POMPA MENURUT PRINSIP DAN CARA KERJANYA

1.      POMPA ROTARI

Prinsip : menggerakkan fluida dengan menggunakan prinsip rotasi. Vakum terbentuk oleh rotasi dari pompa dan selanjutnya menghisap fluida masuk.
Cara kerja:

1.      Cairan masuk sisi isap antara rotor dan idler.

2.      Cairan bergerak diantara celah antar gigi, bagian berbentuk bulan sabit berfungsi sebagai pemisah antara sisi isap dan sisi buang.

3.      Setelah rumah pompa hampir dipenuhi cairan, roda gigi membentuk susunan sedemikian sehingga daerah isap dan daerah buang terpisah.

4.      Setelah daerah isap dan buang sepenuhnya terpisah cairan mulai keluar pada sisi buang.

Keuntungan:
 dari tipe ini adalah efisiensi yang tinggi karena secara natural ia mengeluarkan udara dari pipa alirannya, dan mengurangi kebutuhan pengguna untuk mengeluarkan udara tersebut secara manual.
Kelemahan:
 karena sifat alaminya maka clearence antara sudu putar dan sudu pengikutnya harus sekecil mungkin, dan mengharuskan pompa berputar pada kecepatan yang rendah dan stabil. Apabila pompa bekerja pada kecepatan yang terlalu tinggi, maka fluida kerjanya justru dapat menyebabkan erosi pada sudu-sudu pompa.
Sketsa:

2.      POMPA SENTRIFUGAL

Prinsip:

Salah satu jenis pompa pemindah non positip yang kerjanya mengubah energi kinetis (kecepatan) cairan menjadi energi potensial (dinamis) melalui suatu impeller yang berputar dalam casing. Pompa sentrifugal bekerja berdasarkan prinsip gaya sentrifugal yaitu bahwa benda yang bergerak secara melengkung akan mengalami gaya yang arahnya keluar dari titik pusat lintasan yang melengkung tersebut. Besarnya gaya sentrifugal yang timbul tergantung dari masa benda, kecepatan gerak benda, dan jari-jari lengkung lintasannya.

Cara kerja:

Cairan masuk ke impeler dengan arah aksial melalui mata impeler (impeller eye) dan bergerak ke arah radial diantara sudu-sudu impeler (impeller vanes) hingga cairan tersebut keluar dari diameter luar impeler. Ketika cairan tersebut. meninggalkan impeler, cairan tersebut dikumpulkan didalam rumah pompa (casing).

Salah satu desain casing dibentuk seperti spiral yang mengumpulkan cairan dari impeler dan mengarahkannya ke discharge nozzle. Discharge nozzle dibentuk seperti suatu kerucut sehingga kecepatan aliran yang tinggi dari impeler secara bertahap turun. Kerucut ini disebut difuser (diffuser). Pada waktu penurunan kecepatan di dalam diffuser, energi kecepatan pada aliran cairan diubah menjadi energi tekanan.

Kelebihan:

1. Konstruksinya sederhana dan kuat
2.  Operasinya andal
3.  Keausan yang terjadi cukup kecil
4.  Kapasitasnya besar
5.   Jalannya tenang
6.  Dapat digunakan untuk suhu tinggi
7.  Aliran zat cair tidak terputus– putus
8.  Tidak ada mekanisme katup

Kekurangan:

1. Kurang cocok untuk mengerjakan zat cair kental,  terutama pada aliran volume yang kecil.
2.  Tidak cocok untuk kapasitas yang kecil.
3.  Dalam keadaan normal pompa sentrifugal tidak dapat menghisap sendiri (tidak dapat memompakan udara).

3.      POMPA EJECTOR

Prinsip:

mampu merubah energi statis cairan menjadi energi kinetis atau kebalikannya.

Kondisi vacuum yang terjadi pada ruang inlet pompa jet diperlukan untuk menarik cairan yang dipompa kedalam ruang inlet tersebut. Kevacuuman dihasilkan oleh aliran searah dari fluida penggerak (actuating fluid).

Cara kerja:

Dalam pompa ejektor jet, cairan melewati nosel venturi (lihat tabung venturi) dan mengembangkan hisap yang menyebabkan aliran kedua fluida akan entrained. Dalam pompa aspirator, air mengalir melalui nosel venturi dan mengembangkan hisap untuk menggambar di udara. Ejector Uap banyak digunakan untuk memompa volume besar uap dan gas pada tekanan rendah.

