Dasar-Dasar Pompa Sentrifugal

Pada industri minyak bumi, sebagian besar pompa yang digunakan dalam fasilitas gathering station, suatu unit pengumpul fluida dari sumur produksi sebelum diolah dan dipasarkan, ialah pompa bertipe sentrifugal. Gaya sentrifugal ialah sebuah gaya yang timbul akibat adanya gerakan sebuah benda atau partikel melalui lintasan lengkung (melingkar).

• Prinsip-prinsip dasar pompa sentrifugal ialah sebagai berikut:
  gaya sentrifugal bekerja pada impeller untuk mendorong fluida ke sisi luar sehingga kecepatan fluida meningkat
• kecepatan fluida yang tinggi diubah oleh casing pompa (volute atau diffuser) menjadi tekanan atau head

Selain pompa sentrifugal, industri juga menggunakan pompa tipe positive displacement. Perbedaan dasar antara pompa sentrifugal dan pompa positive displacement terletak pada laju alir discharge yang dihasilkan oleh pompa. Laju alir discharge sebuah pompa sentrifugal bervariasi bergantung pada besarnya head atau tekanan sedangkan laju alir discharge pompa positive displacement adalah tetap dan tidak bergantung pada head-nya.

Klasifikasi Pompa Sentrifugal
Pompa sentrifugal diklasifikasikan berdasarkan beberapa kriteria, antara lain:

1. Bentuk arah aliran yang terjadi di impeller. Aliran fluida dalam impeller dapat berupa axial flow, mixed flow, atau radial flow.
2. Bentuk konstruksi dari impeller. Impeller yang digunakan dalam pompa sentrifugal dapat berupa open impeller, semi-open impeller, atau close impeller.
3. Banyaknya jumlah suction inlet. Beberapa pompa setrifugal memiliki suction inlet lebih dari dua buah. Pompa yang memiliki satu suction inlet disebut single-suction pump sedangkan untuk pompa yang memiliki dua suction inlet disebut double-suction pump.
4. Banyaknya impeller. Pompa sentrifugal khusus memiliki beberapa impeller bersusun. Pompa yang memiliki satu impeller disebut single-stage pump sedangkan pompa yang memiliki lebih dari satu impeller disebut multi-stage pump.
   

Terminologi
Beberapa terminologi dan istilah khusus yang sering berkaitan dengan pompa, ialah:

1. TDH = Total Dynamic Head, yaitu besarnya head pompa. Merupakan selisih antara head discharge dengan head suction; terkadang disebut head atau total head.
2. BEP = Best Efficiency Point, yaitu kondisi operasi dimana pompa bekerja paling optimum.
3. NPSHr = Net Positive Suction Head required, yaitu nilai head absolut dari inlet pompa yang dibutuhkan agar tidak terjadi kavitasi.
4. NPSHa = Net Positive Suction Head available, yaitu nilai head absolut y ang tersedia pada inlet pompa.
5. Kavitasi, yaitu kondisi dimana terjadinya bubble (gelembung udara) di dalam pompa akibat kurangnya NPSHa (terjadi vaporisasi) dan pecah pada saat bersentuhan dengan impeller atau casing. Agar tidak terjadi kavitasi, maka NPSHa harus lebih besar dari NPSHr.
6. Minimum flow, yaitu flow rate yang terkecil yang dibutuhkan agar pompa beroperasi dengan baik. Apabila laju alir lebih rendah dari minimum flow, pompa dapat mengalami kerusakan.
7. Efficiency, yaitu besarnya perbandingan antara energi yang dipakai (input) dengan energi output pompa.
8. BHP = brake horsepower, yaitu power (daya) yang dibutuhkan oleh pompa untuk bisa bekerja sesuai dengan kurvanya; memiliki satuan hp.
   

Kurva Perfomansi Pompa
Kurva performansi bermanfaat untuk menggambarkan beberapa parameter unjuk kerja dari pompa yang antara lain:

1. Besarnya head terhadap flow rate
2. Besarnya efisiensi terhadap flow rate
3. Besarnya daya yang dibutuhkan terhadap flow rate
4. Besarnya NPSHr terhadap flow rate
5. Besarnya minimum stable continuous flow
   

Sistem Proteksi Pompa
Agar pompa dapat beroperasi dengan baik, terdapat prosedur proteksi standar yang diterapkan pada pompa sentrifugal. Beberapa standar minimum paling tidak terdiri dari:

