E.      Konstruksi dan Fungsi Pompa

a.         Pompa Sentrifugal

Fungsi dari bagian-bagian pompa sentrifugal adalah sebagai berikut:

1)        Stuffing Box

Stuffing Box berfungsi untuk mencegah kebocoran pada daerah dimana poros pompa menembus casing.

2)        Packing

Packing  digunakan untuk mencegah dan mengurangi kebocoran cairan dari casing pompa yang berhubungan dengan poros. Biasanya terbuat dari Asbes atau Teflon.

3)        Shaft

Shaft atau poros berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari penggerak selama beroperasi dan tempat tumpuan impeller dan bagian-bagian lain yang berputar.

4)        Shaft Sleve

Sebuah bushing/adapter yang berbentuk selongsong yang terpasang pada shaft dengan tujuan melindungi shaft akibat pengencangan baut/Screw Mechanical Seal.

5)        Vane

Sebuah sudu Impeller yang berfungsi sebagai tempat berlalunya cairan pada Impeller.

6)        Casing

Casing merupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai pelindung elemen di dalamnya.

7)        Eye of Impeller

Eye of Impeller adalah bagian masuk pada arah hisap Impeller.

 

8)        Bearing

Bearing atau bantalan berfungsi untuk menumpu atau menahan beban dari poros agar dapat berputar. Bearing juga berfungsi untuk memperlancar putaran poros dan menahan poros agar tetap pada tempatnya, sehingga kerugian gesek dapat diperkecil.

9)        Casing Wear Ring

Wearing ring berfungsi untuk memperkecil kebocoran cairan yang melewati bagian depan impeller maupun bagian belakang impeller, dengan cara memperkecil celah antara casing dengan impeller.

10)    Impeller

Impeller berfungsi untuk mengubah energi mekanis dari pompa menjadi energi kecepatan pada cairan yang dipompakan secara kontinu, sehingga cairan pada sisi isap secara terus-menerus akan masuk mengisi kekosongan akibat perpindahan dari cairan yang masuk sebelumnya.

11)    Discharge Nozzle

Discharge nozzle adalah bagian dari pompa yang berfungsi sebagai tempat keluarnya fluida hasil pemompaan. Discharge nozzle adalah bagian dari pompa yang berfungsi sebagai tempat keluarnya fluida hasil pemompaan.

Gambar 7.27 Bagian-Bagian Pompa Sentrifugal

(Sumber: Modul Pompa Irigasi, 2015)

b.        Konstruksi Pompa Torak Bolak-Balik

Bagian-bagian dari pompa torak bolak-balik antara lain:

1)        Mesin penggerak torak

2)        Cincin torak penggerak

3)        Batang torak penggerak

4)        Packing

5)        Torak

6)        Silinder penggerak

7)        Katup gas

8)        Mekanika katub pemicu

9)        Bantalan

10)    Pelapis silinder

11)    Cincin torak pompa

12)    Silinder pompa

13)    Katup ke luar

14)    Katup masuk

15)    Mesin penggerak

16)    Pompa

17)    Tumpuan bantalan

D.      Jenis-Jenis Pompa

Pengertian pompa adalah suatu alat yang dapat menaikkan atau memindahkan fluida cair dari suatu permukaan yang lebih rendah ke permukaan yang lebih tinggi untuk suatu tujuan tertentu sesuai dengan kebutuhan. Spesifikasi pompa dinyatakan dengan jumlah fluida yang dapat dialirkan per satuan waktu (satuannya menit) dan tinggi energi angkat (satuannya m).

Dalam menjalankan fungsinya tersebut, pompa mengubah energi gerak poros untuk menggerakkan sudu-sudu menjadi energi gerak kemudian menghasilkan fluida bertekanan.

