ANALISIS INSTALASI POMPA PEMADAM KEBAKARAN PADA KOMPLEKS TERMINAL BAHAN BAKAR MINYAK MERAUKE

Jurnal Ilmiah Mustek Anim Ha Vol.3 No. 3, Desember 2014 ISSN 2089-6697

ANALISIS INSTALASI POMPA PEMADAM KEBAKARAN PADA KOMPLEKS TERMINAL BAHAN BAKAR MINYAK MERAUKE

Agus Samsul Arifin, Peter Sahupala, Daniel Parenden Email: [email protected] Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Musamus

ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kelayakan dari suatu instalasi pompa dengan memperhitungkan total kerugian head serta ketersediaan daya pompa pada keseluruhan instalasi yang dihitung apakah akan terjadi kavitasi ataukah tidak, pada Kompleks Terminal Bahan Bakar Minyak Pertamina Merauke. Adapun data-data yang diambil adalah data reservoar, panjang pipa, sudut belokan pipa, diameter pipa dan data pompa serta gambaran instalasi yang ada. Pengolahan data dilakukan dengan metode Hazen-Williams. Data dianalisis melalui perhitungan head pompa untuk mendapatkan NPSH yang tersedia dan NPSH yang dibutuhkan. Perhitungan Head Loses menunjukkan bahwa kecepatan air pada pipa akhir adalah sebesar 20,762 m/detik, kecepatan aliran air yang masuk ke pompa adalah 2,9197m/detik, kapasitas debit 341,126 m3/jam sedangkan kapasitas yang terpasang adalah sebesar 340,687 m3/jam dengan kebutuhan daya sebesar 27,205 kW, sedangkan daya yang terpasang adalah sebesar 28 kW. Head Isap Positip Neto yang tersedia adalah 5,76 m dan Head Isap Positip Neto yang diperlukan adalah 5,76 m, Head Total adalah sebesar 72 m sedangkan Head maksimum pada pompa adalah sebesar 80 m sehingga dapat dinyatakan pompa bekerja dalam keadaan aman dan tanpa mengalami kavitasi. Kata kunci: Pompa, Kerugian Head, Kavitasi, Pipa

dilakukan

PENDAHULUAN

dengan

metode

gravitasi

Pompa pada umumnya digunakan

maupun dengan sistem aliran bertekanan.

sebagai sarana untuk menghantarkan

Umumnya bagian perpipaaan dan

fluida baik berupa gas maupun cairan dari

detailnya merupakan standar dari unit,

suatu tempat ke tempat yang lain.

seperti ukuran diameter, jenis katup yang

Adapun

akan dipasang, baut dan gasket pipa,

sistem

pengaliran

fluida

penyangga pipa dan lain-lain, sehingga

267


dengan

demikian

akan

terdapat

bakar. Dengan jumlah tangki bahan

keseragaman ukuran antara satu dengan

bakar yang berjumlah 9 (sembilan)

yang lainya. Sedangkan di pasaran telah

tangki akan memerlukan suatu sistem

banyak dijumpai berbagai jenis pipa dan

penyediaan air yang dapat bekerja

pompa dengan ukuran dan bahan-bahan

secara

tertentu sesuai dengan kebutuhan kita.

mendistribusikan air dari reservoar ke

Perencanaan suatu jalur pipa yang

optimal

untuk

atas tangki bahan bakar sebagai

tersusun dari beberapa buah pipa yang

pencegah

disusun secara seri maupun paralel maka

Berdasarkan permasalahan tersebut

persoalan yang dihadapi belum begitu

maka perlu dilakukan analisis terkait

rumit, namun banyak juga jalur pipa yang

dengan kemungkinan terjadinya Head

ada bukan merupakan suatu rangkaian

Loses pada sistem distribusi air.

yang sederhana melainkan suatu jaringan

Tujuan dari penulisan ini adalah; (1).

pipa yang sangat kompleks, sehingga

Menghitung

memerlukan penyelesaian yang lebih

terjadi pada pompa., (2). Menghitung

teliti. Dalam perencanaan itu hal-hal yang

besar Head Isap Positip Netto yang

perlu

tersedia dan Head Isap Positip Netto

diperhitungkan

diantaranya

besarnya kapasitas pompa dan kecepatan

terjadinya

kerugian

kebakaran.

head

yang

yang diperlukan.

aliran dari pipa yang melalui jalur pipa dan hal-hal lain yang perlu diperhitngkan

TINJAUAN PUSTAKA Fluida adalah suatu zat/bahan yang

dalam hal perencanaan. Perkembangan sistem penyediaan

bentuknya dapat berubah secara kontinyu

bersih

dan

akibat gaya geser (Harijono Djojodhardjo,

perencanaan yang teliti serta cara

1983). Dapat pula didefinisikan sebagai

yang praktis dan ekonomis sangatlah

zat yang dapat mengalir bila ada

diperlukan. Head Loses pada suatu

perbedaan tekanan dan atau tinggi. Suatu

instalasi distribusi air ke atas tangki

sifat dasar fluida nyata, yaitu tahanan

bahan

menyebabkan

terhadap aliran yang diukur sebagai

terhambatnya proses distribusi air

tegangan geser yang terjadi pada bidang

dari reservoar ke atas tangki bahan

geser yang dikenai tegangan tersebut

air

bakar

terus

akan

berlanjut,

268


adalah viskositas atau kekentalan atau

fluida encer, aliran lorong besar,

kerapatan

tersebut.