Kelebihan:

1.     Tidak ada bagian yang bergerak, sehingga pompa bisa berumur panjang.

2.     Tidak menimbulkan suarua gaduh dan mudah dioperasikan.

3.     Mampu memompa cairan yang mengan dung kotoran.

4.     Sulit tersumbat.

5.     Mampu bekerja pada saluran hisap yang kering.

6.     Kapasitasnya uniform.

7.     Ukurannya kecil dan ringan.

Kekurangan:

Effisiensinya rendah.

Sketsa:

4.      POMPA IMPULS

Prinsip:

Pompa hydram atau pompa impuls adalah suatu alat untuk mengalirkan air dari tempat yang rendah ke tempat yang lebih tinggi secara kontinyu dengan menggunakan energi potensial sumber air yang akan dialirkan sebagai daya drive, tanpa menggunakan sumber energi luar. Pompa hydram disebut dengan motorless pump yaitu pompa yang tidak menggunkan energi listrik, yang bekerja secara otomatis dengan memanfaatkan energi aliran air ke tempat penampungan air  kemudian  dikuatkan dengan terjadinya efek palu air (water hammer).  

   

Cara Kerja:

Mekanisme pada pompa hydram adalah dengan melipat-gandakan kekuatan pukulan air pada tabung udara dimana terjadi perubahan energi kinetik air menjadi tekanan dinamika yang menimbulkan water hammer. Tekanan dinamika ini diteruskan ke dalam tabung udara yang berfungsi sebagai penguat akan tetapi pompa ini tidak dapat memompa semua air yang masuk jadi sebagian air terpompa dan sebagian lagi terbuang melalui katup limbah. Pompa hydram membutuhkan energi terjunan air dengan ketinggian lebih besar atau sama dengan 0,7 meter yang masuk ke dalam pompa. Air mengalir melalui katup limbah yang terbuka. Pada kecepatan yang mencukupi katup ini akan menutup dengan sangat cepat. Akibatnya, tekanan yang tinggi akan terjadi di dalam pompa, yang mana air hanya dapat keluar lewat katup tekan ke dalam tabung udara, yang selanjutnya mengkompres udara yang ada dalam tabung sampai kecepatan aliran menjadi nol. Udara dalam tabung udara yang telah dikompresi tadi akan menekan air dalam tabung tersebut kemudian megalir melalui pip  delivery. Dalam mekanisme kerja tabung udara terjadi perubahan energi kinetik menjadi tekanan dinamis, yang berfungsi mengurangi akselerasi dan gesekan yang terjadi pada pompa  hydram dan sebagai penguat tekanan, sehingga mampu mengangkat air ke pipa  delivery secara kontinu pada kecepatan yang seragam. Dari studi literatur yang telah dilakukan, belum terdapat kajian yang mendasar tentang pengaruh tabung udara terhadap unjuk kerja pompa  hydram.

Sketsa:

          

5.      POMPA PISTON (TORAK)

Prinsip:

Prinsip kerjanya dapat diuraikan sebagai berikut :

a. Piston bergerak mundur / kekiri,

- Katup tekan kanan tertutup rapat, katup tekan kiri terbuka sehingga fluidabagian kiri piston masuk ke ruang outlet dan keluar melalui pipa penyalur.

- Katup isap kiri tertutup rapat, tekanan ruang selinder kanan menurun sehingga terjadi isapan membuat katup isap terbuka dan fluida masuk ke-ruang selinder bagian kanan piston.

b. Piston bergerak maju/ kekanan,

 - Katup tekan kiri tertutup rapat, tekanan ruang kanan meningkat membuatkatup tekan kanan terbuka sehingga fluida mengalir ke ruang outlet dankeluar pompa melalui pipa penyalur.

 - Katup isap kanan tertutup rapat, tekanan ruang selinder kiri menurun se-hingga terjadi isapan membuat katup isap kiri terbuka dan fluida masuk ke-ruang selinder bagian kiri piston, dan selanjutnya kembali piston bergerakmundur – maju secara berkelanjutan.

Komponen pompa piston

Cara kerja pompa piston:

Menurut cara kerjanya, pompa torak terbagi 2, yaitu :

1.      Pompa torak kerja tunggal (Single acting), dimana hanya terjadi discharge karena 1 stroking dalam 1 arah saja.

Dengan menarik keatas dan menekan kebawah engkolnya, maka batang torak dan torak bergerak naik turun, bila torak bergerak keatas, zat cair terisap oleh katup yang paling bawah (katup isap), jika torak bergerak ke bawah katup isap akan tertutup dan pompa mengeluarkan cairan. Secara bersamaan katup isap membuka kembali dan zat cair di isap lagi untuk penyerahan berikutnya.

