TUGAS AKHIR ANALISA SISTEM POMPA PADA STASIUN PENGISIAN BAHAN BAKAR UMUM (SPBU) Diajukan Guna Melengkapi Sebagian Syarat Dalam Mencapai Gelar Sarjana Strata Satu (S1)
DISUSUN OLEH : NAMA NIM JURUSAN
: : :
KURNIAWAN PRASETIYO 4130411-010 TEKNIK MESIN
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2008
i
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawahdi bawah ini: Nama
:
Kurniawan Prasetiyo
N.I.M
:
4130411-010
Jurusan
:
Teknik Mesin
Fakultas
:
Teknik Industri
Judul Skripsi :
ANALISA SISTEM POMPA PADA STASIUN PENGISIAN BAHAN BAKAR UMUM (SPBU)
Dengan ini menyatakan bahwa hasil penulisan Skripsi yang telah saya buat ini merupakan hasil karya sendiri dan benar keasliannya. Apabila ternyata di kemudian hari penulisan Skripsi ini merupakan hasil plagiat atau penjiplakan terhadap karya orang lain, maka saya bersedia mempertanggungjawabkan sekaligus bersedia menerima sanksi berdasarkan aturan tata tertib di Universitas Mercu Buana. Demikian, pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tidak dipaksakan. Penulis,
Kurniawan Prasetiyo
ii
LEMBAR PENGESAHAN ANALISA SISTEM POMPA PADA STASIUN PENGISIAN BAHAN BAKAR UMUM (SPBU)
DISUSUN OLEH : NAMA NIM JURUSAN
: : :
KURNIAWAN PRASETIYO 4130411-010 TEKNIK MESIN
Mengetahui Pembimbing
Koordinator Tugas Akhir
(Ir. Yuriadi Kusuma, MSc)
(Nanang Ruhyat, MT.)
iii
ABSTRAK Skripsi ini berusaha untuk menjelaskan tentang perencanaan sistem pompa dan pemipaan pada Stasiun Pengisian Bahan Bakar Umum (SPBU) yang dikerjakan pembangunannya oleh PT. Hanindo Citra selaku Kontraktor pada pembangunan SPBU Baru Swastanisasi Jl. Raya Pasar Minggu-Jakarta Selatan. Untuk memaksimalkan hasil yang dicapai diperlukan perencanaan mengenai jenis pompa dan perencanaan pemipaan. Pemasangan jalur pipa (piping) adalah suatu sistem penyaluran media produksi, yang terdiri dari pipa, fittings, valves dan flensa dan pautan lain yang terkait seperti hangers, supports, dan lain-lain. Tujuan penelitian adalah untuk melihat masalah yang sebenarnya terjadi dan dihadapi dalam suatu sistem stasiun pengisian bahan bakar umum (SPBU) seperti kemungkinan kapasitas aliran yang kecil akibat jumlah selang yang terlalu banyak, penguapan dan kehilangan BBM pada pipa dan tangki pendam. Kesimpulan dari penelitian ini adalah bahwa sistem pompa dapat dipengaruhi oleh yaitu sistem pemipaan, kapasitas aliran dan faktor kehilangan BBM pada pipa.
iv
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah yang diberikan oleh-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini tepat pada waktunya. Adapun judul yang diangkat oleh penulis adalah Perancangan Sistem Pompa Pada Stasiun Bahan Bakar Umum (SPBU). Tujuan dari penulisan Skripsi ini adalah untuk memenuhi salah satu persyaratan akademis guna mencapai gelar sarjana Fakultas Teknologi Industri, program studi Teknik Mesin di Universitas Mercubuana – Jakarta. Penulisan disusun berdasarkan buku-buku yang dianggap mendukung dan pengambilan data dilapangan. Penulis menyadari bahwa skripsi ini dapat diselesaikan bukan semata-mata hanya karena usaha dari penulis, akan tetapi juga berkat bantuan dan bimbingan serta saran dari berbagai pihak yang memberikan andil yang sangat
besar baik secara langsung maupun tidak
langsung ikut terlibat dalam penulisan skripsi ini. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih kepada : 1. Bp. Ir. Yuriadi Kusuma. MSc, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin dan pembimbing skripsi, atas bimbingan, masukan, dorongan serta arahan yang bermanfaat untuk penulis. 2. Bp. Ir. Ruli Nutranta. MEng, selaku Koordinator Tugas Akhir, yang telah memberikan dukungan moril dalam penulisan skripsi ini. 3. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercubuana atas segala ilmu dan bimbingan yang diberikan. 4. Bapak Robby Sutarman selaku Technical Manager dari PT. Hanindo Citra atas bantuan yang diberikan kepada penulis dalam menyusun skripsi ini, 5. Rekan-rekan mahasiswa dan karyawan PT. Hanindo Citra, yang telah banyak membantu informasi dan dukungan.
v
6. Semua pihak-pihak yang telah mendukung penulis dalam penyelesaian skripsi ini yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu. Penulis menyadari bahwa penyusunan skripsi ini masih jauh dari sempurna, maka dengan segala kerendahan hati penulis akan menerima kritik dan saran dari pembaca maupun pihak – pihak lain untuk penulis jadikan sebagai bahan evaluasi dan masukan sehingga lebih bermanfaat pada masa yang akan datang.
Jakarta,
2008
Penulis,
Kurniawan Prasetiyo
vi
DAFTAR ISI Halaman Judul .................................................................................................. Halaman Pernyataan ......................................................................................... Halaman Pengesahan ........................................................................................ Abstraks ............................................................................................................ Kata Pengantar .................................................................................................. Daftar Isi ........................................................................................................... Daftar Tabel ...................................................................................................... Daftar Gambar ..................................................................................................
i. ii. iii. iv. v viii xi xii
BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ............................................................................ 1.2 Perumusan Masalah……………......…….……................….…. 1.3 Tujuan Penelitian...……………….…….……...………….…… 1.4 Pembatasan Masalah ………………….…....……………......... 1.5 Metode Penulisan …...…..………….………..…………........... 1.6 Manfaat Penelitian …...…..………….………..………….......... 1.7 Sistematika Penulisan ……………………………………….....
1 2 2 3 3 3 4
BAB II. LANDASAN TEORI 2.1 Pengertian Pompa ...................................................................... 7 2.2 Klasifikasi Pompa Menurut Jenis Impeler ................................. 7 2.3 Klasifikasi Menurut Bentuk Rumah ........................................... . 8 2.4 Klasifikasi Menurut Letak Poros ................................................. 9 2.5 Klasifikasi Menurut Belahan Rumah .......................................... 10 2.6 Klasifikasi Menurut Sisi Masuk Impeler ..................................... 11 2.7 Pompa Jenis Khusus .................................................................... 12 2.8 Prinsip Kerja Pompa Penyalur Bahan Bakar Minyak ................. 12 2.8.1 Sistem Pompa Hisap ............................................................. 13 2.8.2 Sistem Pompa Dorong .......................................................... 15 2.9 Type atau Model Dispenser ........................................................ 16 2.10 Dasar-dasar Komponen Dispenser ............................................. 19 2.11 Komponen Mekanik ................................................................... 19 2.12 Sistem Perpipaan ........................................................................ 20 2.12.1 Sistem Pipa Tunggal ............................................................ 22 2.12.2 Sistem Pipa Majemuk (Multipath) ....................................... 22 2.13 Putaran Spesifik .......................................................................... 23 2.14 Head ............................................................................................ 23 2.14.1 Tinggi Energi Potensial (Z).................................................... 24 2.14.2 Tinggi Energi Kinetik ............................................................ 24 2.14.3 Tinggi Energi Tekanan .......................................................... 24 2.15 Kavitasi ....................................................................................... 24 2.16 Net Positive Suction Head (NPSH) ............................................ 26 2.16.1 NPSH Yang Tersedia ............................................................ 26 2.16.2 NPSH Yang Diperlukan ........................................................ 27
viii
2.17 Hambatan / Rugi-rugi (Losses) .................................................. 28 2.17.1 Pipa Lurus ............................................................................ 28 2.17.2 Perubahan Penampang Pipa .................................................. 30 2.17.3 Sambungan-sambungan Pipa ................................................ 33 2.18 Menentukan Kecepatan Rata-rata Saluran .................................. 33 2.18.1 Pada Sisi Isap ......................................................................... 33 2.18.2 Menentukan Jenis Impeller Pompa ........................................ 34 2.19 Perhitungan Daya Pompa ............................................................ 35 2.19.1 Daya Pompa (whp) .................................................................. 35 2.19.2 Daya Yang Dibutuhkan (bhp) ................................................. 35 BAB III. PERHITUNGAN PERENCANAAN 4.1 Pompa Yang Digunakan .............................................................. 37 3.1.1 Head Pompa ............................................................................. 39 3.1.1.1 Head Statis ......................................................................... 39 3.1.1.2 Head tekanan ..................................................................... 39 3.1.1.3 Head Energi Kinetik ... ...................................................... 39 3.1.1.4 Head Rugi-rugi Pada Sisi Isap ........................................... 40 3.1.1.4.1 Head Rugi-rugi Pada Sisi Isap Akibat Gesekan ......... 40 3.1.1.4.2 Head Rugi-rugi Pada Sisi Isap Akibat Sambungan Pipa ..................................................................................... 41 4.1.1.4.3 Head Rugi-rugi Pada Sisi Isap Akibat Perubahan Panjang ....................................................................... 42 3.1.1.4.4 Head Kerugian Total Pada Sisi Isap ........................... 42 3.1.1.5 Head Rugi-rugi Pada Sisi Tekan......................................... 43 3.1.1.5.1 Head Kerugian Pada Sisi Tekan Akibat Gesekan ...... 43 3.1.1.5.2 Head Kerugian Pada Sisi Tekan Akibat Sambungan Pipa ..................................................................................... 44 3.1.1.5.3 Head Kerugian Total Pada Sisi Tekan ........................ 44 3.1.1.6 Head Rugi-rugi ................................................................. 44 3.1.1.7 Head Total Pompa ............................................................ 45 3.1.2 Pemeriksaan Kavitasi ................................................................ 45 3.1.2.1 NPSH Yang Tersedia (hsv) ................................................. 45 3.1.2.2 NPSH Yang Diperlukan (hsvn) .......................................... 46 3.1.3 Perhitungan Daya Pompa ......................................................... 46 3.1.3.1 Daya Pompa ........................................................................ 46 3.1.3.2 Daya Yang Dibutuhkan ...................................................... 47 4.1 Putaran Spesifik .......................................................................... 48 4.1.2 Putaran spesifik dan bentuk ..................................................... 48 BAB IV. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 4.2 Pompa Yang Digunakan .............................................................. 49 4.1.1 Head Pompa ............................................................................. 50 4.1.1.1 Head Statis ......................................................................... 50 4.1.1.2 Head tekanan ..................................................................... 50
