JAM HEAD 70 METER UNTUK MENDISTRIBUSIKAN MINYAK MENTAH (CRUDE OIL) PADA PROSES INDUSTRI PERMINYAKAN

Seminar Nasional Aplikasi Sains dan Teknologi 2008 – IST AKPRIND Yogyakarta

PERANCANGAN POMPA MOYNO DENGAN KAPASITAS 50 M3/JAM HEAD 70 METER UNTUK MENDISTRIBUSIKAN MINYAK MENTAH (CRUDE OIL) PADA PROSES INDUSTRI PERMINYAKAN Taufiq Hidayat dan Fakhruddin Jurusan Teknik Mesin, FTI, IST AKPRIND Yogyakarta Email: -

ABSTRACT Pump of Moyno used to distribute crude oil as requirement of industry, where the pump can remove crude oil from low place to higher level place. The principle activity of pump moyno, remove crude oil wich is in the rotatory impeller that is pushed by blade. Pursuant to the device result conducted by calculation as a whole, covering the calculation pump head, amount of storey;levels, impeller, diffuser, supporter element, efesiensi, and pump characteristic. Graph result of calculation of the pump characteristic at the efficiency in form of parabola curve. This results show obtained curve form according to system characteristic curve pump moyno. Benefit of this pump is used to fulfill requirement of crude oil at industrial process, with capacities 50 m3/hour with head 70 metre. Keywords: pump moyno, crude oil distribution INTISARI Pompa moyno digunakan untuk mendistribusikan minyak mentah (crude oil) sebagai kebutuhan industri perminyakan, dimana pompa tersebut dapat memindahkan minyak mentah dari suatu tempat yang rendah kesuatu tempat yang lebih tinggi. Prinsip kerja pompa moyno memindahkan minyak mentah yang ada di dalam impeller yang berputar karena dorongan sudu-sudu. Berdasarkan hasil rancangan tersebut dilakukan perhitungan secara keseluruhan, meliputi perhitungan head pompa, jumlah tingkat, impeller, diffuser, elemen-elemen pendukung, efesiensi, dan karakteristik pompa. Grafik hasil perhitungan karakteristik pompa tersebut pada efisiensinya berbentuk kurva parabola. Hasil ini menunjukkan bentuk kurva yang diperoleh sesuai dengan kurva karakteristik sistem pompa moyno. Manfaat dari pompa ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan akan minyak mentah (crude oil) pada proses industri perminyakan, dengan kapasitas 50 m3/jam dengan head 70 meter. Kata kunci: pompa moyno, distribusi minyak mentah

PENDAHULUAN Untuk memenuhi kebutuhan dalam mengangkat atau memindahkan fluida cair (crude oil) dan juga dapat menaikkan tekanan yang dimiliki cairan, digunakan suatu alat atau pesawat yang ringkas dan ekonomis yaitu pompa. Pompa dapat memindahkan cairan dari suatu tempat yang rendah ke suatu tempat yang lebih tinggi atau memindahkan suatu cairan lebih banyak dalam jangka waktu yang telah ditentukan karena adanya perbedaan tekanan yang diberikan pompa. Pompa memberikan head kecepatan fluida yang mempunyai zat cair (incompressible fluid), yaitu volume pompa tetap (konstan) ketika melalui pompa tersebut. Pompa moyno merupakan salah satu peralatan yang dipakai untuk mengubah atau mengkonversikan energi mekanik (dari mesin penggerak pompa) menjadi energi aliran fluida yang dipompa.

HASIL DAN PEMBAHASAN Head total pemompaan adalah sama dengan pertambahan energi fluida antara sisi masuk (inlet) dan ujung sisi keluar (outlet). Head adalah ukuran kemampuan pompa untuk mendorong fluida mengalir melalui sistem. Pada dasarnya head total adalah dari dua head yaitu head statis dan head dinamis.

152


a. Head Statis adalah Head yang besarnya tidak terpengaruh oleh besarnya kecepatan aliran (debit). b. Head Dinamis adalah Head yang dipengaruhi oleh kecepatan aliran. Head total pompa yang harus disediakan untuk mengalirkan jumlah cairan seperti direncanakan, dapat ditentukan dari kondisi instalasi yang akan dilayani oleh pompa. Head total pompa dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut (Sularso, 2004): V2 ...................... (1) H = hst + Δh p + hl + 2. g Dengan: H = Head total pemompaan [m] hst = Head statis total [55 m] Δhp = Perbedaan head tekanan pada permukaan fluida [0 m] hl = Head kerugian total [9,31 m] V2/2.g = Head kecepatan keluar [2,75 m] g = Percepatan gravitasi [9,81 m/det2] Spesifikasi pompa dari perhitungan head total pompa (m) dan kapasitas pemompaan (Q) = 0,014 m3/det atau 221,9 Gpm dan Head (H) = 70 meter atau 229,65 ft dapat digunakan dalam pemilihan jenis pompa yang akan digunakan. Dari data yang telah ada, maka berdasarkan gambar 1 dapat menggunakan pompa jenis pompa radial. Hal yang perlu di perhitungkan dalam pompa adalah kecepatan spesifik, karena akan menentukan jenis dari impeller. Pompa-pompa yang sebangun memiliki bentuk impeller yang sama maka akan memiliki kecepatan spesifik yang sama meskipun ukuran dan putarannya berbeda. Kecepatan spesifik dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut (Austin, 1989): ns =

n Q H3 4

.......................................... (2)

