Pompa merupakan mesin hidrolik yang berfungsi untuk meng-konversi energi mekanis menjadi energi hidrolik atau energi tekan. Dan pompa centrifugal merupakan salah satu jenis pompa yang sering digunakan dalam industri. Pompa centrifugal merupakan sebuah pompa rotari dinamis yang menggunakan perputaran impeller untuk meningkatkan tekanan dari fluida.
Secara sederhana pompa ini bekerja berdasarkan “Prinsip Gaya Centrifugal” dimana benda yang berotasi akan menimbulkan gaya ke arah luar (gaya centrifugal). Besar gaya centrifugal sangat bergantung pada massa benda, kecepatan putar dan jari-jari lintasan. Kapasitas yang dihasilkan oleh pompa centrifugal sebanding dengan putaran, sementara total head (tekanan )yang dihasilkan sebanding dengan pangkat dua dari kecepatan putar.
Baca juga :
Sejarah Perkembangan Pompa Centrifugal
Berdasarkan Reti, dalam bukunya “The Brazilian Soldier and Historian of Science”, mesin pertama yang memiliki karakteristik seperti pompa centrifugal adalah mesin pengangkut lumpur pada awal tahun 1475. Berdasarkan insiyur Italia, Frencesco di Giorgio Martini, dia mengatakan bahwa pompa centrifugal belum dikembangkan hingga abad ke-17. Sementara pada sumber lain mengatakan bahwa pompa centrifugal dikembangkan di Eropa pada akhir abad ke-16 dan terlihat di Amerika pada awal abad ke-17.
Dalam perkembangannya, pompa centrifugal ikut berkembang seiring dengan perkembangan motor listrik berkecepatan tinggi, turbin uap dan motor pembakaran dalam. Sejak tahun 1940, pompa centrifugal menjadi pilihan utama dalam berbagai aplikasi. Penelitian dan pengembangan terus dilakukan baik dalam segi material maupun efisiensi. Pompa centrifugal modern sudah dapat mengalirkan lebih dari 1 juta gallon per menit dan 300 kaki secara vertikal.
Komponen Penyusun Pompa Centrifugal
Gambar 1- Susunan Pompa
- Housing Bearing / Gear Box
Gearbox atau juga disebut dengan housing bearing adalah tempat duduknya bearing sebagai penopang shaft dari pompa
Impeller merupakan komponen penting dalam pompa yang berfungsi untuk mengonversi energi mekanis dari putaran poros untuk meningkatkan tekanan fluida. Impeller memiliki spesifikasi yang detail baik dalam bentuk, dimensi maupun material yang dipakai. Biasanya berbentuk spiral dengan beberapa sudu atau blade.
Gambar 2- Impeller Pompa
- Shaft (Poros)
Shaft merupakan penghubung antara sumber putaran dengan impeller. Biasanya terbuat dari baja atau stainless steel dengan ukuran yang disesuaikan dimensi impeller. Jika terlalu kecil maka dapat meningkatkan vibrasi, mempercepat umur hidup bearing dan mengurangi umur hidup pompa
Gambar 3-Poros Pompa
- Casing
Casing merupakan bagian dalam pompa yang berfungsi untuk melindungi komponen yang berada di dalamnya. Casing dapat berfungsi sebagai tempat dudukan inlet nozle, outlet nozle dan difuser. Selain itu casing ini berfungsi untuk mengarahkan aliran dalam pompa.
Gambar 4- Casing Pompa
- Bearing
Bearing berfungsi sebagai tumpuan atau penahan posisi rotor agar stabil terhadap stator. Dan tentunya berfungsi untuk menahan gaya aksial maupun gaya radial yang terjadi. Biasanya jenis bearing yang digunakan adalah journal bearing dan thrust bearing.
Gambar 5- Bearing pompa
- Mechanical Seal
Mechanical Seal berfungsi untuk menghindari kebocoran yang terjadi di dalam pompa karena seal ini di tempatkan pada stuffing box pada pompa dimana banyak terdapat celah. Mechanical seal ini sangat bervariasi baik dari segi desain, performa dan biaya. Seal paling sederhana terdiri dari beberapa bagian yaitu stationary face, rotating face, gland dan pegas.