2.      Pompa torak kerja ganda (Double acting), liquid masuk pada kedua bagian dari liquid pistonnya sehingga terjadi discharge pada 2 stroking dalam 2 arah.

Bila torak bergerak ke kanan, maka katup isap Z1 akan menutup dan katup pompa P2 akan membuka. Zat cair yang berada di sebelah sisi kanan torak di tempatkan ke saluran kompa melalui katup pompa P2. Di sebelah kiri katup pompa P1 akan menutup dan katup isap Z1 akan membuka. Zat cair di isap ke dalam silinder melalui katup isap Z1. Bila sesudah itu torak akan bergerak ke kiri maka katup–katup yang tadinya membuka akan menutup dan yang tadinya menutup akan membuka dengan demikian pompa ini akan bekerja ganda.

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, 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 jika pada pengoperasian tekanan tinggi memiliki ketahanan yang jauh lebih lama jika dibandingkan jenis pompa yang lain.

6.      POSITIVE DISPLACEMENT PUMPS (POMPA DESAK)

Perpindahan zat cair dalam pompa desak didasarkan pada pembesaran (kerja isap) dan kemudian pengecilan (kerja kempa) kembali ruang dalam rumah pompa.Kecepatan aliran volum (kapasitas) pada  pompa desak berbanding lurus dengan jumlah pembesaran dan pengecilan ruang dalam rumah pompa tiap satuan waktu. Kapasitas pompa desak secara umum dapat dikatakan tidak dipengaruhi oleh tekanan yang dibangkitkan (head) dalam pompa.

Kekurangan

            Pompa ini memerlukan mekanisme berputar dan antar ruang yang harus berdekatan. Agar menghasilkan kecepatan putaran yang lambat dan kecepatannya stabil. Jika jarak antar ruang telalu jauh maka akan menghasilkan putaran yang cepat yang dapat menyebabkan erosi dan kebocoran cairan yang  akan menurunkan efisiensi pompa

Kelebihan

Putaran pompa menghsilkan kondisi vakum yang menangkap dan menarik cairan. Efisiensi pompa ini cukup tinggi karena mampu menghilangkan udara didalam jalur pompa.

7.      JET PUMPS

Pada ejektor, fluida dialirkan melalui nosel dimana arus mengecil karena perubahan penam- pang nosel, difuser yang membesar secara per lahan ditempatkan didekat mulut nosel dalam ruang isap, karena kecepatan arus yang meninggalkan mulut nosel bertambah besar maka tekanan dalam arus akan turun, demikian pula didalam ruang isap. Pada difuser kecepatan berkurang sehingga tekanan naik kira-kira mendekati tekanan atmosfer (apabila fluida dibuang menuju atmosfer). Akibat kejadian tersebut maka tekanan dalam ruang isap juga menurun dibawah tekanan atmosfer, istilahnya terbentuk sedikit vakum yang menyebabkan zat cair dari bejana bawah tersedot naik kedalam ruang isap dan terjebak oleh arus fluida yang menyemprot dari mulut nosel.

Kelebihan

Bertekanan tinggi, melindungi komponen yang berputar, membuat operasi lebih aman terhadap kehidupan air, dapat digunakan dalam perairan dangkal, daya dorong cukup tinggi dan tidak bising

Kekurangan

Biaya mahal, effisiensi menurun jika putaran baling-baling lambat

8.      Air lift pumps (mammoth pumps)

Energi yang hanya diperlukan adalah udara. Udara ini biasanya dikompresi oleh kompresor atau blower. Udara disuntikkan di bagian bawah dari pipa yang mengangkut cairan. Biasanya gelembung ke lain diameter pipa yang lebih besar. Dengan daya apung udara, yang memiliki kerapatan lebih rendah dari cairan, meningkat dengan cepat. Dengan tekanan cairan, cairan tersebut diambil dalam aliran udara kekuasaan dan bergerak ke arah yang sama dengan udara. Perhitungan aliran volume cairan dimungkinkan berkat fisika dari dua fase aliran.

