Tugas Akhir Perancangan Modifikasi Pompa Reciprocating Guna Meningkatkan Volume Alir ( Debit )
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM
4.1 Pengujian Pompa Reciprocating Pengujian kinerja pompa ini dimaksudkan untuk mengetahui kinerja pompa setelah proses modifikasi, yang meliputi ketangguhan sistem konstruksi yang dimodifikasi serta kemampuan alir pompa. Pengujian pada system konstruksi modifikasi ini dilakukan dengan cara pengetesan yang meliputi pengetesan pengamatan serta selanjutnya melakukan analisa terhadap hasil pengetesan dan pengamatan tersebut. Pengujian terhadap pompa tersebut dilakukan secara langsung
yang
terdiri dari pengujian kemampuan alir, serta pengujian tekanan ( pressure test ) Untuk pengujian kemampuan alir dilakukan dengan menggunakan power pack yang menggerakan pompa reciprocating melalui motor hidrolik yang ditransmisikan ke poros pompa menggunakan transmisi sprocket. Adapun perlengkapan yang digunakan sebagai berikut : a. Power Pack
: Engine
: Perkins
Tipe
: 6 silinder
50
Tugas Akhir Perancangan Modifikasi Pompa Reciprocating Guna Meningkatkan Volume Alir ( Debit )
Daya
: 120 HP
Pompa hidrolik
: Denison
Serial number
: T6DC B38 B20 3R200 B1
Relief valve
: Vickers
Tipe
: CT – 10F30
Gambar 4.1 Flow Diagram Sistem Hidrolik Power Pack
b. Pompa Reciprocating Pompa
: AIRCO
Tipe
: Triplex pump ( 3 plunger )
Stroke
: 2 inchi ( 50.8 mm )
Diameter plunger terpasang : 3.25 inchi (82.55 mm ) MAWP modifikasi
: 7500 Psi.
51
Tugas Akhir Perancangan Modifikasi Pompa Reciprocating Guna Meningkatkan Volume Alir ( Debit )
Suction ( inlet )
: 4 inchi (101.6 mm ) NPS
Discharge ( Outlet )
: 2 inchi ( 50.8 mm ) NPS
Gambar 4.2 Flow diagram sistem hidrolik pompa reciprocating
c. Sistem Penggerak Pompa Reciprocating Motor hidrolik
: STAFA motor
Model
: Motor bintang
Tipe
: GH – 1300 – 1H
Valve kontrol hidrolik
: Vickers
Tipe
: C -175 – F20
52
Tugas Akhir Perancangan Modifikasi Pompa Reciprocating Guna Meningkatkan Volume Alir ( Debit )
Transmisi sprocket
: 2 x RS 60 x 30 ( Driver ) : 2 x RS 60 x 45 ( Driven )
d. Alat ukur Pengukur ketinggian
: penggaris roll
Pengukur kecepatan putar
: tachometer digital.
Pengukur waktu
: Stop watch
4.2 Prosedur Pengujian 4.2.1 Pengujian Tekanan Reciprocating Pengujian tekanan dilakukan dengan tujuan untuk memastikan secara nyata bahwa sistem konstruksi modifikasi cukup aman jika pompa beroperasi. Pengujian tekanan ini dilakukan dengan menutup aliran discharge secara perlahan hingga tertutup rapat ketika pompa berputar mengalirkan fluida. Sehingga terjadi kenaikan tekan sampai pada tekanan yang dinginkan dalam keadaan statis selama waktu yang ditentukan.Pada pengujian ini menggunakan sistem transmisi penggerak yang berbeda dengan ketika melakukan pengujian kemampuan alir pompa. Transmisi penggerak yang digunakan sebagai berikut :
Motor hidrolik
: Vickers
Tipe
: 35ML15A 11C20
Valve kontrol hidrolik
: Vickers
Tipe
: C -175 – F20
Transmisi sprocket
: 2 x RS 60 x 30 ( Driver )
53
Tugas Akhir Perancangan Modifikasi Pompa Reciprocating Guna Meningkatkan Volume Alir ( Debit )
: 2 x RS 60 x 60 ( Driven )
Adapun langkah – langkah pengujian sebagai berikut : 1. Pastikan kondisi semua perlengkapan dalam keadaan siap digunakan. 2. Kemudian hubungkan antara unit power pack dengan pompa reciprocating.. Susunan koneksinya sebagai berikut : Power pack – STAFA motor ( transmisi roda gigi ) – pompa reciprocating. 3. Nyalakan power pack terlebih dahulu selama kurang lebih 15 menit, 4. Pastikan hidrolik mengalir melalui hose – hose yang ada dengan menyetting relief valve pada kondisi tekanan ringan, serta tidak ada kebocoran. 5. Cek untuk koneksi suction ( inlet ) dan discharge (outlet ) dalam keadaan terbuka. 