Pengenalan Pompa Sirkulasi

POMPA ( PUMP)

Pompa adalah suatu alat atau mesin yang digunakan untuk memindahkan cairan dari suatu tempat ke tempat yang lain melalui suatu media perpipaan dengan cara menambahkan energi pada cairan yang dipindahkan dan berlangsung secara terus menerus.

Pompa beroperasi dengan prinsip membuat perbedaan tekanan antara bagian masuk (suction) dengan bagian keluar (discharge). Dengan kata lain, pompa berfungsi mengubah tenaga mekanis dari suatu sumber tenaga (penggerak) menjadi tenaga kinetis (kecepatan), dimana tenaga ini berguna untuk mengalirkan cairan dan mengatasi hambatan yang ada sepanjang pengaliran.

Pompa Sentrifugal

Salah satu jenis pompa pemindah non positip adalah pompa sentrifugal yang prinsip kerjanya mengubah energi kinetis (kecepatan) cairan menjadi energi potensial (dinamis) melalui suatu impeller yang berputar dalam casing.

Sesuai dengan data-data yang didapat, pompa reboiler debutanizer di Hidrokracking Unibon menggunakan pompa sentrifugal single - stage double suction.

Klasifikasi Pompa Sentrifugal

Pompa Sentrifugal dapat diklasifikasikan, berdasarkan :

1. Kapasitas :

• Kapasitas rendah         < 20 m3 / jam
• Kapasitas menengah   20 -:- 60 m3 / jam
• Kapasitas tinggi           > 60 m3 / jam

2. Tekanan Discharge :

• Tekanan Rendah                       < 5 Kg / cm2
• Tekanan menengah                  5 -:- 50 Kg / cm2
• Tekanan tinggi                           > 50 Kg / cm2

3. Jumlah / Susunan Impeller dan Tingkat :

• Single stage : Terdiri dari satu impeller dan satu casing
• Multi stage   : Terdiri dari beberapa impeller yang tersusun seri dalam satu casing.
• Multi Impeller : Terdiri dari beberapa impeller yang tersusun paralel dalam satu casing.
• Multi Impeller – Multi stage :  Kombinasi multi impeller dan multi stage.

4. Posisi Poros :

• Poros tegak
• Poros mendatar

5. Jumlah Suction :

• Single Suction
• Double Suction

6. Arah aliran keluar impeller :

• Radial flow
• Axial flow
• Mixed fllow

Bagian-bagian Utama Pompa Sentrifugal

Secara umum bagian-bagian utama pompa sentrifugal dapat dilihat sepert gambar  berikut :

Rumah Pompa Sentrifugal

A. Stuffing Box

Stuffing Box berfungsi untuk mencegah kebocoran pada daerah dimana poros pompa menembus casing.

B. Packing

Digunakan untuk mencegah dan mengurangi bocoran cairan dari casing pompa melalui poros. Biasanya terbuat dari asbes atau teflon.

C. Shaft (poros)

Poros berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari penggerak selama beroperasi dan tempat kedudukan impeller dan bagian-bagian berputar lainnya.

D. Shaft sleeve

Shaft sleeve berfungsi untuk melindungi poros dari erosi, korosi dan keausan pada stuffing box. Pada pompa multi stage dapat sebagai leakage joint, internal bearing dan interstage atau distance sleever.

E. Vane

Sudu dari impeller sebagai tempat berlalunya cairan pada impeller.

F. Casing

Merupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai pelindung elemen yang berputar, tempat kedudukan diffusor (guide vane), inlet dan outlet nozel serta tempat memberikan arah aliran dari impeller dan mengkonversikan energi kecepatan cairan menjadi energi dinamis (single stage).

G. Eye of Impeller

Bagian sisi masuk pada arah isap impeller.

H. Impeller

Impeller berfungsi untuk mengubah energi mekanis dari pompa menjadi energi kecepatan pada cairan yang dipompakan secara kontinyu, sehingga cairan pada sisi isap secara terus menerus akan masuk mengisi kekosongan akibat perpindahan dari cairan yang masuk sebelumnya.

