17

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam kehidupan modern seperti sekarang ini pompa mempunyai peranan atau penggunaan yang sangat luas di hampir segala bidang seperti industri, pertanian, perkantoran dan rumah tangga. Dalam rumah tangga modern, hampir tidak ada rumahyang tidak memiliki pompa. Bahkan pompa ini akan kita jumpai dalam berbagai peralatan rumah tangga. Terlebih lagi industri. Industri memerlukan pompa untuk mengalirkan zat cair yang akan diolah atau zat yang akan diperlukan dalam suatu proses. Karena luasnya penggunaan pompa, memiliki aneka jenis dan ukuran sesuai dengan penggunaannya. Penerapan pompa skala kecil seperti rumah tangga, memang tidak rumit dan ukuran serta jenis pompa sudah standar. Pompa serta sistem tempat pompa itu bekerja harus dipahami secara mendalam dalam perencanaan dan pembangunan sistem pompa.

1.2Analisis Masalah

Dalam kehidupan sehari-hari atau bahkan di dalam dunia teknik banyak orang yang belum mengenal apa itu pompa dan biasanya orang menyebut pompa dengan sebuah brand, dan yang lebih menarik lagi antara pompa dan kompresor terkadang salah diartikan dan dianggap sama, padahal jelas bahwa pompa dan kompresor adalah dua hal yang berbeda, dan masih banyak pula orang-prang teknik yang belum mengetahui apa itu pompa, jenis-jenisnya dan bagaimana cara kerjanya

1.3 Rumusan Masalah

Berdasarkan dari analisis masalah di atas, maka dalam makalah ini penulis akan menyajikan salah satu dari berbagai jenis pompa yang ada untuk dibahas mengenai pompa vane sehingga dapat dengan jelas diketahui dan di pahami

1. Jenis pompa vane

2. Bagian bagian pompa vane dan fungsi fungsinya

3. Prinsip kerja pompa vane

4. Aplikasi pompa vane

5. Keuntungan dan Kerugian menggunakan pompa vane

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Pompa

Pompa merupakan suatu alat atau mesin yang berfungsi untuk memindahkan cairan dari suatu tempat ke tempat yang lain melalui suatu media pemipaan. Pompa beroperasi dengan prinsip membuat perbedaan tekanan antara bagian masuk (suction) dengan bagian keluar (discharge). Pompa berfungsi mengubah enegi mekanis dari suatu sumber tenaga penggerak menjadi energy kinetic, dimana energy ini digunakan untuk memindahkan fluida dan melawan hambatan yang ada sepanjang aliran fluida. Jadi pompa dalam industri biasanya digunakan untuk transportasi fluida, dimana kerja dari pompa tersebut tergantung dari sifat dan jenis fluida.

2.2 Klasifikasi pompa

Ditinjau dari prinsip kerja maka pompa dapat diklasifikasikan sebagai berikut :2.3 Pompa Vane atau pompa baling baling

A. Pengertian pompa Vane

Vane pump berfungsi untuk membangkitkan tekanan hidraulis. Pompa vane ini merupakan jenis pompa yang dapat menangani cairan viskositas sedang. Pompa ini unggul dalam viskositas rendah seperti gas LPG (propana), ammonia, pelarut, alkohol, minyak bahan baker, bensin dan refrigeran. Dimana pada bagian atas pompa terdapat reservoir yang selalu terisi air dengan fluida khusus, dan permukaan fluida harus selalu diperiksa secara teratur, yaitu temperatur fluida, adanya gelembung atau fluida menjadi keruh. Pompa ini mempunyai kontak logam untuk logam internal dan self kompensasi untuk dipakai, sehingga memungkinkan bagi pompa untuk mempertahankan kinerja puncak atas cairan pelumas. Meskipun efisiensinya turun dengan cepat, pompa ini dapat digunakan sampai 500cps. Selain itu, baling-baling dapat menangani temperatur cairan dari -32 C / 25 F sampai 260 C / 500 F dan perbedaan tekanan (P) untuk 15 BAR / 200 PSI (lebih tinggi untuk pompa hidrolik vane). Setiap jenis Vane Pumps menawarkan keuntungan yang unik.