Kelebihan

·         Hanya memerlukan tekanan udara yang lebih tinggi dibandingkan dengan  cairan

·         Cairan Tidak memerlukan kontak dengan  alat mekanik

Kekurangan

·         Membutuhkan baiaya operasional yang mahal

·         Daya hisap terbatas

9.      HIDRAULIC PUMPS

Cara kerja pompa ini adalah sebagai berikut : Air mengalir dari sumber air (3) melalui saringan (4) dan drive pipe (2) kedalam rumah pompa (5). Sebagian air terbuang keluar melalui waste valve (1) sampai air memenuhi rumah pompa (5) . Ketika  rumah pompa  sudah penuh dengan air dan air mampu mendorong waste valve hingga menutup, maka air masuk kedalam air chamber (7) melalui delivery valve (6). Ketika ketinggian air didalam air chamber lebih tinggi dari kedudukan  check valve (9), maka udara yang berada didalam air chamber tertekan sehingga menimbulkan “Water hammer efect” dan menekan air kebawah sehingga delivery valve tertutup dan air terdorong keluar melalui check valve (9) dan delivery pipe (8). Sementara itu didalam rumah pompa (5) waste valve (1) membuka kembali akibat berat dari valve itu sendiri, sehingga sebagian air didalam rumah pompa (5) terbuang keluar melalui waste valve (1) dan air mengalir kembali dari sumber air (3) kedalam rumah pompa (5) sampai akhirnya mampu mendorong kembali waste valve (1) sehingga tertutup lagi dan air masuk kedalam air chamber (7). Demikian siklus tersebut terjadi berulang-ulang sehingga terjadi proses pemompaan dari sumber air ketempat yang lebih tinggi dari sumber air tersebut.

Keuntungan Sistem Hidrolik

Sistem hidrolik memiliki beberapa keuntungan, antara lain :

1. Fleksibilitas.

Sistem hidrolik berbeda dengan metode pemindahan tenaga mekanis dimana daya ditransmisikan dari engine dengan shafts, gears, belts, chains, atau cable (elektrik). Pada sistem hidrolik, daya dapat ditransfer ke segala tempat dengan mudah melalui pipa/selang fluida.

2. Melipat gandakan gaya.

Pada sistem hidrolik gaya yang kecil dapat digunakan untuk menggerakkan beban yang besar dengan cara memperbesar ukuran diameter silinder.

3. Sederhana.

Sistem hidrolik memperkecil bagian-bagian yang bergerak dan keausan dengan pelumasan sendiri.

4. Hemat.

Karena penyederhanaan dan penghematan tempat yang\ diperlukan system hidrolik, dapat mengurangi biaya pembuatan sistem.

5. Relatif aman.

Dibanding sistem yang lain, kelebihan beban (over load) mudah dikontrol dengan menggunakan relief valve.

Kekurangan Sistem Hidrolik

Sistem hidrolik memiliki pula beberapa kekurangan:

1. Gerakan relatif lambat.

2. Peka terhadap kebocoran.

10.  ELEVATOR PUMP

PC Pump bekerja dengan mengandalkan 2 elemen utama yang telah dijelaskan seperti diatas. Adapun Motor drive sebagai prime mover (penggerak) berada di permukaan yang menggerakkan rotor di lubang sumur. Pompa (rotor & stator) berada dibawah lubang perforasi untuk memastikan bahwa pompa berada dibawah fluid level untuk mengantisipasi loss flow yang terjadi. Fluida mengalir kedalam stator dan terus mengair melalui tubing  hingga ke permukaan.

Kelebihan & Kekurangan

Keunggulan PC pump terletak pada tingginya efisiensi volumetric yang mencapai 80%. Dibandingkan dengan metode artificial lift lain, PC Pump merupakan yang tertinggi efisiensi volumetriknya. PC pump sangat baik dalam mengatasi masalah kepasiran dan paraffin. Keunggulan lainnya adalah

1. Desain pemasangan peralatan yang cukup sederhana

2. Tidak terjadi gas lock

3. Mampu mengangkat hampir keseluruhan jenis oil (sekitar 5-42 0API)

4. Penggunaaan energy yang efisien

Kekurangan PC Pump terletak pada rentannya dengan temperature yang tinggi. Batas maksimum suhu tertinggi adalah 250 F. Beberapa kekurangan PC Pump adalah :

1. Sensitif terhadap tekanan yang berlebihan

2. Tidak kompatibel dengan beberapa chemical, H2S & oil gravity yang tinggi.

3. Kedalaman yang bisa dicapai sekitar 6000 ft. Sangat rendah bila dibandingkan dengan ESP & gas lift yang mencapai 15,000 ft.

4. Flow rate PC pump hanya sekitar 8000 bpd. Sangat rendah bila dibandingkan dengan ESP yang mencapai 50,000 bpd & Gas Lift yang mencapai 80,000 bpd.