F.      Cara Kerja Pompa

Berdasarkan langkah toraknya maka pompa dibagi atas 2 bagian, yaitu:

a.         Pompa Torak Kerja Tunggal

Adapun cara kerja pompa torak tunggal adalah sebagai berikut, bila plunyer naik maka ruang di bawah plunyer bertambah besar, sehingga tekanan menjadi turun (vakum). Akibat dari hal tersebut air akan terhisap masuk ke dalam silinder melalui katup isap. Bilamana plunyer bergerak turun, air akan tertekan melalui katup tekan, dan keluar melalui pipa. Pompa plunyer merupakan sebuah pompa kerja tunggal yaitu hanya terdapat satu langka naik dan satu langka turun yang artinya terdapat satu langka isap dan satu langka tekan.

b.        Pompa Torak Kerja Ganda

Sedang pompa torak kerja ganda adalah pompa di mana langka isap dan langka tekan terjadi, baik waktu langka naik maupun waktu langka turun, yang artinya adalah tiap satu langka naik dan satu langka turun terjadi 2 kali mengisap dan 2 kali menekan. Jadi pada ukuran dan kecepatan yang sama pompa torak kerja ganda menghasilkan 2 kali lebih besar jika dibandingkan dengan pompa torak kerja tunggal. Sehingga dengan kecepatan dan hasil yang sama pompa torak kerja ganda memiliki ukuran yang lebih kecil.

Adapun cara kerja pompa torak kerja ganda adalah sebagai berikut, ketika torak naik maka di bawah torak terjadi pembesaran volume, sedang di atas torak terjadi pengecilan volume, sehingga air akan terhidap melalui lubang hisap/lubang pemasukan yang melalui katup hisap, sedang air yang berada di atas torak akan ditekan melalui katup tekan. Bilamana torak bergerak turun maka air yang berada di atas torak terjadi pembesaran volume sedang air yang berada di bawah torak terjadi pengecilan volume, yang menyebabkan air akan terisap lagi dari saluran atau lubang melalui katup isap dan air yang berada pada bagian bawah dari torak akan ditekan melalui katup dan keluar melalui pipa dan begitu proses terjadi secara terus menerus.

 

Gambar 7.28 Cara Kerja Pompa Torak Kerja Ganda

(Sumber: Soeyanto, 2001)

c.         Pompa Sentrifugal

Adapun cara kerja pompa sentrifugal adalah sebagai berikut, pompa sentrifugal bekerja berdasarkan prinsip gaya sentrifugal yaitu bahwa benda yang bergerak secara melengkung akan mengalami gaya yang arahnya keluar dari titik pusat lintasan yang melengkung tersebut.

Besarnya gaya sentrifugal yang timbul tergantung dari masa benda, kecepatan gerak benda, dan jari-jari lengkung lintasannya. Kalau kecepatan linier benda V, masa benda M, dan jari-jari lintasan R maka besarnya gaya sentrifugal K adalah:

K=M(V²/R)

Impeller adalah semacam piringan berongga dengan sudu-sudu melengkung di dalamnya dan dipasang pada poros yang digerakkan oleh motor listrik, mesin uap atau turbin uap. Pada bagian samping dari Impeller dekat dengan poros, dihubungkan dengan saluran isap, dan cairan berupa air, minyak masuk ke dalam Impeller yang berputar melalui saluran tersebut. Karena gerakan berputar dari Impeller maka cairan yang terdapat pada bagian tersebut ikut berputar akibat gaya sentrifugal yang terjadi, air di desak keluar menjauhi pusat, dan masuk dalam ruangan antara keliling Impeller bagian luar dan rumah pompa, dan menuju ke saluran ke luar. 

d.        Cara Kerja Pompa Cincin Air

Adapun cara kerja dari pompa cincin air adalah sebagai berikut, pompa cincin air terdiri dari sebuah Impeller dan rumah pompa yang terletak eksentris terhadap Impeller. Pada rumah pompa dibuat saluran tekan dan saluran isap. Apabila Impeller berputar dan dimasukkan air ke dalam rumah pompa maka air akan ikut berputar dengan Impeller. Akibat putaran ini maka cairan akan berusaha menempel pada dinding rumah pompa dan membentuk semacam cincin air. Bagian dalam dari cincin merupakan ruangan yang kosong. Bentuk saluran isap dan tekan dibuat seperti tanduk. Apabila Impeller berputar misalnya searah putaran jarum jam ujung-ujung Impeller selalu terendam dengan air dan rapat udara.