ix
4.1.1.3 Head Energi Kinetik ... ...................................................... 51 4.1.1.4 Head Rugi-rugi Pada Sisi Isap ........................................... 52 4.1.1.4.1 Head Rugi-rugi Pada Sisi Isap Akibat Gesekan ......... 52 4.1.1.4.2 Head Rugi-rugi Pada Sisi Isap Akibat Sambungan Pipa ..................................................................................... 53 4.1.1.4.4 Head Rugi-rugi Pada Sisi Isap Akibat Perubahan Panjang ....................................................................... 54 4.1.1.4.4 Head Kerugian Total Pada Sisi Isap ........................... 54 4.1.1.5 Head Rugi-rugi Pada Sisi Tekan......................................... 54 4.1.1.5.1 Head Kerugian Pada Sisi Tekan Akibat Gesekan ...... 43 4.1.1.5.2 Head Kerugian Pada Sisi Tekan Akibat Sambungan Pipa ..................................................................................... 55 4.1.1.5.3 Head Kerugian Total Pada Sisi Tekan ........................ 56 4.1.1.6 Head Rugi-rugi ................................................................. 56 4.1.1.7 Head Total Pompa ............................................................ 56 4.1.2 Pemeriksaan Kavitasi ................................................................ 57 4.1.2.1 NPSH Yang Tersedia (hsv) ................................................. 57 4.1.2.2 NPSH Yang Diperlukan (hsvn) .......................................... 57 4.1.3 Perhitungan Daya Pompa ......................................................... 58 4.1.3.1 Daya Pompa ........................................................................ 59 4.1.3.2 Daya Yang Dibutuhkan ...................................................... 58 4.1 Putaran Spesifik .......................................................................... 59 4.1.2 Putaran spesifik dan bentuk ..................................................... 59 5.1 Pengumpulan Data Awal ..……….................................…….. 60 5.2 Analisa Data Awal ..………………………..........………….... 61 5.3 Pengumpulan Data Setelah Perbaikan ………..……………… 62 5.4 Analisa Hasil Akhir .…………………….………….…….…. . 62
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ……………….………..........…………................ 5.2 Saran ......................................................................................... Daftar Pustaka .................................................................................................. Lampiran
x
62 63 64
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1
Sifat-sifat Fisik Beberapa Zat Cair
Tabel 2.2
Koefisien Gesek/Loss Coefisient (CL) pada Pembesaran Mendadak
Tabel 2.3
30
Koefisien Gesek/Loss Coefisient (CL) pada Pembesaran Bertahap
Tabel 4.3
27
31
Koefisien Gesek/Loss Coefisient (CL) pada Pengecilan Bertahap
31
xi
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1
Pompa Sentrifugal
7
Gambar 2.2
Pompa Aliran Campur Mendatar
8
Gambar 2.3
Pompa aliran Aksial
8
Gambar 2.4
Pompa aliran Campur Jenis Volut & Impeler
9
Gambar 2.5
Pompa Aliran Campur Tegak
10
Gambar 2.6
Pompa Jenis Belah Mendatar
11
Gambar 2.7
Pompa Dengan Motor Benam
12
Gambar 2.8
Petroleum Submersible Pump
13
Gambar 2.9
Siklus Kerja Petroleum Pump
14
Gambar 2.10
Pompa Dengan Sistem Dorong
16
Gambar 2.11
Dispenser Pump
18
Gambar 2.12
Hubungan Antara Koefisien Kavitasi Dengan Kecepatan Spesifik
25
Gambar 2.13
Moody’s Diagram
29
Gambar 2.14
Koefisien Gesek / Loss Coefficient (CL)
32
Gambar 2.15
Jenis-jenis Sesuai Kecepatan Spesifik
34
Gambar 2.16
Hubungan Kapasitas dan Efisiensi
36
Gambar 3.1
Instalasi Pompa Yang Di rencanakan
38
Gambar 4.1
Instalasi Pompa Yang Di rencanakan
50
xii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Memasuki era globalisasi dan pasar bebas pada saat ini, ilmu pengetahuan dan teknologi serta berbagai bentuk industri mengalami perkembangan yang cukup pesat dari hari ke hari. Hal ini dapat kita rasakan melalui banyaknya industri miyak dan gas yang telah mendapat ijin dari Migas untuk beroperasi melayani penjualan bahan bakar minyak baik untuk umum ataupun industri di Indonesia. Ini tidak lepas dari peranan dan fungsi teknologi yang dapat meningkatkan kualitas dan mutu dari produk yang dihasilkan. Bahan bakar minyak dan gas menjadi sesuatu hal yang penting untuk dikonsumsi oleh masyarakat dan industri untuk meningkatkan perekonomian nasional, dimana masyarakat sekarang ini sudah menjadikan hal tersebut sebagai sesuatu yang mutlak dilihat dari segi pelayanan maupun mutu dari produk bahan bakar tersebut, Besarnya rasa kebutuhan masyarakat dan industri itulah yang mendorong semakin menjamurnya keberadaan stasiun pengisian bahan bakar minyak maupun gas baik milik pemerintah, asing ataupun swasta nasional. Dalam meningkatkan pelayanan, mutu serta aspek lingkungan maka stasiun pengisian bahan bakar umum harus mempunyai standar dalam mendesain, semua bentuk prasarana baik dalam konstruksi bangunan ,mekanikal serta elektirikal. Dalam hal ini yang akan dibahas tentang perencanaan sistem pompa pada stasiun bahan bakar umum (SPBU) Pertamina yang mengacu pada standarisasi tahun 2006. Fungsi dan perananan dalam sistem pompa mempunyai pengaruh besar dalam meningkatkan kualitas minyak, mutu serta pelayanan bagi konsumen maupun dilihat dalam aspek lingkungan yang akan ditimbulkan. Sistem pemipaan ini juga dipersiapkan apabila terjadi perubahan produk BBM yang akan dijual dimasa yang akan datang, yang sewaktu-waktu akan berubah maupun adanya produk bahan bakar yang baru yang dikeluarkan oleh Pertamina.
1
Begitu besarnya peranan sistem pompa ini dalam menghasilkan stasiun pengisian bahan bakar umum (SPBU) yang mempunyai kualitas dan inilah alasan yang mendasari penulis untuk dijadikan bahan penelitian dalam skripsi. Sistem pompa ini mempunyai berbagai keuntungan yang telah disampaikan diatas, sehingga sebelum dilaksanakan dilapangan maka perlu di analisis baik dari kapasitas pompa yang digunakan, panjang pipa, laju aliran dan sistem pemipaan itu sendiri. Sistem pompa ini akan dilaksanakan pada pembangunan stasiun pengisian bahan bakar umum (SPBU) baru Pertamina di Jl. Raya Pasar Minggu-Jakarta. PT. Hanindo Citra selaku kontraktor dan perencana dari pembangunan SPBU tersebut, dimana perusahaan ini sudah lama berkecimpung didalam industri ini, dengan didukung sumber daya manusia yang professional yang bekerja sesuai dengan latar belakang pendidikannya masing-masing, mampu bersaing dengan perusahaan-perusahaan lain yang sejenis.
1.2 Perumusan Masalah Berdasarkan uraian diatas, maka rumusan masalah dalam penulisan skripsi ini adalah: “Bagaimana perencanaan sistem pompa stasiun pengisian bahan bakar umum yang tepat menuju persaingan dalam pasar bebas?”
1.3 Tujuan Penelitian Penulisan ini tentang perencanaan sistem pemipaan stasiun pengisian bahan bakar umum dengan fluida bensin dan solar. Adapun beberapa tujuan penulisan ini adalah : -
Merupakan salah satu syarat perkuliahan di Fakultas Teknik Mesin, Univeritas Mercu Buana.
-
Memahami prinsip sistem pompa stasiun pengisian bahan bakar umum.
-
Memahami faktor-faktor penting yang mempengaruhi laju aliran fluida.
-
Dapat
mencari
alternatif
terbaik
dalam
memilih
jenis
pompa,
membandingkan dan diharapkan bisa menerapkannya di lapangan.
2
1.4 Pembatasan Masalah Pemilihan dan perencanaan sistem pompa ini merupakan sistem yang bersifat kompleks, maka penulisan ini dibatasi hanya pada perencanaan sistem pemipaan, jenis pompa yang akan digunakan, Kapasitas pompa, putaran pompa, diameter pipa penyaluran BBM dan sistem pemipaan yang harus kita tentukan.
1.5 Metode Penulisan Dalam memperoleh data yang berhubungan dengan penulisan ini, digunakan metode penelitian: -
Studi literature, yaitu pengumpulan data dan analisa perhitungan dari bukubuku yang berkaitan dengan penulisan.
-
Studi lapangan, yaitu pengambilan data dari lapangan dan melihat langsung pengaplikasiannya.
-
Konsultasi dan diskusi dengan dosen pembimbing dan teman-teman mahasiswa.
1.6 Manfaat Penelitian Manfaat penelitian ini dibagi menjadi dua, yaitu manfaat akademis dan manfaat praktis. 1. Manfaat Akademis Penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, khususnya yang berhubungan dengan stasiun pengisian bahan bakar umum baik fluida cair maupun gas dalam memasuki era globalisasi dan pasar bebas dimana sudah mulai menjamur perusahaan milik asing yang sudah membangun SPBU di Indonesia. Diharapkan dengan penelitian ini, dapat menambah wawasan para pembaca dan juga penulis untuk selanjutnya. 2. Manfaat Praktis Penelitian ini diharapkan dapat memberikan gambaran mengenai sistem pemipaan stasiun pengisian bahan bakar umum dan juga dapat menjadi bahan
3
acuan dan referensi untuk merencanakan pembangunan SPBU baik milik pemerintah, swasta nasional maupun milik asing.
1.7 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan dalam penelitian skripsi ini terdiri dari lima
bab
utama, tiap bab terdiri dari beberapa sub bab. Sistematika pembahasan dari skripsi yang akan ditulis adalah sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN Bab ini merupakan bagian yang memuat latar belakang, rumusan masalah, serta tujuan, pembatasan masalah, metode penelitian dan manfaat penelitian. BAB II LANDASAN TEORI Bab ini menguraikan teori-teori yang relevan dengan kasus yang diteliti. Pembahasan bisa lebih dari satu teori yang sejauh mana teori tersebut relevan untuk menjelaskan masalah yang diteliti.