Re > 4000, aliran bercampur

Berdasarkan wujudnya, fluida dapat

dari lapisan ke lapisan, bahkan

dibedakan menjadi dua bagian yaitu:

seperti bergulung-gulung.

zat

fluida

a) Fluida gas, merupakan fluida dengan

Penentuan

aliran

fluida

cair

partikel yang renggang Dengan gaya

laminer atau turbulen ditentukan oleh

tarik antara molekul sejenis relatif

Reynolds number (bilangan Reynolds).

lemah dan sangat ringan sehingga

Teori Reynolds merumuskan bahwa untuk

dapat melayang dengan bebas serta

aliran internal (internal flow) atau aliran

volumenya tidak menentu.

yang mengalir dalam pipa, jenis aliran

b) Fluida cair, merupakan fluida dengan

yang terjadi dapat diketahui dengan

partikel yang rapat Dengan gaya tarik

mendapatkan bilangan Reynoldsnya

antara molekul sejenisnya sangat

(Raswari, 1986) dari persamaan:

kuat dan mempunyai permukaan bebas

serta

cenderung

untuk

Re =

D = diameter hidraulik (m)

laminer, untuk fluida cair dapat

•

ν= viskositaskinematis (m2/s) Jenis

aliran

berdasarkan

bilangan

Reynolds untuk aliran internal : Aliran

laminer,

merupakan

aliran

dengan

kecepatan

konstan. Aliran tetap dan tidak ada partikel

pencampuran antara

partikel-

lapisan.Terjadi

karena kecepatan aliran rendah, fluida cukup kental, aliran pada lorong sempit dan Re < 2300. •

..................... 2.1

V = kecepatan aliran (m/s)

Fluida gas sifat aliran dianggap

:

ν

Dengan :

mempertahankan volumenya.

dibedakan menjadi dua bagian yaitu

VxD

Aliran

turbulen,

merupakan

aliran dengan kecepatan tinggi,

a) Re < 2300, aliran adalah laminar b) Re > 4000, aliran adalah turbulen c) 2300 < Re < 4000, aliran adalah transisi. Dalam pengaliran air mulai dari sumber air hingga masuk ke dalam boiler tidak terlepas dari persamaan-persamaan dasar aliran fluida sebagai berikut : a) Persamaan Kontinuitas Persamaan kontinuitas diperoleh dari

269


hukum

kekekalan

massa

yang

yang ditambahkan ke fluida atau yang

menyatakan bahwa untuk aliran yang

diambil

stasioner massa fluida yang melalui

dinyatakan

ke

dalam

bentuk

semua bagian dalam arus fluida tiap

persamaan

yang

disebut

dengan

satuan

persamaan Bernoulli, yaitu :

waktu

adalah

sama,

dan

𝑝1

dinyatakan (White, 1986) dengan :

𝜌

𝑚̇ = 𝜌1 𝑄1 = 𝜌2 𝑄2 = 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛 …...2.2

+

𝑣12 2𝑔

dari

+ 𝑧1 =

aliran

yang

v1 dan v2

.....2.4

= kecepatan aliran pada titik 1 dan 2

berubah menjadi :

z1 dan z2

= A2. V2 ...................2.3

+ 𝑧2

2𝑔

= tekanan pada titik 1

konstan sehingga persamaan 2 akan

A1.V1

𝑣22

dan2

termampatkan, tekanan (p) adalah

= Q2

𝜌

+

ini

2.2

tidak

Q1

𝑝2

Konsep

Dengan : p1 dan p2

Untuk

fluida.

= perbedaan ketinggian antara titik 1 dan 2

Dengan :

r

= berat jenis fluida

g

= percepatan

2

A

= luas penampang (m )

V

= kecepatan aliran di tiap

gravitasi

9,8 m/s2 Persamaan

di

atas

digunakan

jika

penampang (m/s)

diasumsikan tidak ada kehilangan energy

b) Persamaan Bernoulli

antara dua titik yang terdapat dalam aliran fluida, namun biasanya beberapa head losses

Hukum kekekalan energi menyatakan

terjadi diantara dua titik. Jika head losses tidak

energi tidak dapat diciptakan dan tidak

diperhitungkan maka akan menjadi masalah

dapat

dimusnahkan

namun

dapat

dalam penerapannya di lapangan. Jika head

diubah dari suatu bentuk ke bentuk

losses

lain. Energi yang ditunjukkan dari

persamaan Bernoulli di atas dapat ditulis

persamaan energi total di atas, atau

menjadi persamaan baru, dirumuskan sebagai :

dikenal sebagai head pada suatu titik dalam aliran steady adalah sama dengan total energi pada titik lain sepanjang aliran fluida tersebut. Hal ini berlaku selama tidak ada energy

𝑝1 𝜌

+

𝑣12 2𝑔

dinotasikan

+ 𝑧1 =

𝑝2 𝜌

+

dengan

𝑣22 2𝑔

“hl”

maka

+ 𝑧2 + ℎ𝑙

....2.5 c) Persamaan Momentum Hukum menyatakan

kedua

Newton

perubahan

yang

momentum

270


suatu benda itu sebanding dengan

White (1986), salah satu persamaan

gaya

yang

yang

bekerja

pada

benda

dapat

digunakan

adalah

tersebut. Dengan kata lain momentum

Persamaan Darcy-Weisbach yaitu :

aliran fluida terjadi karena adanya

hf = f x

perubahan kecepatan aliran.

V2 2g

................. 2.8

f = Faktor gesekan (diperoleh dari

Laju aliran massa,

diagram Moody).

m=rxAxV=rxQ

L = Panjang pipa (m)

Persamaan 2.6 akan menjadi :

D = Diameter (m)

F = m x (V2– V1) (N/m2) .....2.7

V2

Dengan :

2g

= Head kecepatan

m = massa aliran fluida (kg/s)

Sedangkan untuk menghitung

Q = Debit aliran air (m3/s) fluida

kerugian tekanan dalam pipa yang pada

penampang 2 (m/s) V1 = kecepatan

d

x

Dengan :

F = r.Q.(V2 – V1) (N/m2).....2.6

V2 = kecepatan

L

relative sangat panjang, menurut Sularso

fluida

pada

digunakan

penampang 1 (m/s)

Williams :

Mekanika fluida memperlihatkan bahwa

hf =

ada 2 macam bentukkehilangan energi, yaitu

(2004)

umumnya

persamaan

10,667 x Q1,85 c1,85 x D4,85

Hazen-

.......... 2.9

Dengan : L = Panjang pipa (m) D = Diameter pipa (inc)

a. Kehilangan Longitudinal

Q = Debit aliran air (m3/h)

(Longitudinal Losses) Kehilangan longitudinal, yang disebabkan oleh gesekan sepanjang lingkaran

pipa.

Ada

beberapa

C = Koefisien Hazen-Williams b. Kehilangan Lokal (Local Losses) Kerugian

lokal

adalah

persamaan yang dapat digunakan

kerugian head yang disebabkan

dalam

karena sambungan, belokan, katup,

menentukan

kehilangan

longitudinal hfapabila panjang pipa

pembesaran/pengecilan

L meter dan diameter d mengalirkan

sehingga

kecepatan

rata-rata

V.

oleh

penampang,

Messina

(1986)

Menurut

271


dirumuskan dengan :

penampang digunakan rumus

h1 = ho + hb + hc (m) ........ 2.10

dari (Saleh, 2002) :

a. Kerugian

ho = K c 2g(m) ............2.12

pada

bagian

pemasukan Untuk menghitung kerugian head pada

bagian

pemasukan

V2

Dengan : kc = koefisien penampang

digunakan rumus dari (Messina, 1986) :

Besarnya 2

V 2g

ho = K o

perubahan

mempengaruhi

kecepatan

akan

besarnya

fluida

yang mengalir dalam suatu pipa.

Dengan :

Jumlah dari aliran fluida mungkin

Ko = Koefisien pemasukan pada

dinyatakan sebagai volume, berat atau

bagian masuk pipa

massa fluida dengan masing-masing

b. Kerugian karena sambungan

laju aliran ditunjukan sebagai laju

Untuk menghitung kerugian head

aliran volume (m3/s), laju aliran berat

karena belokan digunakan rumus

(N/s) dan laju aliran massa (kg/s).

Fuller (Sularso, 2002) :

Kapasitas aliran (Q) untuk fluida

V2

hb = f 2g (m)

yang incompressible yaitu:

Dengan f = koefisien kehilangan

Dengan:

karena sambungan

Q = Laju aliran Volume (m3/s)

f = [0,131 + D

1,847 ( ) 2R

3,5

A = Luas Penampang Aliran (m2) θ

]( ) 90

0,5

.....2.11

v = Kecepatan Aliran Fluida (m/s) Laju aliran berat fluida (W),

Dengan : R = jari - jari lengkungan sumbu

c. Kerugian

dirumuskan sebagai: W =r. A. v

sambungan karena

perubahan

Kerugian menghitung kerugian karena

...........................2.15

Dengan: W = Laju Aliran Berat Fluida

penampang

head

Q = A . v ........................2.14

perubahan

(N/s) r = Berat Jenis Fluida (N/m3)

272


Laju aliran fluida massa (M) dinyatakan sebagai: M=ρ.A.v

dengan

parameter-

parameter yang diketahui besarnya. ............2.16

Besarnya

Reynold

(Re)

Dengan:

dihitung

dengan

menggunaan

M = Laju Aliran Massa Fluida

persamaan:

(kg/s)

Re =

ρ = Massa Jenis Fluida (kg/m ) 3

Aliran fluida yang mengalir

ρdV

kedalam

dua

tipe

aliran

yaitu

“laminar” dan “turbulen”. Aliran dikatakan partikel

laminar fluida

jika

partikel-

yang

bergerak

mengikuti garis lurus yang sejajar pipa dan bergerak dengan kecepatan sama. Aliran disebut turbulen jika partikel

mengikuti

fluida

lintasan

bergerak sembarang

disepanjang pipa dan hanya gerakan

Dengan: µ = Viskositas Dinamik (Pa.dtk) d = Diameter Dalam Pipa (m) V = Kecepatan Aliran Fluida (m/dtk) ρ = Rapat Massa (Kg/m3) Re = Reynold Number Karena

Hasil

diperoleh

dinamik

merupakan viskositas kinematik (v) maka bilangan Reynold dapat juga dinyatakan: Re =

eksperimen

viskositas

dibagi dengan massa jenis fluida

rata-ratanya saja yang mengikuti sumbu pipa.

dapat

....................2.17

µ

didalam pipa dapat diklasifikasikan

tiap

mengetahui

𝑉𝑑 𝑣

...........2.18

Dengan:

bahwa koefisien gesekan untuk pipa

d = Diameter Dalam Pipa (m)

silinders

merupakan

V = Kecepatan Aliran Fluida (m/dtk)

bilangan

Reynold

fungsi (Re).

dari

Dalam

menganalisa aliran didalam saluran tertutup, sangatlah penting untuk

v = Viskositas Kinematik (m3/dtk) Re = Reynold Number Aliran

akan

laminar

jika

mengetahui tipe aliran yang mengalir

bilangan Reynold kurang dari 2000

dalam pipa tersebut. Untuk itu harus

dan akan turbulen jika bilangan

dihitung besarnya bilangan Reynold

Reynold lebih besar dari 4000. Jika bilangan Reynold terlettak diantara

273


2000-4000

maka

disebut

aliran

m = Massa Fluida (kg) v = Kecepatan Aliran Fluida (m/s2)

transisi. Energi biasanya didefinisikan sebagai

kemampuan

untuk

Energi tekanan disebut juga dengan energi aliran adalah jumlah

melakukan kerja. Kerja merupakan

kerja

hasil

yang

memaksa elemen fluida bergerak

dimiliki secara langsung pada sutu

menyilang pada jarak tertentu dan

jarak tertentu. Energi dan kerja

berlawanan dengan tekanan fluida.

dinyatakan dalam suatu N.m (Joule).

Besarnya

Setiap fluida yang bergerak selalu

dirumuskan sebagai:

pemanfaatan

mempunyai

tenaga

energi.

Dalam

yang

dibutuhkan

energi

untuk

tekan

Ef = p . A . L

(Ef)

.........2.21

menganalisa masalah aliran fluida

Dengan: p = Tekanan Yang Dimiliki

yang harus dipertimbangkan adalah

Oleh (N/m2)

mengenai energi potensial, energi

A = Luas Penang Aliran (m2)

kinetik, dan energi tekanan.

L = Panjang Pipa (m)

Energi

potensial

menunjukan

energi yang dimiliki fluida dengan tempat jatuhnya. Energi potensial (EP) dirumuskan sebagai: EP = W . z

dirumuskan sebagai berikut: Ef =

𝑝𝑊

.................2.22

(N/m2) Total

W = Berat Fluida (N)

energi

pengaruh kecepatan

dimilikinya.

Energi

yang kinetik

dirumuskan sebagai: 1

Ek = 2 mv2 .............2.20 Dengan:

terjadi

macam energi diatas, dirumuskan

menunjukan

sebagai:

energi yang dimiliki oleh fluida karena

yang

merupakan penjumlahan dari ketiga

z = Benda Ketinggian (m) kinetik

ρ

Dengan: ɣ = Berat Jenis Fluida

...............2.19

Dengan:

Energi

Besarnya energi tekan dapat juga

E = Wz +

1

. 2

Persamaan

𝑊𝑣 2 g

+

𝑝𝑊

ini

ρ

.......2.23 dapat

dimodifikasi untuk menyatakan total energi dengan Head (H) dengan membagi

masing-masing

variabel

274


disebelah kanan persamaan dengan W

diperlukan. Besarnya NPSH yang

(berat fluida), dirumuskan sebagai:

diperlukan berbeda untuk setiap

H=z+

𝑣2 2g

𝑝

pompa.