Sementara ruangan bagian dalam dari cincin air antara sudu-sudu dengan Impeller makin lama makin besar, seperti terlihat pada ruang (1) adalah kecil setelah pada ruang (2) jadi lebih besar dan seterusnya sampai pada ruangan (4). Adanya pembesaran ini tentunya diikuti oleh turunnya tekanan artinya udara di sepanjang saluran isap akan dihisap. Kalau kita perhatikan lagi dari ruangan (5) ke ruangan (6) dan seterusnya ternyata volume ruangan makin lama makin kecil dan diikuti dengan naiknya tekanan.

e.         Cara Kerja Pompa Ulir

Adapun cara kerja dari pompa ulir adalah sebagai berikut, pompa ulir terdiri atas 2 buah ulir, yaitu ulir (I) dan ulir (II) yang masing-masing mempunyai ulir kanan dan ulir kiri. Poros-poros dari masing-masing ulir ini dipasang sedemikian rupa sehingga gigi ulir kanan masuk pada ruang antara gigi-gigi dari ulir kiri.

Kedua ulir tadi dipasang dalam satu rumah. Ulir (I) digerakkan oleh motor listrik dari luar, sedang ulir (II) diputar dengan perantaraan roda gigi-gigi oleh ulir (II). Seandainya ujung bagian kiri dan kanan penuh dengan minyak, kalau poros ulir (I) dan ulir (II) diputar maka minyak akan berada di antara gigi-gigi ulir (I) dan ulir (II) baik kanan maupun yang kiri. Jika sebuah baut berputar pada murnya maka tiap kali baut berputar satu putaran maka baut akan berpindah sejauh sama dengan kisar ulirnya.

Pada pompa ini minyak yang berada di antara ruang gigi-gigi ulir dapat disamakan pada mur seperti contoh di atas. Sehingga tiap putaran minyak juga akan berpindah sejauh kisar ulirnya.

 

E.      Konstruksi dan Fungsi Pompa

a.         Pompa Sentrifugal

Fungsi dari bagian-bagian pompa sentrifugal adalah sebagai berikut:

1)        Stuffing Box

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

2)        Packing

Packing  digunakan untuk mencegah dan mengurangi kebocoran cairan dari casing pompa yang berhubungan dengan poros. Biasanya terbuat dari Asbes atau Teflon.

3)        Shaft

Shaft atau poros berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari penggerak selama beroperasi dan tempat tumpuan impeller dan bagian-bagian lain yang berputar.

4)        Shaft Sleve

Sebuah bushing/adapter yang berbentuk selongsong yang terpasang pada shaft dengan tujuan melindungi shaft akibat pengencangan baut/Screw Mechanical Seal.

5)        Vane

Sebuah sudu Impeller yang berfungsi sebagai tempat berlalunya cairan pada Impeller.

6)        Casing

Casing merupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai pelindung elemen di dalamnya.

7)        Eye of Impeller

Eye of Impeller adalah bagian masuk pada arah hisap Impeller.

 

8)        Bearing

Bearing atau bantalan berfungsi untuk menumpu atau menahan beban dari poros agar dapat berputar. Bearing juga berfungsi untuk memperlancar putaran poros dan menahan poros agar tetap pada tempatnya, sehingga kerugian gesek dapat diperkecil.

9)        Casing Wear 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.

10)    Impeller

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

11)    Discharge Nozzle

Discharge nozzle adalah bagian dari pompa yang berfungsi sebagai tempat keluarnya fluida hasil pemompaan. Discharge nozzle adalah bagian dari pompa yang berfungsi sebagai tempat keluarnya fluida hasil pemompaan.