BAB III PERHITUNGAN DAN PERENCANAAN Pada Bab ini adalah hasil perhitungan seperti pada Bab II dari data yang diperoleh dari perencanaan.
BAB IV ANALISA PERENCANAAN Bab ini berisi hasil perencanaan yang mencakup gambaran umum tentang objek penelitian, serta hasil pengumpulan data yang berhubungan dengan masalah yang dibahas.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan merupakan pernyataan singkat yang diambil dari hasil analisis dan pembahasan penelitian. Saran merupakan sumbangan pikiran yang operasional yang didapat dari hasil penelitian.
4
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Pengertian Pompa Pompa adalah suatu mesin yang digunakan untuk memindahkan fluida dari suatu tempat ke tempat lainnya, melalui suatu media saluran (pipa) dengan cara menambahkan energi pada cairan yang dipindahkan dan berlangsung secara kontinyu. Pompa beroperasi dengan mengadakan perbedaan tekanan antara bagian masuk dan bagian keluar. Dengan kata lain pompa berfungsi mengubah tenaga dari suatu tenaga (penggerak) menjadi tenaga tekanan dari fluida, dimana tenaga ini dibutuhkan untuk mengalirkan fluida dan mengatasi hambatan yang ada sepanjang saluran pengalir.
2.2 Klasifikasi Pompa Menurut Jenis Impeler (1)
Pompa sentrifugal Pompa sentrifugal adalah salah satu jenis pompa dimana fluida memasuki
impeller secara aksial didekat poros pompa dan mempunyai energi, baik energi potensial maupun energi kinetik yang diberikan oleh sudu-sudu. Di dalam impeller fluida mengalami percepatan, setelah itu fluida memasuki rumah pompa atau satu seri laluan diffuser yang mentransformasikan energi kinetic menjadi tinggi tekanan (head) diikuti dengan penurunan kecepatan.
Gambar 2.1 Pompa Sentrifugal
7
(2) Pompa Aliran Campur Pompa aliran campur digunakan untuk head yang sedikit lebih rendah dan pompa ini umumnya menggunakan rumah diffuser dengan sudu antar. Jika pompa menggunakan rumah volut untuk menampung langsung aliran yang keluar dari impeller juga disebut juga pompa aliran campur jenis volut.
Gambar 2.2 Pompa Aliran Campur Mendatar
(3) Pompa Aliran Aksial Pompa jenis aksial dipakai untuk head yang lebih rendah lagi, karena aliran di dalam pompa ini mempunyai arah aksial (sejajar poros) yang berguna untuk mengubah head kecepatan menjadi head tekanan. Pompa jenis ini dipakai sudu antar yang berfungsi sebagai difuser.
Gambar 2.3 Pompa Aliran Aksial Mendatar
2.3 Klasifikasi Menurut Bentuk Rumah Pompa memiliki bentuk rumah yang berbeda-beda yang dapat kita klasifikasikan sebagai berikut : (1)
Pompa Volut
8
Sebuah pompa sentrifugal dimana zat cair dari impeller secara langsung dibawa ke rumah volut. (2)
Pompa diffuser Pompa ini adalah pompa sentrifugal yang dilengkapi dengan sudu difuser
di kelilingi luar impelernya. Konstruksi bagian-bagian lain pompa ini adalah sama dengan pompa volut, karena sudu-sudu difuser maka pompa ini disamping memperbaiki efisiensi pompa, juga menambah kokoh rumah, maka konstruksi ini sering dipakai pada pompa besar dengan head tinggi. Pompa ini juga sering dipakai sebagai pompa bertingkat banyak karena aliran diri satu tingkat ke tingkat berikutnya dapat dilakukan tanpa menggunakan rumah volut. (3)
Pompa aliran campur jenis volut Pada pompa ini mempunyai impeller jenis aliran campur dan sebuah
rumah volut, di sini tidak dipergunakan sudu-sudu difuser melainkan dipakai saluran yang lebar untuk mengalirkan zat cair. Dengan demikian pompa tidak mudah tersumbat oleh benda asing yang terisap, sehingga pompa ini sangat sesuia untuk air limbah.
Gambar 2.4 Pompa Aliran Campur Jenis Volut & Impeler
Adapun impeler yang digunakan di sini adalah jenis setengah terbuka yaitu tidak mempunyai tutup depan. Keunggulan yang dimiliki konstruksi seperti ini tidak mudah tersumbat benda padat dibandingkan dengan impeler tertutup, sehingga sesuai untuk memompakan air buangan.
2.4 Klasifikasi Menurut Letak Poros Klasifikasi pompa menurut letak poros yaitu : (1)
Pompa jenis poros mendatar
9
Pompa ini mempunyai poros dengan posisi mendatar (2)
Pompa jenis poros tegak Pompa ini mempunyai poros dengan posisi tegak, pompa aliran campuran
dan pompa aksial sering dibuat dengan poros tegak dimana rumah pompa semacam ini digantung pada lantai oleh pipa kolom yang menyalurkan zat cair dari pompa ke atas. Poros pompa yang menggerakan impeler dipasang sepanjang sumbu pipa kolom dan dihubungkan dengan motor penggerak pada lantai. Poros ini dipegang di beberapa tempat sepanjang pipa kolom oleh bantalan yang terbuat dari karet. Selain itu poros ini dapat diselubungi oleh pipa selubung yang berfungsi sebagai penyalur air pelumas.
Gambar 2.5 Pompa Aliran Campur Tegak
2.5 Klasifikasi Menurut Belahan Rumah (1)
Pompa jenis belahan mendatar Pompa jenis ini mempunyai rumah yang dapat dibelah dua menjadi bawah
dan bagian atas oleh bidang mendatar yang melalui sumbu poros. Jadi bagian yang berputar dapat diangkat setelah rumah belahan atas dibuka. Pompa jenis rumahan sering dipakai pada pompa menengah dan besar dengan poros mendatar.
10
Gambar 2.6 Pompa Jenis Belah Mendatar
(2)
Pompa jenis belahan radial Rumah pompa jenis ini terbagi oleh sebuah bidang yang tegak lurus poros.
Pompa ini mempunyai konstruksi yang relatip sederhana serta menguntungkan sebagai bejana bertekanan karena bidang belahan tidak mudah bocor. Jenis ini juga sesuai untuk pompa berporos tegak di mana bagian-bagian yang berputar dapat dibongkar ke atas sepanjang poros. (3)
Pompa jenis deret Jenis ini terdapat pada pompa bertingkat banyak yang dimana rumah
pompa terbagi oleh bidang-bidang tegak lurus sesuai dengan jumlah tingkat yang ada. Tiap bagian rumah ini berbentuk cincin, konstruksi seperti ini pada dasarnya mirip jenis belahan radial yang tidak mudah bocor oleh tekanan dari dalam. Masing-masing tingkat biasanya dibuat dengan bentuk dan ukuran yang sama sehingga dapat disusun dalam jumlah yang sesuai untuk mendapatkan head total pompa yang dikehendaki.
2.6 Klasifikasi Menurut Sisi Masuk Impeler (1)
Pompa isapan tunggal Pada pompa ini zat cair masuk dari satu sisi impeler, konstruksinya sangat
sederhana sehingga banyak dipakai. Tekanan yang bekerja pada masing-masing sisi impeler tidak sama sehingga akan timbul gaya aksial kea rah sisi isap. Gaya ini dapat ditahan oleh bantalan aksial jika ukuran pompa cukup kecil. Namun untuk pompa besar harus dicari cara untuk mengurangi gaya aksial.
11
(2)
Pompa isapan ganda Pompa ini memasukan air melalui kedua sisi impeler, di sini poros yang
menggerakan impeler dipasang menembus kedua sisi rumah dan impeler dan ditumpu oleh bantalan di luar rumah. Karena itu poros menjadi lebih panjang dari pada pompa jenis lain.
2.7 Pompa Jenis Khusus (1)
Pompa dengan motor benam (submersible-motor) Pompa dengan motor benam adalah pompa jenis khusus yang merupakan
satu unit dengan motor penggeraknya, di mana keduanya dipasang terbenam di bawah permukaan cairan fluida. Pompa ini dipasangan dengan posisi digantung pada pipa penyalur dimana diameter pompa dibuat sekecil mungkin. Sedangkan sistem kerjanya cairan fluida ke dalam pompa melalui saringan yang terdapat di antara motor dan pompa, selanjutnya air dialirkan ke atas memalui pipa kolom yang berfungsi juga sebagai penggantung unit pompa.
Gambar 2.7 Pompa dengan motor benam
2.8 Prinsip Kerja Pompa Penyalur Bahan Bakar Minyak Pompa penyalur bahan bakar minyak banyak di jumpai baik di stasiun pengisian bahan bakar umum maupun di dalam kalangan industri. Di dalam penyaluran bahan bakar minyak untuk kendaraan operasional di industri banyak menggunakan system transfer pump sebagai alat penyalur fluida minyak yang
12
kemudian di hubungkan dengan flow meter untuk mengetahui kapasitas atau volume yang di kehendaki. Namun di dalam stasiun pengisian bahan bakar umum, pompa atau lebih dikenal dengan dispenser yang di gunakan dalam menyalurkan fluida minyak dibedakan menjadi 2 macam yaitu pompa hisap dan pompa dorong. Di mana kedua sistem tersebut mempunyai beberapa perbedaan dan keunggulan, perbedaan antara kedua pompa tersebut pada letak motor penggeraknya.
Gambar 2.8 Petroleum Submersible Pump
2.8.1 Sistem Pompa Hisap Sudah dijelaskan bahwa pompa hisap masih banyak digunakan di beberapa SPBU di Indonesia sebagai pompa penyalur BBM. Sistem pompa hisap motor harus dilengkapi dengan Elbow Check Valve pada pipa distribusi BBM di tangki pendam dan letak motor penggeraknya merupakan satu kesatuan didalam dispenser. Pada prinsipnya pompa ini mempunyai sistem kerja sebagai berikut : 1. BBM masuk melalui Inlet pompa kemudian melewati Strainer Check Valve. 2. Bila tekanan melampaui batas, Bypass valve akan terbuka sehingga BBM terjadi sirkulasi BBM dalam pump unit.
