MAKALAH POMPA ULIR (SCREW PUMP)

• 1 Latar Belakang

Pompa adalah suatu alat atau mesin yang digunakan untuk memindahkan cairan dari suatu tempat ke tempat yang lain melalui suatu media pemipipaan dengan cara menambahkan energi motor pada cairan yang dipindahkan dan berlangsung secara terus menerus.

Pompa beroperasi dengan prinsip membuat perbedaan tekanan antara bagian masuk (suction) dengan bagian keluar (discharge). Dengan kata lain, pompa berfungsi mengubah tenaga mekanis dari suatu sumber tenaga (penggerak) menjadi tenaga kinetis (kecepatan), dimana tenaga ini berguna untuk mengalirkan cairan baik posisi mendatar maupun posisi yang lebih tinggi dan mengatasi hambatan yang ada sepanjang pengaliran disesuaikan dengan panjang headnya.

Pompa juga dapat digunakan pada proses-proses industrial yang membutuhkan tekanan hidraulik yang besar. Hal ini bisa dijumpai antara lain pada peralatan-peralatan  alat berat. Dalam operasi, mesin-mesin peralatan berat membutuhkan tekanan discharge yang besar dan tekanan isap yang rendah. Akibat tekanan yang rendah pada sisi isap pompa maka fluida akan naik dari kedalaman tertentu, sedangkan akibat tekanan yang tinggi pada sisi discharge akan memaksa fluida untuk naik sampai pada ketinggian yang diinginkan(hight pressure).

Dalam aplikasi kehidupan sehari-hari banyak sekali aplikasi yang berkaitan dengan pompa. Contoh pompa yang di temui dalam kehidupan sehari-hari antara lain pompa air, pompa diesel, pompa hydram, pompa bahan bakar, pompa mesin ketel uap,heat transfer oil dan lain-lain. Dari sekian banyak pompa yang ada tentunya mempunyai prinsip kerja dan kegunaan yang berbeda-beda, walaupun pada akhirnya pompa adalah alat yang di gunakan untuk memberikan tekanan yang tinggi pada fluida.

• 2 Rumusan Masalah

1. Apakah pengertian dari Pompa Ulir (Screw Pump)?
2. Apa saja karakteristik dari Pompa Ulir (Screw Pump)?
3. Apa saja bagian-bagian Pompa Ulir (Screw Pump)?
4. Bagaimana prinsip kerja Pompa Ulir (Screw Pump)?
5. Apa saja jenis-jenis Pompa Ulir (Screw Pump)?
6. Apa kelebihan dan kekurangan dari Pompa Ulir (Screw Pump)?
7. Apa aplikasi dari Pompa Ulir (Screw Pump)?
8. Apa saja perhitungan yang ada pada Pompa Ulir (Screw Pump)?
9. Bagaimana perkembangan dari Pompa Ulir (Screw Pump)?

• 3 Manfaat Kepenulisan

1. Untuk mengetahui Pompa Ulir (Screw Pump)
2. Untuk mengetahui karakteristik Pompa Ulir (Screw Pump)
3. Untuk mengetahui bagian-bagian Pompa Ulir (Screw Pump)
4. Untuk mengetahui prinsip kerja Pompa Ulir (Screw Pump)
5. Untuk mengetahui jenis-jenis Pompa Ulir (Screw Pump)
6. Untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan Pompa Ulir (Screw Pump)
7. Untuk mengetahui aplikasi dari Pompa Ulir (Screw Pump)
8. Untuk mengetahui perhitungan yang ada pada Pompa Ulir (Screw Pump)
9. Untuk mengetahui aplikasi pengembangan dari Pompa Ulir (Screw Pump)

  

BAB II

PEMBAHASAN

• Pengertian Pompa Ulir (Screw Pump)

Pompa ulir (screw pump) adalah pompa yang digunakan untuk menangani cairan yang mempunyai viskositas tinggi, heterogen, sensitive terhadap geseran dan cairan yang mudah berbusa. Prinsip kerja pompa screw ditemukan oleh seorang engineer Perancis bernama Rene Moineau, sehingga sering disebut dengan Moineau Pump, pada tahun 30-an dan terus dikembangkan hingga sekarang.