Gambar 7.27 Bagian-Bagian Pompa Sentrifugal

(Sumber: Modul Pompa Irigasi, 2015)

b.        Konstruksi Pompa Torak Bolak-Balik

Bagian-bagian dari pompa torak bolak-balik antara lain:

1)        Mesin penggerak torak

2)        Cincin torak penggerak

3)        Batang torak penggerak

4)        Packing

5)        Torak

6)        Silinder penggerak

7)        Katup gas

8)        Mekanika katub pemicu

9)        Bantalan

10)    Pelapis silinder

11)    Cincin torak pompa

12)    Silinder pompa

13)    Katup ke luar

14)    Katup masuk

15)    Mesin penggerak

16)    Pompa

17)    Tumpuan bantalan

D.      Jenis-Jenis Pompa

Pengertian pompa adalah suatu alat yang dapat menaikkan atau memindahkan fluida cair dari suatu permukaan yang lebih rendah ke permukaan yang lebih tinggi untuk suatu tujuan tertentu sesuai dengan kebutuhan. Spesifikasi pompa dinyatakan dengan jumlah fluida yang dapat dialirkan per satuan waktu (satuannya menit) dan tinggi energi angkat (satuannya m).

Dalam menjalankan fungsinya tersebut, pompa mengubah energi gerak poros untuk menggerakkan sudu-sudu menjadi energi gerak kemudian menghasilkan fluida bertekanan.

Pada umumnya pompa digunakan untuk menaikkan fluida ke sebuah resevoir, irigasi, pengisi ketel, dan sebagainya. Sedang dalam pelaksanaan operasinya pompa dapat bekerja secara tunggal, seri, dan paralel. Yang ke semuanya tergantung pada kebutuhan serta peralatan yang ada.

Jenis-jenis pompa menurut prinsip kerja, antara lain:

Pompa sentrifugal

Pengertian pompa sentrifugal adalah suatu mesin kinetis yang mengubah energi mekanik menjadi energi fluida menggunakan gaya sentrifugal (Sularso, 2004), pompa sentrifugal terdiri dari sebuah impeller yang berputar di dalam sebuah rumah pompa (casing).

Pada rumah pompa dihubungkan dengan saluran hisap dan saluran keluar. Sedangkan impeller terdiri dari sebuah cakram dan terdapat sudu-sudu, arah putaran sudu-sudu itu biasanya dibelokkan ke belakang terhadap arah putaran.

Jenis-jenis pompa menurut bentuk rumah, antara lain:

a.         Pompa Volut

Pada sebuah pompa sentrifugal, zat cair pada impeller secara langsung dibawa ke rumah Volut, sehingga pompa dengan cara kerja demikian dinamakan pompa Volut. Konstruksi pompa Volut diperlihatkan seperti gambar berikut ini.

 
Gambar 7.22 Pompa Volut

(Sumber: google.com)

b.        Pompa Diffuser

Pompa ini dilengkapi dengan sudu diffuser di keliling luar impeller, konstruksi dan bagian-bagian dari pompa ini sama dengan pompa Volut. Fungsi pompa diffuser untuk meningkatkan efisiensi pompa dan konstruksinya lebih kuat, sehingga sering dipakai pada pompa besar dengan head tinggi.

 
Gambar 7.23 Pompa Diffuser

(Sumber: google.com)

Jenis-jenis pompa menurut jenis Impeller, antara lain:

a.         Impeller Tertutup

Sudu-sudu ditutup oleh dua buah dinding yang merupakan satu kesatuan, digunakan untuk memompa zat cair yang bersih atau sedikit mengandung kotoran.

Gambar 7.24 Impeller Tertutup

(Sumber: google.com)

b.        Impeller Setengah Terbuka

Impeller jenis ini terbuka di sebelah sisi masuk (depan) dan tertutup di sebelah belakang. Digunakan untuk memompa zat cair yang mengandung sedikit kotoran, misalnya air yang bercampur pasir.