13
3. BBM di dalam pump unit yang mengandung udara akan dialirkan menuju sump untuk dipisahkan antara udara dan BBM. 4. Setelah Udara dipisahkan dari BBM, BBM murni dialirkan kembali ke pump unit melalui sump return. 5. BBM murni dialirkan menuju Filter melalui outlet Pump Unit. 6. Setelah melalui penyaringan, BBM mengalir melalui Solenoid valve, yang terdiri dari slow down valve dan main valve. 7. Selanjutnya aliran BBM menuju badan ukur dengan terlebih dahulu menekan meter check valve kit, yang berfungsi untuk menjaga agar BBM dalam badan ukur selalu penuh. 8. Badan ukur / meter mengukur volume yang dikeluarkan, dengan metode pengukuran volume ruang gerak piston pada meter. 9. BBM keluar melalui nozzle sesuai dengan volume yang sudah ditera. Pompa ini sudah banyak ditinggalkan karena disebabkan biaya perawatan yang terlalu mahal dan sering terjadi kerusakan pada motornya maupun komponen lainnya.
Gambar 2.9 Siklus Kerja Petroleum Pump
14
2.8.2 Sistem Pompa Dorong Pompa dorong adalah pompa untuk meyalurkan fluida minyak yang tersimpan dalam tangki pendam yang dialirkan melalui pipa fleksible menuju dispenser dengan letak motor penggeraknya dicelupkan atau dibenam pada tangki pendam. Prinsip kerja dari pompa dorong tersebut adalah : 1. Pada system pompa dorong aliran BBM dimulai dari Submersible Turbine. 2. Pump yang mendorong BBM menuju Dispenser melalui Shear valve / Emergency Valve. 3. Kemudian BBM mengalir melalui filter. 4. Setelah melalui filter BBM mengalir melalui Solenoid Valve yang terdiri dari Slow Down Valve dan Main Valve. 5. Dari Solenoid Valve BBM mengalir ke Meter dengan terlebih dahulu menekan meter check valve kit. 6. Badan ukur / meter mengukur volume yang dikeluarkan, dengan metode pengukuran volume ruang gerak piston pada meter. 7. BBM dikeluarkan melali nozzle sesuai dengan volume yang sudah diukur.
Pompa ini mempunyai beberapa keunggulan dibandingkan dengan pompa hisap dimana perawatan yang disebabkan kerusakan sangat kecil, karena posisi pompa terpisah dengan dispenser. Pompa dan dynamo tercelup didalam tangki bahan bakar minyak sehingga dynamo tidak mudah panas dan tahan lama. Dalam pelaksanaannya pompa ini mempunyai beberapa keuntungan di antaranya : 1. Hemat biaya listrik, 1 unit pompa dapat melayani sampai dengan 4 selang nozzle. 2. Hemat pemipaan, 1 unit dapat melayani sampai dengan 2 unit pompa twin. 3. dapat diparalel sampai dengan 3 tangki untuk jenis BBM yang sma (Syphon System). 4. dilengkapi dengan leak detector untuk mendeteksi kebocoran pada pipa.
15
Gambar 2.10 Pompa dengan Sistem Dorong
2.9 Type atau Model Dispenser Dispenser adalah pompa yang menyalurkan fluida bahan bakar minyak ke kendaraan pada stasiun pengisian bahan bakar umum. Dan mempunyai beberapa type dari beberapa merk yang sering di gunakan, dalam hal ini di ambil beberapa type yang terdapat pada Gilbarco Dispenser Pump. Dari beberapa type tersebut mempunyai kegunaan dan keunggulan masing sesuai dengan sistem pompa yang digunakan. Di bawah ini beberapa model pompa merk Gilbarco : (1)
Highline = Legacy Electronics Semua tipe Highline menggunakan elektronik komputer dan dilengkapi preset.
No
Type
Legacy
Hose
Spesifikasi
Model 1
AC.1921A
JH 1000
1
Standard capacity & system pompa Hi sap
2
AC.3921A
JH 1200
2
Standard capacity & system pompa hisap
3
AC.4921A
JHA 000
1
High capacity & system pompa hisap
4
AC.6921A
JHA 200
2
Standard capacity & system pompa Dorong
5
AC. 4942 A
JHA 300
1
High capacity & system pompa
16
Dorong 6
AC.6942A
JHA 500
2
High capacity & system pompa Dorong
7
AC.6992D
JHA 800
2
Ultrahigh capacity & system pompa Dorong
Spesifikasi : a. Elektronik Counter b. Kapasitas aliran antara 40 - 50 liter per menit. c. Preset Programmable d. System pompa hisap dan dorong. (2)
Advantage Series Model dengan kanopi tinggi ( high hose models ), semua type mempunyai
spesifikasi yang sama hanya dibedakan oleh jumlah Hoses (Selang). Pompa dengan jumlah Selang diatas 2 bh disebut Multi Product Dispenser (MPD) karena 1 (satu) unit pompa dapat digunakan untuk menyalurkan beberapa macam BBM. No.
Type
Jumlah Hoses
Display Counter
System
1
B21
2
2
Dorong
2
B31
2.
2
Hisap
3
B43
4
2
Dorong
4
BB3
4
4
Dorong
5
BC3
4
4
Hisap
6
BOS
6
2
Dorong
7
B05R
6
4
Dorong
Spesifikasi: a. Elektronik Counter b. Kapasitas aliran antara 40 - 50 liter per menit. c. Body rangka canopy tinggi.
17
d. Preset Programmable e. System pompa hisap dan dorong. (3)
Endeavor Pompa Endeavor terdiri dan beberapa tipe sebagai berikut :
No.
Type
Jumlah
Display Counter
System
Hoses 1
JT.1000
1
2
Hisap
2
JT.1200
2
4
Hisap
3
JTA.OOO
1
2
Dorong
4
JTA.200
2
4
Dorong
Spesifikasi : a. Elektronik Counter b. Kapasitas aliran antara 40 - 60 liter per menit. d. Preset Programmable e. System pompa hisap dan dorong.
Gambar 2.11 Dispenser Pump
18
2.10 Dasar-dasar Komponen Dispenser Badan Hitung atau Counter adalah komponen yang melakukan fungsi perkalian antara jumlah BBM yang dikeluarkan dengan harga satuan BBM. Badan hitung juga menunjukan jumlah volume BBM yang dikeluarkan, Harga satuan dan total rupiah yang harus di bayar oleh konsumen. Badan hitung terdiri dari 2 jenis, yaitu : 1. Mechanical Counter Seluruh komponen ini digerakan oleh suatu sistem roda gigi yang dirancang sedemikian rupa dan dikonversikan dari volume yang dikeluarkan, sehingga dapat menunjukan angka dan volume tersebut. 2. Electronic Counter Adalah suatu system hitung yang mengkonversikan putaran dari assymeter/ badan ukur menjadi bentuk pulsa, yang kemudian diolah secara elektronik dan menghasilkan penunjukan dalam bentuk digital. Untuk menghasilkan penunjukan dalam bentuk digital, dibutuhkan beberapa komponen seperti, pulser, Pump Interface, Pump Control dan Display.
2.11 Komponen Mekanik (1)
Badan Ukur/Meter Adalah sebagai alat penera jumlah BBM yang dikeluarkan. Besar kecilnya
volume BBM yang sebenarnya keluar dari nozzle dapat diatur pada komponen ini. Oleh karena itu badan ukur/meter dilindungi oleh Departemen Perdagangan Direktorat bidang Metrologi dengan mencantumkan segel pada juster. (2)
Meter Check Valve Kit Katup untuk menjaga agar BBM pada meter tetap penuh, dengan demikian
meter tidak cepat aus. (3)
Selenoid Valve Berfungsi sebagai katup pembuka / penutup aliran BBM, juga untuk
mengatur aliran pada system pompa hisap dan dorong. (4)
Filter Berfungsi untuk menyaring kotoran-kotoran pada BBM yang akan masuk ke
badan ukur / meter, sehingga akan mempengaruhi umur dari meter tersebut.
19
(5)
S u m p / filter udara Berfungsi untuk memisahkan BBM dengan udara. supaya BBM yang
diterima oleh konsurnen adalah BBM murni atau BBM tanpa udara. Komponen ini hanya diperlukan pada pompa dengan system hisap. (6)
Elektromotor Salah satu komponen sebagai penggerak pompa (pump unit). Pada pompa
hisap electromotor dihubungkan ke pump unit dengan mengunakan V-Belt. Pada pompa celup antara electromotor dan turbine terkopel dalam satu kesatuan. (7)
Pump unit Pump Unit berfungsi untuk menghisap BBM dan tangki pendam, digerakkan
oleh Elektromotor. Digunakan pada pompa system hisap (Pump). Ada dua macam Pump Unit yang digunakan oleh pompa Gilbarco yaitu:
(8)
1.
Bleed Pump
2.
G-rotor Pump
Submersible turbine pump Sebuah pompa Centrifugal dengan Turbine Impeller pada sebuah shaft
vertical yang menggantung pada Prime Mover (pengarah utama). Komponen ini dicelupkan pada BBM ditangki pendam, digunakan pada pompa system dorong (Dispenser). Dilengkapi dengan leak detector yang berfungsi untuk mendeteksi kebocoran pada pipa distribusi BBM yang menhubungkan antara STP dengan dispenser, apabila leak detector mendeteksi adanya kebocoran minimal 3 gph atau 0,19 lpm maka leak detector secara otomatis akan menutup saluran BBM yang menuju ke dispenser. (9)
Emergency Valve / Shear Valves Katup pengaman pada system pompa dorong (dispenser), dipasang pada
inlet dispenser. Katup ini akan menutup secara otomatis apabila terjadi benturan pada dispenser.
2.12 Sistem Perpipaan Sistem perpipaan dapat ditemukan hampir pada semua jenis industri, dari sistem tunggal yang sederhana sampai sistem pipa bercabang yang sangat kompleks.