Gambar 6- Mechanical Seal Pompa
- Volute
Volute berfungsi untuk mengumpulkan fluida hasil keluaran dari impeller dan mengarahkan fluida ke discharge nozzle dimana pada komponen ini akan menyebabkan tekanan dinamik dari impeller diubah menjadi tekanan statis.
Gambar 6- Volute Pompa
- Suction Nozzle
Suction Nozzle adalah tempat awal masuknya fluida menuju pompa.
- Discharge Nozzle
Discharge Nozzle adalah tempat keluarnya fluida yang bertekanan dari dalam pompa.
- Cara Kerja Pompa Centrifugal
Seperti yang telah dijelaskan di awal, pompa menggunakan prinsip gaya centrifugal dimana terdapat benda berputar maka akan menghasilkan gaya ke arah luar sebagai fungsi massa benda, kecepatan putar dan jari-jari kelengkungan. Secara detail, berikut adalah proses kerja yang terjadi pada pompa centrifugal:
Fluida memasuki pompa lalu dialirkan dari suction nozle menuju impeler. Dalam keadaan awal masuk, fluida masih dalam tekanan atmosfer.
Kecepatan putar dari impeller memberikan gaya centrifugal pada fluida. Gaya tersebut akan menggerakkan fluida sepanjang impeller vane (baling-baling impeller) dan keluar menuju sisi sempit dimana fluida memiliki gaya yang melawan dinding volute yang kemudian keluar melalui discharge nozzle.
Karena terjadi reduksi tekanan pada saat fluida masuk, maka fluida dialirkan ke pompa harus pada kondisi yang kontinu.
Bentuk dari volute yang semakin melebar ketika menuju discharge nozzle dari pada posisi awal fluida memasuki volute. Ketika fluda dari impeller menabrak sisi volute maka kecepatan dari fluida tersebut akan meningkat. Percepatan yang terjadi pada kondisi ini sangat berhubungan dengan energi kinetiknya.
Kemudian bentuk volute yang lebar pada posisi keluar fluida dari impeller akan memperlambat gerakan dari fluida. Sesaat ketika fluida mencapai poisisi akhir volute, energi kinetik akan ditransformasikan menjadi tekanan. Tekanan ini lah yang akan menggerakkan fluida keluar dari pompa melalui discharge nozzle yang kemudian mengalir menuju pipa keluaran.
Kelebihan Pompa Centrifugal
- Biaya awal relatif rendah
- Memiliki efisiensi yang tinggi
- Proses pengaliran fludida terjadi secara uniform dan kontinyu
- Pemasangan instalasi dan perawatan relatif mudah
- Dapat beroperasi pada kecepatan tinggi tanpa ada resiko terjadi separasi pada aliran.
Jenis-Jenis Pompa Centrifugal
- Pompa Centrifugal Vertikal
Pompa centrfugal juga sering disebut sebagai pompa penyangga (cantilever pumps). Pompa ini menggunakan sebuah poros yang unik dan bearing yang membantu konfigurasi untuk memperlancar volute menahan di dalam sump, sementara bearing berada di luar sump. Ciri khas dari pompa ini adalah tidak adanya stuffing box untuk menyegel poros namun menggunakan sebuah ‘throttle bushing’. Pada umumnya diaplikasikan dalam bagian washer.
Gambar 7- Pompa Centrifugal Vertikal
- Pompa Centrifugal Single stage
Pompa Centrifugal Singlestage adalah pompa yang memeilik satu imepler dalam satu casing.
- Pompa Centrifugal Multistage
Pompa Centrifugal Multistage merupakan pompa centrifugal yang memiliki dua impeller atau lebih. Impeller-impeller tersebut dapat dipasang pada poros yang sama maupun poros yang berbeda. Jika kita menghendaki tekanan tinggi pada posisi keluaran pompa maka impeller dihubungkan secara seri (dalam poros yang sama). Jika kita menghendaki aliran cepat pada hasil keluaran pompa maka impeller dapat disusun secara parallel (dalam poros yang berbeda). Semua energi yang dibutuhkan dapat berasal dari satu motor listrik yang sama maupun berbeda.
Gambar 8- Pompa Centrifugal Multistage
demikianlah tadi ulasan sedikit terkait pompa centrifugal, semoga dapat menambah wawasan kita terkait pompa dan dunia mechanic di Oil and Gas Industry