Vane Pumps tersedia dalam beberapa konfigurasi antara lain :

(1) baling - baling geser hanya dapat beroperasi untuk jangka waktu yang singkat dan menangani sejumlah kecil uap.

(2) baling-baling yang fleksibel yang hanya dapat menangani padatan kecil tapi menciptakan vakum yang baik

(3) baling-baling berayun, baling - baling putar, dan

(4) baling-baling eksternal yang dapat menangani padatan yang besar

2.4. Bagian Bagian Pompa Vane

Pompa vane tersusun dari beberapa bagian, yaitu seperti dapat kita lihat dari gambar di bawah ini :

1. Outlet port

2. Slot

3. Inlet port

4. Rotor ring

5. Outlet

6. Rotor

7. Vane

8. Inlet

2.5. Prinsip Kerja pompa vane

Berikut Perpindahan aliran dalam Bumbungan dan flow ratenya :

(1) Untuk prosedur pengaliran, rotor digerakan sesuai dengan panah (Row) dan terdiri atas sebuah rotor yang dipasang secara eksentris pada silinder yang sedikit lebih besar dari pada rotor(2) Semakin banyak sudunya, makin besar kapasitasnya, tetapi perbandingan kompresinya lebih rendah dan volume vane lebih besar

(3) Sudu didorong oleh gaya sentrifugal yang timbul saat rotor berputar sehingga selalu rapat dengan dinding silinder. Untuk menjamin kerapatan antara sudu dengan dinding silinder dipasang pegas pada slot rotor.

(4) Dengan putaran selanjutnya sudu-sudu akan menjadi terisi penuh dengan fluida, ketika sudu-sudu sudah mencapai ukuran maksimum (jarak maksimum dari ruang gerak dalam dari titik pusat rotor) maka dipisahkan dari sisi tekan dengan menggunakan cakram-cakram pengontrol kemudian dihubungkan dengan sisi yang bertekanan. Sudu-sudu tersebut didorong ke dalam alurnya mengikuti bentuk kurva cam ring (bumbungan) .Volume sudu sekali lagi menjadi dipersempit sehingga fluida terdorong ke sisi yang bertekanan. Karena kurva bumbungan (cam ring mempunyai bentuk eksentrik Ganda), maka setiap sudu akan mengalami duakali proses pengaliran pada setiap putaran. Pada waktu yang bersamaan ruang hisap dan dua ruang tekan terletak bersamaan, karena poros penggerak bebas beban secara hidraulik. Tekanan diterapkan dibelakang sudu (5) dengan demikian penyekatan yang lebih baik dapat dicapai. Walau demikian, karena geseran tidak dapat meningkat banyak, kedua sudu pada alur rotor mempunyai ruang yang terletak berlawanan seperti gambar berikut :

Ruang-ruang pada sudu menyebabkan tekanan imbang antara sisi jalan (running) dan sisi balik (return) .Permukaan dari sudu menetap sebagai permukaan kontak untuk tekanan. Tekanan kontak yang lebih tinggi tidak diperlukan pada sisi hisap. Dengan demikian akhir dari sudu (6) bebas ke tangki.

2.6. Aplikasi Pompa Vane

1) Pada power steering mobil

Pompa jenis ini terhubung dengan putaran mesin dengan menggunakan sabuk, dan menghasilkan tekanan hidrolis untuk memperingan pengemudian. Pompa mengisap minyak power steering dari reservoir dan mengalirkannya menuju katup kontrol aliran melalui pipa tekanan tinggi. Pada pompa ini juga terdapat saluran pengembali sehingga fluida akan bersirkulasi jika tidak diperlukan tekanan untuk pengemudian. Pengemudian pada keadaan normal, fluida akan bersirkulasi dan tekanan hanya naik sedikit, sehingga hanya sedikit daya mobil yang terserap. Jika kendaraan berbelok pada kecepatan rendah (saat parkir), maka tekanan fluida akan naik dan akan menyerap tenaga mesin lebih besar lagi.

2) Penerbangan Layanan - Transfer Bahan Bakar

Aplikasi pompa vane pada Penerbangan Layanan atau Transfer Bahan Bakar biasanya digunakan pada pengisian bahan bakar mentah (minyak mentah) dari kilang minyak di alirkan ke unit pengolahan minyak mentah melalui pipa-pipa minyak. Hal ini dikarenakan viskositas minyak mentah yang masih bisa di alirkan menggunakan pompa jenis vane pump yang memiliki keunggulan dalam tekakanan pompa yang cenderung konstan dan meminimalisir tigkat keausan komponen pompa, jadi dapat menjaga keefisienan waktu dan volume transportasi minyak mentah.

3) Auto Industry - Fuels, Lubes, pendingin RefrigerationPrinsip kerja pompa tipe vane ini memanfaatkan gaya sentrifugal yang diakibatkan oleh putaran rotor, sehingga vane-vane tersebut bergeser pada arah radial sehingga ujung-ujungnya bersentuhan dengan permukaan dalam silinder (stator). Akibatnya fluida-fluida dapat dihisap dan ditekan dengan kuat.

pompa tipe vane menggunakan vane sebagai pengarah dan pembentuk tekanan pada refrigerant. Putaran vane akan menekan dan mengarahkan outlet pada stator menuju penampung tekanan tinggi, kemudian ke saluran keluar kompresor4) Bulk Transfer LPG dan NH3

Aplikasi pompa vane pada Transfer LPG dan NH3 (Amonia) biasanya digunakan pada pengisian bahan bakar tipe LPG (Liquified Petroleum Gas) dari stasiun bahan bakar gas di alirkan ke unit pengisian tabung. Hal ini dikarenakan viskositas LPG yang masih bisa di alirkan menggunakan pompa jenis vane pump yang memiliki keunggulan dalam tekakanan pompa yang cenderung konstan dan meminimalisir tigkat keausan komponen pompa, jadi dapat menjaga keefisienan waktu dan volume transfer LPG. Sama halnya pada transfer amonia jenis liquid dari tabung penampung amonia di alirkan melalui pipa-pipa pengisi menuju tabung atau botol amonia.5) Pengisi LPG Cylinder

Aplikasi pompa vane pada Pengisi LPG Cylinder biasanya digunakan pada pengisian bahan bakar tipe LPG (Liquified Petroleum Gas) dari stasiun bahan bakar gas di alirkan ke unit pengisian tabung. Hal ini dikarenakan viskositas LPG yang masih bisa di alirkan menggunakan pompa jenis vane pump yang memiliki keunggulan dalam tekakanan pompa yang cenderung konstan dan meminimalisir tigkat keausan komponen pompa, jadi dapat menjaga keefisienan waktu dan volume transfer LPG.6) Pendinginan - freon, Amonia

Prinsip kerja pompa tipe vane ini memanfaatkan gaya sentrifugal yang diakibatkan oleh putaran rotor, sehingga vane-vane tersebut bergeser pada arah radial sehingga ujung-ujungnya bersentuhan dengan permukaan dalam silinder (stator). Akibatnya fluida-fluida dapat dihisap dan ditekan dengan kuat.

pompa tipe vane menggunakan vane sebagai pengarah dan pembentuk tekanan pada refrigerant. Putaran vane akan menekan dan mengarahkan outlet pada stator menuju penampung tekanan tinggi, kemudian ke saluran keluar kompresor2.7. Keuntungan dan Kerugian

1) Keuntungan: a. Mengencerkan cairan pada tekanan yang tinggi

b. Mengkompensasi keausan melalui perpanjangan baling - baling.

c. Dapat berputar pada putaran tinggi, sehingga dimensinya relatife lebih kecild. Getaran mekanisnya lebih kecil.e. Perawatannya lebih sederhana karena jumlah bagiannya lebih sedikit, misal tanpa katup dan mekanisme lain.

f. Dapat mengalirkan debit yang lebih kontinyu dibandingkan dengan kompresor reciprocating2) Kerugian:

a. Tidak cocok untuk tekanan tinggib. Tidak cocok untuk viskositas tinggi

c. Tidak dapat memberikan tekanan akhir yang tinggid. Efisiensi volumetrisnya rendah bila bagian-bagiannya kurang presisi

e. Tidak cocok untuk bahan abrasive2.8. Macam macam pemeliharaan pada pompa

1. Preventive Maintenance

Preventive Maintenance merupakan tindakan pemeliharaan yang terjadwal dan terencana. Hal ini dilakukan untuk mengantisipasi masalah-masalah yang dapat mengakibatkan kerusakan pada pompa dan menjaganya selalu tetap normal selama dalam operasi.

Contoh pekerjaan tersebut adalah :

a. Melakukan pengecekan terhadap pendeteksi indikator tekanan dan temperatur fluida pada pompa, atau alat pendeteksi indikator lainnya. apakah telah sesuai hasilnya untuk kondisi normal kerja pompa atau tidak.

b. Membersihkan kotoran-kotoran yang menempel pada bodi pompa (debu, tanah maupun bekas minyak).

c. Melakukan pengecekan serta pengencangan baut-baut pengikat pada semua bagian pompa dan motor penggerak.d. Pengecekan kondisi pelumasan pada bearing (unsealed).

e. Perbaikan/mengganti gasket pada sambungan-sambungan flange yang bocor atau rusak.f. Jika pompa tidak akan dioperasikan dalam dalam jangka waktu lama, zat cair di dalam pompa harus dibuang dan pompa dikeringkan.

g. Jika pompa berhenti karena listrik padam pada waktu beropersi, sakelar listrik harus dibuka (dimatikan) dan pada saat bersamaan, katup keluar ditutup.

2. Predictive Maintenance

Predictive Maintenance merupakan perawatan yang bersifat prediksi, dalam hal ini merupakan evaluasi dari perawatan berkala (Preventive Maintenance). Pendeteksian ini dapat dievaluasi dari indikaktor-indikator yang terpasang pada instalasi pada pompa dan juga dapat melakukan pengecekan vibrasi dan alignment pada pompa untuk menambah data dan tindakan perbaikan selanjutnya.

3. Breakdown Maintenance

Breakdown Maintenance merupakan perbaikan yang dilakukan tanpa adanya rencana terlebih dahulu. Dimana kerusakan terjadi secara mendadak pada pompa yang sedang beroperasi, yang mengakibatkan kerusakan bahkan hingga pompa tidak dapat beroperasi. Contoh kerusakan tesebut adalah:

a. Rusaknya bantalan karena kegagalan pada pelumasan.

b. Terlepasnya couple penghubung antara poros pompa dan poros penggeraknya akibat kurang kencangnya baut-baut yang tersambung.

c. Macetnya impeller karena terganjal benda asing. 4. Corrective Maintenance

Corrective Maintenance merupakan pemeliharaan yang telah direncanakan, yang didasarkan pada kelayakan waktu operasi yang telah ditentukan pada buku petunjuk pompa tersebut. Pemeliharaan ini merupakan general overhaul yang meliputi pemeriksaan, perbaikan dan penggantian terhadap setiap bagian-bagian pompa yang tidak layak pakai lagi, baik karena rusak maupun batas maksimum waktu operasi yang telah ditentukan.2.9. Parameter Pada Pompa Sentrifugal

1. Kapasitas PompaKapasitas pompa adalah banyaknya cairan yang dapat dipindahkan oleh pompa setiap satuan waktu . Besar kapasitas pompa dapat dinyatakan dalam satuan volume per satuan waktu, seperti :

Barel per day (BPD)

Galon per menit (GPM)

Cubic meter per hour 2. Head PompaHead pompa adalah energi per satuan berat yang harus disediakan untuk mengalirkan sejumlah zat cair yang direncanakan sesuai dengan kondisi instalasi pompa, atau tekanan untuk mengalirkan sejumlah zat cair,yang umumnya dinyatakan dalam satuan panjang.

