya meningkatkan kecepatan cairan.

Sekarang, cairan memasuki area diffuser setelah meninggalkan impeller. Kecepatan fluida melambat di daerah diffuser karena diffuser mengubah kecepatan fluida menjadi energi tekanan, hal ini didasarkan pada prinsip Bernoulli, yang menurutnya, untuk menghasilkan head yang tinggi, fluida akan melambat.

Akhirnya, setelah mendapatkan tekanan yang diinginkan, cairan keluar dari outlet pompa sentrifugal ke area yang diperlukan. Oleh karena itu, kita dapat menyimpulkan bahwa kerja pompa sentrifugal terutama didasarkan pada prinsip bahwa jika cairan dengan massa tertentu dibiarkan berputar dengan bantuan sumber eksternal, ia akan dibuang dari sumbu rotasi sentrifugal dan tekanan, kepala fluida yang berputar naik.

Tinggi tekanan naik pada setiap titik sebanding dengan kecepatan fluida pada titik tersebut. Dengan demikian, kenaikan head tekanan besar di outlet impeller karena radius yang lebih besar (karena casing bentuk volute) ke arah outlet, dan cairan yang keluar di outlet memiliki head bertekanan tinggi. Oleh karena itu, cairan diangkat ke tingkat tinggi dari tingkat rendah.

Jenis Pompa Sentrifugal

Pompa Sentrifugal dapat dibagi menjadi berbagai jenis berdasarkan kategori yang berbeda, mari kita bahas kategori ini.

1. Berdasarkan Jenis Impeller

Impeller pompa sentrifugal terutama tersedia dalam tiga jenis, yaitu impeller terbuka, impeller semi-tertutup, dan impeller tertutup.

1. Impeller Tertutup

Pada impeler tertutup, baling-baling impeler diapit di antara dua dinding, yaitu dinding depan dan dinding belakang. Ini meningkatkan kekuatan keseluruhan impeller. Impeller ini digunakan dalam pompa besar dan umumnya digunakan dalam aplikasi cairan bening. Mereka sering tersumbat dan sulit dibersihkan.

2. Impeller Terbuka

Dalam impeller terbuka, baling-baling langsung terpasang ke hub pusat, yang dipasang ke poros. Impeller terbuka tidak terdiri dari dinding yang mengelilingi baling-baling karena itu lebih lemah dari impeller semi-tertutup dan Tertutup. Namun, masih digunakan dalam pompa sentrifugal karena mudah diperbaiki dan dibersihkan, apalagi lebih cepat daripada impeler tertutup dan semi tertutup. Impeler terbuka biasanya lebih disukai dalam pompa kecil untuk fluida yang terdiri dari partikel padat.

3. Impeller semi-tertutup

Impeller semi-tertutup atau impeller semi-terbuka terdiri dari satu dinding belakang yang mengelilingi satu sisi baling-baling. Mereka biasanya lebih disukai untuk digunakan dalam cairan yang terdiri dari padatan karena memungkinkan padatan melewatinya. Masalah utama dengan jenis impeler ini adalah berkurangnya efisiensi dari waktu ke waktu.

Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal

2. Berdasarkan Jumlah Impeller

1. Pompa satu tahap

Pompa sentrifugal satu tahap adalah jenis pompa yang paling sederhana, hanya terdiri dari satu impeller. Ini terutama digunakan dalam operasi produksi yang membutuhkan layanan pemompaan head dinamis total (TDH) rendah hingga sedang. Head dinamis total adalah besarnya tekanan atau head yang diberikan pada sisi isap dengan juga mempertimbangkan rugi-rugi akibat gesekan pada pipa hisap. Mereka banyak digunakan dan sangat andal; namun, mereka menawarkan gaya dorong dan radial yang tidak stabil dan memiliki kemampuan TDH yang lebih rendah daripada pompa multi-tahap.

Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal

2. Pompa Dua Tahap

Pompa sentrifugal dua tahap memiliki dua impeler yang beroperasi berdampingan. Kecepatan impeler apa pun dapat diubah sesuai dengan persyaratan apakah diperlukan lebih banyak volume atau lebih banyak tekanan.

Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal

3. Pompa Multi-tahap

Pompa sentrifugal yang berisi lebih dari dua impeler disebut pompa multi-tahap. Semua impeller terpasang pada poros yang sama. Setiap impeller meningkatkan kepala cairan dengan jumlah yang sama. Mereka lebih andal dan efisien daripada pompa sentrifugal satu tahap dan dua tahap.

Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal

3. Berdasarkan Jenis Casing

Tiga jenis utama casing adalah

1. Casing Volute / Casing Spiral

Ini adalah jenis casing yang paling umum digunakan. Ini memiliki bentuk spiral, dan ada peningkatan bertahap di area aliran casing. Karena peningkatan area aliran, kecepatan fluida melambat, dan tekanan fluida meningkat menuju tabung pelepasan. Menurut persamaan kontinuitas,

AV = Konstant

Dimana A adalah luas penampang daerah tersebut, dan V adalah kecepatan aliran di daerah tersebut. Sekarang, seperti dalam selubung volute, luasnya meningkat secara bertahap, maka sesuai persamaan kontinuitas di atas, kecepatan (energi kinetik) fluida berkurang untuk mempertahankan nilai konstan.

Sekarang, mari kita lihat mengapa tekanan naik ke arah tabung pelepasan. Menurut persamaan Bernoulli, energi mekanik bersih dari fluida yang mengalir, yaitu, jumlah energi kinetik dari gerakan fluida, energi potensial karena elevasi (diabaikan dalam kasus ini, karena casing diasumsikan berada pada level yang sama) , dan energi tekanan fluida, tetap konstan.

Secara matematis,

P.E + 1/2 mv2 + ρgh= Konstant

Dimana P.E adalah energi tekanan yang diberikan oleh fluida, 1/2mv2 adalah energi kinetik, dan gh adalah energi potensial. Dari persamaan ini, jika kecepatan fluida berkurang, energi tekanan air meningkat pada head tekanan untuk mempertahankan nilai konstan.

Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal

2. Casing Vortex

Dalam casing vortex, ruang melingkar dipasang antara impeller dan casing. Casing vortex membantu meningkatkan efisiensi pompa. Ini mengurangi formasi pusaran, sehingga mengurangi kehilangan energi.

Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal

3 Casing Bilah Kendali

Dalam selubung bilah kendali, rangkaian bilah kendali disediakan di sekitar impeller. Bilah yang mengendalikan melekat pada cincin yang disebut diffuser. Baling-baling pengendali dirancang sedemikian rupa sehingga air yang meninggalkan impeller memasuki tabung diffuser tanpa kejutan, dan area baling-baling meningkat, yang membantu menurunkan kecepatan cairan dan akhirnya menaikkan tekanan. Cairan memasuki casing sekitarnya setelah melewati baling-baling yang terkendali.

Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal

4. Berdasarkan Orientasi Fluida

Pompa sentrifugal dibagi menjadi jenis berikut tergantung pada orientasi fluida yang mengalir melalui impeller.

1. Pompa Split Aksial

Pada pompa split aksial, fluida masuk dalam arah radial di pompa dan keluar dalam arah aksial, itulah sebabnya mereka disebut pompa split aksial. Pompa ini menawarkan aliran yang tinggi, dan dapat dengan mudah disesuaikan menurut berbagai kondisi. Kerugian utama mereka adalah bahwa mereka memberikan head rendah dan tekanan debit rendah, dan mereka juga tidak cocok untuk pengangkatan hisap.

Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal

2. Pompa Pemisah Radial

Dalam pompa ini, cairan memasuki pompa dalam arah aksial dan keluar dalam arah radial. Keuntungan utama dari jenis pompa ini adalah mereka menyediakan aliran cairan bebas pulsasi. Pompa ini tersedia dalam desain yang berbeda, yang dapat digunakan untuk berbagai aplikasi. Kekurangan dari pompa ini adalah tidak memiliki daya isap, sehingga sebagai pengganti proses suction mereka menggunakan putaran impeller untuk memindahkan fluida.

Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal

3. Pompa Aliran Campuran

Pada pompa aliran campuran, fluida mengalir sepanjang sumbu impeller sampai setengah dari jaraknya, dan mulai mengalir secara vertikal ke sumbu setelah itu, yaitu, arah fluida agak di antara radial dan aksial. Kelemahan utamanya adalah membutuhkan area yang luas untuk pemasangannya.

Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal

Baca Juga Prinsip Kerja Mikroskop Elektron Scaning

Comment

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *