Presentasi Tugas Akhir
PERANCANGAN CENTRIFUGAL SLURRY BOOSTER PUMP DENGAN KAPASITAS 3000 LITER PER MENIT Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ir. I Made Arya Djoni M.Sc
Oleh: Mehmed Khozin Al Asror 2107 100 133
LATAR BELAKANG Kebutuhan Energi di Indonesia sangat besar. Batubara masih menjadi salah satu sumber daya alam fosil yang paling banyak digunakan setelah minyak bumi
Indonesia merupakan peng-Ekspor t batubara terbesar kelima dunia.
Sumber : Badan Geologi Kementrian ESDM - November 2011
Indonesia merupakan negara yang mempunyai kandungan batubara yang besar.
PROSES PENAMBANGAN BATUBARA Rumusan Masalah
Pembersihan
Pengupasan
Pemompaan
Penggalian
Penambangan
Lahan
Tanah Pucuk
Air Tambang
tanah penutup
Batubara
RUMUSAN MASALAH Air pada penambangan batubara merupakan air yang telah bercampur dengan partikel-partikel solid ( slurry ). Hal ini akan menjadi pertimbangan dalam pemompaan. Jarak antara reservoir asal dan reservoir tujuan tidak mampu dicover oleh pompa utama saja, sehingga untuk dapat menyalurkan fluida tersebut dibutuhkan adanya pompa penguat ( booster pump ).
Perancangan Pompa Penguat ( booster pump ) dibutuhkan untuk meningkatkan tekanan yang turun akibat gesekan dengan dinding pipa agar fluida dapat sampai ke reservoir tujuan sesuai flow yang diinginkan
TUJUAN Mendapatkan Pompa Penguat ( Booster Pump ) yang dapat meng-cover jarak yang harus ditempuh fluida slurry untuk mencapai reservoir tujuan. Mendapatkan Desain Komponen-komponen Pompa Penguat ( Booster Pump ) yang mendukung kinerja Pompa lebih efektif.
BATASAN MASALAH Fluida
Kerja yang dialirkan oleh Pompa adalah Fluida Slurry dengan
ukuran partikel seragam dan konsentrasi solid berdasarkan beratnya 30 % Aliran Fluida dianggap steady Flow rate dianggap Konstan Perancangan yang dilakukan pada komponen pompa adalah : Impeller, Casing, Poros, dan Bantalan Pompa Utama & Instalasi Perpipaan merupakan kasus yang dihadapi (tidak termasuk dalam perancangan) dan semua pipa merupakan new steel pipe ( selalu baru dan tidak mengalami penuaan / aging )
METODOLOGI PERANCANGAN 1 2 3 4 5
• Menentukan Specific Speed Pompa Utama • Merancang Impeller • Merancang Casing Pompa • Merancang Poros • Pemilihan Bantalan
INSTALASI PERPIPAAN
MENENTUKAN SPECIFIC SPEED POMPA PENGUAT
MENGHITUNG SPECIFIC SPEED POMPA PENGUAT
MENGHITUNG HEAD YANG DIBUTUHKAN POMPA PENGUAT
MENGHITUNG TEKANAN SUCTION POMPA PENGUAT MENGHITUNG HEADLOSS INSTALASI
TO INSTALASI
BACK TO METODOLOGI UMUM PERANCANGAN
MERANCANG IMPELLER PEMILIHAN POMPA REFERENSI MENGHITUNG DIMENSI UTAMA IMPELLER
flowchart
MENGGAMBAR IMPELLER BACK TO METODOLOGI UMUM PERANCANGAN
PERENCANAAN CASING MENENTUKAN DIAMETER SHROUD IMPELLER
MENGHITUNG DIMENSI UTAMA CASING
MENGGAMBAR CASING
CASING YANG DIGUNAKAN ADALAH TIPE SEMIKONSENTRIS
flowchart
BACK TO METODOLOGI UMUM PERANCANGAN
PERENCANAAN POROS
MERENCANAKAN LAY OUT POROS DAN BANTALAN
flowchart
MENGHITUNG GAYA-GAYA YANG BEKERJA PADA POROS
MENNENTUKAN DIAMETER MINIMUM POROS
BACK TO METODOLOGI UMUM PERANCANGAN
PEMILIHAN BANTALAN MENENTUKAN GAYA YANG BEKERJA PADA
MENGESTIMASIKAN
BANTALAN
UMUR BANTALAN
MENENTUKAN TIPE BANTALAN BERDASARKAN BORE DIAMETERNYA
flowchart
BACK TO METODOLOGI UMUM PERANCANGAN
ANALISA DAN PEMBAHASAN DATA AWAL DAN INSTALASI
DATA PADA POMPA UTAMA
DATA PADA INSTALASI PERPIPAAN
• Jenis : Bell and gosset CP series 1510 G • Head : 168 ft • Efisiensi : 79 % • Putaran : 1750 rpm • Flowrate : 792,82 gpm
• • • • •
Diameter A-B : 6 in Diameter B-C : 6 in Diameter C-D : 6 in Diameter D-E : 6 in Bahan pipa : Asphalt dipped cast iron.