Menurut persamaan Bernauli, ada tiga macam head (energi) fluida dari sistem instalasi aliran, yaitu, energi tekanan, energi kinetik dan energi potensial. Hal ini dapat dinyatakan dengan rumus sebagai berikut :

H= Dimana:

H= head total pompa (m)

= head tekanan ()

= head kecepatan ()

Karena energi itu kekal, maka bentuk head (tinggi tekan) dapat bervariasi pada penampang yang berbeda. Namun pada kenyataannya selalu ada rugi energi (losses).

Pada kondisi (gambar 2.22) yang berbeda seperti pada gambar di atas maka persamaan Bernoulli adalah sebagai berikut :

+ H= + losses A ke B

H= Karena , maka,H= Dimana:

H = head pompa (m)

= head pompa karena perbedaan tekanan pada head isap dan head tekan ()

= head pompa yang diakibatkan dari adanya perbedaan kecepatan. ()

= head statis (m)

HL = Losses dari A ke B

3. Head TekananHead tekanan adalah perbedaan head tekanan yang bekerja pada permukaan zat cair pada sisi tekan dengan head tekanan yang bekerja pada permukaan zat cair pada sisi isap.

Head tekanan dapat dinyatakan dengan rumus :

dimana:

hk = head kecepatan ()

= kecepatan zat cair pada saluran tekan ()

= kecepatan zat cair pada saluran isap ()

= percepatan gravitasi ()

4. Head Statis TotalHead statis total adalah perbedaan tinggi antara permukaan zat cair pada sisi tekan dengan permukaan zat cair pada sisi isap.

Head statis total dapat dinyatakan dengan rumus :

Z = Zd - Zs

Dimana :

Z : Head statis total

Zd : Head statis pada sisi tekan (m)

Zs : Head statis pada sisi isap (m)

Tanda + : Jika permukaan zat cair pada sisi isap lebih rendah dari sumbu

pompa (Suction lift).

Tanda - : Jika permukaan zat cair pada sisi isap lebih tinggi dari sumbu pompa (Suction head).

5. Kerugian head (head loss)Kerugian energi per satuan berat fluida dalam pengaliran cairan dalam sistem perpipaan disebut sebagai kerugian head (head loss).

Head loss terdiri dari :

a. Mayor head loss (mayor losses)Merupakan kerugian energi sepanjang saluran pipa yang dinyatakan dengan rumus :

dimana:

hlp = mayor losses f = faktor gesekan

L = panjang pipa (m)

V = kecepatan rata-rata cairan dalam pipa ()

D = diameter dalam pipa (m)

Harga f (faktor gesekan) didapat dari diagram Moody (lampiran - 6) sebagai fungsi dari Angka Reynold (Reynolds Number) dan Kekasaran relatif (Relative Roughness -/D ), yang nilainya dapat dilihat pada grafik (lampiran) sebagai fungsi dari nominal diameter pipa dan kekasaran permukaan dalam pipa (e) yang tergantung dari jenis material pipa.

Sedangkan besarnyaReynolds Numberdapat dihitung dengan rumus :

Dimana:

Re = reynold number= density cairan ()

= kecepatan rata-rata aliran ()

= diameter dalam pipa (m)

= viskositas absolut cairan

Apabila jenis aliran itu laminar (Re < 2000), faktor gesekan (f) dapat dicari dengan pendekatan rumus:

b. Minor head loss (minor losses)

Merupakan kerugian head pada fitting dan valve yang terdapat sepanjang sistem perpipaan. Besanya dapat dicari dengan menggunakan rumus :

dimana:hlf = minor lossesn = jumlah fitting/valve untuk diameter yang sama

k = koefisien gesekan

V = kecepatan rata-rata aliran ()

G = percepatan gravitasi ()

c. Total LossesTotal losses merupakan kerugian total sistem perpipaan, yaitu :

atau

dimana:

hl = total losseshlp = jumlah mayor losses (kerugian gesekan)

hlf = jumlah minor losses (kerugian head pada fitting dan valve)

Le = panjang ekivalen dari fitting dan valve ditambah panjang pipa

6. Daya PompaDaya pompa adalah besarnya energi persatuan waktu atau kecepatan melakukan kerja. Ada beberapa pengertian daya, yaitu :

a. Daya hidrolik (hydraulic horse power)Daya hidrolik (daya pompa teoritis) adalah daya yang dibutuhkan untuk mengalirkan sejumlah zat cair. Daya ini dapat dihitung dengan rumus :

Dimana:

HHP = daya hidrolik pompa (Hp)

Q = kapasitas pompa ()

H = total head pompa (m)

= berat spesifik cairan ()

b. Daya Poros Pompa (Break Horse Power)Untuk mengatasi kerugian daya yang dibutuhkan oleh poros yang sesungguhnya adalah lebih besar dari pada daya hidrolik.