Pada umumnya pompa digunakan untuk menaikkan fluida ke sebuah resevoir, irigasi, pengisi ketel, dan sebagainya. Sedang dalam pelaksanaan operasinya pompa dapat bekerja secara tunggal, seri, dan paralel. Yang ke semuanya tergantung pada kebutuhan serta peralatan yang ada.

Jenis-jenis pompa menurut prinsip kerja, antara lain:

Pompa sentrifugal

Pengertian pompa sentrifugal adalah suatu mesin kinetis yang mengubah energi mekanik menjadi energi fluida menggunakan gaya sentrifugal (Sularso, 2004), pompa sentrifugal terdiri dari sebuah impeller yang berputar di dalam sebuah rumah pompa (casing).

Pada rumah pompa dihubungkan dengan saluran hisap dan saluran keluar. Sedangkan impeller terdiri dari sebuah cakram dan terdapat sudu-sudu, arah putaran sudu-sudu itu biasanya dibelokkan ke belakang terhadap arah putaran.

Jenis-jenis pompa menurut bentuk rumah, antara lain:

a.         Pompa Volut

Pada sebuah pompa sentrifugal, zat cair pada impeller secara langsung dibawa ke rumah Volut, sehingga pompa dengan cara kerja demikian dinamakan pompa Volut. Konstruksi pompa Volut diperlihatkan seperti gambar berikut ini.

 
Gambar 7.22 Pompa Volut

(Sumber: google.com)

b.        Pompa Diffuser

Pompa ini dilengkapi dengan sudu diffuser di keliling luar impeller, konstruksi dan bagian-bagian dari pompa ini sama dengan pompa Volut. Fungsi pompa diffuser untuk meningkatkan efisiensi pompa dan konstruksinya lebih kuat, sehingga sering dipakai pada pompa besar dengan head tinggi.

 
Gambar 7.23 Pompa Diffuser

(Sumber: google.com)

Jenis-jenis pompa menurut jenis Impeller, antara lain:

a.         Impeller Tertutup

Sudu-sudu ditutup oleh dua buah dinding yang merupakan satu kesatuan, digunakan untuk memompa zat cair yang bersih atau sedikit mengandung kotoran.

Gambar 7.24 Impeller Tertutup

(Sumber: google.com)

b.        Impeller Setengah Terbuka

Impeller jenis ini terbuka di sebelah sisi masuk (depan) dan tertutup di sebelah belakang. Digunakan untuk memompa zat cair yang mengandung sedikit kotoran, misalnya air yang bercampur pasir.

Gambar 7.25 Impeller Setengah Terbuka

(Sumber: google.com)

c.         Impeller Terbuka

Impeller jenis ini tidak ada dindingnya di depan ataupun di belakang, bagian belakang ada sedikit dinding yang disisakan untuk memperkuat sudu-sudu. Jenis ini banyak digunakan untuk memompa zat cair yang banyak mengandung kotoran yang volumenya lebih besar dari butiran pasir.

 

Gambar 7.26 Impeller Terbuka

(Sumber: google.com)

C.      Cara Kerja Kompresor

Gerakan torak akan menghisap udara dalam silinder dan memampatkannya. Langkah kerja kompresor torak hampir sama dengan konsep kerja kompresor torak kerja tunggal yaitu:

a.         Langkah Isap

Langkap isap adalah bila poros engkol berputar searah putaran jarum jam, torak bergerak dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB). Tekanan negatif terjadi pada ruangan di dalam silinder yang ditinggalkan torak sehingga katup isap terbuka oleh perbedaan tekanan dan udara terisap masuk ke dalam silinder.

Gambar 7.19 Langkah Isap

(Sumber: Modul jenis dan cara kerja kompresor)

b.        Langkah Kompresi

Langkah kompresi terjadi saat torak bergerak dari TMB ke TMA, katup isap dan katup buang tertutup sehingga udara dimampatkan dalam silinder.

