LAPORAN TA
101
LAPORAN TUGAS AKHIR PENGARUH PERUBAHAN DIAMETER IMPELER TERHADAP UNJUK KERJA POMPA PROPYLENE ITEM P 302 Disusun oleh: ESA TAUFIK NIM : 04/179570/NT/10226 PROGRAM DIPLOMA TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2007
-
Upload
esa-taufik -
Category
Documents
-
view
700 -
download
3
Transcript of LAPORAN TA
i
LAPORAN TUGAS AKHIR
PENGARUH PERUBAHAN DIAMETER IMPELER TERHADAP UNJUK KERJA
POMPA PROPYLENE ITEM P 302
Disusun oleh:
ESA TAUFIK NIM : 04/179570/NT/10226
PROGRAM DIPLOMA TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA
2007
ii
Lembar Nomor Persoalan
DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL PROGRAM DIPLOMA TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA
TUGAS AKHIR
Disusun untuk melengkapi persyaratan kelulusan Program Diploma Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada
Judul : PENGARUH PERUBAHAN DIAMETER IMPELER TERHADAP UNJUK KERJA POMPA PROPYLENE ITEM P 302
Nomor Persoalan : 1/1/PK/FX/03/07 Mata Kuliah : Pesawat Kerja
Nama Mahasiswa : Esa Taufik
NIM : NIM : 04/179570/NT/10226
Jurusan : Diploma Teknik Mesin
Yogyakarta, Maret 2007
Dosen Pembimbing
Tugas Akhir Ir. FX. Sukidjo, MT. NIP. 131 626 836
iii
Lembar Pengesahan
TUGAS AKHIR
PENGARUH PERUBAHAN DIAMETER IMPELER TERHADAP UNJUK KERJA POMPA PROPYLENE ITEM P 302
Nomor Persoalan : 1/1/PK/FX/03/07
Telah diuji dan dipertahankan di depan tim penguji pada :
Hari : Rabu
Tanggal : 18 April 2007
Pukul : 08.00 wib
Tempat : Program Diploma Teknik Mesin Fakulatas Teknik
Universitas Gadjah Mada
TIM PENGUJI
Ketua : Ir. Tarmono, MT 1. . . . . . . . . .
Sekretaris : Ir. Soeadgihardo S., MT 2. . . . . . . . . .
Penguji Utama : Ir. FX. Sukidjo, MT 3. . . . . . . . . .
Anggota : Setyawan Bekti W., ST 4. . . . . . . . . .
Mengetahui,
Ketua Program Diploma Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada
Ir. Tarmono, MT. NIP. 131 681 961
iv
Lembar Persembahan
Penulisan laporan ini oleh penulis dipersembahkan untuk semua semua
jenjang pendidikan di Indonesia, untuk dapat meningkatkan kualitas pendidikan dan
menambah ilmu pengetahuan.
Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan persembahan khusus
kepada :
1. Bapak Pardiya, Ibu Ngatirah dan adik saya Adab inayah di rumah yang telah
memberi semangat dan doa.
2. Semua teman-teman, khususnya kelas B5 jurusan Teknik Mesin Program
Diploma, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada yang telah memberi
dukungan dan bantuan.
3. Semua pihak yang telah membantu penulisan laporan kerja praktek ini, baik itu
berupa saran, doa, maupun dukungan, yang tidak dapat penulis sebutkan satu
persatu.
v
Kata Pengantar
Dengan memanjatkan segala puji dan rasa syukur kehadirat Allah SWT, yang
telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya yang begitu besar, sehingga penulis
dapat menyelesaikan penyusunan Tugas Akhir ini.
Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat bagi mahasiswa untuk
menempuh ujian akhir jurusan Teknik Mesin Program Diploma, Fakultas Teknik
Mesin Universitas Gadjah Mada.
Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis menemui berbagai kesulitan
namun berkat arahan dan bimbingan dari Dosen Pembimbing akhirnya Tugas Akhir
ini dapat terselesaikan.
Penulis ingin menyatakan terimakasih kepada pihak lain juga, yang telah
mendukung dan memberikan semangat kepada penulis, baik sebelum, selama,
maupun hingga terselesaikannya Tugas Akhir ini. Untuk itu penulis tidak lupa
mengucapkan rasa terima kasih yang setulusnya kepada :
1. Prof. Dr. Ir. Indarto, DEA selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Gadjah
Mada.
2. Ir. Sutrisno, MSME, Ph.D selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Gadjah Mada.
3. Ir. Tarmono, MT selaku Ketua Program Diploma Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Gadjah Mada.
4. Ir. FX. Sukidjo, MT selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir.
5. Seluruh Dosen dan Staf Karyawan Program Diploma Teknik Mesin Universitas
Gadjah Mada.
6. Seluruh Karyawan PT. POLYTAMA PROPINDO pada umumnya dan Karyawan
Departemen Maintenance dan Engineering pada khususnya dan semua staff yang
telah memberikan tempat, kesempatan, dan bimbingan kepada penulis dalam
melakukan kerja praktek serta memberi kesempatan kepada penulis untuk
vi
melakukan percobaan, analisa dan pengambilan data untuk keperluan Tugas
Akhir.
7. Seluruh keluarga dan teman-teman yang telah memberi dukungan dan bantuan.
8. Semua pihak yang telah membantu penulisan laporan Tugas Akhir ini, baik itu
berupa saran, doa, maupun dukungan, yang tidak dapat penulis sebutkan satu
persatu.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan Tugas Akhir ini, masih terdapat
kekurangan dan kesalahan karena segala keterbatasan yang dimiliki penulis, untuk
itu saran dan kritik yang sifatnya membangun dari semua pihak sangat penulis
harapkan.
Akhir kata penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi
penulis dan pembaca sekalian.
Yogyakarta, Maret 2007
Penulis
.
vii
Abstract
Pump is a kind of fluid machine which transfer the liquid from lower to higher place or from lower pressure to higher pressure. There are many kinds of pumps. Centrifugal pump is a kind of pump which is operated in large application. Such as in PT POLYTAMA PROPINDO, centrifugal pump is used to transfer propylene. The example is centrifugal pump item P 302.
Centrifugal pump item P 302 has been modified. The impeller has been replaced the larger impeller. The goal of author in performing this study is to know the influences of change of impeller diameter to pump performance in propylene pump item P 302.
As we know, pump performance consists of head, capacity, NPSH, power and efficiency. To know the influences of change impeller diameter to pump performance in propylene pump item P 302, we must know the pump specification before and after it is changed. The method used are by calculating the performance with similarity law and than comparing it with the actual result. After that we compare the pump performance before and after it is changed.