I. Wearing Ring

Wearing ring berfungsi untuk memperkecil kebocoran cairan yang melewati bagian depan impeller maupun bagian belakang impeller, dengan cara memperkecil celah antara casing  dengan impeller.

J. Bearing

Beraing (bantalan) berfungsi untuk menumpu dan menahan beban dari poros agar dapat berputar, baik berupa beban radial maupun beban axial. Bearing juga memungkinkan poros untuk dapat berputar dengan lancar dan tetap pada tempatnya, sehingga kerugian gesek menjadi kecil.

 K. Casing

Merupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai pelindung elemen yang berputar, tempat kedudukan diffusor (guide vane), inlet dan outlet nozel serta tempat memberikan arah aliran dari impeller dan mengkonversikan energi kecepatan cairan menjadi energi dinamis (single stage).

Kapasitas Pompa

Kapasitas pompa adalah banyaknya cairan yang dapat dipindahkan oleh pompa setiap satuan waktu . Dinyatakan dalam satuan volume per satuan waktu, seperti :

• Barel per day (BPD)
• Galon per menit (GPM)
• Cubic meter per hour (m3/hr)

Head Pompa

Head 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 :

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

Pada kondsi yang berbeda seperti pada gambar di atas maka persamaan Bernoulli adalah sebagai berikut :

1. Head Tekanan

Head 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 : 

2. Head Kecepatan

Head kecepatan adalah perbedaan antar head kecepatan zat cair pada saluran tekan dengan head kecepatan zat cair pada saluran isap.

Head kecepatan dapat dinyatakan dengan rumus :

3. Head Statis Total

Head 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(5)

Dimana  :

Z   :   Head statis total

Zd  :   Head statis pada sisi tekan

Zs   :   Head statis pada sisi isap

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).

4. 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 :

Harga f (faktor gesekan) didapat dari diagram Moody (lampiran - 6) sebagai fungsi dari Angka Reynold (Reynolds Number) dan Kekasaran relatif (Relative Roughness  - Îµ/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 besarnya Reynolds Numberdapat dihitung dengan rumus :

b. Minor head loss (minor losses)

Merupakan kerugian head pada fitting dan valve yang terdapat sepanjang sistem perpipaan. Dapat dicari dengan menggunakan Rumus :

Dalam menghitung kerugian pada fitting dan valve dapat menggunakan tabel pada lampiran 4. Besaran ini menyatakan kerugian pada fitting dan valve dalam ukuran panjang ekivalen dari pipa lurus.

c. Total Losses

Total losses merupakan kerugian total sistem perpipaan, yaitu :

Daya Pompa

Daya pompa adalah besarnya energi persatuan waktu atau kecepatan melakukan kerja.

Ada beberapa pengertian daya, yaitu :

1.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 :

2. 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 :

3. Daya Penggerak (Driver)

Daya penggerak (driver) adalah daya poros dibagi dengan effisiensi mekanis (effisiensi transmisi). Dapat dihitung dengan rumus :

Effisiensi Pompa

Effisiensi 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 effiaiensi, yaitu:

Referensi utama :  Ir. Sularso, MSME dan Prof. Dr. Haruo Tahara, Pompa dan Kompresor, PT Pradnya Paramita, Jakarta, 1983.

 Lampiran :

 Grafik fungsi dari Angka Reynold (Reynolds Number) dan Kekasaran relatif (Courtesy ofwww.fao.org/) :

SYSTEM PENYEKAT PADA POMPA

Menyambung pembahasan saya mengenai pompa pada tulisan sebelumnya. Kali ini saya akan sedikit mengulas tentang system penyekatan (Sealing System).

Pemilihan yang tepat pada sebuah seal sangat penting bagi keberhasilan pemakaian pompa. Untuk mendapatkan kehandalan pompa yang terbaik, pilihan penyekat harus tepat antara jenis seal dan lingkungan yang dipakai.

Dasar-dasar Penyekat (Seal)

Ada dua jenis seal: statis dan dinamis.

Seal statis dipakai di mana tidak ada gerakan yang  terjadi  pertemuan antara kedua permukaan yang akan disekat. Gasket dan O-ring merupakan contoh yang umum dari seal statis.