Gambar Pompa Ulir

Pompa ulir terdiri atas sebuah helical metallic rotor yang berputar didalam elastic helical stator. Rotor terbuat dari hardened steel yang dikerjakan secara sangat presisi, sedangkan stator terbuat dari injection-moulded elastomer yang tahan abrasi. Bentuk dan dimensi dari kedua bagian ini didesain sedemikian rupa sehingga terbentuk rangkaian ganda ruangan yang tersegel (rongga) ketika rotor bekerja pada stator. Rongga tersebut berjalan secara axial dari bagian inlet ke bagian outlet pompa sambil membawa cairan.

• Karakteristik Pompa Ulir (Screw Pump)

Karakteristik dari pompa ulir antara lain:

1. Head

Head adalah energi angkat atau dapat digunakan sebagai perbandingan antara suatu energi pompa per satuan berat fluida. Pengukuran dilakukan dengan mengukur beda tekanan antara pipa isap dengan pipa tekan, satuannya adalah meter.

2. Kapasitas

Kapasitas adalah jumlah fluida yang dialirkan persatuan waktu.

3. Putaran

Putaran adalah dinyatakan dalam rpm dan diukur dengan tachometer.

4. Daya

Daya dibedakan atas 2 macam, yaitu daya dengan poros yang diberikan motor listrik dan daya air yang dihasilkan pompa.

5. Momen Puntir

Momen puntir diukur dengan memakai motor listrik arus searah, dilengkapi dengan pengukur momen.

6. Efisiensi

Efisiensi pompa adalah perbandingan antara daya air yang dihasilkan pompa dengan daya poros dari motor listrik.

• Bagian-bagian Pompa Ulir (Screw Pump)

Bagian-bagian dari pompa ulir sebagai berikut:

1. Driving shaft

Adalah poros yang menggerakkan screw.

2. Pumping screw

Adalah komponen inti dari pompa yang berupa ulir untuk menimbulkan tekanan terhadap fluida yang dipompakan.

3. Suction

Adalah daerah hisap atau saluran masuknya fluida akih\bat gya hisap yang ditimbulkan dari putaran screw atau ulir.

4. Timing gears

Adalah roda gigi yang mengatur timing atau cepat lambatnya putaran screw atau ulir.

Gambar Komponen Pompa Screw

Gambar Bagian-bagian Pompa Screw

 

• Prinsip Kerja Pompa Ulir (Screw Pump)

Pada pompa ulir, zat cair masuk pada lubang isap, kemudian akan ditekan di ulir yang mempunyai bentuk khusus. Dengan bentuk ulir tersebut, zat cair akan masuk di ruang antara ulir-ulir, ketika ulir berputar, zat cair terdorong ke arah kanan kemudian keluar pada lubang buang.

Gambar Cara Kerja Pompa Ulir

Oleh gerak putar poros ulir zat cair mengalir dalam arah aksial. Pompa jenis ini hanya dapat digunakan untuk tekanan pada saluran kempa lebih rendah dari tekanan pada saluran isap dan bila zat cair yang dipompa mempunyai kekentalan tinggi. Pada keadaan kering pompa ini tidak dapat mengisap sendiri, sehingga sebelum digunakan pompa ini harus terisi cairan yang akan dipompa (dipancing).

• Jenis-jenis Pompa Ulir (Screw Pump)

Berdasakan jumlah ulir atau sekrupnya, screw pump dibagi menjadi 3 jenis, yaitu:

1. Single Screw Pump

Pompa sekrup tunggal mempunyai rotor spiral yang berputar di dalam sebuah stator atau lapisan (linier) heliks-dalam (internal-helix-stator). Rotor terbuat dari logam sedangkan heliks terbuat dari karet keras atau lunak, tergantung pada cairan yang dipompakan.

Gambar Single Screw Pump

Pompa ini mempunyai Kinerja yang cukup baik untuk formal dan viskositas tinggi. Dalam kapasitas yang stabil, aplikasi penggunaan yang baik  sebagai pemindah pasokan air, limbah, lumpur. Hal ini sesuai dengan spesifikasi yang luas yang sesuai untuk penggunaannya.

