Dasar-Dasar Pompa Sentrifugal: Desain, Operasi, dan Penggunaan
Di era industri modern, pompa sentrifugal adalah salah satu tipe pompa yang paling banyak digunakan. Pompa ini memindahkan fluida dengan mengubah energi kinetik rotasi menjadi energi hidrodinamis dari aliran fluida. Energi ini biasanya berasal dari mesin atau motor listrik.
Dalam artikel ini, Anda akan mempelajari definisi, fungsi, aplikasi, komponen, klasifikasi, tipe, sejarah, diagram, dan cara kerja pompa sentrifugal. Anda juga akan mengetahui kelebihan dan kekurangannya, serta faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan saat memilih pompa sentrifugal.
Apa itu pompa sentrifugal?
Seperti yang disebutkan dalam pengantar, pompa sentrifugal adalah perangkat mekanis yang dirancang untuk memindahkan atau mengangkut fluida melalui transfer energi rotasi dari satu atau lebih rotor penggerak yang dikenal sebagai impeller.
Pompa sentrifugal adalah sub-kelas dari turbomesin sumbu simetris dinamis yang menyerap kerja. Fluida masuk ke impeller berputar sepanjang sumbu dan dilemparkan keluar oleh gaya sentrifugal melalui ujung palas impeller. Efektivitas impeller meningkatkan kecepatan dan tekanan fluida, yang juga mengarahkan fluida menuju keluar pompa.
Dalam desain pompa sentrifugal, casing mampu menyekat fluida dari inlet pompa. Casing akan mengarahkan fluida ke impeller, kemudian melambatkan dan mengontrol fluida sebelum dieluarkan.
Mesin pertama yang dianggap sebagai pompa sentrifugal dirancang untuk mengangkat lumpur. Mesin ini muncul pada awal tahun 1475 dalam sebuah karya oleh insinyur renaisans Italia. Pompa sentrifugal yang sebenarnya dikembangkan pada akhir abad ke-17 ketika Denis Papin membuat satu dengan palas lurus. Pada tahun 1851, John Appold, seorang penemu Britania, memperkenalkan versi palas lengkung. Ini adalah sejarah singkat pompa sentrifugal.
Fungsi pompa sentrifugal ditentukan untuk debit yang lebih tinggi dan pemompaan cairan dengan viskositas rendah, hingga 0.1 cP dalam sebagian besar aplikasi kimia.
Aplikasi pompa sentrifugal
Di sebagian besar pabrik kimia, 90% pompa yang digunakan adalah pompa sentrifugal. Meskipun ada sejumlah aplikasi di mana pompa perpindahan positif lebih disukai. Berikut adalah beberapa aplikasi pompa sentrifugal.
- Pompa sentrifugal sering digunakan di pabrik minyak dan energi. Digunakan untuk memompa minyak mentah, slurry, lumpur, dll. Digunakan juga oleh rafineri dan pabrik pembangkit listrik.
- Industri perlindungan kebakaran juga memanfaatkan pompa ini untuk pemanas dan ventilasi, aplikasi pengumpan boiler. Digunakan untuk peningkatan tekanan dan sistem sprinkler perlindungan kebakaran.
- Aplikasi pompa sentrifugal sangat luas di pengelolaan sampah, pertanian, dan manufaktur. Pabrik pengolahan air limbah, industri perkotaan, drainase, pengolahan gas, irigasi, dan perlindungan banjir.
- Industri farmasi, kimia, dan pangan juga menggunakan pompa ini. Bekerja pada cat, hidrokarbon, petrokimia, pemurnian gula, produksi makanan dan minuman, selulosa.
- Terakhir, berbagai industri termasuk manufaktur, industri, kimia, farmasi, produksi pangan, penerbangan angkasa, dll. Menggunakan pompa sentrifugal untuk tujuan kriogenik dan refrigerant.
Komponen utama pompa sentrifugal
Berikut adalah komponen utama pompa sentrifugal.
Impeller
Diagram di bawah ini menunjukkan diagram lengkap berbagai impeller termasuk Open, Semi Enclosed, dan Enclosed Impeller. Impeller adalah roda atau rotor yang dirancang dengan serangkaian palas lengkung ke belakang. Dipasang pada poros yang diberdayakan oleh sumber energi eksternal. Sumber eksternal ini mentransfer energi cairan ke impeller yang kemudian membuatnya berputar.