The result of the calculating with similarity law are the head, capacity, and brake horse power increase based on the following equation :
1212 ddQQ =
21212 )( ddHH =
31212 )( ddBHPBHP =
Due to above equation, the pump curve characteristic will be changed. The pump efficiency is not changed.
The result of the calculating with actual condition is equal to calculating with similarity law although there are small deviation. NPSH available still upper than NPSH required although the impeller diameter changed, so pump work without cavitation. The pump driver is changed because the brake horse power increased.
viii
Daftar Isi
Lembar Nomor Persoalan .................................................................................................... ii Lembar Pengesahan............................................................................................................. iii Lembar Persembahan .......................................................................................................... iv Kata Pengantar .......................................................................................................................v Abstract................................................................................................................................. vii Daftar Isi .............................................................................................................................. viii Daftar Gambar...................................................................................................................... xi Daftar Tabel ......................................................................................................................... xii Daftar Notasi....................................................................................................................... xiii Daftar Notasi (lanjutan) .................................................................................................... xiv Daftar Lampiran...................................................................................................................xv 1. Pendahuluan.......................................................................................................................1
1.1. Latar Belakang ......................................................................................................1 1.2. Tujuan.....................................................................................................................1 1.3. Batasan Masalah ...................................................................................................2 1.4. Metodologi.............................................................................................................2 1.5. Sistematika Penulisan ..........................................................................................3
2. Tinjauan Pustaka ............................................................................................................4 2.1. Dasar Teori pompa ...............................................................................................4
2.1.1. Pengertian dan cara kerja pompa ..................................................................4 2.1.2. Klasifikasi pompa.............................................................................................4
2.2. Dasar Teori Pompa Sentrifugal.........................................................................13 2.2.1. Pengertian dan cara kerja pompa sentrifugal ............................................13 2.2.2. Klasifikasi pompa sentrifugal.......................................................................14
2.3. Tekanan ................................................................................................................16 2.4. Sifat-sifat zat cair.................................................................................................17 2.5. Head Total.............................................................................................................18 2.6. Head loss (head kerugian) ....................................................................................20 2.7. Kapasitas ..............................................................................................................24 2.8. NPSH (Net Positive Suction Head)......................................................................24 2.9. Daya dan efisiensi pompa .................................................................................26
2.9.1. Daya .................................................................................................................26 2.9.2. Efisiensi (η)......................................................................................................27
2.10. Performasi............................................................................................................27 2.11. Variasi pada Kurva Karakteristik Pompa Sentrifugal...................................29
ix
2.12. Konstruksi Pompa Sentrifugal..........................................................................31 2.12.1. Rumah/Casing ................................................................................................32 2.12.2. Sisi isap ............................................................................................................33 2.12.3. Sisi keluar ........................................................................................................33 2.12.4. Impeler...............................................................................................................34 2.12.5. Poros.................................................................................................................35 2.12.6. Penggerak/driver............................................................................................35 2.12.7. Kopling ............................................................................................................35 2.12.8. Bantalan ...........................................................................................................36 2.12.9. Mechanical Seal.................................................................................................36 2.12.10. Asesoris Mechanical Seal.................................................................................39
3. Spesifikasi Awal Pompa P 302 ...................................................................................40 3.1. Fungsi Pompa P 302 A/B ..................................................................................40 3.2. Spesifikasi Pompa P 302 A/B ...........................................................................40
3.2.1. Kondisi Operasi ..............................................................................................40 3.2.2. Performasi .......................................................................................................41 3.2.3. Driver/Penggerak...........................................................................................41 3.2.4. Konstruksi Impeler ........................................................................................41
3.3. Spesifikasi Propylene Cair pada kondisi operasi.............................................42 4. Perhitungan Performasi Setelah Perubahan Diameter Impeler..............................43
4.1. Data aktual setelah perubahan .........................................................................43 4.1.1. Kondisi Operasi ..............................................................................................43 4.1.2. Driver/Penggerak...........................................................................................43 4.1.3. Konstruksi impeler ..........................................................................................44
4.2. Perhitungan dengan hukum kesebangunan...................................................44 4.3. Perubahan kurva karakteristik .........................................................................45 4.4. Perhitungan Head dengan data aktual.............................................................47
4.4.1. Skema Pompa P 302 .......................................................................................47 4.4.2. Perhitungan head statis ..................................................................................47 4.4.3. Perhitungan head tekanan .............................................................................47 4.4.4. Perhitungan head kecepatan..........................................................................48 4.4.5. Perhitungan head kerugian/head loss ...........................................................48 4.4.6. Perhitungan head total....................................................................................56
4.5. Perhitungan NPSH dengan data aktual ..........................................................56 4.6. Perhitungan Daya dan Efisiensi dengan data aktual ....................................57
4.6.1. Perhitungan Water Horse Power/Power Output............................................57 4.6.2. Perhitungan Brake Horse Power/Power Input................................................57 4.6.3. Perhitungan efisiensi .....................................................................................58
5. Pembahasan ..................................................................................................................59 5.1. Data aktual...........................................................................................................59
x
5.2. Perhitungan dengan hukum kesebangunan...................................................59 5.3. Perubahan Kurva Karakteristik ........................................................................60 5.4. Perhitungan Head dengan data aktual ...........................................................60 5.5. Perhitungan NPSH dengan data aktual ..........................................................60 5.6. Perhitungan Daya dan Efisiensi dengan data aktual ....................................61
