Membandingkan Pump Piston dan Gear untuk Transfer Cairan Industri

Dalam aplikasi industri, transfer fluida adalah proses penting yang mencakup berbagai operasi—mulai dari sirkulasi air sederhana hingga reaksi kimia yang kompleks. Pemilihan pompa transfer fluida, sebagai peralatan inti, secara langsung memengaruhi efisiensi produksi, biaya operasional, dan stabilitas sistem. Menghadapi segudang pilihan pompa, para insinyur sering kali menghadapi keputusan penting: haruskah mereka memilih pompa piston berdaya tinggi atau pompa roda gigi yang ringkas? Pilihan yang buruk dapat menyebabkan ketidakefisienan, melonjaknya biaya perawatan, atau bahkan gangguan pada seluruh lini produksi. Oleh karena itu, pemahaman yang menyeluruh tentang karakteristik, keunggulan, kekurangan, dan aplikasi yang sesuai dari pompa piston dan roda gigi sangat penting untuk membuat keputusan yang tepat.

Pompa transfer fluida adalah perangkat mekanis yang dirancang untuk memindahkan cairan. Dengan memberikan energi pada fluida, ia mengatasi hambatan, memungkinkan cairan mengalir dari elevasi rendah ke tinggi atau dari zona bertekanan rendah ke tinggi.

Berdasarkan prinsip kerjanya, pompa transfer fluida dapat dikategorikan menjadi beberapa jenis, termasuk:

• Pompa Perpindahan Positif: Memanfaatkan perubahan volume ruang untuk mentransfer fluida, seperti pompa piston, pompa roda gigi, pompa sekrup, dan pompa diafragma.
• Pompa Dinamis: Menggunakan impeler berputar untuk menerapkan gaya sentrifugal pada fluida, termasuk pompa sentrifugal, pompa aliran aksial, dan pompa aliran campuran.
• Jenis Lain: Seperti pompa jet dan pompa elektromagnetik.

Saat memilih pompa transfer fluida, parameter berikut harus dipertimbangkan:

• Laju Aliran (Q): Volume fluida yang ditransfer per satuan waktu, biasanya diukur dalam meter kubik per jam (m³/jam) atau liter per menit (L/mnt).
• Head (H): Kemampuan pompa untuk mengatasi hambatan fluida, biasanya dinyatakan dalam meter (m) atau pascal (Pa).
• Daya (P): Daya masukan yang dibutuhkan oleh pompa, diukur dalam kilowatt (kW).
• Efisiensi (η): Rasio daya keluaran terhadap daya masukan, yang mencerminkan pemanfaatan energi pompa.
• Tekanan Kerja (p): Tekanan yang ditahan pompa selama pengoperasian, biasanya dalam megapaskal (MPa).
• Karakteristik Medium: Viskositas, densitas, suhu, korosivitas, dan abrasivitas fluida.

Pompa piston, juga dikenal sebagai pompa torak atau resiprokal, adalah pompa perpindahan positif yang menggunakan gerakan bolak-balik piston di dalam silinder untuk mentransfer fluida. Terkenal karena kinerja tekanan tingginya yang luar biasa, mereka mendominasi aplikasi seperti pembersihan bertekanan tinggi, injeksi bahan kimia, dan ekstraksi minyak dan gas.

Mekanisme inti dari pompa piston terletak pada gerakan bolak-balik piston. Saat piston bergerak maju, vakum terbentuk di dalam silinder, menarik fluida melalui katup masuk. Ketika piston menarik kembali, katup masuk menutup, katup keluar membuka, dan fluida dikeluarkan secara paksa. Gerakan bolak-balik ini memastikan transfer fluida yang berkelanjutan.

Prosesnya dapat dipecah menjadi empat tahap:

• Langkah Pemasukan: Piston bergerak mundur, meningkatkan volume silinder dan mengurangi tekanan, memungkinkan fluida masuk melalui katup masuk.
• Langkah Kompresi: Piston bergerak maju, mengurangi volume silinder dan meningkatkan tekanan, menutup kedua katup.
• Langkah Pengeluaran: Piston terus bergerak maju, semakin meningkatkan tekanan hingga melebihi tekanan keluar, membuka katup keluar untuk mengeluarkan fluida.
• Langkah Reset: Piston bergerak mundur, mengurangi tekanan dan menutup katup keluar, mempersiapkan langkah pemasukan berikutnya.