20
Sistem perpipaan sering di gunakan pada sistem distribusi air minum pada gedung atau kota, sistem pengangkutan minyak dari sumur bor ke tandon atau tangki penyimpan, sistem distribusi udara pendingin pada suatu gedung, sistem distribusi uap pada proses pengeringan dan lain sebagainya. Sistem perpipaan meliputi semua komponen dari lokasi awal sampai dengan lokasi tujuan antara lain, saringan (strainer), katup atau kran, sambungan, nosel dan sebagainya. Untuk sistem perpipaan yang fluidanya liquid, umumnya dari lokasi awal fluida, dipasang saringan untuk kotoran agar tidak menyumbat aliran fluida. Saringan di lengkapi dengan katup searah (foot valve) yang berfungsi mencegah aliran kembali ke lokasi awal atau tandon. Sedangkan sambungan dapat berupa sambungan penampang tetap, sambungan penampang berubah, belokan (elbow) atau sambungan bentuk T (Tee). Dalam merencanakan sistem perpipaan harus memperhatikan kaidahkaidang perencanaan sebagai berikut : 1) Hindari terjadinya penyimpangan aliran atau pusaran pada nosel 2) Usahakan pipa harus sependek mungkin dan jumlah belokan harus sedikit mungkin agar kerugian head dapat diperkecil. 3) Hindari terjadinya kantong udara di dalam pipa dengan membuat bagian pipa yang mendatar agar menanjak ke arah pompa dengan kemiringan 1/100 sampai 1/50. Jika terjadi kantong udara tak dapat dihindari sama sekali, perlu disediakan cara untuk membuang udara. 4) Karena tekanan di dalam pipa biasanya lebih rendah dari pada tekanan atmosfir, perlu dipakai cara menyambung pipa yang tidak dapat menyebabkan kebocoran udara dari luar ke dalam pipa isap. 5) Bila sebuah saringan atau katup isap akan dipasang maka perlu disediakan cara untuk membersihkan kotoran yang menyumbat. Perencanaan maupun perhitungan desain sistem perpipaan melibatkan persamaan energi dan perhitungan loss serta analisa tanpa dimensi yang telah dibahas pada bab sebelumnya. Perhitungan head loss untuk pipa tunggal adalah Darcy-Weisbach yang mengandalkan Diagram Moody untuk penentuan koefisien
21
geseknya. Untuk keperluan analisis jaringan perpipaan pada umumnya dipergunakan persamaan Hazen-Williams.
2.12.1 Sistem Pipa Tunggal Penurunan tekanan (pressure drop) pada sistem pipa tunggal adalah merupakan fungsi dari laju aliran, perubahan ketinggian, dan total head loss, sedangkan head loss merupakan fungsi dari factor gesekan, perubahan penampang, dan lain-lain dapat dinyatakan dengan persamaan : Δp = f ( L,Q, D, e, Δz, konfigurasi sistem, ρ, μ) Untuk aliran tak mampu mampat, sifat fluida diasumsikan tetap. Pada saat sistem telah ditentukan, maka konfigurasi sistem, kekasaran permukaan pipa, perubahan elevasi dan kekentalan fluida bukan lagi merupakan variable bebas. Δp = f ( L,Q, D)
2.12.2 Sistem Pipa Majemuk (Multipath) Pada kenyataannya kebanyakan sistem perpipaan adalah sistem pipa majemuk, yaitu rangkaian seri, paralel maupun berupa jaringan perpipaan. Untuk rangkaian pipa seri atau paralel, penyelesaianya adalah serupa dengan perhitungan tegangan dan tahanan pada Hukum Ohm. Penurunan tekanan dan laju aliran identik dengan tegangan dan arus pada listrik. Namun persamaannya tidak identik seperti hokum Ohm, karena penurunan tekanan sebanding dengan kuadarat dari laju aliran. Semua sistem pipa majemuk lebih mudah diselesaikan dengan persamaan empiris. Q1 = Q2 = Q3 = . . . = Qn atau V1 A1 = V2 A2 = V3 A3 =. . . = Vn An Σhl = hl1 + hl2 hl3 +. . . + hln Pada sistem pipa paralel maka total laju aliran adalah sama dengan jumlah aljabar kapasitas masing-masing aliran dalam setiap pipa dan rugi atau head loss pada sebuah cabang adalah sama dengan rugi pada pipa cabang yang lain. Persamaannya adalah : Q = Q1 + Q2 + Q3 +. . . +Qn
22
atau V. A = V1 A1 + V2 A2 + V3 A3 +. . . + Vn An hl1 = hl2 = hl3 =. . . = hln Dengan menyatakan head loss sebagai persamaan Darcy-Weisbach maka persamaan akan menjadi : ⎛ L1 ⎞V2 ⎛ L ⎞V2 ⎛ L ⎞V2 + ∑ k1 ⎟ 1 = ⎜ f 2 2 + ∑ k2 ⎟ 2 = ⎜ f 3 3 + ∑ k 3 ⎟ 3 = . . . ⎜ f1 ⎝ D1 ⎠ 2 g ⎝ D2 ⎠ 2 g ⎝ D3 ⎠ 2g
V2 = V1
( f1 L1 / D1 ) + ∑ k1 f 2 L2 / D2 + ∑ k2
Perbandingan kecepatan yang lain juga bisa ditentukan untuk dimasukkan ke persamaan menjadi :
Q = V1 A1 +
V V2 V1 A2 + 3 V1 A3 + . . . V1 V1
2.13 Putaran Spesifik Putaran spesifik adalah putaran pompa model yang secara geometris sama walaupun ukuran dan putarannya berbeda, bekerja pada satu satuan jumlah aliran (debit) dan satu satuan tinggi (head) pompa
ns =
n Q H 3/ 4
dimana : n = putaran poros
(2.1) rpm
Q
= jumlah putaran
m³/det
H
= tinggi/head
m
2.1) Fritz Deitzel, Turbin Pompa dan Kompresor, hal. 248
2.14 Head Head/tinggi energi adalah energi yang terkandung dalam fluida untuk melakukan kerja yang dinyatakan dalam meter tinggi tekanan fluida yang mengalir. Ada tiga bentuk tekanan yang terkandung dalam fluida yang mengalir, yaitu :
23
2.14.1 Tinggi Energi Potensial (Z) Tinggi energi ini didasarkan pada ketinggian fluida atas bidang pembanding. Jadi fluida tersebut mempunyai energi sebesar Z meter karena posisinya.
2.14.2 Tinggi Energi Kinetik Tinggi energi ini adalah suatu ukuran energi kinetik yang terkandung dalam satu satuan bobot fluida yang disebabkan oleh kecepatannya dan dinyatakan dalam persamaan V2/2g.
2.14.3 Tinggi Energi Tekanan Tinggi energi ini adalah energi yang terkandung oleh fluida akibat tekanan dan sama dengan P/γ. Jadi tinggi energi (Head) total yang terkandung dalam satu aliran fluida, sesuai teori Bernoulli adalah jumlah ketiga energi tersebut, yaitu :
V2 H= + + Z = konstan γ 2g p
(2.2)
2.2) Austin H Church, Pompa dan Blower Sentrifugal, hal 10
Hal ini disebut juga dengan tinggi teoritis. Pada kenyataannya tinggi kerja pompa selalu lebih besar dari tinggi teoritis ini disebabkan adanya rugi-rugi pada saluran. Sehingga tinggi kerja pompa atau Head Total Pompa adalah jumlah tinggi energi keseluruhan ditambah dengan tinggi rugi-rugi sepanjang saluran, yaitu : H = ha + ∇hp + hl +
V2 2g
dimana : ha = head statis hp = head tekanan = 10
(2.3) m m
p
γ
P = tekanan
kgf/m²
γ = kerapatan fluida
kgf/m3
24
g = percepatan gravitasi
m/det
hl = head rugi-rugi
m
2.3) Sularso, Pompa dan Kompresor, hal 27
2.15 Kavitasi
Bila tekanan pada sembarang titik di dalam pompa turun menjadi lebih rendah dari tekanan uap pada temperature cairannya. Cairan itu akan menguap dan membentuk suatu rongga uap. Gelembung-gelembung akan mengalir bersama-sama dengan aliran sampai pada daerah yang mempunyai tekanan lebih tinggi dicapai dimana gelembung-gelembung itu akan mengecil lagi secara tibatiba, yang akan mengakibatkan tekanan yang besar pada dinding didekatnya. Fenomena ini yang disebut kavitasi. Masuknya cairan secara tiba-tiba ke dalam ruangan yang terjadi akibat pengecilan gelembung-gelembung uap tadi akan menyebabkan kerusakankerusakan mekanis, yang kadang-kadang dapat menyebabkan terjadinya erosi, yaitu terjadinya lubang-lubang. Sifat-sifat lain yang terjadi akibat kavitasi dapat berupa bunyi ketukan yang kuat dan akan mengakibatkan getaran pada bagianbagian pompa.
Gambar 2.12 Hubungan Antara Koefisien Kavitasi dengan Kecepatan Spesifik
Energi yang dibutuhkan untuk melakukkan percepatan pada fluida untuk mendapatkan kecepatan yang tinggi dalam pengisian yang tiba-tiba ada ruangan
25
kosong adalah merupakan kerugian, dengan demikian kavitas selalu diikuti oleh penuruan effisiensi.
2.16 Net Positive Suction Head (NPSH)
Pada rangkaian pemipaan dan pengoperasian pompa maka kavitasi biasanya terjadi bila tekanan suatu aliran fluida turun sampai di bawah tekanan uap jenuhnya. Jadi untuk menghindari kavitasi harus diusahakan agar seluruh bagian dari aliran pompa tidak ada yang mempunyai tekanan statis lebih rendah dari tekanan uap jenuh fluida pada temperatur yang bersangkutan. Sehubungan dengan ini maka didefinisikan suatu Tinggi Isap Positif Netto atau Net Positive Suction Head (NPSH), yang dipakai untuk keamanan pompa terhadap kavitasi. Berikut penguraian mengenai NPSH :
2.16.1 NPSH yang Tersedia
NPSH yang tersedia adalah head yang dimiliki oleh fluida pada sisi isap pompa, yaitu tekanan mutlak pada sisi isap pompa dikurangi dengan tekanan uap jenuh fluida pada tempat tersebut. Dalam hal pompa menghisap fluida dari tempat terbuka, maka besarnya NPSH yang tersedia adalah : h sv =
Pa
γ
−
Pv
γ
− h s − h ls
(2.4)
dimana : hsv
=
NPSH yang tersedia
m
Pa
=
tekanan atomosfir
kgf/m²
Pv
=
tekanan uap jenuh
kgf/m²
γ
=
berat fluida per satuan volume
kgf/m3
hs
=
tinggi isap statis
m
h ls
=
kerugian head pada pipa isap
m
2.4) Sularso, Pompa dan Kompresor, hal 44
26
Tabel 2.1 Sifat-Sifat Fisik Beberapa Zat Cair
2.16.2 NPSH yang diperlukan
NPSH yang diperlukan besarnya berbeda atau pompa dimana NPSH berubah menurut kapasitas dan putaranya. Agar pompa dapat bekerjasama tanpa mengalami kavitasi, maka harus dipenuhi persyaratan berikut : NPSH yang tersedia > NPSH yang diperlukan NPSH yang diperlukan biasanya diperoleh dari data pabrik, namun untuk penaksiran secara kasar, dapat dihitung dengan :
α=
dimana : α
H vsn Hn
(2.5)
= konstata kavitasi
Hvsn = NPSH yang diperlukan pada titik effisiensi maksimum Hn = Head total pompa pada titik effisiensi maksimum
27
2.5) Sularso, Pompa dan Kompresor, hal 45
2.17 Hambatan/Rugi-rugi (Losses)
Hambatan/Rugi-rugi (Losses) aliran fluida terjadi pada instalasi pompa mulai dari sisi masuk sampai sisi keluar yang berupa gesekan-gesekan di sepanjang instalasi. Hambatan ini terjadi pada pipa lurus, perubahan penampang pipa, dan pada sambungan-sambungan pipa, yang menimbulkan rugi-rugi kecepatan aliran fluida sehingga menurunkan effisiensi pompa. Hambatan yang terjadi sebanding dengan kecepatan rata-rata fluida.