Seal Dinamis digunakan di mana ada permukaan yang bergerak relatif terhadap satu sama lain. Seal dinamis  misalnya digunakan pada poros yang berputar dan menghantarkan  power melalui dinding sebuah tangki (Gambar 1), melalui casing dari pompa (Gambar 2), atau melalui rumah peralatan berputar lainnya seperti filter atau layar.

Contoh umum dari pemakaian alat-alat penyekat adalah penyekat untuk poros yang berputar pada pompa. Untuk mengetahui lebih banyak tentang fungsi dari penyekat ini, kita harus tahu terlebih dahulu dasar-dasar pengetahuan pompa.

Pada pompa sentrifugal, cairan masuk ke pompa melalui bagian ‘suction’ pada pusat (eye) impeller yang berputar. (gambar 3 dan 4).

Pada saat kipas impeller berputar, mereka menghantarkan gerakan untuk memasukan produk, yang kemudian meninggalkan impeller, dikumpulkan di dalam rumah pompa(casing) dan meninggalkan pompa melalui tekanan pada sisi keluar (discharge) pompa.

Tekanan discharge akan menekan beberapa produk ke bawah di belakang impeller menuju poros, di mana ia akan mencoba keluar sepanjang poros yang berputar. Pabrik pembuat pompa menggunakan berbagai macam teknik untuk mengurangi adanya tekanan produk yang mencoba keluar. Beberapa cara yang umum dilakukan adalah:

1. Penambahan lobang penyeimbang (balance hole) melalui impeller untuk memberikan jalan bagi tekanan yang akan keluar melalui sisi isap impeller.
2. Penambahan kipas pada sisi belakang impeller (back pump-out vanes).

Bagaimanapun juga, sepanjang tidak ada jalan untuk mengurangi adanya tekanan ini seluruhnya, maka peralatan penyekat mutlak diperlukan untuk membatasi keluarnya produk. Seperti penyekat kompresi (packing )atau penyekat mekanis (mechanical seals).

Stuffing Box Packing

Pengaturan penggunaaan ‘stuffing box’ ditunjukan pada gambar di bawah. Ia terdiri dari:

1. 5 ring packing.
2. Sebuah lantern ring yang digunakan untuk menginjeksi peluamas dan atau untuk membuang cairan
3. Sebuah penekan (gland) untuk menahan packing dan menjaga kebutuhan tekanan yang disesuaikan dengan kondisi pengencangan packing.

Fungsi dari packing adalah untuk mengontrol kebocoran, bukan untuk mencegah seluruh kebocoran. Karena packing harus selalu terlumasi dan kebocoran yang dianjurkan untuk menjaga adanya pelumasan adalah sekitar 40 sampai 60 tetes per menit.

Metode pelumasan pada packing tergantung pada ko0ndisi cairan yang dipompa dan juga tekanan pada stuffing box. Ketika tekanan stuffing box di atas tekanan atmosfir dan cairan yang ditekan bersih dan tidak korosif, maka cairan pada pompa  itulah yang berfungsi sebagai pelumas paking. (gambar 6).

Tatkala tekanan pada stuffing box di bawah tekanan atmosfir, sebuah lantern ring di pasang dan pelumas di injeksikan ke dalam stuffing box. (gambar 7). Sebuah pipa bypass dari sisi tekan pompa ke penghubung lantern ring umumnya dipakai untuk menyediakan aliran cairan jika cairannya bersih.

Manakala cairan yang dipompakan kotor atau berpartikel, perlu diinjeksikan cairan pelumas yang bersih dari luar melalui lantern ring (gambar 8). Aliran sebanyak 0.2 sampai 0.5 gpm diperlukan dan sebuah keran pengatur serta flowmeter perlu dipasang untuk mendapatkan aliran yang akurat. Lantern ring biasanya dipasang pada tengah stuffing box, tetapi untuk cairan yang sangat kental seperti bahan baku kertas disarankan dipasang di leher stuffing box untuk menghindari tersumbatnya lantern ring.

Rumah packing (gland) pada gambar 5 sampai 8 merupakan tipe ‘quench gland’. Air, minyak atau cairan lainnya dapat diinjeksi ke dalam gland untuk mengurangi panas poros, ia dapat memperkecil perpindahan panas dari poros ke rumah bearing. Alasan inilah yang membolehkan temperatur kerja dari pompa lebih tinggi dari tempertur desain bearing dan pelumas.Tipe ‘quench gland’ yang sama dapat digunakan untuk mencegah keluarnya racun atau cairan berbahaya keluar ke udara luar di sekitar pompa. Ini dinamakan ‘smothering gland’, dengan mengalirkan cairan dari luar dan membawa kebocoran yang tidak diinginkan ke parit atau tangki pengumpul cairan bekas.

MECHANICAL SEAL

Pengertian

Mechanical Seal, apabila diterjemahkan secara bebas, adalah alat pengeblok mekanis. Namun penerjemahan tersebut menjadi lebih susah dimengerti dan dibayangkan bila dibandingkan pengertian teknisnya. Mengapa? Karena pengertian seal mekanis mengandung arti begitu luas. Apakah semua tipe seal mekanis bisa disebut dengan mechanical seal? O-ring merupakan seal mekanikal, demikian juga Labyrinth Seal, namun keduanya jelas bukan MechanicalSeal.

Mechanical seal yang dibahas pada situs ini adalah suatu tipe Seal yang dipakai pada pompa-pompa kelas industri, agitator,mixer, chiller dan semua rotating equipment (mesin-mesin yang berputar).

Untuk mempermudah pemahaman, maka situs ini merasa perlu menyatakan penulisan mechanical seal yang ideal adalah Mechanical Seal dan disepakati terlebih dahulu bahwa mechanical seal pada dasarnya adalah masuk golongan seal. Seal tidak akan diterjemahkan namun diperjelas pengertiannya lewat serangkaian contoh.

Terminologi

Yang paling susah buat pemula adalah pengertian atas istilah-istilah yang digunakan dalam penyebutan bagian mechanical seal. Untuk itu mari kita samakan persepsi dahulu atas hal-hal sebagai berikut:

SHAFT adalah as/bagian poros sebuah alat dan merupakan bagian utama dari mesin-mesin yang berputar. Buku manual mesin-mesin lebih sering menggunakan kata shaft dibandingkan as.

SHAFT SLEEVE adalah sebuahbushing/adapter yang berbentuk selongsong yang terpasang pada shaft dengan tujuan melindungi shaft akibat pengencangan baut/screw MechanicalSeal.

SEAL adalah suatu part/bagian dalam sebuah konstruksi alat/mesin yang berfungsi untuk sebagai penghalang/pengeblok keluar/masuknya cairan, baik itu fluida proses maupun pelumas. Pada sepeda motor atau mobil sering kali bengkel bilang karet sil, sil-as kruk, oil-seal. Analogi lainnya, coba anda bayangkan sebuah aquarium. Apa yang akan terjadi jika kaca-kaca ditempelkan tanpa diberi lem kaca/sealant?

Lem kaca setelah mengeras, pada kondisi tersebut adalah seal. Bisa disepakati bahwa Seal lebih merujuk pada pengertian suatu fungsi. Apapun bentuk dan materialnya, apabila berfungsi untuk mencegah kebocoran, maka dia disebut sebagai Seal.

O-RING awalnya adalah merujuk padakaret berbentuk bundar yang berfungsi sebagai Seal. Perkembangan teknologi o-ring sebagai alat pengeblok cairan sekunder (secondary sealing device) menghasilkan berbagai tipe o-ring berdasarkanmaterialnya. Material o-ring, ada dari karet alam, EPDM, Buna, Neoprene, Viton, Chemraz, Kalrez, Isolast hingga tipe Encapsulated O-Ring, dimana o-ring dibalut dengan PTFE. Ada pula yang murni dibuat dari PTFE dan disebut dengan Wedge.