+ ρ .....................2.24

Untuk

suatu

tertentu, NPSH yang diperlukan

NPSH yang tersedia ialah head

berubah menurut kapasitas dan

yang dimiliki oleh zat cair pada sisi

putarannya. Agar pompa dapat

isap pompa (ekivalen dengan

bekerja tanpa mengalami kavitasi,

tekanan mutlak pada sisi isap

maka harus dipenuhi persyaratan

pompa),dikurangi dengan tekanan

berikut:

uap jenuh zat cair ditempat tersebut .Dalam hal pompa yang menghisap

NPSH yang tersedia > NPSH yang

zat cair dari tempat terbuka (dengan tekan atmosfir pada permukaan zat cair) mak besarnya NPSH yang tersedia

dapat

ditulis

sebagai

diperlukan d. Kerugian Head (Head Losses) •

Kerugian Head Mayor

Aliran fluida yang melalui pipa akan selalu mengalami kerugian head

berikut : Hsv =

pompa

pa Υ

−

pv Υ

. Hal ini disebapkan oleh gesekan

− hs − his

yang terjadi antara fluida dengan

..........2.25 Dengan,

hsv

=

NPSH

yang

dinding

pipa

atau

perubahan

kecepatan yang dialami oleh aliran

tersedia(m) Pa = tekanan atmosfir (kgf/m2) Pv = tekanan uap jenuh (kgf/m2)

fluida (kerugian kecil). Kerugian head akibat gesekan dapat dihitung dengan menggunakan salah

y = berat zat cair persatuan volume(kgf/m3)

satu dari dua rumus berikut, yaitu: 1. Persamaan Darcy-Weisback yaitu:

Hs = head isap statis (m)

𝑣2

𝐿

His = kerugian head didalam pipa

hf = f d . 2g

isap (m)

Dengan:

.................2.28

hf = Kerugian Head Karena Head

tekanan

yang

besarnya sama dengan penurunan

Gesekan (m) f = Faktor Gesekan

tekanan ini disebut NPSH yang

275


d = Diameter Dalam Pipa (m)

1.


pips yaitu:

v = Kecepatan Aliran Fluida Dalam Pipa (m/dtk) g

=

Percepatan

Gravitasi

1 √𝑓

3,7

= 2,0 𝑙𝑜𝑔 (ℰ/𝑑) . . . . . .2.30

a. Blasius: 𝑓 =

0,316 𝑅𝑒 0,25

untuk

Re = 3000 - 100.000

(m/dtk2)

b. Von Karman: 𝑓 = 2,0 𝑙𝑜𝑔 [ 2,51 ]

Rumus ini pada umumnya dipakai untuk menghitung kerugian head dalam pipa yang relatif sangat seperti

jalur

𝑅𝑒√𝑓

1

2. Persamaan Hazen – Williams

panjang

Untuk daerah complate, rough

pipa

= 2,0 𝑙𝑜𝑔(𝑅𝑒√𝑓) − 0,8 Untuk Re sampai 3,106 2.

Untuk pipa kasar yaitu: 1

𝑑

penyaluran air minum.

Von Karman: 𝑓 = 2,0 𝑙𝑜𝑔 ℰ + 1,74

Bentuk umum persamaan Hasen–

3. Untuk pipa antara kasar dan

Williams yaitu: hf =

halus atau dikenal dengan daerah

10,666𝑄1,85 𝐶 1,85 𝑑4,85

L........2.29

hf = Kerugian Gesekan Dalam Pipa (m) Q = Laju Aliran Dalam Pipa

transisi yaitu:

Dengan:

Corelbrook-White: 1

ℰ/𝑑 2,51 = −2,0 𝑙𝑜𝑔 [ + ] 3,7 𝑅𝑒√𝑓 √𝑓

(m3/dtk) c. Kerugian Head Minor


Selain

C = Koefisien Kekerasan Pipa Untuk aliran turbulen Dengan bilangan Reynold lebih besar dari 4000,

maka

hubungan

antara

bilangan Reynol, faktor gesekan dan kekerasan relatif menjadi lebih kompleks. Faktor gesekan untuk aliran

turbulen

dalam

pipa

didapatkan dari hasil eksperimen, antara lain:

kerugian

yang

disebapkan oleh gesekan, pada suatu jalur pipa juga terjadi kerugian karena kelengkapan pipa seperti belokan siku, sambungan, katup

dan

sebagainya

yang

disebut dengan kerugian kecil (minor losses). Besarnya kerugian minor akibat adanya

kelengkapan

pipa

276


dirumuskan sebagai: ℎ𝑒 = 𝐾

𝑣2 2𝑔

relatip panjang seperti jalur pipa air minum atau lainnya.

...........2.31

𝑄1,83 10,666 . =𝑥 ℎ𝑓

Dengan: he = Head Losses Minor K = Koefisien kerugian v = Keceptan Aliran Fluida (m/dtk) Untuk pipa yang panjang(L/d >>>1000),

minor

losses

dapat

diabaikan tanpa kesalahan yang cukup berati menjadi penting pada pipa yang pendek.