DATA PADA POMPA PENGUAT
DATA PADA FLUIDA SLURRY
•Putaran : 1750 rpm •Flowrate : 792,82 gpm • SG solid : 2 • Cw : 30 % • Viskositas : 1,9 cs
Perhitungan head loss pada instalasi Head Loss Friksi
Head Loss Minor
μ (slurry) = 4,62 E-05 lbf s/ft-2 ν (slurry) = 2,38 E-05
V = 9,01 ft/s
Re = 189.285,71
Dengan e = 0.0004 ft D = 0,5 ft
f = 0,02
Re = 189.285,71
C = 135
PERHITUNGAN HEADLOSS MINOR
Diambil dari buku CAMERON HIDRAULIC DATA berdasarkan fitting yang digunakan
Diperoleh: K-Gate valve = 0,16 K-check valve = 12 K-elbow 90 = 0,6 K-elbow 45 = 0,32 K-strainer = 1.5
HASIL PERHITUNGAN HEADLOSS HASIL PERHITUNGAN HEAD LOSS head loss A'-B 17.8 minor 1.33 mayor 19.13 total head loss B-C 16.14 minor 27.43 mayor 43.57 total head loss C-D 16.54 minor 148.29 mayor 164.83 total
ft ft ft ft ft ft ft ft ft
PERHITUNGAN HEAD BOOSTER PUMP
Tekanan pada suction booster
Pc = 1.04 atm
pump
H booster pump = 200,52 ft = 61,12 m
PERANCANGAN IMPELLER putaran direncanakan 2250 rpm
1189
BATASAN DALAM PERANCANGAN IMPELLER UNTUK POMPA SLURRY SUDUT RELATIF INLET IMPELLER ANTARA 15-30 SUDUT RELATIF OUTLET IMPELLER ANTARA 25-35 LEBAR OUTLET BLADE > LEBAR INLET BLADE JUMLAH SUDU BERKISAR ANTARA 3-5 BUAH
POMPA MODEL
POMPA PERANCANGAN
D2’ = 20,87 in
D2 = 9,89 in
Do’ = 8 in
Do = 4 in
b2’ = 3 in
b2 = 1,42 in
Menghitung β1
Menghitung b1
GAMBAR HASIL PERANCANGAN IMPELLER
GAMBAR SUDU
PERENCANAAN CASING
PERANCANGAN POROS
MENGHITUNG BESAR DAN ARAH GAYA RADIAL
MENGHITUNG BESAR GAYA AXIAL
MERENCANAKAN PROFIL POROS
MENGHITUNG BESAR GAYA RADIAL AKIBAT TEKANAN YANG TIDAK SERAGAM DI SEKELILING IMPELLER
AKIBAT BERAT IMPELLER 1 6 3
2
5
4
Vi = 83,875 in2
BERAT IMPELLER ASTM A532 Class I Type D : Ni-Hi-Cr Martensitic White Cast Iron Categories:
Metal; Ferrous Metal; Cast Iron; White Cast Iron
Material Notes:
Standard martensitic white cast iron from ASTM A53275a. 300 mm typical maximum section thickness.