1. Proteksi terhadap aliran balik. Aliran keluaran pompa dilengkapi dengan check valve yang membuat aliran hanya bisa berjalan satu arah, searah dengan arah aliran keluaran pompa.
2. Proteksi terhadap overload. Beberapa alat seperti pressure switch low, flow switch high, dan overload relay pada motor pompa dipasang pada sistem pompa untuk menghindari overload.
3. Proteksi terhadap vibrasi. Vibrasi yang berlebihan akan menggangu kinerja dan berkemungkinan merusak pompa. Beberapa alat yang ditambahkan untuk menghindari vibrasi berlebihan ialah vibration switch dan vibration monitor.
4. Proteksi terhadap minimum flow. Peralatan seperti pressure switch high (PSH), flow switch low (FSL), dan return line yang dilengkapi dengan control valve dipasang pada sistem pompa untuk melindungi pompa dari kerusakan akibat tidak terpenuhinya minimum flow.
5. Proteksi terhadap low NPSH available. Apabila pompa tidak memiliki NPSHa yang cukup, aliran keluaran pompa tidak akan mengalir dan fluida terakumulasi dalam pompa. Beberapa peralatan safety yang ditambahkan pada sistem pompa ialah level switch low (LSL) dan pressure switch low (PSL).

Sistem Fluid power

Sistem Fluid power merupakan mekanisme untuk mengubah energi mekanik menjadi energi kinetik dan energi tekanan dalam fluida, kemudian energi diteruskan melalui saluran, dan diubahlagi menjadi energi mekanik untuk melakukan kerja. Pada dasarnya Sistem Fluid power terdiri dari tiga bagian, yaitu : bagian power-input, bagian kontrol, dan bagian power-output (gambar 2.1) Bagian power-input terdiri dari penggerak utama (prime mover) dan pompa. Penggerak utama ini bisanya di pakai motor bakar atau motor elektrik Kemudian energi mekanik dari penggerak mula diubah menjadi energi kinetik dan energi tekanan pada fluida.

Sistem Kerja Hidrolik

Sistem hidrolik adalah suatu sistem pemindah dengan menggunakan media fluida, dalam hal ini minyak hidrolik. Dimana sistem hidrolik berfungsi untuk menggerakan dan mengatur seluruh peralatan dan sistem kontrol.

Ada dua macam sistem hidrolik yang dikenal yaitu :
1. Sistem Terbuka.
Dalam sistem ini, bila katup pengontrol dalam keadaan netral maka aliran minyak hidrolik yang dihasilkan pompa langsung dikembalikan ke tangki hidrolik dan berhubungan langsung dengan udara luar sebelum dipompa lagi. Pada saat itu kapasitas aliran minyak hidrolik yang dihasilkan pompa mencapai maksimum sedang tekanannya minimum (atm). Keuntungan sistem ini antara lain tidak membutuhkan sistem pengontrolan terhadap kapasitas aliran pompa dan juga pompa yang digunakan konstruksinya relatif sederhana, sehingga sistem ini ekonomis dan mudah dalam perawatannya.
2. Sistem Tertutup
Bila katup pengontrol dalam keadaan netral maka aliran oli yang dihasilkan pompa hidrolik menuju ke sistem menjadi tertutup dan tidak berhubungan langsung dengan udara luar (atmosfer). Dengan demikian maka tekanan antara pompa dan katup pengontrol akan naik sampai batas tertentu. Tekanan tersebut kemudian digunakan untuk sistem pengontrolan sehingga pompa akan berhenti mengalirkan minyak hidrolik ke dalam sistem hidrolik. Keuntungan sistem ini antara lain dapat menghasilkan gerakan yang relatif stabil sehingga tidak akan terjadi penurunan gerakan perlengkapan kerja yang disebabkan belum tercapainya tekanan minyak hidrolik pada saat pindah gerakan.
Ada dua faktor pokok yang menentukan kerja dari suatu sistem hidrolik:
1. Aliran oli (flow) yang dinyatakan dalam liter/menit atau galon per menit (gpm)
2. Tekanan (pressure) yang dinyatakan dalam kg/cm2 atau psi (pound per square inch)
Kedua faktor tersebut memberikan indikasi sendiri–sendiri, flow atau aliran memberikan indikasi kecepatan. Kalau aliran oli bertambah tentu kecepatan silinder atau motor akan bertambah pula, begitu juga sebaliknya. Tekanan atau pressure akan memberikan indikasi kekuatan atau gaya. Jadi kalau tekanan oli yang di perlukan tidak cukup tentu tenaga yang dihasilkan akan berkurang pula.