Dengan: ns = Kecepatan spesifik [rpm] n = Putaran poros pompa [rpm] Q = Kapasitas pemompaan [0,014 m3/det = 221,9 Gpm] H = Head total pompa [70 m = 229,65 ft] Putaran n dapat ditentukan berdasarkan penggerak mulanya. Dalam perencanaan ini penggerak mulanya direncanakan menggunakan motor syncron, dan dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut (Igor J. Karassik, 1976): f . 2 . 60 f .120 nsyn = = ......................... (3) P P Dengan: nsyn = Putaran standart motor syncron [rpm] f = Frekuensi listrik [50 Hz] P = Jumlah kutup, diambil [2 pole] Dengan memperhatikan dan memperhitungkan adanya faktor slip dari motor listrik sebesar 1 % – 2 % dari putaran pompa, maka putaran pompa menjadi lebih rendah. Pada perencanaan ini diambil 2 % dari putaran listrik, sehingga putaran pompa menjadi: n p = nsyn − kerugian slip ....................... (4) np = Putaran pompa [rpm] nsyn = Putaran standart motor syncron [3000 rpm] dari hasil kecepatan spesifik yang didapat sebesar ns = 742,38 rpm, maka dari gambar 1 dapat menggunakan impeller dengan bentuk radial.

153


Gambar 1: ns dan bentuk impeller (Sumber: Lazarkiewicz, 1965) Untuk mencari rencana daya pada motor yang digunakan pada penggerak pompa, maka kita harus menentukan efisiensi pompa terlebih dahulu, karena berkaitan dengan perhitungan daya motor yang digunakan. Energi yang paling efektif yang diterima oleh fluida dari pompa persatuan waktu disebut daya air, dan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut (Fritz Dietzel, 1992): Pw = ρ . g . H . Q ................................... (5) Dengan: Pw = Daya fluida [watt] ρ = Berat jenis minyak yang dipompa [800 kg/m3] 2 g = Percepatan gravitasi [9,81 m/det ] H = Head tekanan pompa [70 m] Q = Kapasitas pemompaan [0,014 m3/det] Untuk menentukan daya poros pompa terlebih dahulu ditentukan efisiensi-efisiensi pompa. Efisiensi-efisiensi pompa antara lain (Bianci LWP, 1981): a. Efisiensi Hidroulis (ηh) = 0,75–0,95 b. Efisiensi Volumetris (ηv) = 0,90–0,98 c. Efisiensi Mekanis (ηm) =0,85–0,95 Maka efisiensi total (ηtot) adalah: ηtot =η h .ηv .η m ................................... (6) Dengan: ηtot = Efisiensi total ηh = Efisiensi hidroulis [0,79] ηv = Efisiensi volumetris [0,93] ηm = Efisiensi mekanis [0,91] Sehingga daya poros pompa dihitung dengan persamaan (Fritz Dietzel, 1992): Psh =

Pw

ηtot

............................................ (7)

Dengan: Pw = Daya fluida [watt] ηtot = Efisiensi total Kecepatan spesifik kinematik di definisikan sebagai kecepatan dari impeller yang secara geometris sama dengan diameter tertentu apabila ukurannya di ubah secara proposional agar dapat memberikan kapasitas 1 m3/det pada tinggi tekan (head) 1 meter. Kecepatan spesifik kinematik (nsq) dirumuskan sebagai berikut (Lazarkiewics, 1965): nsq =

n Q H3 4

......................................... (8)

= Kecepatan spesifik [rpm] Putaran poros pompa [2940 rpm] Kapasitas pemompaan [0,014 m3/det] Head total pompa [70 m] Setelah diketahui jenis pompa dan bentuk impeller yang digunakan, yaitu pompa moyno dengan jenis impeller radial, maka untuk mencapai efisiensi pompa yang optimal terlebih dahulu menentukan jumlah tingkat impeller, digunakan persamaan (Fritz Dietzel, 1992):

nsq n = Q = H =

154


i=

H H 'tingkat

..................................... (9)

Dimana H’tingkat diperoleh dari grafik penentuan jumlah tingkat berdasarkan kecepatan spesifiknya (nsq) dengan putaran poros pompa (n) dimana n = 2940 rpm dan nsq = 14,38 rpm, sehingga diperoleh H’ tingkat = 70, hal ini dapat dilihat pada gambar 3 maka: 70 i= =1 70 Jadi jumlah tingkat impeller pompa yang akan dirancang adalah 1 tingkat. Karakteristik pompa merupakan hubungan antara head (H), Brake Horse Power (BHP), dan efisiensi (η) terhadap kapasitas pompa (Q), pada putaran kerja yang konstan. Pada kenyataannya pompa hanya dapat diperoleh dari percobaan yang dilakukan pada pompa tersebut akan tetapi secara teoritis karakteristik pompa dapat diperoleh dengan pehitungan sesuai dengan persamaan dan dapat dipakai sebagai karakteristik pompa yang diperoleh dari hasil percobaan. Tujuan membuat karakteristik pompa ini adalah untuk mengetahui daerah kerja/operasi dari pompa yang direncanakan pada kondisi yang terbaik, sehingga pompa tersebut dapat dioperasikan pada daerah/batasan yang selalu menguntungkan. 140 120 H e a d (m )

