POMPA TORAK

A. PENDAHULUAN

Pompa adalah peralatan mekanik yang digunakan untuk memindahkan fluida

incompressible ( tak mampu mampat ) dengan prinsip membangkitkan beda tekanan antara

sisi masuk ( suction ) dengan sisi keluar ( discharge ), dalam mentransferkan fluida

tersebut pompa membutuhkan sistem pemipaan sebagai sarana transportasinya.

Torak mengatur perpindahan tempat zat cair. Torak terdiri dari sejumlah cakra yang

biasanya terbuat dari besi tuang dan diantaranya dipasang sebuah atau lebih gelang

perapat, yang bertugas merapatkan ruang antara antara torak dan silinder. Gelang perapat

dapat berupa manset atau gelang torak.

Kadang-kadang torak pada penggunaannya tidak diperlengkapi dengan gelang perapat

khusus. Untuk mengurangi rugi bocor biasanya torak dibuat lebih panjang dan

disekelilingnya diberi alur labirin. Oleh karena torak tidak atau hampir tidak menyinggung

silinder maka rugi gesekan tidak besar, sehingga dapat diperoleh penghematan kerja

Pompa torak adalah sebuah pompa dimana energi mekanis penggerak pompa dirubah

menjadi energi aliran fluida yang dipindahkan dengan menggunakan elemen yang bergerak

bolak balik di dalam sebuah silinder. Fluida masuk melalui katup isap dan keluar melalui

katup buang dengan tekanan yang tinggi. Pompa ini mengeluarkan cairan dalam jumlah

yang terbatas dengan debit yang dihasilkan tergantung pada putaran dan panjang langkah

torak. Volume cairan yang dipindahkan selama satu langkah piston atau plunyer akan sama

dengan perkalian luas piston dengan panjang langkah. Pompa torak adalah salah satu dari

jenis positive diplacement pump dengan menggunakan aksi diplacement.

Pompa torak digunakan untuk :

• Kapasitas fluida yang rendah

• Viskositas liquid (liquid yang kental) dan slurrie (lumpur)

• Liquid yang mudah menguap (high volatile liquid)

• Proses yang memerlukan head tinggi

• Beroperasi pada tekanan tinggi (outlet)

KEGUNAAN

Pompa torak cocok digunakan untuk pekerjaan pemompaan dengan daya isap (suction

head) yang tinggi disamping itu pompa torak dapat digunakan untuk memompa udara

dalam kapasitas yang besar.

Jenis-jenis Pompa Torak

Pada dasarnya ada dua jenis pompa torak yaitu unit aksi langsung (direct-acting) yang

digerakkan oleh uap dan pompa tenaga. Akan tetapi banyak modifikasi desain dasar yang

dibuat untuk keperluan khusus di dalam berbagai bidang beberapa diantaranya

diklasifikasikan sebagai pompa rotari oleh pembuatnya. Namun pada kenyataannya

memakai gerakan piston atau plunyer yang bolak balik juga baru dapat melaksanakan

aksi pemompaannya.

1. Pompa-Aksi Langsung

Pada pompa jenis aksi langsung (direct acting pump) ini, sebuah batang piston (piston

rod) bersama menghubungkan piston untuk uap dan piston untuk cairan atau plunyer.

Pompa aksi langsung dibuat dengan sistem simpleks (masing masing satu piston uap

dan satu piston cairan) dan dupleks ( dua piston uap dan dua piston cairan)

2. Pompa Tenaga

Pompa tenaga (power pump) ini mempunyai poros engkol yang digerkkan dari sumber

penggerak luar, umumnya motor listrik, sabuk mesin atau rantai. Roda roda gigi sering

dipakai antara penggerak dan poros engkol untuk mengurangi kecepatan keluaran

penggerak. Bila digerakkan dalam kecepatan konstan, pompa tenaga mengalirkan

kapasitas yang hampir konstan dan mempunyai efisiensi yang bagus. Pompa tenaga baik

dipakai khususnya untuk keperluan tekanan tinggi dan dipakai pengisian air ketel,

pemompaan jaringan pipa, pemrosesan petroleum dan penggunaan jenis serupa.

3. Pompa Jenis Tenaga Kapasitas Kecil

Unit ini juga dikenal sebagai pompa kapasitas variabel, volume terkontrol dan

pengukur. Pemakaian yang terutama untuk mengontrol aliran sejumlah kecil cairan

cairan yang dimasukkan kedalam ketel ketel, peralatan proses dan unit unit yang serupa.