6. Kesimpulan dan Saran ................................................................................................62 6.1. Kesimpulan..........................................................................................................62 6.2. Saran .....................................................................................................................63
Daftar Pustaka ......................................................................................................................64 Lampiran ...............................................................................................................................65
xi
Daftar Gambar
Gambar 2.1. Pompa Plunger................................................................................................ 6 Gambar 2.2. Pompa Roda gigi............................................................................................. 6 Gambar 2.3. Pompa Sentrifugal .......................................................................................... 8 Gambar 2.4. Pompa Helical .................................................................................................. 8 Gambar 2.5. Pompa Diagonal ............................................................................................. 9 Gambar 2.6. Pompa Aksial .................................................................................................. 9 Gambar 2.7. Pompa Volut.................................................................................................. 10 Gambar 2.8. Pompa Difuser .............................................................................................. 10 Gambar 2.9. Pompa bertingkat banyak .......................................................................... 11 Gambar 2.10. Aliran Fluida dalam Pompa Sentrifugal ................................................. 14 Gambar 2.11. Pompa Sentrifugal ...................................................................................... 15 Gambar 2.12. Pompa Aliran Campur Mendatar ............................................................ 16 Gambar 2.13. Pompa Aliran Aksial Mendatar................................................................ 16 Gambar 2.14. Suction lift ..................................................................................................... 19 Gambar 2.15. Suction Head ................................................................................................. 20 Gambar 2.16. Kurva Karakteristik .................................................................................... 28 Gambar 2.17. Perubahan diameter impeler ...................................................................... 29 Gambar 2.18. Kurva karakteristik sesudah perubahan diameter impeler ................... 30 Gambar 2.19. Kurva karakteristik sesudah perubahan putaran .................................. 31 Gambar 2.20. Bagian-bagian Pompa Sentrifugal............................................................ 31 Gambar 2.21. Driver/Penggerak Pompa Sentrifugal ..................................................... 32 Gambar 2.22. Simulasi 3 Dimensi Pompa Sentrifugal ................................................... 32 Gambar 2.23. Rumah Pompa Sentris................................................................................ 33 Gambar 2.24. Rumah Siput/Keong .................................................................................. 33 Gambar 2.25. Impeler Jenis tertutup .................................................................................. 34 Gambar 2.26. Impeler Jenis Setengah terbuka .................................................................. 34 Gambar 2.27. Impeler Jenis Terbuka ................................................................................ 35 Gambar 2.28. Kopling......................................................................................................... 35 Gambar 2.29. Bagian-bagian Mechanical Seal................................................................... 37 Gambar 2.30. Primary Ring................................................................................................. 37 Gambar 2.31. Mattng Ring.................................................................................................. 38 Gambar 4.1. Skema Pompa P 302 ..................................................................................... 47
xii
Daftar Tabel
Tabel 2.1. Pipe Rougness – design value ..............................................................................22 Tabel 2.2. Representative dimensionless equivalent lengths (Le/D) for valve dan fittings ...23 Tabel 3.1. Spesifikasi Pompa P 302 A/B pada kondisi operasi .....................................41 Tabel 3.2. Spesifikasi Performasi Pompa P 302 A/B.......................................................41 Tabel 3.3. Spesifikasi Driver Pompa P 302 A/B .............................................................411 Tabel 3.4. Spesifikasi konstruksi impeler pompa P 302 A/B.........................................41 Tabel 3.5. Spesifikasi propylene pada kondisi operasi .....................................................42 Tabel 4.1. Spesifikasi Pompa P 302 A/B pada kondisi operasi ...................................433 Tabel 4.2. Spesifikasi Driver Pompa P 302 A/B .............................................................433 Tabel 4.3. Spesifikasi konstruksi impeler Pompa P 302 A/B.........................................44 Tabel 4.4. Data awal kurva karakteristik ..........................................................................45 Tabel 4.5. Data perubahan kurva karakteristik................................................................45 Tabel 5.1. Perbandingan sebelum dan sesudah perubahan diameter impeler .............60 Tabel 5.2. Perhitungan Head ...............................................................................................61 Tabel 5.3. Perhitungan Daya dan Efisiensi .......................................................................61
xiii
Daftar Notasi
Istilah Notasi Satuan
Flowrate
Total Head
Head statis sisi isap
Head statis sisi keluar
Head kerugian total
Head kerugian gesek dalam pipa
Head kerugian minor
Koefisien kerugian gesek
Panjang pipa
Diameter dalam pipa
Bilangan Reynolds
Berat jenis zat cair
Net Positive Suction Head
Power Input (Brake Horse Power)
Power Output (Water Horse Power)
Efisiensi
Putaran
Tekanan isap
Tekanan keluar
Tekanan uap
Q
H
zd
zs
hl
hf
hlm
f
L
D
Re
γ
NPSH
BHP
WHP
η
n
Ps
Pd
Pv
m3/h
m
m
m
m
m
m
-
m
m
-
N/m3
m
kW
kW
%
rpm
N/m2
N/m2
N/m2
xiv
Daftar Notasi (lanjutan)
Istilah Notasi Satuan
Rapat massa (density)
massa
volume
Kekentalan mutlak
Kekentalan kinematik
Kecepatan aliran
Kecepatan aliran isap
Kecepatan aliran keluar
Percepatan gravitasi bumi
ρ
m
V
μ
ν
V
Vs
Vd
g
kg/dm3
kg
m3
Pa.s
m2/s
m/s
m/s
m/s
m/s2
xv
Daftar Lampiran
Lampiran 1 Gambar Assembly Pompa P 302 ....................................................................66 Lampiran 2 Gambar Outline Pompa P 302 .......................................................................67 Lampiran 3 Gambar Mechanical seal Pompa P 302 ..........................................................68 Lampiran 4 Gambar Asesoris Pompa P 302.....................................................................69 Lampiran 5 Gambar Kopling Pompa P 302 .....................................................................70 Lampiran 6 Process Data Sheet Pompa P302......................................................................71 Lampiran 7 Kurva karakteristik awal Pompa P 302 .......................................................72 Lampiran 8 Kurva karakteristik Pompa P 302 setelah modifikasi................................73 Lampiran 9 Gambar E 301 ..................................................................................................74 Lampiran 10 Gambar D 302................................................................................................75 Lampiran 11 Sifat-sifat propylene........................................................................................76 Lampiran 12 Piping material specification line class 1DL4................................................77 Lampiran 13 Schedule Wall Tickness Commercial Wrought Steel Pipe...............................78 Lampiran 14 Piping isometric drawing for suction branch..................................................79 Lampiran 15 Piping isometric drawing for suction branch (continued) ..............................80 Lampiran 16 Piping isometric drawing for discharge branch .............................................81 Lampiran 17 Piping drawing for discharge branch .............................................................82 Lampiran 18 Piping drawing for discharge branch(continued) ..........................................83 Lampiran 19 Piping drawing for discharge branch(continued) .........................................84 Lampiran 20 Piping isometric drawing for discharge branch(continued)...........................85 Lampiran 21 Diagram Moody............................................................................................86
1
1. Pendahuluan
1.1. Latar Belakang Keberadaan pompa dewasa ini merupakan salah satu bagian utama maupun
sebagai penunjang pada kegiatan industri, transportasi maupun rumah tangga dan
sebagainya. Sebagai alat pemindah fluida, pompa mempunyai jenis dan ukuran yang
berbeda – beda sesuai kebutuhan, kegunaan, kapasitas serta kemampuannya.
Seperti pada PT. POLYTAMA PROPINDO yaitu tempat penulis
melaksanakan Kerja Praktek, pompa digunakan untuk memompa propylene yang
merupakan bahan baku pembuatan polypropylene.