 

Gambar 7.20 Langkah Kompresi

(Sumber: Modul jenis dan cara kerja kompresor)

c.         Langkah Buang

Bila torak meneruskan gerakannya ke TMA, tekanan di dalam silinder akan naik sehingga katup keluar akan terbuka oleh tekanan udara sehingga udara akan keluar.

 

Gambar 7.21 Langkah Buang

(Sumber: Modul jenis dan cara kerja kompresor)

B.      Konstruksi dan Fungsi Kompresor

Dalam buku ini hanya akan dibahas khusus konstruksi kompresor torak, karena pada umumnya kompresor udara yang digunakan pada bidang kerja industri kecil menengah (UKM) adalah kompresor torak.

Kompresor torak atau kompresor bolak-balik pada dasarnya adalah mengubah gerakan putar dari penggerak mula menjadi gerak bolak-balik torak/piston. Gerakan ini diperoleh dengan menggunakan poros engkol dan batang penggerak yang menghasilkan gerak bolak-balik pada torak.

Proses detail konstruksi kompresor torak kerja tunggal dan kerja ganda dicontohkan pada gambar berikut.

 

Gambar 7.10 Kompresor Kerja Tunggal 1 Tingkat Pendingan Udara

(Sumber: Modul jenis dan cara kerja kompresor)

 

Gambar 7.11 Kompresor Kerja Tunggal 1 Tingkat Pendingin Air

(Sumber: Modul jenis dan cara kerja kompresor)

 

Gambar 7.12 Kompresor Kerja Ganda 1 Tingkat

(Sumber: Modul jenis dan cara kerja kompresor)

 

Gambar 7.13 Kompresor Kerja Ganda 2 Tingkat Lawan Imbang

(Sumber: Modul jenis dan cara kerja kompresor)

Beberapa bagian konstruksi kompresor udara jenis torak/piston antara lain meliputi silinder, kepala silinder, torak/piston, batang torak, poros engkol, katup-katup, kotak engkol, dan alat-alat bantu. Berikut ini akan diuraikan beberapa bagian utama dari kompresor torak.

a)        Silinder dan Kepala Silinder

Silinder mempunyai bentuk silindris dan merupakan bejana kedap udara di mana torak bergerak bolak-balik untuk menghisap dan memampatkan udara.

Silinder harus kuat menahan beban tekanan yang ada. Silinder untuk tekanan kurang dari 50 kgf/cm² (4.9 Mpa) pada umumnya menggunakan besi cor sebagai bahan silindernya. Bagian dalam silinder diperhalus sebab cincin torak akan meluncuur pada permukaan dalam silinder. Dinding bagian luar silinder diberi sirip-sirip untuk memperluas permukaan sehingga lebih cepat/kuat memancarkan panas yang timbul dari proses kompresi di dalam silinder. Kompresor dengan pendingin air diperlengkapi dengan selubung air di dinding luar silinder.

Kepala silinder terbagi menjadi dua bagian, satu bagian sisi isap dan satu bagian sisi tekan. Sisi isap dilengkapi dengan katup isap dan sisi tekan dilengkapi dengan katup tekan. Pada kompresor kerja ganda terdapat dua kepala silinder, yaitu kepala silinder atas dan kepala silinder bawah. Kepala silinder juga harus menahan tekanan sehingga bahan pembuatnya adalah besi cor. Bagian dinding luarnya diberi sirip-sirip pendingin atau selubung air pendingin.

b)        Torak dan Cincin Torak

Torak merupakan komponen yang bertugas untuk melakukan kompresi terhadap udara/gas, sehingga torak harus kuat menahan tekanan dan panas. Torak juga harus dibuat seringan mungkin untuk mengurangi gaya inersia dan getaran.

Cincin torak dipasangkan pada alur-alur torak dan berfungsi sebagai perapat antara torak dan dinding silinder. Jumlah cincin torak bervariasi tergantung perbedaan tekanan sisi atas dan sisi bawah torak. Pemakaian 2-4 cincin torak biassanya dipakai pada kompresor dengan tekanan kurang dari 10 kgf/cm².