Besarnya daya poros sesungguhnya adalah sama dengan effisiensi pompa atau dapat dirumuskan sebagai berikut :

Dimana:

BHP atau Np = Brake horse powerHHP = hidrolik horse power = efisien optimum pompa

c. Daya Penggerak (Driver)Daya penggerak (driver) adalah daya poros dibagi dengan effisiensi mekanis (effisiensi transmisi), dapat dihitung dengan rumus :

Dimana:

Nd = daya penggerak (HP)

BHP = brake horse power (HP)

= efisiensi transmisi dari gear box, belt, rantai atau kopling ( 0,750,95)

= factor cadangan ( untuk motor induksi 0,1 0,2 )

7. Effisiensi PompaEffisiensi pada dasarnya didefinisikan sebagai perbandingan antara output dan input atau perbandingan antara HHP Pompa dengan BHP pompa. Harga effisiensi yang tertinggi sama dengan satu harga effisiensi pompa yang didapat dari pabrik pembuatnya. Effisiensi pompa merupakan perkalian dari beberapa efisiensi, yaitu:

Dimana:

= efisiensi pompa (%)

= efisiensi hidrolis (%)

= efisiensi volumetric (%)

= efisiensi mekanis (%)BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan.

Pompa Vane adalah pompa yang termasuk dalam klasifikasi pompa rotary single rotor yang di dalam rumah pompa berisi sebuah rotor berbentuk silinder yang mempunyai alur-alur lurus pada kelilingnya yang diisi bilah-bilah sudu yang dapat bergerak bebas. Ketika rotor diputar sudu-sudu bergerak dalam arah radial akibat gaya sentrifugal, sehingga salah satu ujung sudu selalu kontak dengan permukaan dalam rumah pompa membentuk sekat-sekat ruangan di dalam pompa.

Rotor ini dipasang asimetri dalam rumah. 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.

Pompa ini dapat dipergunakan untuk memompa fluida dengan viskositas rendah hingga menengah seperti propana, amonia, bahan bakar cair, refrigeran dan fluida lain dengan kekentalan hingga 2300 SSU. Temperatur fluida yang dipompa antara 32C hingga 260C, tekanan diferensial hingga 15 bar. Tidak ada gesekan antar logam sehingga lebih awet.

Pompa jenis vane ini biasa digunakan dalam aplikasi-aplikasi seperti : Power Steering, Aerosol dan propelan, Penerbangan layanan transfer bahan bakar, deicing, Auto industry fuels, lubes, pendingin refrigeration, Bulk transfer LPG dan 3 NH, LPG cylinder pengisi, Alcohol, Pendingin Freon, Amonia, Pelarut, Larutan berair.

DAFTAR PUSTAKA

1. http://www.michael-smith-engineers.co.uk/products/vane-pumps/vane-pumps.htmdiakses tanggal 23 Maret 2014

2. http://www.pumpfundamentals.com/pump_db.htmdiakses tanggal 23 Maret 2014

3. http://youtube.comdiakses tanggal 23 Maret 2014

4. http://nstaklimarab.blogspot.com/2011/06/vane-pump-pompa-sudu.htmldiakses tanggal 23 Maret 2014

5. http://nstaklimarab.blogspot.com/2011/06/vane-pump-pompa-sudu.htmldiakses tanggal 23 Maret 20146. Essam. E Khalil. 2005. Types and performance of pump and compressors. Cairo

University: Cairo Egypt.

7. Hidayat, Dadang dan Santana, Sabar. 2004. Pemeriksaan Sistem Kemudi. Jakarta: Dirjen Dikdasmen Mendiknas.