SEALFACE adalah bagian paling penting, paling utama dan paling kritis dari sebuah Mechanical Seal dan merupakan titik PENGEBLOK CAIRAN UTAMA (primary sealing device) Terbuat dari bahan Carbonatau Silicone Carbide atau Tungsten Carbideatau keramik atau Ni-resist, dengan serangkaian teknik pencampuran. Permukaan material yang saling bertemu (contact) dibuat sedemikian halusnya hingga tingkat kehalusan / kerataan permukaan mencapai 1 - 2 lightband.

Seringkali Sealface disebut juga dengan contact face. Seal faces berarti ada 2 sealface. Yang satu diam dan melekat pada dinding pompa, dan yang lainnya berputar, melekat pada shaft.

Yang berputar biasanya terbuat dari bahan yang lebih lunak/soft. Kombinasinya bisa berupa carbon versus silicone carbide, carbon vs ceramic, carbon vs tungten carbide, silicone carbide vs silicone carbide, silicone carbide vs tungsten carbide.

Setelah memahami bagian-bagian yang menyusun Mechanical Seal, maka bisa dilanjutkan bahwa MechanicalSeal adalah suatu sealing device yang merupakan kombinasi menyatu antara sealface yang melekat pada shaft yang berputar dan sealface yang diam dan melekat pada dinding statis casing/housing pompa/tangki/vessel/kipas.

Sealface yang ada pada shaft yang berputar seringkali disebut sebagai Rotary Face/Primary Ring. Sedangkan Sealface yang diam atau dalam kondisi stasioner sering disebut sebagai StationaryFace / Mating Ring / Seat.

Dengan demikian bisa diambil simpulan definisi Mechanical Seal adalah Sebuah alat pengeblok cairan/gas pada suatu rotating equipment, yang terdiri atas:

1. Dua buah sealface yang bisa aus, dimana salah satu diam dan satunya lagi berputar, membentuk titik pengeblokan primer (primary sealing).
2. Satu atau sekelompok o-ring/bellows/PTFE wedge yang merupakan titik pengeblokan sekunder (secondary sealing).
3. Alat pembeban mekanis untuk membuat sealface saling menekan.
4. Asesoris metal yang diperlukan untuk melengkapi rangkaian Mechanical Seal.

Cara Kerja Mechanical Seal

Titik utama pengeblokan dilakukan oleh dua sealfaces yang permukaannya sangat halus dan rata. Gesekan gerak berputar antara keduanya meminimalkan terjadinya kebocoran. Satu sealface berputar mengikuti putaran shaft, satu lagi diam menancap pada suatu dinding yang disebut dengan Glandplate.

Meterial dua sealfaces itu biasanya berbeda. Yang satu biasanya bersifat lunak, biasanya carbon-graphite, yang lainnya terbuat dari material yang lebih keras seperti silicone-carbide.

Pembedaan antara material yang digunakan pada stationary sealface danrotating sealface aalah untuk mencegah terjadinya adhesi antara dua buah sealfaces tersebut. Pada sealface yang lebih lunak biasanya terdapat ujung yang lebih kecil sehingga sering dikenal sebagai wear-nose (ujung yang bisa habis atau aus tergesek).

Ada 4 (empat) titik sealing/pengeblokan, yang juga merupakan jalur kebocoran jika titik pengeblokan tersebut gagal.

Silakan lihat gambar di atas. Titik pengeblokan utama (primary sealing) adalah pada contactface, titik pertemuan 2 buah sealfaces, lihat Point A. Jalur kebocoran di Point B diblok oleh suatu O-Ring, atau V-Ring atau Wedge (baca: WED). Sedangkan jalur kebocoran di Point C dan Point D, diblok dengan gasket atau O-Ring.

Point B, C & D disebut dengan secondary sealing.

#Albian Pool
#AlbianPoolStudio
#AlbianPoolShop

www.albianpool.com
www.albianpoolshop.wordpress.com
www.albianpool.wordpress.com
www.albianpools.blogspot.co.id

Alamat :
Jl. Kp.grogol Sebrang No. 3, Rt. 001 Rw.06 Kel. Limo Kec. Cinere, Depok 16514 Jawa Barat - Indonesia.
Email : albianpools@gmail.com

Telp. 021.779 72 751
Mobile/wa : 0812 9156 5358 / 0811 94 24 28