Daya Hisap Tinggi sampai dengan 8,5m dan self primingnya kuat. bisa menangani benda padat berisi cairan (Max. 50mmφ), serat flock dan sebagainya tanpa merusak benda tersebut. Seperti pompa perpindahan positif, kapasitas berbanding lurus dengan kecepatan tanpa dipengaruhi oleh tekanan pengiriman. Pompa ini bekerja tanpa denyutan atau turbulens. Hal ini dapat menangani viskositas tinggi dan kepadatan cair. 200.000 ps  merupakan viskositas maksimum dan dengan kandungan air 50% tetapi tergantung pada materialnya. bantalan ditempatkan eksternal, agar cairan tidak terkontaminasi. Arah aliran fluida dapat diubah. Konstruksi sederhana dengan beberapa bagian. Beragam bahan dari bagian komponen memungkinkan untuk menangani semua jenis cairan, seperti benda yang mempunyai korosif yang tinggi. Seperti penyegelan diatur pada sisi isap.

2. Twin Screw Pump

Pompa sekrup Twin (screw ganda) menjamin operasi yang handal dan usia pakai yang panjang karena melalui pompa jenis perpindahan positif, namun elemen berputar tidak menghubungi satu sama lain dalam cair dan tidak memiliki bahaya dengan tongkat. Dan sekrup memungkinkan untuk setiap kombinasi pasangan sekrup sesuai dengan arah putaran yang diperlukan dan arah debit pada poros standar. Selanjutnya, konstruksi ini memungkinkan setiap kombinasi matrial. Kegunaannya untuk semua cairan baik visckositas rendah maupun viskositas tinggi.

 

Gambar Twin Screw Pump

Kelebihan:

1. Netral atau agresif
2. Untuk semua jenis cairan
3. Tidak ada aliran berdenyut
4. High suctio
5. Tidak ada kontak antara elemen berputar.

 

3. Three Spindle Screw Pump

Pompa ini memiliki keunggulan seperti efisiensi operasional yang tinggi, cara kerja yang baik dan kuat. Pompa ini diterapkan untuk pemindahan minyak karena tekanan dan efisiensi yang tinggi, untuk Volume besar minyak pelumas dan bahan bakar minyak pengalihan karena kapasitas besar, efisiensi maksimal dan tinggi, untuk pengumpanan minyak pelumas untuk pompa turbin dan air, dengan tersedianya kopling langsung dan beroperasi dalam kecepatan tinggi. Konstruksi sederhana, hanya satu rotor yang berputar dan  dua rotor diam.

Gambar Three Spindle Screw Pump

• Kelebihan dan Kekurangan Pompa Ulir (Screw Pump)

Kelebihan dari sistem kerja screw pump adalah:

1. Efisiensinya totalnya  tinggi (70 %  –  80%)

1. Self priming
2. Aliran konstan dan lancar
3. Akurasi volume transfer sangat tinggi, hal ini disebabkan oleh karakteristik pompa dimana kapasitas alir (flow) tidak tergantung dari pressure yang dihasilkan tetapi dari kecepatan putaran pompa.
4. Stabilitas tekanan sangat bagus
5. Mudah ditangani cairan yang viskos dan abrasive
6. Mampu untuk mentransfer cairan yang multiphase
7. Desain sederhana
8. Pompa dapat beroperasi tanpa valve

10. Arah aliran dapat dibalik (suction-discharge dapat ditukar, tergantung arah putaran pompa).
11. Ukuran pompa relatif kecil, ringan karena rotor dapat bekerja pada putaran tinggi.
12. Getarannya relatif kecil
13. Kapasitas isapnya baik sekali
14. Dapat beroperasi dalam berbagai posisi, horizontal, vertikal, miring.

Kekurangan dari sistem kerja screw pump adalah:

1. Relative lebih mahal karena desainnya perlu ketelitian dan kepresisian serta toleransi yang tinggi
2. Karakteristik perfotmance sensitive terhadap perubahan viskositas
3. Untuk tekanan tinggi memerlukan element pompa yang panjang.
4. Desain dilengkapi dengan sebuah screw pemaksa dan gurdi (bor)
5. Aplikasi utamanya untuk mentransfer cairan yang kental, heterogen, sensitive terhadap gesekan serta mudah menibulkan busa dengan viskositas sampai dengan 1000000 cps.
6. Dilengkapi dengan hopper dengan panjang hingga 3 m

• Aplikasi Pompa Ulir (Screw Pump)

Sama halnya dengan pompa roda gigi, pompa ulir ini cocok untuk memompa zat cair yang bersih dan mempunyai sifat pelumasan yang baik, contohnya:

1. Pompa untuk irigasi sawah-sawah yang terletak di ketinggian yang jauh dari sumber air.
2. Sebagai alat angkat di stasiun limbah baku.
3. Aplikasi tanah drainase dan stormwater.
4. Sebagai kontrol katup bola pada kapal.
5. Sebagai salah satu komponen sistem kemudi pada kapal.
6. Sebagai salah satu komponen sistem penggerak kapal.