L = C1,85 . D4,,85 Dengan : hf = Kerugian head (m) C

=

Koefisien,

seperti

yang

diperlihatkan dalam table 2.2 Kondisi Pipa dan harga C D = Diameter pipa (m) Q = Laju aliran (m3/s)

Head Dynamis atau Head

L = Panjang pipa (m)

kerugian (hl) yaitu merupakan head untuk mengatasi kerugian-kerugian gesekan yang timbul dalam suatu

METODOLOGI PENELITIAN a. Waktu dan Tempat Penelitian

pipa dalam suatu sistem, terdiri atas head kerugian gesek didalam pipa,

menghitung

penelitian

dilaksanakan

pada bulan Oktober 2013

katup, reducer atau belokan. Untuk

1. Waktu

kerugian

2. Tempat penelitian pada Terminal

didalam pipa pada khususnya aliran

Bahan

turbulen (Re > 4000) terdapat

Pertamina Merauke berlokasi di

beberapa macam rumus empiris,

Jalan Gudang Arang Kabupaten

namun pada hal ini yang akan

Merauke – Papua.

diketengahkan adalah menghitung head

dengan

mempergunakan

Rumus Hazen Williams.Rumus ini umumnya

digunakan

untuk

menghitung kerugian head atau kerugian gesek dalam pipa yang

Bakar

Minyak

PT.

b. Metode Pengambilan Data Metode yang di lakukan dalam penelitian ini adalah : 1. Studi lapangan yaitu dengan mengambil data secara langsung terhadap objek yang akan diamati

277


sesuai

di

lapangan.

Dicatat

penelitian ini adalah panjang

langsung pada lokasi penelitian

instalasi, katup, belokan, dan

guna mendapatkan data-data yang

ketinggian maksimum air pada

dibutuhkan.

tangki Bahan Bakar Minyak

2. Studi pustaka dilakukan dengan membaca atau mengutip literaturliteratur

yang

relevan

untuk proses pendinginkan. 2. Variabel terikat

atau

Variabel

terikat

merupakan

berkaitan dengan masalah yang

variabel yang dipengaruhi atau

akan dibahas baik dari segi teori

yang

mencakup dari

adanya variabel bebas. Sebagai

perhitungan,

segi formal

sehingga

menjadi

akibat

karena

dapat

variabel terikat dalam penelitian

membuat penyelesaian tugas akhir

adalah head kerugian pompa dan

ini.

besar debit aliran.

3. Kajian literatur terhadap teoriteori yang mendasari permasalahan yang diangkat serta

PEMBAHASAN Section I ini terdapat 3 belokan

penjelasan dari dosen

pipa dengan sudut belokan yaitu 2

pembimbing dan dosen mata

belokan dengan sudut 60o dan 1 belokan

kuliah .

dengan sudut 90o. Panjang keseluruhan

c. Variabel penelitian

pipa di section I adalah 14,2 meter.

1. Variabel bebas Variabel bebas adalah variabel yang mempengaruhi atau yang

Data Instalasi dari reservoar ke pompa

menjadi sebab perubahannya atau

timbulnya

dependen Dinamakan bebas

variabel (terikat).

sebagai

karena

mempengaruhi

variabel

bebas variabel

dalam lain.

Sebagai variabel bebas dalam

278


Tabel 1. Data instalasi dari reservoar ke pompa

Tabel 3. Data instalasi pipa ke masingmasing tangki bahan bakar minyak

Dari Reservoar ke Pompa Pipa

1 2 3

Diameter (m)

Panjang (m)

0,2032

1,6

0,2032

4.3

0,2032

8,3

Data instalasi dari Pompa ke jalur

Keluar dari pompa

Tinggi

Pipa Diameter Panjang Tanggi (m)

(m)

1

0,0762

5.5

8

2

0,0762

5.5

8

3

0,0762

5.7

8

4

0,0762

6.1

8

5

0,0762

5.9

6

6

0,0762

14.8

6

7

0,0762

5.3

7

8

0,0762

5.3

6

9

0,0762

5.7

7

tangki bahan bakar minyak

Tabel 2. Data instalasi dari pompa ke percabangan tangki BBM Pipa

Keluar dari pompa Diameter (m)

Panjang (m)

1

0,2032

5.5

2

0,2032

6.2

3

0,2032

18,20

4

0,2032

114

5

0,2032

9,8

6

0,2032

10

7

0,2032

67.20

8

0,2032

230.9

279


Tabel 4. Hasil perhitungan kerugian

Tabel 5. Data hasil perhitungan kerugian

gesekan pada jalur tangki BBM

gesek Panjang Pipa

Pip a

1

Kerugian Gesek (m)

Keluar dari

Ting

Kerugi

(m)

pompa

gi

an

34

3,487

2

0,4992

40

6,984

3,5

0,8736

4,5

1,1232

36

4,9858

Diamet

Panja

Tang

geseka

er (m)

ng (m)

gi

n

5.5

8

1.9

0,0762

2

0,0762

3

0,0762

5.5

8

1.9

5.7

8

1.9

4

0,0762

6.1

8

1.9

5

0,0762

5.9

6

1.4

Maka

diperoleh

bahwa

total

kerugian gesek ditambah dengan besar 6

0,0762

14.8

6

1.4

7

0,0762

5.3

7

1.6

8

0,0762

5.3

6

1.4

9

0,0762

5.7

7

1.6

kerugian belokan pipa disepanjang pipa dengan panjang 120 meter adalah sebesar 21,39845 meter.