Oleh karena pompa ini menduduki tempat yang penting dalam banyak oprasi industri

pada semua jenis pabrik.

4. Pompa Jenis Diafragma

Pompa gabungan piston diafragma pada umumnya dipakai hanya untuk kapasitas lebih

kecil. Pompa diafragma dipakai untuk aliran jernih atau yang mengandung bahan padat

yang berkapasitas lebih besar. Pompa ini juga sesuai untuk bubur kertas yang kental, air

selokan (sewege), sludge, larutan asam atau basa, dan campuran air dan bahan padat

yang menyerupai pasir. Diafragma yang terbuat dari bahan baku logam yang fleksibel

akan lebih tahan erosi atau korosi dibandingkan dengan bagian logam beberapa pompa

torak. Pompa semprot diafagma kecepatan tinggi dengan langkah pendek dilengkapi

dengan katup katup hisap dan buang jenis cakra. Pompa jenis itu didesain untuk

memompakan bahan kimia.

Pompa torak merupakan pompa yang banyak digunakan dalam kelompok pompa desak

gerak bolak-balik. Menurut cara kerjanya pompa torak dapat dikelompokkan dalam

kerja tunggal dan kerja ganda. Sedangkan menurut jumlah silinder yang digunakan,

dapat dikelompokkan dalam pompa torak sinder tunggal dan pompa torak silinder

banyak.

Kelemahan:

-          Tidak dapat beroperasi pada tekanan tinggi.

- Memiliki umur simpan lebih pendek

- Memiliki kurva aliran kinerja yang sangat datar

- Tidak cocok untuk mentransfer media yang beracun atau ledakan

Untuk kinerja yang lebih baik dari pompa piston (torak) , selalu memastikan untuk

mempertahankan kapasitas volume sementara bergerak cairan untuk aplikasi industri. Ini

berarti bahwa harus menjaga volume cairan pada tingkat yang konstan yaitu jumlah cair

sehingga apa yang terjadi dalam harus sama dengan cairan yang keluar. Pompa piston juga

dapat didasarkan pada piston tunggal atau, piston paralel sebagai dan bila diperlukan.

Pompa di sebuah pompa piston yang bergabung baik menggunakan Cams atau crankshafts.

Pompa piston sebagian besar digunakan untuk proses pengukuran laju aliran cairan yang

rendah pada tekanan lebih dicadangkan di laboratorium dan pabrik kimia proses.

Berfungsinya pompa piston tergantung pada penyesuaian stroke, yang bisa dilakukan

sesuai dengan persyaratan dari pengguna individu.

-          Pompa piston memiliki harga yang lebih mahal jika dibandingkan dengan

pompa gear atau vane.

Kelebihan:

Pompa piston (torak) jika pada pengoperasian tekanan tinggi memiliki ketahanan yang

jauh lebih lama jika dibandingkan jenis pompa yang lain.

Berdasarkan prinsip kerjanya, pompa secara garis besar dibedakan menjadi dua

macam yaitu :

1. Positif Displacement Pump ( Pompa Perpindahan Positif )

Prinsip kerjanya yaitu energi ditambahkan secara periodik oleh suatu gaya yang dikenakan

pada satu atau lebih batas sistem yang dapat bergerak. Yang termasuk jenis pompa ini

adalah :

Pompa Torak ( Reciprocating Pump )

Gambar 1. Pompa Torak ( Reciprocating Pump )

B. KOMPONEN POMPA TORAK

Gambar 5. Komponen Pompa Torak

Adapun komponen pada pompa torak antara lain :

1. Piston / plunger berfungsi untuk mengisap fluida ke dalam selinder dan menekannya

kembali keluar selinder.

2. Batang piston berfungsi sebagai penerus tenaga gerak dari mesin ke piston.

3. Mur piston berfungsi untuk mengikat piston pada batang piston.

4. Ring / seal berfungsi untuk mencegah kebocoran fluida dari dalam selinder.

5. Selinder berfungsi sebagai tempat pergerakan piston dan tempat penampungan sementara

fluida akibat langkah hisap sebelum dikeluarkan melalui katup buang.

6. Selinder liner berfungsi sebagai pelapis selinder bagian dalam yang harus mempunyai

permukaan yang halus guna memperlancar gerak piston.