Casing
Casing adalah bagian utama lainnya dari pompa sentrifugal. Ini adalah pipa yang terhubung di ujung atas ke inlet pompa menuju pusat impeller. Bagian ini juga dikenal sebagai mata (eye). Pada pompa reaksi ujung ganda, dua pipa hisap terhubung ke mata dari kedua sisi. Cairan diangkat melalui ujung bawah karena terendam di dalamnya. Ujung bawah ini dipasang dengan klep kaki dan penyaring. Tiga tipe casing yang umum digunakan di pompa sentrifugal adalah casing volute, casing vortex, dan casing dengan palas pengaroh.
Pipa Pengeluaran
Pipa pengeluaran dipasang di ujung bawah outlet pompa. Ini mengirimkan cairan ke tinggi yang diperlukan. Ada klep dekat outlet pompa pada pipa pengeluaran. Klep ini mengontrol aliran dari pompa ke pipa pengeluaran.
Pipa Hisap dengan Klep Kaki dan Penyaring
Pipa hisap terhubung dengan inlet impeller sementara ujung lainnya diendapkan ke sumber cairan. Di ujung pipa, ada klep kaki dan penyaring. Klep kaki ini adalah klep satu arah yang terbuka ke arah atas. Penyaring digunakan untuk menyaring partikel tidak diinginkan yang terdapat dalam cairan untuk mencegah pompa sentrifugal tersumbat.
Diagram Pompa Sentrifugal:
Klasifikasi dan tipe pompa sentrifugal
Berikut adalah klasifikasi pompa sentrifugal dan tipe-tipenya:
Klasifikasi berdasarkan jumlah impeller dalam pompa:
- Pompa single-stage
- Pompa two-stage
- Pompa multi-stage
Berdasaran orientasi pembentukan casing:
- Pompa Axial split
- Pompa Radial split
Berdasaran tipe desain impeller
- Pompa Single suction
- Pompa Double suction
Berdasaran tipe volute
- Pompa Single volute
- Pompa Double volute
Berdasaran tempat dukungan bearing
- Overhung
- Between-bearing
Berdasaran orientasi poros
- Pompa Horizontal
- Pompa Vertical
Berdasaran kepatuhan dengan standar industri
- Pompa ANSI – (American National Standards Institute)
- Pompa API – (American Petroleum Institute)
- Pompa DIN – spesifikasi DIN 24256
- Pompa ISO – spesifikasi ISO 2858, 5199
- Pompa Nuklir – spesifikasi ASME (American Society of Mechanical Engineers)
Prinsip kerja
Seperti yang disebutkan sebelumnya, pompa sentrifugal digunakan untuk menghasilkan aliran atau mengangkat cairan dari level rendah ke tinggi. Cara kerjanya sangat sederhana dan mudah dipahami karena memiliki mekanisme yang sangat sederhana. Pompa sentrifugal mengubah energi rotasi yang biasanya mendapatkan daya dari motor. Energi ini kemudian digunakan untuk memindahkan fluida.
Ada dua bagian penting dalam pompa sentrifugal yang bertanggung jawab atas konversi energi. Bagian-bagian ini adalah impeller dan casing. Impeller sebelumnya dijelaskan sebagai bagian berputar dari pompa dan saluran kedap udara yang mengelilingi impeller.
Dalam kerja pompa sentrifugal, fluida masuk ke casing dan kemudian jatuh pada palas impeller. Fluida jatuh di mata impeller. Impeller diputar secara singgung dan radial ke luar sampai meninggalkan impeller ke bagian diffuser casing. Saat fluida melewati impeller, ia memperoleh tekanan dan kecepatan.
Tonton video di bawah ini untuk mempelajari lebih lanjut tentang cara kerja pompa sentrifugal:
Faktor yang dapat mempengaruhi kinerja pompa sentrifugal
Berikut adalah faktor-faktor yang dapat mempengaruhi kinerja pompa sentrifugal. Faktor-faktor ini harus dipertimbangkan saat memilih atau memilih pompa sentrifugal.
Viskositas fluida kerja:
Ini dapat didefinisikan sebagai resistensi terhadap geser ketika energi diterapkan. Secara umum, pompa sentrifugal cocok untuk fluida viskositas rendah karena aksi pompa menciptakan geser cairan yang tinggi.