Pada pompa sentrifugal item P 302 A/B di PT POLYTAMA PROPINDO
dilakukan penggantian impeler dengan diameter yang lebih besar. Tujuan utama dari
penggantian ini adalah untuk menaikkan kapasitas dari pompa tersebut. Perubahan
ini tentunya membawa perubahan pada performasi pompa. Pada Tugas Akhir ini
penulis berusaha membahas tentang pengaruh perubahan diameter impeler terhadap
unjuk kerja.
1.2. Tujuan Tujuan dari tugas akhir ini adalah untuk mengetahui pengaruh perubahan
diameter impeler terhadap unjuk kerja pada pompa propylene P 302, meliputi :
1. Besar peningkatan kapasitas yang dihasilkan.
2. Mengetahui pengaruh perubahan diameter impeler terhadap kapasitas, head,
power, dan efisiensi dengan menggunakan hukum kesebangunan.
3. Membandingkan hasil perhitungan menggunakan hukum kesebangunan
dengan kondisi aktual.
2
4. Mengetahui pengaruh perubahan diameter impeler terhadap NPSH.
5. Mengetahui perubahan yang terjadi sebagai akibat perubahan diameter
impeler.
6. Mengetahui pengaruh perubahan diameter impeler terhadap kurva
karakteristik pompa.
1.3. Batasan Masalah
Dalam laporan tugas akhir ini pembahasan dibatasi mengenai pengaruh
perubahan diameter impeler terhadap unjuk kerja pada pompa propylene P 302 yaitu
meliputi head, kapasitas, daya, efisiensi dan NPSH. Keseluruhan data yang diambil
adalah dari pompa propylene P 302 di PT. POLYTAMA PROPINDO Plant
Juntinyuat, Indramayu, Jawa Barat.
1.4. Metodologi
Untuk mendapatkan data secara tepat metode yang digunakan dalam
penulisan laporan magang ini adalah:
1. Kajian Pustaka
Metode penulisan berdasarkan informasi dari literatur yang berhubungan
dengan obyek yang dibahas. Penelitian ini terutama untuk memperoleh teori-teori
yang menunjang laporan ini.
2. Tinjauan Lapangan
Teknik yang dipakai penulisdalam mengumpulkan data-data yang
diperlukan dalam pembuatan laporan. Beberapa metode yang dipakai antara lain :
a. Teknik Pengamatan (observasi)
Merupakan teknik pengumpulan data dengan mengadakan pengamatan
langsung terhadap obyek yang diteliti.
b. Wawancara ( interview )
3
Teknik pengambilan data dengan melakukan wawancara kepada pimpinan,
operator, teknisi mengenai obyek, maupun kepada pihak-pihak yang memiliki
informasi yang dibutuhkan, sehingga dapat membantu dan memberikan
penjelasan tentang masalah yang diteliti.
1.5. Sistematika Penulisan
Untuk memudahkan pembahasan dalam laporan kerja praktek ini, maka
laporan disusun atas 6 bab secara sistematis.
Bab 1. Pendahuluan
Bab pertama, merupakan pendahuluan dari laporan ini yang akan memaparkan latar
belakang, tujuan, batasan masalah, metode pembuatan laporan, dan sistematika
penulisan tugas akhir.
Bab 2. Tinjauan Pustaka
Bab ini berisi tentang teori-teori dasar tentang pompa sentrifugal yang diperlukan.
Bab 3. Spesifikasi Awal Pompa P 302
Bab ini berisi spesifikasi pompa P 302 sebelum perubahan diameter impeler.
Bab 4. Perhitungan Performasi Setelah Perubahan Diameter Impeler
Bab ini berisi tentang perhitungan performasi pompa P 302 setelah ada perubahan
diameter impeler.
Bab 5. Pembahasan
Bab ini berisi tentang pembahasan dari hasil perhitungan performasi pompa P 302
setelah ada perubahan diameter impeler.
Bab 6. Kesimpulan dan Saran
Bab terakhir berisi kesimpulan dan saran yang dapat diambil pada pelaksanaan tugas
akhir.
4
2. Tinjauan Pustaka
2.1. Dasar Teori pompa Pompa adalah alat yang memegang peranan penting dalam prose produksi di
PT. POLYTAMA PROPINDO. Pompa digunakan untuk memompakan propylene
(bahan baku polypropylene), oli(pelumas) dan juga air. Pompa yang digunakan
bermacam-macam sesuai ketutuhan. Pada bab ini akan diberikan penjelasan
mengenai pompa secara umum dan penjelasan selanjutnya akan lebih
mengkhususkan tentang pompa sentrifugal.
2.1.1. Pengertian dan cara kerja pompa
Pompa didefinisikan sebagai alat untuk mengangkat zat cair dari tingkat yang
rendah ke tingkat yang lebih tinggi atau untuk mengalirkan zat cair dari daerah
bertekanan rendah ke daerah lain dengan tekanan yang lebih tinggi. Pompa kadang
kala juga digunakan untuk mengalirkan zat cair dari tempat yang lebih tinggi ke
tempat yang lebih rendah namun melewati pipa yang panjang dan atau hambatan
hidrolis yang sangat besar.
Dalam pemindahan zat cair ini diperlukan energi tekan yang mampu
mengatasi berbagai macam hambatan atau kerugian yang terdapat pada jalur
pemipaan, misalnya kerugian gesekan, kerugian karena katup, kerugian akibat
belokan dan lain sebagainya. Kapasitas dan kemampuan pompa sangat dipengaruhi
oleh bentuk instalasi yang sesuai, sehingga dapat diperoleh efisiensi pompa yang
besar.
2.1.2. Klasifikasi pompa
Berdasarkan cara pemindahan dan pemberian energi, pompa dapat dibagi
dua kelompok dasar, yaitu :
a. Pompa perpindahan positif (Positive Displacement Pump)
5
b. Pompa perpindahan non positif (Non Positive Displacement Pump)
2.1.2.1. Pompa Perpindahan Positif (Positive Displacement Pumps)
Prinsip kerja dari pompa perpindahan positif adalah dengan pemampatan
terhadap zat cair.
a. Pompa recripocating
Pada pompa recripocating, fluida dipompakan dengan pergerakan bolak-
balik torak. Pompa jenis ini digunakan jika dibutuhkan tekanan yang tinggi dan
stabil.