7. Packing berfungsi sebagai pencegah kebocoran fluida dari dalam selinder.

8. Perapat packing berfungsi sebagai penekan supaya packing tetap pada posisinya sewaktu

batang piston bergerak.

9. Katup Isap berfungsi untuk mengatur pemasukan dan penutupan fluida padasaat piston

langkah isap

10.Katup buang berfungsi untuk mencegah kembalinya fluida dari ruang outlet ke dalam

selinder pada saat piston melakukkan langkah tekan.

C. PRINSIP KERJA POMPA TORAK ( RECIPROCATING PUMP )

Pada pompa torak ada yang terdiri dari pompa torak kerja tunggal dan pompa torak kerja

ganda.

a. Pompa Torak Kerja Tunggal

Pompa torak kerja tunggal ini, kerja piston hanya pada satu sisi saja sehingga disebut kerja

tunggal. Dalam satu siklus operasi hanya terjadi satu kali langkah isap dan satu kali langkah

tekan. Torak memiliki kecepatan yang tidak tetap sehingga aliran pemompaan fluida

menjadi tidak teratur. Pada awal dan akhir langkah piston yaitu pada titik mati, maka piston

akan berhenti sebentar dan akan mempunya kecepatan tinggi pada bagian tengah langkah.

Gambar 6. Pompa Torak Kerja Tunggal

. Prinsip kerjanya pompa torak kerja tunggal sebagai berikut :

Pada Langkah Isap

Pada langkah isap yaitu torak bergerak menjauhi katup, sehingga tekanan di dalam

selinder menjadi turun. Hal ini akan menyebabkan perbedaan tekanan yang besar

antara bagian di dalam selinder dengan bagian luar selinder, sehingga memaksa katup

isap terbuka dan zat cairan kemudian terhisap masuk ke dalam selinder dikarenakan

tekanan di dalam selinder lebih rendah daripada di luar selinder.

Langkah Buang ( Tekan )

Apabila torak telah sampai pada akhir langkah isap, maka torak akan melakukan langkah

buang ( tekan ), yaitu torak mulai bergerak menuju katup dan menyebabkan katup isap

menutup kembali, zat cair yang telah masuk selinder tadi akan di dorong torak menuju ke

katup buang. Akibat dari langkah buang itu menyebabkan tekanan di dalam selinder

menjadi naik, sehingga mampu memaksa katup buang untuk terbuka. Selanjutnya zat cair

akan mengalir ke luar selinder melalui katup buang dengan dorongan torak yang menuju

katup sampai akhir langkah buang. Langkah isap dan buang tersebut akan terjadi secara

terus menerus selama pompa beroperasi.

b. Pompa Torak Kerja Ganda

Pada pompa torak kerja ganda ini memiliki satu buah piston, satu silinder, dua katup isap dan

dua katup buang. Pada operasinya setiap langkah piston melakukan penghisapan dan

penekanan fluida. Pada langkah mundur, sisi bagian kiri piston akan menekan fluida ke outlet

( katup buang ), sedangkan pada sisi bagian kanan piston akan menghisap fluida dari sisi inlet

( katup isap ), dan begitupula sebaliknya apabila piston melakukan langkah maju. Karena

kedua sisi piston bekerja secara bersamaan maka disebut kerja ganda yang menghasilkan

aliran fluida merata dengan kapasitas yang lebih kontinue, teratur dan lebih besar dari pada

pompa kerja tunggal.

Gambar 6. Pompa Kerja Ganda

Secara jelas sistem kerjanya sebagai berikut :

Piston bergerak mundur / kekiri

- Katup buang sisi kanan piston tertutup rapat, sedangkan katup buang sisi kiri piston

terbuka sehingga fluida bagian kiri piston menuju ke ruang outlet dan keluar melalui

pipa penyalur.

- Katup isap kiri tertutup rapat, sedangkan tekanan di ruang selinder kanan menurun

sehingga terjadi isapan dan membuat katup isap kanan terbuka kemudian fluida

mengalir masuk ke selinder bagian kanan piston.

Piston bergerak maju/ kekanan,

- Katup buang kiri selinder tertutup rapat, sedangkan tekanan ruang bagian kanan

selinder meningkat membuat katup buang kanan terbuka sehingga fluida mengalir ke

ruang outlet dan keluar pompa melalui pipa penyalur.