2.17.1 Pipa Lurus
Bilangan Reynold (Re) Re = dimana :
V .D v
(2.6)
V = kecepatan fluida
m/det
D = diameter pipa
m
v = viscositas
m²/det
dari bilangan Reynold (Re) tersebut Koefisien Gesek ( λ ) dapat diperoleh dari diagram Moody dengan mengetahui jenis aliran fluida, dimana jenis fluida adalah : -
Laminar, Jika Re < 2300
-
Transisi, Jika 2300 < Re < 4000
-
Turbulen, jika Re > 4000
Untuk aliran laminar koefisien gesek ( λ ) adalah :
λ=
64 Re
(2.7)
Untuk aliran turbulen koefisien gesek ( λ ) adalah :
λ = 0.02 +
0.0005 D
dimana: D = diameter pipa
(2.8) m
2.6) Sularso, Pompa dan Kompresor, hal 28 2.7) Sularso, Pompa dan Kompresor, hal 29
28
2.8) Sularso, Pompa dan Kompresor, hal 29
Relatif roughness D/e Gambar 2.13 Moody’s Diagram
Hambatan pada Pipa Lurus (hf1) hf1 = λ dimana :
l V2 D 2. g
(2.9)
λ = koefisien gesek l = panjang pipa
m
v = kecepatan fluida
m/det
d = diameter pipa
m
g = gravitasi
m/det²
29
2.17.2 Perubahan Penampang Pipa
Hambatan pada Perubahan Penampang Pipa (hf2) hf 2 = f 2 dimana :
V2 2.g
(2.10)
v = kecepatan fluida
m/det
g = gravitasi
m/det²
f2 = koefisien gesek (akibat perubahan penampang pipa) Harga koefisien gesek dengan berbagai bentuk perubahan penampang ditunjukkan pada table berikut :
Tabel 2.2 Koefisien Gesek/Loss Coeficient (CL) pada Pembesaran Mendadak
30
Tabel 2.3 Koefisien Gesek/Loss Coeficient (CL) pada Pembesaran Bertahap
Tabel 2.5 Koefisien Gesek/Loss Coeficient (CL) pada Pengecilan Mendadak
31
Gambar 2.14 Koefisien Gesek / Loss coefficient (CL) Pada entrance dari Reservoir ke Pipa
32
2.17.3 Sambungan-sambungan Pipa
Hambatan pada Sambungan-sambungan Pipa (hf3) hf 3 = f 3 dimana : f3
V2 2. g
(2.11)
= koefisien gesek (akibat perubahan penampang pipa) = ((0.31 + 1.847(
D 3.5 θ 0.5 ) ))( ) 2R 90
D = diameter pipa
m
g = radius belokan
m
θ = sudut belokan
v = kecepatan fluida
m/det
g = gravitasi
m/det
2.11) Sularso, Pompa dan Kompresor, hal 34
2.18 Menentukan Kecepatan Rata-rata Saluran
Karena tekanan pada sisi isap diketahui (diukur), untuk dapat mengetahui head pompa, terlebih dahulu dicari kecepatan-kecepatan pada sisi masuk (isap) dan sisi keluar (tekan) impeller.
2.18.1 Pada Sisi Isap
Kecepatan aliran pada sisi isap dihitung dengan : Vi =
dimana :
Q Q = Ai π d i2 4
(2.12)
Vt = kecepatan air pada sisi isap m/det D = debit fluida
m³/det
g = diameter pipa tekan
m
2.12) Austin H Church, Pompa dan Blower sentrifugal, hal. 108
33
2.18.2 Menentukan Jenis Impeller Pompa
Pompa sentrifugal mempunyai beberapa bentuk impeller, yang fungsinya untuk menentukan jenis aliran. Untuk menentukan jenis impeller dapat diperoleh dengan menghitung putaran spesifik pompa, yaitu :
ns =
n Q H 3/ 4
(2.14)
dimana : ns = putaran spesifik n = putaran poros
rpm
H
m
= tinggi/head
Gambar 2.15 Jenis-jenis Impeller Sesuai Kecepatan Spesifik
34
2.19 Perhitungan Daya Pompa 2.19.1 Daya Pompa (whp)
whp = ρ.g.H.Q dimana :
(2.15)
whp = daya pompa
watt
H
= head
m
ρ
= kerapatan fluida
kg/m³
g
= gravitasi
m/det²
Q
= kapasitas
m³/det
2.15) Fritz Dietzel, Turbin Pompa dan Kompresor, hal. 242
2.19.2 Daya yang dibutuhkan (bhp)
bhp = dimana :
whp
(2.16)
ηo
bhp = daya yang dibutuhkan
watt
whp = daya pompa
watt
ηo = effisiensi
kg/m³
g
= gravitasi
m/det²
Q
= kapasitas
m³/det
2.16) Austin H Church, Pompa dan Blower Sentrifugal, hal. 35
35
Gambar 2.16 Hubungan Kapasitas, Head dan Effisiensi
36
BAB III PERHITUNGAN PERENCANAAN
Pada bab ini dilakukan perhitungan dari data pompa yang digunakan dan sistem pemipaan yang digunakan dalam perencanaan. Pompa yang digunakan dihitung head pompa dan perhitungan daya, sedangkan flow rate yang diperlukan pada outlet BBM pada dispenser sudah ditentukan. 3.1 Pompa yang digunakan Data : bahan pipa yang digunakan pipa flexible (polyurethane) •
Fluida
: Gasoline
•
Temperatur
: 20º C
•
Kapasitas
: 200 lt/menit = 0.0033 m³/det
•
Diameter pada pipa hisap
: 0.050 m
•
Diameter pada pipa tekan
: 0.038 m
•
Daya Motor
: 1125 Watt
•
Putaran Motor
: 1500 rpm
•
Tekanan pada pipa hisap
: 29 psi = 2.0387 kgf/cm²
•
Tekanan pada pipa tekan
: 36 psi = 2.5308 kgf/cm²
37
Gambar 3.1 Instalasi pompa yang digunakan
38
3.1.1 Head Pompa Head pompa total adalah jumlah head pompa statis, head tekanan, head energi kinetik dan head rugi-rugi pada instalasi pompa tersebut. 3.1.1.1 Head statis (ha) = 0.5 + 0.5 + 0.7 + 2.9 = 4.6 m (lihat gambar 3.1) 3.1.1.2 Head tekanan (Δhp) Δhp = 10
P2 − P1 γ
dimana : P1 = 2.0387
kgf/cm²
P2 = 2.5308
kgf/cm²
γ = 0,690 kg/cm² (table 2.2 pada Bensin) = 10
2.5308 − 2.0387 0.690
= 7.131 m ⎛ ΔV 2 3.1.1.3 Head Energi Kinetik ⎜⎜ ⎝ 2g Vi =
⎞ ⎟⎟ ⎠
Q
π 4
d12
Dimana : Q = 0,0033 m/det di = 0.050 m dt = 0.038 m Vi =
0.0033
π 4
0.050 2
= 1.683 m/det
39
Vt =
Q
π 4
Vt =
dt 2
0.0033
π 4
0.038 2
= 3 m/det
⎛ ΔV 2 ⎞ ⎛ Vt 2 − V 12 ⎞ ⎜⎜ ⎟⎟ = ⎜⎜ ⎟⎟ 2g ⎠ ⎝ 2g ⎠ ⎝
⎛ 3 2 − 1.683 2 = ⎜⎜ ⎝ 2 x9.81
⎞ ⎟⎟ ⎠
= 0.314 m
3.1.1.4 Head Rugi-Rugi pada sisi isap
Panjang Pipa (L)
= 2 + 0.5 + 0.5 m = 3 m
Diameter (di)
= 0.050 m
Instalasi
= - 1 (satu) saringan model “iv” (gambar 2.11), dimana f atau CL = 0.04 - 1 (satu) elbow standar 90º, dimana R/D = 1
3.1.1.4.1 Head Rugi-Rugi pada Sisi Isap Akibat Gesekan (hfi1)
Bilangan Reynold (Re) Re =
VD
υ
40
Dimana :
V = 1.683 m/det D = 0.050 m
=
1.683 x 0.050 2 x10 −6
= 42075 (Re > 4000 : aliran bersifat turbulen)
Koefisien kerugian gesekan (λ)
λ = 0.020 +
0.0005. D
λ = 0.020 +
0.0005 0.050
= 0.03
Head kerugian akibat gesekan pada sisi isap (hfi1) L Vi 2 hfi1 = λ . D 2g
= 0.04
3 1.6832 . 0.050 2 x9.81
= 0.346 m 3.1.1.4.2 Head Rugi-Rugi pada Sisi Isap Akibat Sambungan Pipa (hfi2)
V2 Hfi2 = f2 2g Dimana :
f2 =
((0.131 + 1.847(
D 3 . 5 θ 0 .5 ) ))( ) 2R 90
41
= = Vi = g = Hfi2 = 0.294
1 90 ((0.131 + 1.847 ( ) 3.5 ))( ) 0.5 90 2
0.294 1.683 m/det 9.81 m/det²
1.683 2 2 x9.81
= 0.04 m
3.1.1.4.3 Head Rugi-rugi pada Sisi Isap Akibat Perubahan Panjang (hfi3)
Hfi3 = f3
V2 2g
dimana : f3 = 0.04 (pada saringan / entrance model “iv” pada gambar 2.11) Vi = 1.683 m/det g = 9.81 m/det = 0.04
1.683 2 = 0.00577 m 2 x9.81
3.1.1.4.4 Head Kerugian Total pada Sisi Isap (hfi)
Hfi = hfi1 + hfi2 + hfi3 = 0.346 + 0.04 + 0.0057 = 0.3917 m
3.1.1.5 Head Rugi-rugi Pada Sisi Tekan
42
Panjang (L)
= 25 m
Diameter (dt)
= 0.038 m
Instalasi
= 3 (tiga) elbow standar 90º, dimana R/D = 1
3.1.1.5.1 Head Kerugian pada Sisi Tekan AKibat Gesekan (hft2)
Bilangan Reynold (Re) Re =
VD
υ
Dimana :
V = 3 m/det D = 0.038 m
=
3 x0.038 2 x10 −6
= 57000 (Re > 4000 : aliran bersifat turbulen)
Koefisien kerugian gesekan (λ)
λ = 0.020 +
0.0005 D
λ = 0.020 +
0.0005 0.038
= 0.033 Head kerugian akibat gesekan pada sisi tekan (hfi2) Hft2 = λ
L Vt 2 . D 2g
43
= 0.033
25 32 . 0.038 2 x9.81
= 9.958 m 3.1.1.5.2 Head Kerugian pada Sisi Tekan Akibat Sambungan Pipa (hft2) 2
V Hft2 = f2 + 2g