Pompa ini mempunyai silinder dan plunger/piston yang dilengkapi katup
masuk sewaktu melakukan langkah isap dan katup keluar yang akan membuka
kearah pipa keluar sewaktu melakukan langkah pengeluaran. Pompa
reciprocating bergerak menggunakan tenaga (power driven) melalui poros engkol
dan torak atau mekanisme sejenis atau gerak langsung yang digerakkan oleh uap
atau gas/udara bertekanan.
Keuntungan :
1. Tekanan tinggi (dapat lebih dari 100 atm)
2. Efisiensi tinggi (dapat lebih dari 90 %)
Kerugian :
1. Hasil pompa tidak merata (uniform).
2. Tidak dapat untuk putaran penggerak yang tinggi, karena pergerakan bolak-
balik dari torak.
3. Untuk kapasitas besar, ukuran pompa akan sangat besar dibanding dengan
pompa-pompa lain yang berkapasitas sama.
6
Katup tekanPipa tekan
Plunger
Katup isap
Pipa isap
Gambar 2.1. Pompa Plunger
Jenis-jenis pompa recripocating :
1. Pompa torak
2. Pompa plunger
3. Pompa membran
b. Pompa rotari
Pompa yang terdiri dari rumah roda gigi tetap (fixed casing) yang berisi roda
gigi, ulir, vane, plunger atau elemen yang sama dan digerakkan oleh perputaran
poros. Pompa rotari digunakan untuk memompa fluida dengan bermacam-macam
viskositas.
Gambar 2.2. Pompa Roda gigi
7
Keuntungan :
1. Pemompaan yang rata (uniform).
2. Pada putaran tinggi efisiensi lebih baik dari pompa sentrifugal.
3. Ukuran kecil dibanding dengan pompa plunger untuk kapasitas sama.
4. Dapat memompa fluida dengan macam-macam viskositas.
Jenis-jenis pompa rotari :
1. Pompa roda gigi
2. Pompa ulir
4.1.2.2. Pompa Sentrifugal
Pompa ini terdiri dari sudu-sudu yang disebut impeler. Dengan berputarnya
poros yang dihubungkan dengan pasak kesudu-sudu (impeler), maka impeler ikut
berputar dan karena penampang yang menyempit disisi diameter luarnya, maka
tekanan dari fluida turun dari kecepatan fluida naik (tergantung dari pemakaian).
Pompa dengan putaran tertentu akan menghasilkan sejumlah fluida pada
ketinggian tertentu pula. Kalau dibutuhkan pompa yang bertekanan fluida rendah,
maka cukup dipakai pompa satu tingkat dan memindahkan sejumlah fluida dengan
tekanan yang rendah. Putaran pompa juga menentukan jumlah fluida yang
dipompakan.
Keuntungan :
Dapat digunakan untuk memompa cairan dengan kapasitas yang besar.
Jenis-jenis pompa sentrifugal dan pembahasan tentang pompa sentrifugal akan
dijelaskan lebih lanjut pada bab selanjutnya.
Klasifikasi Menurut Jenis Impeler
a. Pompa sentrifugal
8
Pompa sentrifugal mempunyai arah aliran masuk zat cair yang sejajar dengan
poros pompa sedangkan keluarnya tegak lurus poros pompa. Arah yang demikian
terjadi karena bentuk dari impelernya yang tertentu.
Gambar 2.3. Pompa Sentrifugal
b. Pompa helical (Pompa Helicodial)
Pompa jenis ini mempunyai arah aliran masuk zat cair yang sejajar dengan
poros pompa sedangkan arah aliran keluar impelernya membentuk sudut (<90º)
terhadap poros. Arah aliran dibuat sejajar kembali dengan poros pada sisi keluar
pompa dengan bantuan rumah pompa.
Gambar 2.4. Pompa Helical
c. Pompa diagonal (Pompa Bowl)
Pompa ini mirip dengan pompa helical, perbedaannya terletak pada arah aliran
keluar zat cairnya. Pada pompa diagonal arah aliran keluar zat cair pada sisi keluar
pompa tetap membuat sudut (<90º) terhadap poros.
9
Gambar 2.5. Pompa Diagonal
d. Pompa aksial
Arah aliran masuk dan keluar zat cair pada pompa jenis ini sejajar dengan
poros. Pompa jenis ini digunakan untuk kapasitas yang tinggi dan head yang rendah.
Sudu-sudu dari pompa ini berbentuk airfoil, berbeda dengan bentuk sudu pompa-
pompa sebelumnya.
Pada beberapa referensi, pompa helical dan pompa diagonal dikelompokkan
menjadi satu dengan nama pompa aliran campur (mixed flows pumps). Hal ini
didasarkan pada bentuk impeler yang sama.
Gambar 2.6. Pompa Aksial
Klasifikasi Menurut Bentuk Rumah
a. Pompa volut
Sebuah pompa sentrifugal di mana zat cair dari impeler secara langsung
dibawa ke rumah volut.
10
Gambar 2.7. Pompa Volut
b. Pompa difuser
Pompa sentrifugal jenis ini dilengkapi dengan sudu diffuser di keliling luar
impelernya. Konstruksi bagian lain pompa ini sama dengan pompa volut. Karena
sudu-sudu difuser, di samping memperbaiki efisiensi pompa, juga menambah kokoh
rumah, maka konstruksi ini sering dipakai pada pompa besar dengan head tinggi.
Gambar 2.8. Pompa Difuser
c. Pompa aliran campur jenis volut
Pompa ini mempunyai jenis aliran campur dan sebuah rumah volut. Di sini
tidak dipergunakan sudu-sudu diffuser melainkan dipakai saluran untuk
mengeluarkan zat cair. Impeler yang digunakan adalah jenis setengah terbuka, yaitu
tidak mempunyai tutup depan. Konstruksi ini tidak mudah tersumbat benda padat
dibandingkan dengan impeler tertutup, sehingga sesuai untuk memompa air.
Klasifikasi Menurut Jumlah Tingkat
11
a. Pompa satu tingkat (Single Stage Pump)
Pompa ini hanya mempunyai satu impeler, head total yang ditimbulkan hanya
berasal dari satu impeler, relatif rendah.
b. Pompa bertingkat banyak (Multi Stage Pump)
Pompa ini menggunakan beberapa impeler yang dipasang secara berderet (seri).
Zat cair yang keluar dari impeler pertama dimasukkan ke impeller berikutnya dan
seterusnya hingga impeler yang terakhir. Pemasangan semacam itu akan
menimbulkan gaya aksial yang besar sehingga dalam banyak hal diperlukan cara
untuk menguranginya. Head yang ditimbulkan oleh masing-masing impeler relatif
tinggi.