6. Setting perlahan – lahan relief valve sehingga hidrolik mengalir menuju pompa STAFA motor yang kemudian menggerakan pompa. 7. Pada kondisi ini pompa reciprocating akan mulai berputar dan menggerakan plunger sehingga terjadi proses hisap tekan pada ruang fluid end. Sebelum proses pengukuran jalankan putaran pompa selama 15 menit. 8. Setting putaran engine power pack pada kecepatan 2000 Rpm. 9. Setelah lima belas menit setting putaran pompa sesuai dengan yang diharapkan dengan cara memperkecil atau memperbesar aliran hidrolik menuju STAFA motor ( driver ) 10. Kemudian dilakukan tahap pentupan secara perlahan – lahan pada saluran discharge yang terhubung dengan ball valve 11. Selama dalam keadaan holding pressure, pengecekan dilakukan pada semua bagian yang terdapat fluida bertekanan didalamnya dan memastikan tidak ada kebocoran sedikitpun.
54
Tugas Akhir Perancangan Modifikasi Pompa Reciprocating Guna Meningkatkan Volume Alir ( Debit )
12. Setelah holding pressure selama batas waktu yang ditentukan maka tekanan dilepas secara perlahan dengan membuka ball valve. 13. Setelah proses pengujian selesai, tutup secara perlahan -lahan aliran hidrolik dari power pack menuju STAFA motor, hingga motor tersebut tidak berputar. Kurangi kecapatan putaran engine pada power pack. 14. Matikan power pack Dari hasil pengamatan selama holding pressure, tidak ditemukan adanya kebocoran, penurunan tekanan, kerusakan atau keanehan lainnya pada bagian pompa tersebut. Sehingga untuk tahap pengujian tekanan tidak diperlukan analisa lebih lanjut.
4.2.2 Pengujian Kemampuan alir Pompa Reciprocating Pengujian kemampuan alir dilakukan dengan cara mengukur volume alir pompa pada kecepatan putar pompa tertentu dalam jangka tertentu. Volume alir tersebut dialirkan pada sebuah tangki yang berukuran : Panjang
: 1210 mm
Lebar
: 880 mm
Tinggi
: 1200 mm
Adapun langkah – langkah pengujian sebagai berikut : 1. Pastikan kondisi semua perlengkapan dalam keadaan siap digunakan. 2. Kemudian hubungkan antara unit power pack dengan triplex pump. Susunan koneksinya sebagai berikut : Power pack – motor hidrolik ( transmisi roda gigi ) – pompa reciprocating. 3. Nyalakan power pack terlebih dahulu selama kurang lebih 15 menit, 4. Pastikan hidrolik mengalir melalui hose – hose yang ada dengan menyetting relief valve pada kondisi tekanan ringan, serta tidak ada kebocoran.
55
Tugas Akhir Perancangan Modifikasi Pompa Reciprocating Guna Meningkatkan Volume Alir ( Debit )
5. Cek untuk koneksi suction ( inlet ) dan discharge (outlet ) dalam keadaan terbuka. 6. Setting perlahan – lahan relief valve sehingga hidrolik mengalir menuju pompa motor hidrolik yang kemudian menggerakan pompa. 7. Pada kondisi ini pompa reciprocating akan mulai berputar dan menggerakan plunger sehingga terjadi proses hisap tekan pada ruang fluid end. Sebelum proses pengukuran jalankan putaran pompa selama 15 menit. 8. Setting putaran engine power pack pada kecepatan 2000 Rpm. 9. Setelah lima belas menit setting putaran pompa sesuai dengan yang diharapkan dengan cara memperkecil atau memperbesar aliran hidrolik menuju motor hidrolik ( driver ) 10. Putaran pompa yang digunakan berbeda – beda, dari putaran rendah sampai putaran tinggi. 11. Proses pengukuran volume alir mulai dilakukan selama 1 menit dengan cara mengukur kenaikan permukaan air tangki yang terisi oleh aliran discharge pompa reciprocating tersebut. 12. Setelah proses pengujian selesai, tutup secara perlahan -lahan aliran hidrolik dari power pack menuju motor hidrolik, shingga motor tersebut tidak berputar. Kurangi kecapatan putaran engine pada power pack. 13. Matikan power pack.