Pada kompresor tegak dengan pelumasan minyak, pada torak dipasangkan sebuah cincin pengikis minyak yang dipasang pada alur terbawah. Sedangkan pada kompresor tanpa pelumasan, cincin torak dibuat dari bahan yang spesifik yaitu karbon atau teflon.

 
Gambar 7.14 Konstruksi Torak Kompresor Bebas Minyak

(Sumber: Modul jenis dan cara kerja kompresor)

c)        Katup-Katup

Katup-katup pada kompresor membuka dan menutup secara otomatis tanpa mekanisme penggerak katup. Pembukaan dan penutupan katup tergantung dari perbedaan tekanan yang terjadi antara bagian dalam dan bagian luar silinder.

Jenis-jenis katup yang bisa digunakan adalah jenis katup pita, katup cincin, katup kanal, dan katup kepak.

Gambar 7.15 Konstruksi Katup Pita

(Sumber: Modul jenis dan cara kerja kompresor)

 

Gambar 7.16 Konstruksi Katup Cincin

(Sumber: Modul jenis dan cara kerja kompresor)

 

Gambar 7.17 Konstruksi Katup Kanal

(Sumber: Modul jenis dan cara kerja kompresor)

 

Gambar 7.18 Konstruksi Katup Kapak

(Sumber: Modul jenis dan cara kerja kompresor)

d)        Poros Engkol dan Batang Torak

Poros engkol dan batang torak mempunyai fungsi utama untuk mengubah gerakan putar menjadi gerak bolak-balik. Secara konstruksi, poros enegkol dan batang torak kompresor hampir sama dengan yang terdapat pada motor bakar. Ujung poros engkol berhubungan dengan transmisi daya dari sumber penggerak. Poros engkol dan batang torak bisa terbuat dari baja tempa.

e)        Kotak Engkol

Kotak engkol adalah sebagai blok mesinnya kompresor yang berfungsi sebagai dudukan bantalan engkol yang bekerja menahan beban inersia dari masa yang bergerak bolak-balik serta gaya pada torak. Pada kompresor dengan pelumasan minyak kotak engkol sekaligus sebagai tempat/bak penampung minyak pelumas.

f)         Pengatur Kapasitas

Volume udara yang dihasilkan kompresor harus sesuai dengan kebutuhan. Jika kompresor terus bekerja maka tekanan dan volume udara akan terus meningkat melebihi kebutuhan dan berbahaya terhadap peralatan. Untuk mengatur batas volume dan tekanan yang dihasilkan kompresor digunakan alat yang bisa disebut pembebas beban (unloader).

A.      Jenis-jenis Kompresor

Kompresor merupakan jenis peralatan teknik yang penting untuk dipelajari karena kompresor merupakan salah satu peralatan yang banyak digunakan di perindustrian. Sehingga mampu mengoprasikan dan memahami prinsip kerja kompresor merupakan hal yang penting bagi siswa-siswi SMK sebagai bekal terjun ke dunia kerja.

Pengertian kompresor adalah alat pemampat udara atau penghasil udara mampat. Karena proses pemampatan, udara mempunyai tekanan yang lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan udara di sekitarnya (1 atm). Dalam aplikasinya, kita sering memanfaatkan udara mampat ini baik secara langsung atau tidak langsung. Sebagai contoh, udara mampat untuk membersihkan bagian-bagian mesin yang kotor di bengkel-bengkel dan manfaat lain yang sering dijumpai sehari-hari.

Pada industri, penggunaan kompresor sangat penting, baik sebagai penghasil udara mampat atau sebagai satu kesatuan dari mesin-mesin. Kompresor banyak dipakai untuk mesin pneumatik, sedangkan yang menjadi satu dengan mesin yaitu turbin gas, mesin pendingin, dan lainnya.