Gambar 7.25 Impeller Setengah Terbuka

(Sumber: google.com)

c.         Impeller Terbuka

Impeller jenis ini tidak ada dindingnya di depan ataupun di belakang, bagian belakang ada sedikit dinding yang disisakan untuk memperkuat sudu-sudu. Jenis ini banyak digunakan untuk memompa zat cair yang banyak mengandung kotoran yang volumenya lebih besar dari butiran pasir.

 

Gambar 7.26 Impeller Terbuka

(Sumber: google.com)

C.      Cara Kerja Kompresor

Gerakan torak akan menghisap udara dalam silinder dan memampatkannya. Langkah kerja kompresor torak hampir sama dengan konsep kerja kompresor torak kerja tunggal yaitu:

a.         Langkah Isap

Langkap isap adalah bila poros engkol berputar searah putaran jarum jam, torak bergerak dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB). Tekanan negatif terjadi pada ruangan di dalam silinder yang ditinggalkan torak sehingga katup isap terbuka oleh perbedaan tekanan dan udara terisap masuk ke dalam silinder.

Gambar 7.19 Langkah Isap

(Sumber: Modul jenis dan cara kerja kompresor)

b.        Langkah Kompresi

Langkah kompresi terjadi saat torak bergerak dari TMB ke TMA, katup isap dan katup buang tertutup sehingga udara dimampatkan dalam silinder.

 

Gambar 7.20 Langkah Kompresi

(Sumber: Modul jenis dan cara kerja kompresor)

c.         Langkah Buang

Bila torak meneruskan gerakannya ke TMA, tekanan di dalam silinder akan naik sehingga katup keluar akan terbuka oleh tekanan udara sehingga udara akan keluar.

 

Gambar 7.21 Langkah Buang

(Sumber: Modul jenis dan cara kerja kompresor)

B.      Konstruksi dan Fungsi Kompresor

Dalam buku ini hanya akan dibahas khusus konstruksi kompresor torak, karena pada umumnya kompresor udara yang digunakan pada bidang kerja industri kecil menengah (UKM) adalah kompresor torak.

Kompresor torak atau kompresor bolak-balik pada dasarnya adalah mengubah gerakan putar dari penggerak mula menjadi gerak bolak-balik torak/piston. Gerakan ini diperoleh dengan menggunakan poros engkol dan batang penggerak yang menghasilkan gerak bolak-balik pada torak.

Proses detail konstruksi kompresor torak kerja tunggal dan kerja ganda dicontohkan pada gambar berikut.

 

Gambar 7.10 Kompresor Kerja Tunggal 1 Tingkat Pendingan Udara

(Sumber: Modul jenis dan cara kerja kompresor)

 

Gambar 7.11 Kompresor Kerja Tunggal 1 Tingkat Pendingin Air

(Sumber: Modul jenis dan cara kerja kompresor)

 

Gambar 7.12 Kompresor Kerja Ganda 1 Tingkat

(Sumber: Modul jenis dan cara kerja kompresor)

 

Gambar 7.13 Kompresor Kerja Ganda 2 Tingkat Lawan Imbang

(Sumber: Modul jenis dan cara kerja kompresor)

Beberapa bagian konstruksi kompresor udara jenis torak/piston antara lain meliputi silinder, kepala silinder, torak/piston, batang torak, poros engkol, katup-katup, kotak engkol, dan alat-alat bantu. Berikut ini akan diuraikan beberapa bagian utama dari kompresor torak.

a)        Silinder dan Kepala Silinder

Silinder mempunyai bentuk silindris dan merupakan bejana kedap udara di mana torak bergerak bolak-balik untuk menghisap dan memampatkan udara.

Silinder harus kuat menahan beban tekanan yang ada. Silinder untuk tekanan kurang dari 50 kgf/cm² (4.9 Mpa) pada umumnya menggunakan besi cor sebagai bahan silindernya. Bagian dalam silinder diperhalus sebab cincin torak akan meluncuur pada permukaan dalam silinder. Dinding bagian luar silinder diberi sirip-sirip untuk memperluas permukaan sehingga lebih cepat/kuat memancarkan panas yang timbul dari proses kompresi di dalam silinder. Kompresor dengan pendingin air diperlengkapi dengan selubung air di dinding luar silinder.