Total

Sehingga diperoleh total kerugian head pada seluruh instalasi pompa adalah ∆𝐻 = 5.25614 + 30,32 + 15

15

+ 21,39845 ∆𝐻 = 71.966 𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 ≈ 72 𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟

NPSH Yang Tersedia NPSH yang tersedia adalah: head yang dimiliki oleh zat cair pada sisi isap pompa (ekivalen dengan tekanan mutlak pada sisi isap pompa), dikurangi dengan

280


tekanan uap jenuh zat cair di tempat

Dengan

tersebut . NPSH yang tersedia dapat

σ = koefisien kavitasi

ditulis sebagai berikut:

HN = head total pompa

ℎ𝑠𝑣 =

𝑃𝑎 𝑃𝑉 − 𝑍 − ℎ𝑙 − 𝛾 𝛾

Kecepatan

spesifik

ditentukan

dengan persamaan

Dengan :

2/3

Pa = Tekanan atmosfer 1.0332 kgf/cm2= 10332 kgf/m2

𝐷𝑒𝑛𝑔𝑎𝑛 ∶

Pv = Tekanan uap jenuh 0.04325 2

kgf/cm = 432.5 kgf/m

2

=

𝐷𝑛 = Kapasitas terbaik diperoleh

𝛾 = Berat zat cair persatuan volume 0.9957 kgf/l

𝐷𝑛 𝑁𝑠 = 𝑛 𝐻𝑛3/4

995.7

kgf/m3

341.126

m3/jam

2/3

5.6854 𝑁𝑠 = 1750 723/4

𝑁𝑠 = 168.812 𝑚/𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

His = Kerugian head pada pipa isap

Pada

Maka diperoleh ℎ𝑠𝑣 =

10332 − 0.75 − 5.25614 995.7 432.5 − 995.7

ℎ𝑠𝑣 = 3.936 𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟

atau

5.6854 m3/menit.

hs = Head isap statis 0.65 meter

5.25614 meter

yang

grafik

hubungan

antara

koefisien kavitasi dan kecepatan spesifik diperoleh σ =0,08 NPSHr pada titik efisiensi terbaik ditentukan dengan persamaan Hsvn = σ.HN Hsvn = 0.08 x 72 Hsvn = 5.76 meter

NPSH yang diperlukan Agar pompa dapat bekerja tanpa mengalami kavitasi, maka harus dipenuhi persyaratan berikut: NPSHa yang tersedia > NPSHr yang diperlukan NPSHr ditentukan dengan persamaan H= σ.HN

Sehingga titik efisiensi Q/Qn = 1.0 ,dari grafik NPSH yang diperlukan dari titik efisiensi tertinggi kapasitas didapat sebesar 1,0 maka diperoleh NPSHr adalah NPSHr =1,0 x Hsvn NPSHr =1,0 x 5.76 NPSHr = 5.76 meter

281


Jadi diperoleh hasil akhir bahwa

hasil

NPSH yang tersedia sama dengan

memenuhi

NPSH

jadi

selanjutnya. Selain itu juga daya total

kesimpulannya yaitu tidak terjadi

yang diperlukan oleh pompa dari data

kavitasi pada pompa.

yang diperoleh, P = 28 kW sedangkan

yang

diperlukan

perhitungan syarat

tersebut dalam

masih

perhitungan

dari hasil perhitungan diperoleh P = Pembahasan

27.205 kW. Dengan demikian daya yang

Berdasarkan hasil pehitungan yang dilakukan dapat dilihat bahwa pada bagian pertama yaitu dari reservoar ke pompa, dengan panjang pipa 14.2 meter dan berdiameter 8 inch ( 0,2032 meter ). Bagian ini disebut dengan section I. Pada section I ini dari hasil perhitungan diperoleh laju aliran air, V = 2.91967 m/detik dan mempunyai sudut belokan pipa berjumlah 3 belokan antara lain belokan 98o berjumlah satu dan belokan 60o

berjumlah

dua

sehingga

total

kerugian gesek pada sudut belokan pipa sebesar 5.25614 meter dan mempunyai jenis

aliran

turbulen

karena

angka

bilangan Reynolds lebih besar dari 4000. Pada

section

I

termasuk

pompa, diperoleh kapasitas debit aliran Q = 341,126 m3/jam

air, sedangkan dari

data

yang

kapasitas aliran air m3/jam,

hasil

perhitungan

Q = 340.687

yang

tidak

diperoleh

diperoleh

terlalu

dari

signifikan

sebenarnya dipakai untuk memenuhi kebutuhan air adalah sebesar P = 27.205 kW jadi masih terdapat daya kelebihan sehingga pompa tidak bekerja dengan daya maksimum. Section II yaitu instalasi dari pompa ke ujung pipa percabangan ke masing-masing