dimana : f2 = 0.04 (pada saringan / entrance model “iv” pada gambar 2.11) Dimana :
((0.131 + 1.847(
f2 =
=
1 90 ((0.131 + 1.847( ) 3.5 ))( ) 0.5 2 90
= Vt = g = Hft2 = 0.294
D 3.5 θ 0.5 ) ))( ) 2R 90
0.294 3 m/det 9.81 m/det²
32 2 x9.81
= 0.13 m = 0.39 m (3 elbow) 3.1.1.5.3 Head Kerugian Total pada Sisi Tekan (hft)
Hft = hft1 + hft2 = 9.958 + 0.39 = 10.34 m 3.1.1.6 Head Rugi-rugi (hf)
Hf = hfi + hft = 0.3917 + 10.34
44
= 10.731 m
3.1.1.7 Head Total Pompa (H)
H = ha + Δhp + hf +
ΔV 2 2g
dimana :
=5m
ha
Δhp = 0 m
ΔV 2 = 0.458 m 2g Hf = 10.731 m = 5 + 0 + 10.731 + 0.458 = 16.189 m
3.1.2 Pemeriksaan Kavitasi
Head pompa dan tekanan yang harus diperiksa agar aman terhadap kavitasi. 3.1.2.1 NPSH Yang Tersedia (hsv)
hsv = =
Pa
γ
−
Pv
γ
− hs − hls
dimana : Pa = 2.0387 kgf/cm² = 25308 kgf/m³ Pv = 2.5308 kgf/cm² = 25308 kgf/m³ hs = 2.5 m hsl = 0.2 m =
25308 20387 − − 2.5 − 0.3917 690 690
45
= 36.67 - 29.54 – 2.108 = 5.022 m
3.1.2.2 NPSH yang diperlukan (Hsvn) Hsvn = τ .H.N Dimana : τ ditinjau dari kecepatan spesifik (ηs )
ηs =
n Q H 3/ 4
Dimana : n = 1500 rpm Q = 200 lt/men = 0.2 m³/men H = HN = 16.189 m
ηs =
1500 0.2 16.189 3 / 4
= 83.117 Hsvn = 0.05 x 16.189 = 0.80 m ((hsv = 4.1) > (Hsvn = 0.80), Pompa aman terhadap kavitasi) 3.1.3 Perhitungan Daya Pompa 3.1.3.1 Daya Pompa
Daya pompa adalah daya kuda air (Whp) Whp = ρ .g .H.Q
ρ = 690 kg/m³ g = 9.81 m/det² H = 26.6 m Q = 0.003 m³/det
46
= 690 x 9.81 x 26.6 x 0.003 = 540.158 watt
3.1.3.2 Daya yang dibutuhkan
Daya yang dibutuhkan (Bhp) adalah daya kuda actual yang diberikan pada pompa oleh motor penggerak, dimana dengan, H = 26.6 m, Q = 0.003 m³/det = 47.550 gpm, ηs = 68.949 pada gambar : Gambar 2.16 (ii) diperoleh efisiensi overall (ηo)
= 58 – 75%
Gambar 2.13 (iii) diperoleh efisiensi overall (ηo)
= 63 – 78%
Gambar 2.13 (iii) diperoleh efisiensi overall (ηo)
= 55 – 78%
Dipilih efisiensi overall (ηo) = 0.75 bhp =
whp ηo
Dimana : whp = 540 Watt =
540 0.75
= 720 Watt (Daya Perencanaan = 1125 watt, jadi daya ini = 720 watt mencukupi untuk operasi pompa)
47
4.1 Putaran Spesifik Putaran spesifik adalah putaran pompa model yang secara geometris sama walaupun ukuran dan putarannya berbeda, bekerja pada satu satuan jumlah aliran (debit) dan satu satuan tinggi (head) pompa
ηs =
n Q H 3/ 4
Dimana : n = 1500 rpm Q = 200 lt/men = 0.2 m³/men H = HN = 16.189 m
ηs =
1500 0.2 16.189 3 / 4
= 83.117 4.1.2 Putaran spesifik Dan Bentuk Impeler Maka dapat disimpulkan bahwa pompa dengan head total yang tinggi dan kapasitas aliran yang kecil cenderung mempunyai harga ns yang kecil. Sebaliknya dengan head total yang rendah dan kapasitas aliran yang besar, harga ns pompa akan menjadi besar. Selanjutnya, apabila kapasitas aliran dan head total tetap sama, harga ns akan berubah jika putaran n berubah. Dalam hal ini ns menjadi lebih tinggi.
Jika harga ns kecil impeler akan berjenis sentrifugal (radial) lebar saluran di impeler akan bertambah besar jika harga ns bertambah besar. Bila ns bertambah lebih lanjut maka akan bentuk aliran campur. Maka dapat dilihat dalam gambar bahwa pompa yang digunakan berdasarkan harga ns adalah pompa volut isapan tunggal.
48
BAB IV ANALISA PERENCANAAN DAN PERHITUNGAN
Pada perencanaan ini adalah salah satu pompa untuk mensuplai gasoline SPBU di Pasar Minggu, dimana kebutuhan adalah 150 liter/menit. Pada puncak diperkirakan kebutuhan meningkat sampai 10% jadi kapasitas perencanaan adalah 110% x 150 = 165 = 0.0009 m³/det, dengan data sesuai dengan data pompa yang digunakan tetapi dengan instalasi yang berbeda.
4.1 Pompa Perencanaan Data : bahan pipa yang digunakan pipa flexible (polyurethane) •
Fluida
: Gasoline
•
Temperatur
: 20º C
•
Kapasitas
: 200 lt/menit = 0.0033 m³/det
•
Diameter pada pipa hisap
: 0.050 m
•
Diameter pada pipa tekan
: 0.038 m
•
Daya Motor
: 1125 Watt
•
Putaran Motor
: 1500 rpm
•
Tekanan pada pipa hisap
: 29 psi = 2.0387 kgf/cm²
•
Tekanan pada pipa tekan
: 36 psi = 2.5308 kgf/cm²
7
Gambar 4.1 Instalasi pompa yang direncanakan
4.1.1 Head Pompa Head pompa total adalah jumlah head pompa statis, head tekanan, head energi kinetik dan head rugi-rugi pada instalasi pompa tersebut. 4.1.1.1 Head statis (ha) = 0.5 + 0.5 + 0.7 + 2.9 = 4.6 m (lihat gambar 3.1) 4.1.1.2 Head tekanan (Δhp) Δhp = 10
P2 − P1 γ
dimana : P1 = 2.0387
kgf/cm²
P2 = 2.5308
kgf/cm²
γ = 0,690 kg/cm² (table 2.2 pada Bensin)
8
= 10
2.5308 − 2.0387 0.690
= 7.131 m ⎛ ΔV 2 4.1.1.3 Head Energi Kinetik ⎜⎜ ⎝ 2g
Vi =
⎞ ⎟⎟ ⎠
Q
π 4
d12
Dimana : Q = 0,0033 m/det di = 0.050 m dt = 0.038 m Vi =
0.0033
π 4
0.050 2
= 1.683 m/det
Vt =
Q
π 4
Vt =
0.0033
π 4
=
dt 2
0.038 2
3 m/det
⎛ ΔV 2 ⎜⎜ ⎝ 2g
⎞ ⎛ Vt 2 − V 12 ⎟⎟ = ⎜⎜ 2g ⎠ ⎝
⎞ ⎟⎟ ⎠
9
⎛ 3 2 − 1.683 2 = ⎜⎜ ⎝ 2 x9.81
⎞ ⎟⎟ ⎠
= 0.314 m
4.1.1.4 Head Rugi-Rugi pada sisi isap
Panjang Pipa (L)
= 2 + 0.5 + 0.5 m = 3 m
Diameter (di)
= 0.050 m
Instalasi
= - 1 (satu) saringan model “iv” (gambar 2.11), dimana f atau CL = 0.04 - 1 (satu) elbow standar 90º, dimana R/D = 1
4.1.1.4.1 Head Rugi-Rugi pada Sisi Isap Akibat Gesekan (hfi1)
Bilangan Reynold (Re)
Re =
VD
υ
Dimana :
V = 1.683 m/det D = 0.050 m
=
1.683x0.050 2 x10 −6
= 42075 (Re > 4000 : aliran bersifat turbulen)
Koefisien kerugian gesekan (λ)
λ = 0.020 +
0.0005 D
10
λ = 0.020 +
0.0005 0.050
= 0.03
Head kerugian akibat gesekan pada sisi isap (hfi1) hfi1 = λ
L Vi 2 . D 2g
= 0.04
3 1.683 2 . 0.050 2 x9.81
= 0.346 m 4.1.1.4.2 Head Rugi-Rugi pada Sisi Isap Akibat Sambungan Pipa (hfi2)
Hfi2 = f2
V2 2g
Dimana :
f2 =
= = Vi = g = Hfi2 = 0.294
((0.131 + 1.847(
D 3.5 θ 0.5 ) ))( ) 2R 90
1 90 ((0.131 + 1.847( ) 3.5 ))( ) 0.5 2 90 0.294 1.683 m/det 9.81 m/det²
1.683 2 2 x9.81
= 0.04 m
4.1.1.4.3 Head Rugi-rugi pada Sisi Isap Akibat Perubahan Panjang (hfi3)
11
Hfi3 = f3
V2 2g
dimana : f3 = 0.04 (pada saringan / entrance model “iv” pada gambar 2.11) Vi = 1.683 m/det g = 9.81 m/det = 0.04
1.683 2 = 0.00577 m 2 x9.81
4.1.1.4.4 Head Kerugian Total pada Sisi Isap (hfi)
Hfi = hfi1 + hfi2 + hfi3 = 0.346 + 0.04 + 0.0057 = 0.3917 m
4.1.1.5 Head Rugi-rugi Pada Sisi Tekan
Panjang (L)
= 45 m
Diameter (dt)
= 0.038 m
Instalasi
= 3 (tiga) elbow standar 90º, dimana R/D = 1
4.1.1.5.1 Head Kerugian pada Sisi Tekan AKibat Gesekan (hft1)
Bilangan Reynold (Re) Re =
VD
υ
Dimana :
Vt = 3 m/det
12
D = 0.038 m =
3 x0.038 2 x10 −6
= 57000 (Re > 4000 : aliran bersifat turbulen)
Koefisien kerugian gesekan (λ)
λ = 0.020 +
0.0005 D
λ = 0.020 +
0.0005 0.038
= 0.033 Head kerugian akibat gesekan pada sisi tekan (hft2) Hft1 = λ
L Vt 2 . D 2g
= 0.033
45 32 . 0.038 2 x9.81
= 17.92 m 4.1.1.5.2 Head Kerugian pada Sisi Tekan Akibat Sambungan Pipa (hft2)
V2 Hft2 = f2 + 2g dimana : f2 = 0.04 (pada saringan / entrance model “iv” pada gambar 2.11) Dimana :
f2 =
((0.131 + 1.847(
D 3.5 θ 0.5 ) ))( ) 2R 90
13
=
1 90 ((0.131 + 1.847( ) 3.5 ))( ) 0.5 2 90