100 80 60 40 20 0 0

0.005

0.008

0.011

0.014

0.02

0.024

0.027

Kapasitas Q (m3/det) H Ideal

H Teoritis

H Aktual

Gambar 2: Kurva karakteristik pompa hubungan antara head ideal, head teoritis, head aktual dengan kapasitas aliran bervariasi. Karakteristik pompa antara kapasitas dengan daya dimana apabila pompa dioperasikan pada putaran konstan dan kapasitas pompa berubah-ubah maka akan terdapat adanya brake hourse power (BHP) yaitu merupakan daya kuda yang diberikan pada pompa oleh penggerak mula, dan dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut (Austin, 1986):

30 25

Hp

20 Fhp

15

Bhp

10 5 0 0

0.005 0.008 0.011 0.014

0.02

0.024 0.027

Kapasitas Q (m3/det)

Gambar 5: Grafik Fhp & BHP dari kapasitas bervariasi.

155


Efisiensi pompa yang terjadi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: 0.8 0.7

E fisien si

0.6 0.5 nop

0.4 0.3 0.2 0.1 0 0

0.005 0.008 0.011 0.014

0.02

0.024 0.027

Kapasitas Q (m3/det)

Gambar 6: Grafik Efisiensi dan Kapasitas bervariasi.

KESIMPULAN Dalam setiap pemilihan suatu pompa haruslah terlebih dahulu diketahui jenis fluida yang akan dialirkan, kapasitas aliran dan head yang diperlukan untuk mengalirkan zat cair yang akan dipompa. Dengan ketepatan pemilihan pompa yang sesuai dengan penggunaan tentunya dapat diberikan efisiensi dalam segala hal, baik dari segi ekonomi, waktu maupun kelancaran pemompaan. Selain dengan ketepatan pemilihan pompa, hal yang perlu diperhatikan agar pompa dapat bekerja dengan baik, perlu diperhatikan pula tentang instalasi pompa. Instalasi pompa yang dimaksud disini adalah meliputi letak pompa, perpipaan, katup, kran, belokan dan bak penampungan. Untuk itu diharapkan dalam perancangan pompa moyno untuk memindahkan minyak mentah (crude oil) dari dalam sumur bor ke bak penampungan pada Tugas Akhir ini biar menghasilkan sebuah perancangan pompa yang dapat bekerja dengan baik dan efisien.

DAFTAR PUSTAKA Bambang Ariwibowo, 2003, Perancangan Ulang Pompa Centrifugal Distribusi Kerosene dengan Kapasitas 113,5 m3/jam, di Unit Pemasaran IV Pertamina Cabang Yogyakata, IST AKPRIND Yogyakarta, Yogyakarta. B. Nekrasov, Hidrolics for Aeronautical Engginer, Moscow. Church, A. H., 1986, Pompa dan Blower Sentrifugal, PT. Erlangga, Jakarta. Dietzel, F., 1992, Turbin Pompa dan Kompresor, PT. Erlangga, Jakarta. Igor J. Karassik., et al, 1976, Pump Handbook, Mc. Graw Hill, Newyork. Khetagurov, M., 1968, Marine auxiliary Machinery and System, Moscow. Lazarkiewicz, S., 1965, Impeller Pump, Pergamon press, Warsawa. L.W.P. Bianchi, P. Bustraan, 1974, pompa, Pradnya Paramita, Jakarta. Prasetyo B., 2003, Merancang Pompa Sentrifugal Kapasitas 550 m3/jam dengan Head Suction 8 m dan Head Discharge 30 m, IST AKPRIND Yogyakarta, Yogyakarta. Rusman, 2004, Perancangan Pompa Submersible untuk Mensuplai Fluida Pendingin dengan Air Laut Kapasitas 240 m3/jam dengan Head Total 19 m, IST AKPRIND Yogyakarta, Yogyakarta. Sigit Ari Nugroho, 2006, Perancangan Pompa di PT. Primissima Sleman Yogyakarta dengan Kapasitas 38 m3/jam dan Head 25 m, IST AKPRINDYogyakarta, Yogyakarta. Sularso, Suga. K., 1997, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta. Sularso, Tahara, H., 2004, Pompa dan Kompresor, Pradnya Paramitha, Jakarta. Yoga Nur Cahyo, 2006, Perancangan Pompa Submersible dengan Kapasitas 20 liter/detik dengan Head 43 m, IST AKPRIND Yogyakarta, Yogyakarta. URL: http//www.pump.com.

156

JAM HEAD 70 METER UNTUK MENDISTRIBUSIKAN MINYAK MENTAH (CRUDE OIL) PADA PROSES INDUSTRI PERMINYAKAN

Recommend Documents