Pompa sentrifugal memanfaatkan gaya sentrifugal untuk meningkatkan energi tekanan pada aliran fluida dengan bantuan impeller. Energi tekanan ini adalah hasil konversi dari energi kinetik (kecepatan) yang berasal dari putaran impeller. Artinya, semakin cepat putaran impeller, semakin besar pula tekanan air bisa dihasilkan.
Air atau fluida bisa mengalir karena adanya perbedaan tekanan. Dengan kata lain, tekanan ini mendorong air untuk mengalir ke arah tertentu. Let’s say kalian ingin mengalirkan air dari tempat rendah ke tempat yang lebih tinggi, misal dari sumur ke bak mandi, maka tekanan air harus sesuai agar bisa terdorong ke atas.
Sekarang pertanyaannya, bagaimana cara mengimplementasikan gaya sentrifugal pada pompa air? Apa saja aplikasinya dalam kehidupan sehari hari selain pompa air sumur tadi? Untuk menjawab nya, bacalah dengan seksama penjelasan di bawah ini.
Efek gaya sentrifugal
Kalian pasti sudah melihat bagaimana gaya sentrifugal ini, hanya saja kalian tidak sadar. Gaya sentrifugal terjadi ketika objek mengalami gerakan melingkar dan ada tendensi untuk terlempar ke arah luar. Coba lihat gambar di bawah:
Saat tali putaran tersebut dilepas, seketika benda akan terlempar dan hal ini membuktikan adanya gaya sentrifugal. Nah, bagaimana gaya seperti ini bisa membantu kita mengisi bak mandi dengan ari sumur atau mengairi sawah dengan air sungai?
Pengertian Pompa Sentrifugal
Pompa sentrifugal atau centrifugal pump adalah suatu perangkat yang mengubah energi dalam beberapa tahap, mulai dari energi listrik, energi mekanik, energi kinetik, dan akhirnya menjadi energi tekanan pada air dengan memanfaatkan gaya sentrifugal. Fungsinya adalah untuk memberi tekanan pada fluida, dalam kasus ini air, agar bisa mengalir ke tempat yang diinginkan. Singkatnya, pompa seperti mengisap air kemudian mendorongnya.
Berbeda dengan kompresor yang memberi tekanan pada udara, pompa adalah alat yang memberi tekanan pada benda cair. Jadi, ketika air dipanaskan dan menjadi uap, maka pompa sudah tidak ideal untuk digunakan.
Cara Kerja Pompa Sentrifugal
Setelah faham apa itu gaya sentrifugal dan efeknya secara garis besar, selanjutnya kita akan membahas secara mendatail langkah demi langkah prinsip kerja dari pompa sentrifugal ini.
1. Impeller berputar
Dinamo atau motor dihidupkan oleh energi listrik agar bisa memutar poros yang terhubung ke impeller. Selain motor, impeller juga bisa digerakkan oleh mesin berbahan bakar bensin. Intinya, impeller harus berputar (sebagai bentuk energi mekanik) agar pompa sentrifugal bisa bekerja.
2. Air masuk ke pompa
Ketika impeller berputar, air pada bagian tengah impeller (mata impeller) akan ikut berputar dan terlempar keluar. Setelah itu, air akan digantikan dengan air baru yang masuk melalui saluran hisap.
Kondisi ini membuat tekanan pada bagian tengah impeller mengecil (bernilai negatif), bahkan lebih rendah dari tekanan atmosfer luar yang kita rasakan setiap hari (P < Patm). Tekanan yang sedemikian kecil membuat air terhisap, dengan kata lain terdorong masuk oleh tekanan atmosfer. Proses ini terjadi terus menerus selama impeller beroperasi dengan baik.
Untuk menciptakan kondisi hisap seperti di atas, air harus tersedia dalam impeller sejak awal, bahkan saat pompa dimatikan/sebelum dinyalakan. Fungsinya sebagai pancingan agar tekanan dalam mata impeller betul betul kecil. Sekiranya tidak ada air (hanya udara), maka tekanannya tidak akan cukup untuk mengisap air.
3. Perubahan energi mekanik ke kinetik
Putaran impeller membuat air di sekelilingnya juga ikut berputar dan memberikan gaya sentrifugal ke partikel air. Akibatnya, air bergerak keluar (terhempas) dengan kecepatan dan tekanan yang lebih besar (Pressure & Kinetic Energy di gambar). Inilah salah satu indikasi bahwa energi kinetik pada air berasal dari energi mekanik impeller. Selanjutnya adalah bagaimana membuat energi kinetik untuk menambah tekanan pada air.
4. Desain khusus casing pompa sentrifugal
Air yang telah bertambah kecepatan dan tekanannya pada poin 3, kemudian mengalir dalam saluran yang luas penampanngnya makin besar (namanya volute/diffuser). Desain khusus ini dibuat dengan tujuan tertentu yaitu menurunkan kecepatan sementara menambah tekanan pada aliran air. Inilah salah satu pengaplikasian hukum Bernoulli dimana tekanan berbanding terbalik dengan kecepatan aliran fluida (dengan asumsi massa jenisnya konstan).
Saluran ini juga biasa disebut sebagai saluran tekan yang bertujuan untuk menaikkan tekanan fluida dengan menurunkan kecepatan alirannya.
5. Air keluar dari pompa
Terakhir, air keluar melalui saluran buang untuk kemudian disalurkan. Air yang keluar diharapkan memiliki tekanan yang cukup untuk bisa mengalir dan mengatasi resistance alias hambatan. Contoh hambatan adalah ketinggian, jarak, endapan alam pipa dan sebagainya.
Baca juga: Apa Itu Turbin? Berikut Cara Kerja Turbin Berdasarkan Fungsinya!
Komponen pompa sentrifugal
Berikut komponen penting dari sistem pompa sentrifugal serta peranannya:
| Komponen | Fungsi |
| suction nozzle | saluran hisap sebagai jalur masuknya fluida ke pompa |
| impeller | komponen utama pompa sentrifugal, untuk meningkatkan energi kinetik aliran air |
| bearing | ada dua bearing yaitu thrust dan redial bearing, fungsinya untuk mengurangi gaya gesek antara shaft (poros) dan lubang poros |
| discharge nozzle | saluran buangan sebagai jalur keluarnya fluida dari pompa |
| shaft | komponen mekanikal yang meneruskan tenaga dari motor ke impeller agar bisa berputar |
| casing (volute) | berbentuk seperti corong melengkung dengan luas penampang yang semakin bertambah. Fungsinya untuk menerima aliran air dari impeller dan mengubah energi kinetik menjadi tekanan pada fluida. |
Aplikasi Pompa Sentrifugal
Pompa sentrifugal telah digunakan di beberapa sektor mulai dari industri manufaktur, perminyakan, pembangkit listrik bahkan sampai sebagai pompa air yang tiap hari kalian lihat. Di sektor industri, pompa sentrifugal dipakai untuk mengalirkan berbagai macam cairan seperti minyak, oli, cairan ammonia, cairan nitrogen dan masih banyak lagi.
Bisa dibilang, jenis pompa sentrifugal termasuk paling banyak digunakan karena kelebihan yang dimilikinya. Salah satunya adalah kemduahan dalam mengoperasikannya, maintenance atau pemeliharaan yang relatif mudah dan murah, tidak berisik dan sebagainya.