Gambar 2.9. Pompa bertingkat banyak
Klasifikasi Menurut Letak Poros
a. Pompa jenis poros mendatar
Pompa ini mempunyai poros dengan posisi mendatar.
b. Pompa jenis poros tegak
Pompa ini mempunyai poros dengan posisi tegak. Pompa aliran campur dan
pompa aksial sering dibuat dengan poros tegak.
Klasifikasi Menurut Belahan Rumah
a. Pompa jenis belahan mendatar
Pompa jenis ini mempunyai rumah yang dapat dibelah dua bagian menjadi
bagian bawah dan bagian atas oleh bidang mendatar yang melalui sumbu poros
12
b. Pompa jenis belahan radial.
Rumah pompa jenis ini terbagi oleh sebuah bidang yang tegak lurus poros.
c. Pompa jenis berderet
Terdapat pada jenis pompa bertingkat banyak yang di mana rumah pompa
terbagi oleh bidang-bidang tegak lurus poros sesuai dengan jumlah tingkat yang
ada.
Klasifikasi Menurut Sisi Masuk Impeler
a. Pompa isapan tunggal
Pada pompa ini zat cair masuk dari satu sisi impeler. Tekanan yang bekerja pada
masing-masing sisi impeler tidak sama sehingga akan timbul gaya aksial ke arah
sisi isap. Ruang pengimbang adalah cara untuk meniadakan gaya aksial.
b. Pompa isapan ganda
Pompa ini memasukkan air melalui kedua sisi impeler. Impeler jenis ini pada
dasarnya sama dengan dua buah impeler pompa isapan tunggal yang dipasang
secara bertolak belakang. Dengan demikian gaya aksial yang ditimbulkan akan
saling mengimbangi menjadi nol.
Klasifikasi Menurut Tekanan
a. Pompa tekanan rendah ( 0 – 5 kg/cm² )
b. Pompa tekanan sedang ( 5 – 50 kg/cm² )
c. Pompa tekanan tinggi ( >50 kg/cm² )
Klasifikasi Menurut Kapasitas
a. Pompa kapasitas rendah ( 0 – 20 m³/jam )
b. Pompa kapasitas sedang ( 20 – 60 m³/jam )
c. Pompa kapasitas tinggi ( > 60 m³/jam )
Klasifikasi Menurut Bentuk Sudu
a. Pompa dengan sudu netral
13
b. Pompa dengan sudu melengkung ke belakang
c. Pompa dengan sudu melengkung ke depan
Klasifikasi Menurut Kedudukan Poros
a. Pompa vertical
b. Pompa horizontal
Klasifikasi Menurut Cara Pemasangan
a. Pemasangan kering ( dry pit type )
Pompa dipasang di atas permukaan cairan
b. Pemasangan basah ( wet pit type )
Pompa dipasang terbenam di dalam cairan
2.2. Dasar Teori Pompa Sentrifugal
2.2.1. Pengertian dan cara kerja pompa sentrifugal
Pompa sentrifugal mempunyai impeler (baling-baling) untuk mengangkat zat
cair dari tempat yang lebih rendah ke tempat yang lebih tinggi.
14
Gambar 2.10. Aliran Fluida dalam Pompa Sentrifugal
Daya dari luar diberikan diberikan kepada poros pompa untuk memutarkan
impeler di dalam zat cair. Maka zat cair yang ada di dalam impeler, oleh dorongan
sudu-sudu ikut berputar. Karena timbul gaya sentrifugal maka zat cair mengalir dari
tengah impeler keluar melalui saluran diantara sudu-sudu. Di sini head tekanan zat
cair mengalami percepatan. Zat cair yang keluar dari impeler ditampung oleh saluran
berbentuk volut (spiral) di keliling impeler dan disalurkan keluar pompa melalui
nosel. Di dalam nosel ini sebagian head kecepatan aliran diubah menjadi head
tekanan.
Jadi impeler pompa berfungsi memberikan kerja kepada zat cair sehingga
energi yang dikandungnya menjadi bertambah besar. Selisih energi per satuan berat
atau head total zat cair antara flens isap dan flens keluar pompa disebut head total
pompa.
Dari uraian di atas jelas bahwa pompa sentrifugal dapat mengubah energi
mekanaik dalam bentuk kerja poros menjadi energi fluida. Energi inilah yang
mengakibatkan pertambahan head tekanan, head kecepatan, dan head potensial pada
zat yang mengalir secara kontinyu.
2.2.2. Klasifikasi pompa sentrifugal
a. Aliran radial/sentrifugal
15
Pompa ini mempunyai konstruksi sedemikian rupa hingga aliran zat cair dari
impeler akan melalui sebuah bidang tegak lurus pompa.
Gambar 2.11. Pompa Sentrifugal
Impeler dipasang pada satu ujung poros, dan pada ujung yang lain dipasang
kopling untuk meneruskan daya dari penggerak. Poros ditumpu oleh dua bantalan.
Untuk mencegah kebocoran cairan dipasang perapat (packing seal/mechanical seal)
pada bagian casing yang ditembus poros.
b. Aliran campur
Aliran yang meninggalkan impeler akan bergerak sepanjang permukaan
kerucut didalam pompa aliran campur ini.
Sisi isap
Impeler
Mechanical seal Bearing
Poros
Casing
Bearing Housing
Bearing
Sisi keluar
16
Gambar 2.12. Pompa Aliran Campur Mendatar
Salah satu ujung poros dimana impeler terpasang, ditumpu oleh bantalan
dalam. Pada ujung yang lain dipasang kopling dengan sebuah bantalan luar di
dekatnya. Bantalan luar terdiri dari sebuah bantalan aksial dan sebuah bentalan
radial. Untuk bantalan dalam dipakai jenis bantalan luncur yang dilumasi gemuk.
c. Aliran aksial
Aliran zat cair yang meninggalkan impeler akan bergerak sepanjang
permukaan silinder keluar. Konstruksi pompa mirip dengan pompa aliran campur,
kecuali bentuk impeler dan difusor keluarnya.
Gambar 2.13. Pompa Aliran Aksial Mendatar
2.3. Tekanan Tekanan adalah gaya per satuan luas, yang dapat dirumuskan :
17
AFP = (2.1)
P = Tekanan (N/m2)
F = gaya (N)
A = Luas penampang (m2)
Satuan-satuan Pressure/tekanan :
N/m2 (Pa), lb/in2 (Psi), lb/ft2 (Psf), bar.