- Katup isap kanan tertutup rapat, sedangkan tekanan ruang selinder kiri menurun

sehingga terjadi isapan membuat katup isap kiri terbuka dan fluida masuk ke ruang

selinder bagian kiri piston, dan selanjutnya piston bergerak mundur – maju secara

berkelanjutan.

D. APLIKASI POMPA TORAK

Pompa torak biasanya digunakan untuk penanganan sistem yang membutuhkan tekanan besar

( head yang besar ) dan kapasitas yang rendah.

F.1 Perhitungan Kapasitas

1. Pompa Torak Kerja Tunggal

Pompa torak kerja tunggal ini, kerja piston hanya pada satu sisi saja sehingga disebut

kerja tunggal. Dalam satu siklus operasi hanya terjadi satu kali langkah isap dan satu

kali langkah tekan. Torak memiliki kecepatan yang tidak tetap sehingga aliran

pemompaan fluida menjadi tidak teratur.

Oleh karena itu volume fluida yang dialirkan dapat dihitung dengan rumus :

Volume :

𝑉 = π4

. 𝐷2 . 𝑆 ( m3 )

Bila pompa digerakkan oleh penggerak mula yang mempunyai jumlah putaran “n” maka

kapasitas teoritis fluida yang dihasilkan sebesar :

Kapasitas teoritis:

𝑄=π4

.𝐷2.𝑆. 𝑛 ( m3/menit ) atau

Q= D2 S n240

( m3/detik)

Karena adanya kebocoran, gesekan, sudut mati, dan kavitasi maka timbul kerugian volume,

jadi kapasitas sesungguhnya disebut kapasitas efektik.

Kapasitas efektif dirumuskan : 𝑄𝑒= 𝜂𝑣.𝑄 Dimana :

Q = Kapasitas teoritis pompa ( m3/detik)

Qe = Kapasitas efektif pompa ( m3/detik)

D = Diameter piston / plunger ( m )

S = Langkah gerak piston ( m )

n = Putaran mesin penggerak ( rpm ) 𝜂v = Efisiensi volumetrik ( % )

2. Pompa Torak Kerja Ganda

Pada pompa torak kerja ganda ini memiliki satu buah piston, satu silinder, dua katup isap dan

dua katup buang. Pada operasinya setiap langkah piston melakukan penghisapan dan

penekanan fluida. Pada langkah mundur, sisi bagian kiri piston akan menekan fluida ke outlet (

katup buang ), sedangkan pada sisi bagian kanan piston akan menghisap fluida dari sisi inlet

( katup isap ), dan begitupula sebaliknya apabila piston melakukan langkah maju. Karena

kedua sisi piston bekerja secara bersamaan maka disebut kerja ganda yang menghasilkan

aliran fluida merata dengan kapasitas yang lebih kontinue, teratur dan lebih besar dari pada

pompa kerja tungga

Karena adanya kebocoran, gesekan, sudut mati, dan kavitasi maka timbul kerugian

volume, jadi kapasitas sesungguhnya disebut kapasitas efektik.

3. Pompa Differensial

Pompa diferensial ini merupakan gabungan antara pompa kerja tunggal dan pompa

kerja ganda, dimana aliran fluida ( kapasitas ) lebih stabil sama seperti pompa kerja

tunggal.

Perhitungan Kapasitas berdasarkan prinsip kerjanya :

Piston Bergerak Ke Kanan

a. Ruang kiri piston terjadi pengisapan fluida, volume fluida yang terhisap ,asuk ke

dalam selinder.

b. Ruang kanan piston terjadi penekanan sehingga volume fluida yang mengalir keluar.

Piston Bergerak ke Kiri

a. Fluida di ruang kiri piston ditekan sehingga mengalir ke ruang piston bagian kanan dan

sebagian keluar pompa. Besarnya volumr fluida yang tertekan

Daya Pompa Torak

Dalam proses pemindahan fluida maka dibutuhkan suatu usaha baik secara manual

maupun dengan menggunakan permesinan.

Usaha adalah merupakan perkalian gaya dan jarak yang dapat dirumuskan sebagai

berikut :

Daya adalah kemampuan melakukan usaha setiap detik yang dirumuskan :

Karena adanya faktor gesekan antara komponen pompa maka daya yang dibutuhkan

untuk menggerakkan pompa disebut daya penggerak pompa