Berdasarkan jumlah dan pengaturan piston, pompa piston dapat diklasifikasikan menjadi:

• Pompa Piston Silinder Tunggal: Desain sederhana tetapi dengan pulsasi aliran yang signifikan.
• Pompa Piston Silinder Ganda: Mengurangi pulsasi aliran, banyak digunakan.
• Pompa Piston Triplex: Pulsasi aliran minimal, ideal untuk aplikasi yang membutuhkan aliran stabil.
• Pompa Piston Multi-Silinder: Digunakan dalam aplikasi industri skala besar.
• Pompa Piston Radial: Desain ringkas untuk skenario bertekanan tinggi.
• Pompa Piston Aksial: Struktur sederhana untuk aplikasi tekanan sedang hingga tinggi.

• Kemampuan Tekanan Tinggi: Unggul dalam lingkungan bertekanan tinggi.
• Kontrol Aliran yang Tepat: Menawarkan laju aliran yang stabil dan akurat.
• Penerapan Luas: Menangani fluida dengan viskositas, abrasivitas, dan korosivitas yang bervariasi.
• Self-Priming yang Kuat: Beberapa model dapat menarik fluida dari posisi rendah.

• Perawatan Tinggi: Struktur yang kompleks membutuhkan perawatan rutin.
• Kebisingan: Bisa berisik, terutama di bawah tekanan tinggi.
• Biaya: Biaya manufaktur yang lebih tinggi, terutama untuk model tekanan tinggi, aliran tinggi.
• Keterbatasan Aliran: Umumnya laju aliran lebih rendah dibandingkan dengan pompa roda gigi.
• Pulsasi: Aliran keluaran menunjukkan pulsasi, membutuhkan tindakan mitigasi.

Pompa piston banyak digunakan dalam:

• Pembersihan Bertekanan Tinggi: Pembersihan kendaraan, bangunan, dan peralatan.
• Injeksi Bahan Kimia: Pengolahan air, produksi bahan kimia.
• Ekstraksi Minyak dan Gas: Operasi pemulihan yang ditingkatkan.
• Sistem Hidrolik: Menggerakkan mesin hidrolik.
• Pengolahan Makanan: Mentransfer bubur makanan, jus.
• Farmasi: Menangani cairan obat.

Pompa roda gigi, yang menggunakan roda gigi yang saling mengunci untuk mentransfer fluida, dihargai karena kesederhanaannya, laju aliran yang tinggi, dan perawatan yang rendah. Mereka umumnya digunakan dalam transfer bahan bakar, sistem pelumasan, dan aplikasi hidrolik.

Pengoperasiannya bergantung pada dua roda gigi yang saling mengunci. Saat mereka berputar, ruang di antara gigi roda gigi mengembang dan menyusut, menarik dan mengeluarkan fluida. Fluida dibawa dari ruang masuk ke ruang keluar.

• Pompa Roda Gigi Eksternal: Roda gigi saling mengunci secara eksternal; sederhana dan banyak digunakan.
• Pompa Roda Gigi Internal: Satu roda gigi saling mengunci di dalam roda gigi lainnya; lebih tenang dengan self-priming yang lebih baik.
• Pompa Roda Gigi Spur: Gigi lurus; sederhana tetapi berisik.
• Pompa Roda Gigi Heliks: Gigi miring; pengoperasian lebih halus.
• Pompa Roda Gigi Herringbone: Menangani beban aksial secara efektif.

• Laju Aliran Tinggi: Cocok untuk transfer volume tinggi.
• Ringkas dan Ringan: Desain yang hemat ruang.
• Self-Priming: Dapat menarik fluida dari level rendah.
• Keandalan: Konstruksi sederhana memastikan daya tahan.
• Perawatan Rendah: Persyaratan perawatan minimal.

• Tekanan Terbatas: Tidak cocok untuk tugas bertekanan tinggi.
• Sensitivitas Viskositas: Kinerja bervariasi dengan ketebalan fluida.
• Abrasi dan Korosi: Rentang terhadap fluida abrasif atau korosif.
• Kebisingan: Beberapa model beroperasi dengan keras.

Pompa roda gigi lazim dalam:

• Transfer Bahan Bakar: Pompa bensin, tanker.
• Sistem Pelumasan: Mesin, transmisi.
• Hidrolik: Sistem daya mesin.
• Produksi Bahan Kimia: Memindahkan bahan mentah.
• Pengolahan Makanan: Menangani minyak, sirup.
• Plastik: Mentransfer polimer cair.

Pompa piston (misalnya, model triplex) menghasilkan 10–20 MPa untuk pencucian kendaraan yang efektif.

Pompa roda gigi eksternal memastikan aliran bahan bakar yang stabil di pompa bensin.