=
0.294
Vt =
3 m/det
g = Hft2 = 0.294
9.81 m/det²
32 2 x9.81
= 0.13 m = 0.65 m (5 elbow) 4.1.1.5.3 Head Kerugian Total pada Sisi Tekan (hft)
Hft = hft1 + hft2 = 17.92 + 0.65 = 18.57 m
4.1.1.6 Head Rugi-rugi (hf)
Hf = hfi + hft = 0.3917 + 18.57 = 18.961 m
4.1.1.7 Head Total Pompa (H)
H = ha + Δhp + hf +
ΔV 2 2g
dimana :
=5m
ha
Δhp = 0 m
14
ΔV 2 = 0.458 m 2g Hf = 18.961 m = 5 + 0 + 18.961 + 0.458 = 24.419 m
3.1.2 Pemeriksaan Kavitasi
Head pompa dan tekanan yang harus diperiksa agar aman terhadap kavitasi. 4.1.2.1 NPSH Yang Tersedia (hsv)
hsv = =
Pa
γ
−
Pv
− hs − hls
γ
dimana : Pa = 2.0387 kgf/cm² = 25308 kgf/m³ Pv = 2.5308 kgf/cm² = 25308 kgf/m³ hs = 2.5 m hsl = 0.2 m =
25308 20387 − − 2.5 − 0.3917 690 690
= 36.67 - 29.54 – 2.108 = 5.022 m
3.1.2.2 NPSH yang diperlukan (Hsvn)
Hsvn = τ .H.N Dimana : τ ditinjau dari kecepatan spesifik (ηs )
15
ηs =
n Q H 3/ 4
Dimana : n = 1500 rpm Q = 200 lt/men = 0.2 m³/men H = HN = 18.961 m
ηs =
1500 0.2 18.9613 / 4
= 73.82 Hsvn = 0.05 x 18.961 = 0.948 m ((hsv = 5.022) > (Hsvn = 0.948), Pompa aman terhadap kavitasi) 4.1.3 Perhitungan Daya Pompa 4.1.3.1 Daya Pompa
Daya pompa adalah daya kuda air (Whp) Whp = ρ .g .H.Q
ρ = 690 kg/m³ g = 9.81 m/det² H = 26.6 m Q = 0.003 m³/det = 690 x 9.81 x 26.6 x 0.003 = 540.158 Watt 3.1.3.2 Daya yang dibutuhkan
Daya yang dibutuhkan (Bhp) adalah daya kuda actual yang diberikan pada pompa oleh motor penggerak, dimana dengan, H = 26.6 m, Q = 0.003 m³/det = 47.550 gpm, ηs = 68.949 pada gambar :
16
Gambar 2.16 (ii) diperoleh efisiensi overall (ηo)
= 58 – 75%
Gambar 2.13 (iii) diperoleh efisiensi overall (ηo)
= 63 – 78%
Gambar 2.13 (iii) diperoleh efisiensi overall (ηo)
= 55 – 78%
Dipilih efisiensi overall (ηo) = 0.75 bhp =
whp ηo
Dimana : whp = 540 Watt =
540 0.75
= 720 Watt (Daya Perencanaan = 1125 Watt, jadi daya ini = 720 Watt mencukupi untuk operasi pompa)
17
5.1 Putaran Spesifik
Putaran spesifik adalah putaran pompa model yang secara geometris sama walaupun ukuran dan putarannya berbeda, bekerja pada satu satuan jumlah aliran (debit) dan satu satuan tinggi (head) pompa
ηs =
n Q H 3/ 4
Dimana : n = 1500 rpm Q = 200 lt/men = 0.2 m³/men H = HN = 16.189 m
ηs =
1500 0.2 16.189 3 / 4
= 73.82 5.2 Putaran spesifik Dan Bentuk Impeler
Maka dapat disimpulkan bahwa pompa dengan head total yang tinggi dan kapasitas aliran yang kecil cenderung mempunyai harga ns yang kecil. Sebaliknya dengan head total yang rendah dan kapasitas aliran yang besar, harga ns pompa akan menjadi besar. Selanjutnya, apabila kapasitas aliran dan head total tetap sama, harga ns akan berubah jika putaran n berubah. Dalam hal ini ns menjadi lebih tinggi. Jika harga ns kecil impeler akan berjenis sentrifugal (radial) lebar saluran di impeler akan bertambah besar jika harga ns bertambah besar. Bila ns bertambah lebih lanjut maka akan bentuk aliran campur. Maka dapat dilihat dalam gambar bahwa pompa yang digunakan berdasarkan harga ns adalah pompa volut isapan tunggal.
18
Dari teori dasar pompa sentrifugal dan perhitungan yang diperoleh, dilakukkan beberapa analisa berikut :
4.2 Pompa Petroleum Pump
Dari prinsip pompa khusus yang digunakan dalam petroleum pump dibagi dua prinsip kerja yaitu system pompa hisap dan pompa dorong dimana masingmasing mempunyai keunggulan dalam pelaksanaannya. Faktor-faktor penyebab rugi-rugi pada putaran pompa, seperti transfer daya dari poros ke pompa, kemungkinan kebocoran-kebocoran kecil pada rumah pompa.
4.3 Analisa Perhitungan
Pada pompa yang digunakan dengan kapasitas m3/det, daya motor 1125 KW, digunakan untuk memompa bensin dengan panjang 30 m. Sedangkan hasil perhitungan dengan kapasitas dan daya yang sama, pompa dapat memompa minyak
hingga
panjang
50
meter.
Pompa
perencanaan
ini
sudah
memperhitungkan keamanan pompa terhadap kavitasi, kelayakan jenis impeller yang dipilih, perhitungan jenis pompa dan panjang dan diameter pipa penyalur. Head rugi-rugi yang ada biasanya terjadi akibat gesekan, jenis sambungan pipa dan adanya perubahan penampang. Disini perlu diperhatikan factor-faktor penyebab rugi-rugi tersebut. Untuk gesekan sedapat mungkin dipilih jenis pipa dengan permukaan lebih halus yaitu pipa flexible atau polyurethane akan lebih baik kinerja yang dihasilkan dari pada penggunaan pipa besi. Tentu juga harus dipertimbangan faktor ekonomisnya.
4.4 Tindak Lanjut Terhadap Pompa yang Digunakan
Dengan analisa di atas dapat dilakukan tindak lanjut untuk pompa yang digunakan, seperti : 1. Panjang instalasi pompa lebih dipanjangkan, ini memungkinkan untuk mensuplai minyak apabila ada penambahan jumlah dispenser atau pompa serta jumlah keluaran minyak dari selang dispenser.
19
2. Pompa yang digunakan sekarang dipindahkan ke tangki pendam yang mensuplai minyak lebih jauh ke arah dispenser. 3. Pemilihan pompa untuk fungsi sekarang dengan kapasitas lebih kecil.
20
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan Setelah melakukan perhitungan dan analisa dapat di ambil beberapa kesimpulan yaitu : 5.1.1
Daya Motor yang tersedia = 1125 watt
5.1.2
Pompa yang digunakan
5.1.3
5.2
-
Head total pompa = 16.189
-
Head statis = 4.6 m
-
Daya yang dibutuhkan = 720 watt
-
Effisiensi = 75 %
Pompa Perencanaan -
Head total pompa = 50.77
-
Head statis = 24.419 m
-
Daya yang dibutuhkan = 720 watt
-
Effisiensi = 75 %
Saran Dari perhitungan dan analisa yang telah dilakukan, untuk memilih pompa yang efisien mungkin diajukan beberapa saran, yaitu :
62
-
Faktor rugi-rugi aliran diusahakan sekecil mungkin seperti, pemilihan jenis pipa, desain perubahan penampang pipa, sambungan-sambungan dan percabangan pipa.
-
Jenis pompa dan daya pompa yang digunakan mempengaruhi jumlah selang keluaran minyak (nozzle).
-
Untuk menghindari kavitasi, perbedaan tekanan pada sisi isap dan tekan diusahakan jangan terlalu jauh, juga rugi-rugi pada pipa isap dibuat sekecil mungkin karena mempengaruhi NPSH yang tersedia.
-
Lakukan
perawatan
pompa
sebaik
mungkin
seperti
kebersihan,
pelumasan, dan pemeriksaan baut-baut pengikat untuk mendapatkan effisiensi terbaik pompa.
63
DAFTAR PUSTAKA
1. Church, Austin H /Harahap, Zulkifli, Pompa dan Blower Sentrifugal, Erlangga, Jakarta, 1993 2. Dietzel, Fritz/Sriyono, Dakso, Turbin Pompa dan Kompresor, Erlangga, Jakarta 1990 3. Hicks & Edward/Harahap, Zulkifli, Teknologi Pemakaian Pompa, Erlangga, Jakarta 1996 4. Karasik, Igor, Pump Hand Book, Mc Gaw Hill Book Company, USA, 1976 5. Neowen, Ing A/Anwir,BS, Pompa Jilid 1, Bharata, Jakarta, 1994 6. Neowen, Ing A/Anwir,BS, Pompa Jilid 1, Bharata, Jakarta, 1994 7. Streeter, Victor L & Wylie, Benyamin/Prijono, Arko, Mekanika Fluida Jilid 1, Erlangga, Jakarta, 1999 8. Tahara, Haruo/Sularso, Pompa dan Kompresor, Pradnya Paramita, Jakarta 1987