Dari hasil pengujian didapat data berupa kenaikan permukaan dalam skala millimeter, yang kemudian dikalkulasikan dalam bentuk volume alir fluida. Adapun data kemampuan alir yang diperoleh adalah sebagai berikut :
56
Tugas Akhir Perancangan Modifikasi Pompa Reciprocating Guna Meningkatkan Volume Alir ( Debit )
4.2.3 Data Hasil Pengujian Kemampuan Alir Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Volume Alir Pompa Volume Kecepatan putaran ( rpm )
Waktu ( detik )
Panjang ( mm )
Lebar ( mm )
Kenaikan permukaan ( mm )
liter
Barrel
1
100
60
1210
880
65
69.212
0,435
2
200
60
1210
880
126
134.165
0,844
3
300
60
1210
880
215
228.932
1,440
4
400
60
1210
880
280
298.144
1,875
5
500
60
1210
880
340
362.032
2,277
6
597
60
1210
880
385
409.948
2,579
7
678
60
1210
880
480
511.104
3,215
No
Gambar 4.3 Grafik Hasil Pengujian Volume Alir Pompa
57
Tugas Akhir Perancangan Modifikasi Pompa Reciprocating Guna Meningkatkan Volume Alir ( Debit )
Data pengujian volume alir pompa reciprocating diatas, kemudian dibandingkan dengan volume alir teoritis awal sebelum mengalami proses modifikasi. Tabel 4.2 Perbandingan Volume Alir Sebelum dan Sesudah Modifikasi
No
Ukuran plunger
Putaran pompa reciprocating ( RPM ) 100
200
300
400
500
597
678
1.
Diameter awal ( 50,8 mm )
0,194
0,388
0,583
0,777
0,970
1,159
1,317
2.
Diameter akhir ( 82,55 mm )
0,435
0,844
1,440
1,875
2,277
2,579
3,215
Keterangan : Satuan yang digunakan untuk volume alir yaitu bbl / menit
Gambar 4.4 Grafik perbandingan volume alir sebelum dan sesudah modifikasi
58
Tugas Akhir Perancangan Modifikasi Pompa Reciprocating Guna Meningkatkan Volume Alir ( Debit )
Jika diamati data yang ada diatas dengan perubahan modifikasi diameter plunger dari 50,8 mm ( 2 inchi ) ke 82,55 mm ( 3,25 inchi ) terjadi perubahan volume alir yang sangat signifikan. Peningkatan yang terjadi melebihi 200 % pada setiap tingkat putarannya.
4.2.4 Perhitungan Efisiensi Volumetris Pada tahap selanjutnya data hasil volume alir aktual setelah proses modifikasi yang telah diperoleh kemudian dibandingkan dengan volume alir teoritis, sehingga dapat diketahui effisiensi volumetris pompa. Efisiensi ini digunakan sebagai tolak ukur kinerja sistem pompa reciprocating yang dimodifikasi tersebut selain proses pengujian tekanan. Berikut data perbandingan antara volume alir aktual dengan volume teoritis.
Tabel 4.3 Perbandingan Volume Alir Teoritis dan Sesudah Modifikasi
No
Deskripsi
Putaran pompa reciprocating ( RPM ) 100
200
300
400
500
597
678
1.
Volume alir teoritis
0,513
1,026
1,538
2,051
2,564
3,061
3,477
2.