• Perhitungan pada Screw Pump

1. Head Total Pompa

Head total pompa yang harus disediakan untuk mengalirkan jumlah air seperti direncanakan, dapat ditentukan dari kondisi instalasi yang akan dilayani oleh pompa.

Gambar Skema Head Pompa

Dari keterangan gambar di atas maka diperoleh rumus sebagai berikut:

Keterangan:

2. Kecepatan Spesifik

Kecepatan spesifik merupakan indeks jenis pompa yang memakai kapasitas,  utaran pompa dan tinggi tekan yang diperoleh pada titik efesiensi maksimum pompa, kecepatan spesifik digunakan untuk menentukan bentuk umum impeler.  Kecepatan spesifik dapat didefinisikan seperti persamaan berikut:

Keterangan:

3. Daya Hidrolis

Daya hidrolis (daya pompa teoritis) adalah daya yang diperlukan untuk  mengalirkan sejumlah zat cair. Daya hidrolis dapat dihitung dengan persamaan  berikut:

Keterangan:

4. Daya Poros

Daya poros yang diperlukan untuk menggerakan sebuah pompa adalah sama  dengan daya hidrolis ditambah kerugian daya didalam pompa. Daya ini dapat  dinyatakan sebagai berikut:

Keterangan:

5. Daya Motor

Daya motor dapat dihitung dengan cara menggunakan data voltase dan arus listrik dengan rumus berikut ini :

Keterangan:

6. Efisiensi Pompa

Efisiensi pompa merupakan perbandingan antara output dan input atau antara  daya hidrolis pompa dengan daya poros pompa. Harga efisiensi yang tertinggi  sama dengan satu harga efisiensi pompa yang didapat dari pabrik pembuatnya.  Rumus efisiensi dapat dilihat seperti berikut ini:

Keterangan:

 

• Perkembangan Screw Pump

Seiring berkembangnya teknologi, screw pump mengalami perkembangan yang slah satunya menghasilkan produk pompa baru yang disebut Progressive Cavity Pump. Prinsip kerjanya pertama kali dikenalkan oleh Rene Moineau pada tahun 1930-an. Pompa ini terdiri atas sebuah rotor yang berbentuk spiral, serta stator yang juga berbentuk spiral namun didesain memiliki jarak pitch spiral yang 2 kali lebih besar dari pitch rotor. Rotor pompa progressive cavity terhubung dengan shaft yang digerakkan oleh motor listrik. Diantara shaft dengan rotor dihubungkan oleh flexible coupling yang apabila shaft berputar, kopling ini bergerak mengikuti gerakan rotor dan shaft.

Gambar Progressive Cavity Pump

Pompa progressive cavity dapat digunakan pada berbagai macam jenis fluida kerja, dari fluida encer sampai dengan fluida berviskositas tinggi. Namun pompa ini tidak cocok dengan partikel-partikel solid. Untuk operasionalnya, pompa ini perlu dilakukan proses pengisian awal (priming) serta pembuangan udara yang terperangkap (venting) di dalamnya sebelum beroperasi. Hal ini bertujuan untuk memperpanjang umur pompa. 

  

BAB III

PENUTUP

• Kesimpulan

Pompa ulir (screw pump) adalah memiliki satu atau lebih screw. Untuk pompa screw dengan screw tunggal, screw berputar didalam screw housing, dan fluida akan terbawa kedepan sesuai  putaranscrew. Pompa screw dengan screw lebih dari satu, masing-masing screw saling bertemu. Ulir dari kedua screw dibuat presisi sehingga terjadi perapatan antara kedua screw tersebut maupun terhadap housing.

Gerakan screw mengakibatkan fluida dari sisi hisap masuk kedalam ruang diantara ulir dari masing-masing screw dan housing. Pertemuan ulir dari masing-masing screw yang berputar mengakibatkan fluida terdorong ke sisi tekan (discharge). Pompa jenis ini digunakan untuk memompa sampai tekanan 50 kg/cm2 dengan putaran mencapai 3500 Rpm, namun umumnya hanya pada putaran 1750 Rpm.  Pengaturan jumlah aliran dilakukan dengan mengubah putaran atau mengembalikan ke sisi hisap atau reservoir.