Kepala silinder terbagi menjadi dua bagian, satu bagian sisi isap dan satu bagian sisi tekan. Sisi isap dilengkapi dengan katup isap dan sisi tekan dilengkapi dengan katup tekan. Pada kompresor kerja ganda terdapat dua kepala silinder, yaitu kepala silinder atas dan kepala silinder bawah. Kepala silinder juga harus menahan tekanan sehingga bahan pembuatnya adalah besi cor. Bagian dinding luarnya diberi sirip-sirip pendingin atau selubung air pendingin.

b)        Torak dan Cincin Torak

Torak merupakan komponen yang bertugas untuk melakukan kompresi terhadap udara/gas, sehingga torak harus kuat menahan tekanan dan panas. Torak juga harus dibuat seringan mungkin untuk mengurangi gaya inersia dan getaran.

Cincin torak dipasangkan pada alur-alur torak dan berfungsi sebagai perapat antara torak dan dinding silinder. Jumlah cincin torak bervariasi tergantung perbedaan tekanan sisi atas dan sisi bawah torak. Pemakaian 2-4 cincin torak biassanya dipakai pada kompresor dengan tekanan kurang dari 10 kgf/cm².

Pada kompresor tegak dengan pelumasan minyak, pada torak dipasangkan sebuah cincin pengikis minyak yang dipasang pada alur terbawah. Sedangkan pada kompresor tanpa pelumasan, cincin torak dibuat dari bahan yang spesifik yaitu karbon atau teflon.

 
Gambar 7.14 Konstruksi Torak Kompresor Bebas Minyak

(Sumber: Modul jenis dan cara kerja kompresor)

c)        Katup-Katup

Katup-katup pada kompresor membuka dan menutup secara otomatis tanpa mekanisme penggerak katup. Pembukaan dan penutupan katup tergantung dari perbedaan tekanan yang terjadi antara bagian dalam dan bagian luar silinder.

Jenis-jenis katup yang bisa digunakan adalah jenis katup pita, katup cincin, katup kanal, dan katup kepak.

Gambar 7.15 Konstruksi Katup Pita

(Sumber: Modul jenis dan cara kerja kompresor)

 

Gambar 7.16 Konstruksi Katup Cincin

(Sumber: Modul jenis dan cara kerja kompresor)

 

Gambar 7.17 Konstruksi Katup Kanal

(Sumber: Modul jenis dan cara kerja kompresor)

 

Gambar 7.18 Konstruksi Katup Kapak

(Sumber: Modul jenis dan cara kerja kompresor)

d)        Poros Engkol dan Batang Torak

Poros engkol dan batang torak mempunyai fungsi utama untuk mengubah gerakan putar menjadi gerak bolak-balik. Secara konstruksi, poros enegkol dan batang torak kompresor hampir sama dengan yang terdapat pada motor bakar. Ujung poros engkol berhubungan dengan transmisi daya dari sumber penggerak. Poros engkol dan batang torak bisa terbuat dari baja tempa.

e)        Kotak Engkol

Kotak engkol adalah sebagai blok mesinnya kompresor yang berfungsi sebagai dudukan bantalan engkol yang bekerja menahan beban inersia dari masa yang bergerak bolak-balik serta gaya pada torak. Pada kompresor dengan pelumasan minyak kotak engkol sekaligus sebagai tempat/bak penampung minyak pelumas.

f)         Pengatur Kapasitas

Volume udara yang dihasilkan kompresor harus sesuai dengan kebutuhan. Jika kompresor terus bekerja maka tekanan dan volume udara akan terus meningkat melebihi kebutuhan dan berbahaya terhadap peralatan. Untuk mengatur batas volume dan tekanan yang dihasilkan kompresor digunakan alat yang bisa disebut pembebas beban (unloader).