Volume alir aktual
0,435
0,844
1,440
1,875
2,277
2,579
3,215
Keterangan : perhitungan volume air teoritis diatas diasumsikan diameter plunger 82,55 mm ( 3,25 inchi )
59
Tugas Akhir Perancangan Modifikasi Pompa Reciprocating Guna Meningkatkan Volume Alir ( Debit )
Gambar 4.5 Grafik perbandingan volume alir aktual dan teoritis
Berdasarkan data volume alir pada tabel diatas dapat diketahui pompa tersebut memiliki efisiensi volumetris sebagai berikut. Pada kecepatan putaran 100 rpm : Volume alir teoritis
: 0,513 bbl / menit
= 81,560 liter / menit
Volume alir aktual
: 0,453 bbl / menit
= 69,159 liter / menit
60
Tugas Akhir Perancangan Modifikasi Pompa Reciprocating Guna Meningkatkan Volume Alir ( Debit )
Efisiensi volemetris pada kecepatan tersebut : =
69,159 x 100 % 81,560
= 84,8 % Pada kecepatan putaran 200 rpm : Volume alir teoritis
: 1,026 bbl / menit
= 163,121 liter / menit
Volume alir aktual
: 0,844 bbl / menit
= 134,185 liter / menit
Efisiensi volemetris pada kecepatan tersebut :
=
134,185 x 100 % 163,121
= 82,3 % Pada kecepatan putaran 300 rpm : Volume alir teoritis
: 1,538 bbl / menit
= 244,522 liter / menit
Volume alir aktual
: 1,440 bbl / menit
= 228,942 liter / menit
Efisiensi volemetris pada kecepatan tersebut : =
228,942 x 100 % 244,522
61
Tugas Akhir Perancangan Modifikasi Pompa Reciprocating Guna Meningkatkan Volume Alir ( Debit )
= 93,63 %
Pada kecepatan putaran 400 rpm : Volume alir teoritis
: 2,051 bbl / menit.
= 326,083 liter / menit
Volume alir aktual
: 1,875 bbl / menit
= 298,101 liter / menit
Efisiensi volemetris pada kecepatan tersebut =
298,101 x 100 % 326,083
= 91,42 %
Pada kecepatan putaran 500 rpm : Volume alir teoritis
: 2,564 bbl/menit.
= 407,643 liter / menit
Volume alir aktual
: 2,227 bbl/menit
= 354,065 liter / menit
Efisiensi volemetris pada kecepatan tersebut =
354,065 x 100 % 407,643
= 86,86 %
Pada kecepatan putaran 597 rpm : Volume alir teoritis
: 3,061 bbl/menit
62
= 486,66 liter / menit
Tugas Akhir Perancangan Modifikasi Pompa Reciprocating Guna Meningkatkan Volume Alir ( Debit )
Volume alir aktual
: 2,579 bbl/menit
= 410,028 liter / menit
Efisiensi volemetris pada kecepatan tersebut :
410,028 x 100 % 486,66
=
= 84,25 %
Pada kecepatan putaran 678 rpm : Volume alir teoritis
: 3,477 bbl/menit
= 552,799 liter / menit
Volume alir aktual
: 3,215 bbl/menit
= 511,144 liter / menit
Efisiensi volemetris pada kecepatan tersebut
511,144 x 100 % 552,799
=
= 92,5 %
Maka efisiensi volumetris rata – rata pompa tersebut, yaitu : rata - rata
=
84,8+ 82,6 + 93,63 + 91,42 + 86,86 + 84,25 + 92,5 7
= 88 %
63
Tugas Akhir Perancangan Modifikasi Pompa Reciprocating Guna Meningkatkan Volume Alir ( Debit )
4.2.5 Analisa Hasil Pengujian Terjadinya efisiensi merupakan indikasi adanya volume fluida yang mengalir dari pipa hisap ( suction ) menuju pipa tekan ( discharge ) mengalami loss.Faktor – faktor yang mempengaruhi besar kecilnya nilai efisiensi volumetris adalah sebagai berikut : 1. Dimensi pegas pada bagian discharge check valve terlalu besar, sehingga katup pada check valve tersebut tidak terbuka secara maksimal. 2. Setting pegas pada suction check valve perlu dimampatkan lagi, sehingga dapat memperkecil terjadinya slip saat plunger pada tahap kompresi 3. Lubang pada discharge chamber
yang relatif kecil terhadap plunger,
sehingga ada kemungkinan aliran fluida yang keluar menjadi kurang stabil.
64