tangki

bahan

bakar

minyak (BBM). Pada jalus pipa ini terjadi pengecilan penampang pipa menjadi 6 inch ( 0.1524 meter ) dengan panjang total pipa 230.9 meter. Dan juga terdapat 9 belokan pipa dengan 5 belokan pipa 90o dan 4 belokan pipa 30o. Total kerugian gesek dan belokan pipa 51.7104 meter. Section III yaitu bagian jalur pembagian ke masing-masing tangki bahan bakar minyak dengan panjang pipa yang berbeda tetapi mempunyai diameter penampang pipa 3 inch ( 0.0762 meter ). Terdapat 9 tangki bahan bakar minyak dimana tinggi dari masing-masing tangki BBM tersebut tidak sama. Total kerugian

dengan data yang diperoleh sehingga

282


gesek yang dipengaruhi oleh tinggi tangki

diatas

maka

dapat

diambil

yaitu 15 meter. Dengan kecepatan aliran

kesimpulan sebagai berikut

air pada section III adalah V = 20.762

a.

Kecepatan air pada pipa akhir

m/detik.

adalah sebesar 20.762 m/s,

Jadi secara keseluruhan jumlah total

kecepatan fluida yang masuk

kerugian pada instalasi ∆H = 72 meter.

ke pompa adalah V = 2.91967

Untuk mengetahui apakah pompa

m/detik, kapasitas debit Q = m3/jam

yang terpasang pada instalasi layak

341,126

dipakai ataukah tidak maka dihitung

kebutuhan daya sebesar P =

NPSHr (yang diperlukan) dan NPSHa

27.205 kW ternyata lebih kecil

(yang tersedia). Hal ini baik untuk dapat

dari

juga mengetahui apakah pompa terjadi

terpasang yaitu 28 kW .

kavitasi ataukah tidak, karena kavitasi

Besarnya head total kerugian

akan menghambat tekanan pompa dan

pada instalasi adalah sebesar

berakibat pada akan menurunnya laju

72 meter.

aliran air dapan pipa disamping itu juga

b. NPSHr

daya

(yang

yang

dengan

telah

diperlukan)

kavitasi akan merusak sudu-sudu pompa.

adalah sebesar 5.76 meter dan

Dari

perhitungan

NPSHa (yang tersedia) adalah

diperoleh bahwa NPSHr = 5.76 meter dan

sebesar 5.76 meter (NPSHr =

NPSHa = 5.76 meter sedingga NPSHr =

NPSHa),

NPSHa.

dinyatakan pompa bekerja

hasil

Berarti bahwa pompa tidak terjadi kavitasi dan baik untuk dipergunakan, karena walaupun NPSHr = NPSHa masih

sehingga

dapat

tanpa mengalami kavitasi. b. Saran Perancangan

suatu

ada daya kelebihan pompa untuk menjaga

instalasi air selalu diperhatikan

pada suatu kondisi kritis tertentu.

yang utama yaitu pada bagian pompa, diusahakan daya pompa

PENUTUP

yang diperlukan harus sesuai

a. Kesimpulan

dengan kebutuhan agar supaya

Mengacu perhitungan

pada dan

hasil

tidak terjadi kekurangan daya

pembahasan

283


yang

berakibat

terjadinya

4. Mekanika fluida. edisi ke4 jiid 2.

kavitasi dan kerugian lainnya

bruceR.Munson,Theodore H Okiishi

ataupun terjadi kelebihan daya

dan

yang

Erlangga Jkrt.2003.

terlalu

besar

yang

berakibat bertambah mahalnya biaya operasional.

DonaldF

Systems.BHRA Fluid Engineering,

1. Franzini Joseph B, Finnemore E.

John.2002. Fluid Mechanics. The McGrawHillCompanies,

Inc,

NewYork.

Kompresor. dan

Pemilihan Pemeliharaan Cetakanketuju,

Pradnya Pramita, Jakarta. 3. Mekanika fluida. edisi ke2,jilid 1. Frank

M.White. Penerbit Erlangga Jkrt.1988

Teknologi Sistem

dan

Perpipaan.

PenerbitUniversitas

Indonesia,

Jakarta. 7. Saleh,

Jamal.2002.

Handbook.

2. Haruo Tahara, Sularso, 2000. Pompa

(Terjemahan).

1986.

Perencanaan

DAFTAR PUSTAKA

Pemakaian

Penerbit

5. Miller, D.S. 1978. Internal Flow

6. Raswari.

dan

Young.

Fluid

The

Flow

McGraw-Hill

Companies, Inc, 8. White,

Frank

M.,

Manahan

Hariandja.1988. Mekanika Fluida (Terjemahan).Jilid

I,

Penerbit

Erlangga, Jakarta. 9. White, Frank M., Manahan Hariandja.

1988.Mekanika Fluida (Terjemahan). Jilid II, Penerbit Erlangga, Jak

284

.

ANALISIS INSTALASI POMPA PEMADAM KEBAKARAN PADA KOMPLEKS TERMINAL BAHAN BAKAR MINYAK MERAUKE

Recommend Documents