Net Positive Suction Head (NPSH) dan Kavitasi:
Istilah NPSH merujuk pada tekanan fluida di sisi hisap pompa. Ini membantu menentukan apakah tekanan cukup tinggi untuk menghindari kavitasi. Kavitasi adalah pembentukan gelembung atau rongga dalam cairan, yang berkembang di area dengan tekanan relatif rendah di sekitar impeller. Ini dapat menyebabkan kerusakan serius pada impeller dan mengakibatkan penurunan debit/tekanan. Net positive suction head available (NPSHA) harus lebih besar dari net positive suction head required (NPSHR) pompa.
Tekanan uap fluida kerja:
Kata tekanan uap fluida kerja berarti tekanan pada suhu tertentu. Itu adalah tekanan di mana suatu fluida akan berubah menjadi uap. Ini harus ditentukan sehingga kavitasi harus dihindari. Selain itu, kerusakan bearing disebabkan oleh operasi kering ketika fluida telah menguap.
Suhu dan tekanan operasi:
Ini adalah faktor lain yang harus dipertimbangkan dalam operasi pemompaan. Misalnya, pemompaan suhu tinggi mungkin memerlukan packing, seal, dan desain pemasang khusus. Selain itu, casing penahan tekanan yang dirancang dengan baik mungkin diperlukan untuk kondisi tekanan tinggi.
Densitas spesifik dan gravitasi fluida kerja:
Densitas suatu fluida ditentukan oleh massa per satuan volume. Jadi, massa fluida per satuan volume dan gravitasi fluida adalah rasio densitas fluida terhadap densitas air. Ini secara langsung mempengaruhi daya input yang diperlukan untuk memompa cairan tertentu. Ketika pompa sentrifugal akan digunakan dengan fluida selain air, seseorang harus mempertimbangkan densitas spesifik dan gravitasi. Ini karena berat secara langsung mempengaruhi jumlah kerja yang dilakukan oleh pompa.
Kelebihan dan kekurangan pompa sentrifugal
Kelebihan:
Berikut adalah manfaat pompa sentrifugal dalam berbagai aplikasi mereka.
- Pompa sentrifugal bekerja baik dengan transfer volume besar fluida – ini sebabnya sering digunakan untuk mentransfer air, kimia, dan bahan bakar ringan. Ini karena jumlah besar sering ditransfer.
- Kesederhanaan dalam desain, kerja, dan mekanisme. Pompa sentrifugal tidak memerlukan klep dan piston dan bagian bergeraknya minimal.
- Pompa sentrifugal relatif kompak. Dengan konsep ini, pompa tidak membutuhkan banyak ruang. Saya pikir ini adalah salah satu alasan pompa sentrifugal banyak digunakan.
Kekurangan:
Meskipun keuntungan besar pompa sentrifugal, beberapa keterbatasan masih terjadi. Berikut adalah kekurangan pompa sentrifugal dalam berbagai aplikasi mereka.
- Net positive suction head (NPSH) sistem terlalu rendah. Ini dikenal sebagai kavitasi.
- Aus impeller, yang dapat diperparah oleh partikel tersuspensi.
- Sifat fluida dapat menyebabkan korosi di dalam pompa.
- Debit rendah akan menyebabkan overheat.
- Kebocoran di sepanjang poros berputar.
- Pompa sentrifugal harus diisi dengan fluida untuk menjadi pompa agar dapat beroperasi; jika tidak, kehilangan priming terjadi.
- Fluid viskosa tidak dapat digunakan
- Surge
- Untuk aplikasi head sangat tinggi, pompa sentrifugal tidak cocok.
Kesimpulan
Pompa sentrifugal adalah pompa yang hebat yang banyak digunakan saat ini, menawarkan berbagai keuntungan meskipun beberapa keterbatasan masih muncul. Namun, pompa ini tetap menjadi pilihan terbaik untuk pemompaan di berbagai bidang. Ini bekerja menggunakan casing dan impeller. Dalam artikel ini, kita telah memeriksa definisi, aplikasi, fungsi, komponen, klasifikasi, dan tipe pompa sentrifugal. Kami juga telah memeriksa faktor yang harus dipertimbangkan sebelum memilih pompa ini. Kelebihan dan kekurangan pompa sentrifugal juga telah dibahas.
Saya harap Anda banyak belajar dari posting ini, jika ya, silakan bagikan dengan siswa teknis lainnya. Terima kasih telah membaca! Sampai jumpa lain waktu.