Physical Properties Density Mechanical Properties Hardness, Brinell Component Elements Properties Carbon, C Chromium, Cr Iron, Fe Manganese, Mn Molybdenum, Mo Nickel, Ni Phosphorous, P Silicon, Si Sulfur, S
Metric
English
7.70 g/cc
0.278 lb/in³
Metric <= 600
English <= 600
Metric 2.50 - 3.60 % 7.0 - 11.0 % 78.00% <= 1.30 % <= 1.0 % 5.0 - 7.0 % <= 0.10 % 1.0 - 2.20 % <= 0.15 %
English 2.50 - 3.60 % 7.0 - 11.0 % 78.00% <= 1.30 % <= 1.0 % 5.0 - 7.0 % <= 0.10 % 1.0 - 2.20 % <= 0.15 %
GAYA RADIAL AKIBAT TEKANAN YANG TIDAK UNIFORM
k
: 0,433 (USCS) atau 9790 (SI)
SG
: specific grafity slurry
H
: Head pompa (m)
d2
: Diameter impeller (m)
b2
: lebar outlet impeller beserta tebal shroud (m)
DIPEROLEH Fr = 342,66 lbf
Diambil pada posisi mendekati shut off
Karena casing yang digunakan merupakan modified concentric casing maka terdapat koreksi untuk besarnya Fr Fr = 0,22 x 342,66 = 75,38 lbf
ARAH GAYA RADIAL
ARAH GAYA RADIAL 153 DERAJAT DARI TONGUE SEARAH ALIRAN
MENGHITUNG GAYA AXIAL
PERUBAHAN ARAH AXIAL KE RADIAL OVERHUNG IMPELLER DENGAN SINGLE ENTRY
HASIL PERHITUNGAN GAYA AXIAL
GAYA-GAYA YANG BEKERJA PADA POROS FDx FBh
C
B FAx
A FBv
600 FR
Wi
FCh
FCv
D
FREE BODY DIAGRAM A
8”
6”
B
23,29
142,29
37,69
C
153,02 A
A
B
6”
B
6”
65,58
C 87,44
81,31 65,58
81,31 8”
8”
C
-60,98
A
8”
B
6”
C
87,44 524,64
A
8”
B
6”
C A
8”
B
487,84
VERTIKAL
HORISONTAL
6”
C
MENGHITUNG DIAMETER MINIMUM POROS
TORSI = 4664,8 lbf-in 716,4 lbf-in
DIAMETER MINIMUM = 0,93 in
PERENCANAAN BEARING DIGUNAKAN PADA TITIK B DAN C
DIGUNAKAN PADA TITIK D
PEMILIHAN BEARING RADIAL BEARING : SINGLE ROW DEEP GROOVE BALL BEARING DS 03 AFBMA • Diameter bore = 1,3780 in = 35 mm • Diameter luar = 3,1496 in = 80 mm • width = 0,8268 in = 21 mm • Co = 4020 lb • C = 5750 lb •b=3 AXIAL BEARING : SPHERICAL ROLLER BEARING DS 03 AFBMA • Diameter bore = 1,3780 in = 35 mm • Diameter luar = 3,1496 in = 80 mm • width = 0,8268 in = 21 mm • Co = 9800 lb • C = 10800 lb •b=3
USIA BEARING
BEARING B = 61757 JAM BEARING C = 192810,3 JAM BEARING D = 443437,7
MELIHAT TABEL
KESIMPULAN OPERATING CONDITION Working fluid : slurry
Flow
: 793 gpm
Temperatur
Head
: 200,52 ft of slurry
Speed
: 2250 rpm
: 60 ºC
Solid conc. by : 30 % weight Particle size
: 200 μm
Solid sp.
: 2
gravity Visc.
: 1,77 cs
CONSTRUCTION Impeller Diameter : 9,89 in (outlet) : 4 in (inlet) Type
: Closed backward curved vanes
Mount
: Overhung
Type
: Semi concentris
Casing
Bearing Type
: single row deep grove ball bearing
Standardisasi
: AFBMA dimension series 03
Dimensi
: Bore dimension = 35 mm Outside dia.
= 80 mm
Width
= 21 mm
Thrust bearing : spherical roller bearing standardisasi
: AFBMA dimension series 03
Dimensi
: Bore dimension = 35 mm Outside dia.
= 80 mm
Width
= 21 mm
Seal Type
: Conventional gland packing MATERIAL
Casing
: ASTM A532 Class I type D
Impeller
: ASTM A532 Class I type D
Shaft
: AISI 52100 hot rolled normalized