1 atm = 760 Torr = 1,013 ⋅ 105 N/m2 (Pa) = 0,1013 N/mm2 (MPa) = 1.013 bar
= 10,13 N/cm2
Ada dua macam tekanan :
a. Gauge Pressure (pg) adalah besar tekanan yang terbaca pada pressure gauge.
b. Absolute Pressure (pabs) adalah besar tekanan cairan relatif terhadap vacum.
pabs = pbar + pg untuk pg > pbar
pabs = pbar – pg untuk pg < pbar
pbar = tekanan udara bebas = 1 bar = 76 cmHg.
2.4. Sifat-sifat zat cair Performasi sebuah pompa dapat berubah-ubah tergantung pada karakteristik
zat cair yang dialirkan. Jadi, dalam menentukan spesifikasi pompa, karakteristik ini
harus diperhatikan. Sifat-sifat air dan beberapa fluida penting antara lain densitas
(berat per satuan volume), viskositas, dan tekanan uap.
a. Rapat massa/density (ρ)
Rapat massa adalah berat jenis suatu cairan per satuan volume.
18
Vmρ = (2.2)
ρ = rapat massa(kg/dm3)
m = massa (kg)
V = volume (dm3)
Rapat massa air relatif sama pada semua temperatur yaitu sebesar 1kg/ dm3. Pada
beberapa cairan besar densitas berubah pada temperatur yang berbeda.
b. Viskositas/kekentalan
Viskositas adalah sifat yang menentukan besar daya tahannya suatu zat terhadap
gaya geser.
1. Kekentalan mutlak (dinamik)
μ = τ ⋅ (dv/dy) (2.3)
dinyatakan dalam Pa.detik, N.dt/m2 atau kg/m.dt
lb.dt/ft2, slug/ft.dt atau poise = dyne.dt/cm2
2. Kekentalan kinematik
ν = μ/ρ (2.4)
dinyatakan dalam m2/detik, ft2/dt atau stoke = cm2/dt = 100 centistoke
c. Tekanan uap
Tekanan uap adalah tekanan dimana fluida akan mendidih dan menjadi uap jenuh.
2.5. Head Total Head total dari suatu aliran adalah jumlah energi dari cairan pada tiap satuan
berat. Head total pompa yang harus disediakan untuk mengalirkan jumlah air seperti
yang direncanakan, dapat ditentukan dari kondisi instalasi yang akan dilayani oleh
pompa.
Head total terdiri atas :
19
zd – zs = Head statis yaitu selisih ketinggian dari sisi keluar dan sisi masuk yang
diukur dari titik referensi.
ρ.gPsPd − = Selisih head tekanan dari aliran sisi keluar dan sisi masuk.
2gVV 2
s2
d − = Selisih head kecepatan dari aliran sisi keluar dan sisi masuk.
hl = Berbagai kerugian head di pipa, katup, belokan, sambungan, dan lain-
lain
Head statis dibagi menjadi 2 (dua) macam yaitu :
b. Suction lift
Disebut suction lift apabila fluida dihisap dari tempat yang lebih rendah dai pompa,
oleh karena itu zs berharga positif.
Gambar 2.14. Suction lift
c. Suction head
Disebut suction head apabila fluida dihisap dari tempat yang lebih tinggi dari pompa,
oleh karena itu zs berharga negatif.
20
Gambar 2.15. Suction Head
Dari beberapa persamaan diatas head total dari suatu pompa dapat dirumuskan ;
2gVV
hlgρPsPdzs)(zdH
2s
2d −
++⋅−
+−= (2.5)
Satuan Head yang biasa digunakan adalah m (meter) atau ft (feet).
2.6. Head loss (head kerugian) Head kerugian yaitu head untuk mengatasi kerugian-kerugian selama aliran
fluida.
a. Mayor Head Loss
Kerugian yang diakibatkan oleh gesekan dalam pipa
Untuk menghitung kerugian gesek di dalam pipa dapat dipakai salah satu
dari dua rumus berikut ini :
gV
DLfh f ⋅⋅⋅=2
2
(2.6)
21
Dimana
hf = Head kerugian gesek dalam pipa (m)
f = Koefisien kerugian gesek
V = Kecepatan rata-rata aliran di dalam pipa (m/s)
g = percepatan grafitasi (9,8 m/s2)
L = panjang pipa (m)
D = Diameter dalam pipa (m)
Untuk memperoleh nilai koefisien gesek (f) maka terlebih dahulu harus diketahui
jenis aliran zat cair tersebut, apakah laminar atau turbulen. Untuk mengetahui jenis
aliran tersebut maka dihitung bilangan Reynolds, yaitu dengan menggunakan rumus :
Re = v
dVdV ⋅=
⋅⋅μ
ρ (2.7)
dimana :
Re = Bilangan Reynolds (tak berdimensi)
V = Kecepatan rata-rata aliran di dalam pipa (m/s)
d = Diameter dalam pipa (m)
ν = Viskositas kinematik zat cair (m²/s)
μ = Viskositas dinamik, Pa.dt
ρ = Rapat massa, kg/m3
Pada Re < 2300, aliran bersifat laminar
Pada Re > 4000, aliran bersifat turbulen.
Pada Re = 2300 – 4000, terdapat daerah transisi (bisa laminar atau turbulen).
1. Aliran laminer
22
Dalam hal ini, koefisien kerugian gesek untuk pipa (f) dapat dinyatakan
dengan persamaan :
Re64f = (2.8)
2. Aliran turbulen
Terdapat berbagai rumus empiris untuk mendapatkan koefisien gesek pada
aliran turbulen, penentuan kerugian gesekan biasanya digunakan diagram Moody.
Diagram ini menunjukkan hubungan faktor gesekan f versus angka Reynold Red dan
hubungannya dengan kekasaran relatif ε/d atau d/ε. Diagram Moody dapat dilihat di
lampiran 21 (hal 92).