Dengan mengambil contoh kompresor sederhana, yaitu pompa ban sepeda atau mobil, prinsip kerja kompresor dapat dijelaskan sebagai berikut. Jika torak pompa ditarik ke atas, tekanan dibawah silinder akan turun sampai di bawah tekanan atmosfer sehingga udara akan masuk melalui celah katup hisap yang kendur. Katup terbuat dari kulit lentur, dapat mengencang dan mengendur dan dipasang pada torak. Setelah udara masuk pompa kemudian torak turun ke bawah dan menekan udara, sehingga volumenya menjadi kecil.

Tekanan menjadi naik terus sampai melebihi tekanan di dalam ban. Hal ini mengakibatkan udara mampat masuk ke dalam ban melalui katup (nipple). Karena diisi udara mampat terus-menerus, tekanan di dalam ban menjadi naik. Sehingga dapat disimpulkan, proses pemampatan terjadi karena perubahan volume pada udara yaitu menjadi lebih kecil dari kondisi awal.

 

Gambar 7.1 Pompa Ban

(Sumber: Sunyoto)

Prinsip kerja kompresor dan pompa adalah sama, kedua mesin konversi energi tersebut menggunakan energi luar kemudian diubah menjadi energi fluida. Pada pompa, pada nosel keluarnya energi kecepatan diubah menjadi energi tekanan, begitu juga kompresor pada katup ke luar udara mampat mempunyai energi tekanan yang besar. Hukum-hukum yang berlaku pada pompa dapat diaplikasikan pada kompresor.

Berbeda dengan pompa yang jenisnya berdasarkan pola aliran, jenis kompresor biasanya berdasarkan tekanannya atau cara pemampatannya. Klasifikasi kompresor udara dapat dicermati pada gambar berikut:

 
Gambar 7.2 Tipe-Tipe Kompresor

(Sumber: Modul jenis dan cara kerja kompresor)

Kompresor berdasarkan cara pemampatannya dibedakan menjadi dua jenis, yaitu jenis turbo dan jenis perpindahan. Jenis turbo menggunakan gaya sentrifugal yang diakibatkan oleh putaran impeller sehingga udara mengalami kenaikan energi yang akan diubah menjadi energi tekanan

Sedangkan jenis perpindahan, dengan memperkecil volume udara yang dihisap ke dalam silinder atau stator dengan torak atau sudu. Kompresor yang dibedakan berdasarkan tekanannya adalah kompresor untuk pemampat (tekanan tinggi), blower untuk peniup (tekanan sedang), dan fan untuk kipas (tekanan rendah). Berbeda dengan jenis turbo, kompresor jenis perpindahan (displacement) beroperasi pada tekanan sedang sampai tinggi. Kompresor jenis perpindahan dibedakan berdasarkan bentuk konstruksinya, antara lain:

a.         Kompresor sekrup

b.        Kompresor sudu luncur

c.         Kompresor roots

 

 Gambar 7.3 Kompresor Sekrup atau Ulir

(Sumber: google.com)

Gambar 7.4 Kompresor Sudu Luncur

(Sumber: Sunyoto)

 
Gambar 7.5 Kompresor Roots

(Sumber: Sunyoto)

Kompresor dibagi berdasarkan kerja toraknya, antara lain: kompresor torak kerja tunggal dan kompresor torak kerja ganda.

 
Gambar 7.6 Kompresor Torak Kerja Tunggal

(Sumber: Sunyoto)

 
Gambar 7.7 Kompresor Torak Kerja Ganda

(Sumber: Sunyoto)

Kompresor sentrifugal dibagi berdasarkan jumlah tingkatnya, antara lain: kompresor sentrifugal satu tingkat dan kompreosr sentrifugal banyak tingkat.

 

Gambar 7.8 Kompresor Sentrifugal Satu Tingkat

(Sumber: Sunyoto)

 
Gambar 7.9 Kompresor Sentrifugal Banyak Tingkat

(Sumber: Sunyoto)