Kedua sumbu f dan Red diplotkan dengan skala logarithma. Dibagian kiri,
untuk Red kurang dari 2000 terdapat garis lurus yang menunjukkan hubungan f =
64/Red untuk aliran laminer. Untuk 2000 < Red < 4000 kurva tidak digambarkan yang
menunjukkan daerah kritis antara laminer dan turbulen, di daerah ini tidak mungkin
untuk memprediksikan segala jenis aliran. Di sebelah kanan garis gores (putus-putus)
menunjukkan daerah complete turbulence, kurva kekasaran relative digambar dengan
garis lurus. Tabel 2.1. Pipe Rougness – design value
Material Roughness, ε (m) Roughness, ε (ft) Glass, plastic Smooth Smooth Copper, brass, lead (tubing) 1,5 x 10-6 5 X 10-6 Cast iron – uncoated 2,4 X 10-4 8 X 10-4 Cast iron – asphalt coated 1,2 X 10-4 4 X 10-4 Commercial steel or welded steel
4,6 X10-5 1,5 X 10-4
Wrought iron 4,6 X 10-5 1,5 X 10-4 Riveted steel 1,8 X 10-3 6 X 10-3 Concrete 1,2 X 10-3 4 X 10-3
b. Minor losses
23
Minor losses adalah kerugian yang terjadi dalam jalur pipa karena : belokan,
valve, perubahan penampang dsb. Kerugian ini ditentukan dengan persamaan :
gVKhlm .2
.2
= (2.9)
gV
dLefhlm .2
.2
⋅= (2.10)
Dengan : K = loss coefficient
Le = panjang pipa ekivalen
Tabel 2.2. Representative dimensionless equivalent lengths (Le/D) for valve dan fittings
Fitting type Description Equivalent lengths (Le/D)
Globe valve Fully open 340 Angle valve Fully open 145 Gate valve Fully open
¾ open ½ open ¼ open
13 35
160 900
Check valve-swing type Check valve-ball type
135 150
Butterfly valve Fully open 40 Conduit Pipe line gate, ball,and plugvalves
Fully open 3
90° standard elbow 30 45° standard elbow 16 90° elbow Long radius 20 90° street elbow 50 45° street elbow 26 Tee Flow through run
Flow through branch 20 60
Return bend Close pattern 50
24
2.7. Kapasitas Besar kapasitas yang ditentukan dengan laju aliran/flowrate adalah volume
dari cairan yang dialirkan oleh pompa per satuan waktu. Flowrate dapat juga disebut
kapasitas pompa.
Satun yang sering digunakan adalah :
- m3/h
-m3/s
-gallon per minutes (gpm)
2.8. NPSH (Net Positive Suction Head) Kavitasi akan terjadi bila tekanan statis suatu aliran zat cair turun sampai
dibawah tekanan uap jenuhnya. Untuk menghindari kavitasi, harus diusahakan agar
tidak ada satu bagianpun dari aliran di dalam pompa yang mempunyai tekanan statis
lebih rendah dari tekanan uap jenuh cairan pada temperatur yang bersangkutan.
Dalam hal ini perlu diperhatikan dua macam tekanan yaitu tekanan yang ditentukan
oleh kondisi lingkungan dan keadaan aliran di dalam pompa.
Net Positive Suction Head (NPSH) atau Head isap Positif Neto digunakan
sebagai ukuran keamananan pompa untuk mengatasi kavitasi.
Ada dua macam NPSH
a. NPSH yang tersedia (available)
NPSH yang tersedia adalah head yang dimiliki oleh zat cair pada sisi isap
pompa (ekivalen dengan tekanan mutlak pada sisi isap pompa), dikurangi dengan
tekanan uap jenuh zat cair di tempat tersebut.
Pada pompa yang menghisap zat cair dari tempat terbuka (dengan tekanan
atmosfer pada permukaan zat car maka persamaan dapat ditulis
lss hzPvPaNPSHa −−−=γγ
(2.11)
25
Dimana :
NPSHa = NPSH yang tersedia (m)
Pa = Tekanan amosfer (N/m2)
Pv = Tekanan uap jenuh (N/m2)
γ = berat zat cair per satuan volume (N/m3)
zs = head isap statis (m)
hs positif bila pompa terletak di atas permukaan zat cair
hs negatif bila pompa terletak dibawah
hls = kerugian head didalam pipa isap (m)
Jika zat cair diisap dari tangki tertutup maka Pa menyatakan tekanan mutlak
yang bekerja pada permukaan zat cair di dalam tangki tertutup tersebut.
b. NPSH yang diperlukan (required)
NPSH yang diperlukan ialah head yang dimiliki oleh zat cair pada sisi
masuk dimana dimaksudkan agar zat cair yang diisap tidak mendidih supaya tidak
terjadi kavitasi. Besarnya NPSH yang diperlukan berbeda untuk setiap pompa. Untuk
suatu pompa tertentu, NPSH yang diperlukan berubah menurut kapasitas dan
putarannya.
Agar pompa dapat bekerja tanpa mengalami kavitasi, maka harus dipenuhi
persyaratan sebagai berikut :
NPSH tersedia > NPSH yang diperlukan
Harga NPSH yang diperlukan diperoleh dari percobaan yang dilakukuan
pabrik pompa yang bersangkutan.
26
2.9. Daya dan efisiensi pompa
2.9.1. Daya
Daya/Power dibedakan menjadi dua macam :
a. Water Horse Power (WHP)/Power Output
WHP adalah daya yang dipindahkan oleh pompa ke aliran cairan.
WHP = ρ ⋅ g ⋅ Q ⋅ H (2.12)
Satuan WHP dalam watt. Satuan yang biasa digunakan dalam kWatt dengan rumus
sebagai berikut :
367HQWHP ⋅⋅
=ρ (2.13)
dimana :
WHP dalam kW
ρ dalam kg/dm3
Q dalam m3/h
H dalam m
b. Brake Horse Power (BHP)/Power Input
BHP adalah daya yang berasal dari Driver/Penggerak.
ηWHPBHP = (2.14)
dimana :
BHP dalam kW
ρ dalam kg/dm3
Q dalam m3/h
H dalam m
27
2.9.2. Efisiensi (η)
Efisiensi adalah perbandingan antara Water Horse Power/Power Output dengan
Brake Horse Power/Power Input.
BHPHQ
BHPHQg
BHPWHP
⋅⋅⋅
=⋅⋅⋅
==367ρρη (2.15)
dimana :
BHP dalam kW
ρ dalam kg/dm3
Q dalam m3/h
H dalam m
η dalam persen
2.10. Performasi Pada putaran (n) yang konstan head (H), Brake Horse Power (BHP), dan
efisiensi (η) dapat dibandingkan dengan flowrate/kapasitas (Q). Hubungan tersebut
dapat dibuat dalam kurva karakteristik. Berikut ini kurva karakteristik pada putaran
konstan (n = 1450 rpm).
28
Gambar 2.16. Kurva Karakteristik
a. Kurva Head-Kapasitas (H/Q)
Kurva ini menunjukkan hubungan antara head dengan kapasitas. Semakin
tinggi head maka kapasitas semakin sedikit dan semakin rendah head
kapasitas semakin banyak.
b. Kurva Power Input-Kapasitas (P/Q)
Kurva ini menunjukkan hubungan antara power input dengan kapasitas.
Besar power input yang dibutuhkan naik sebanding dengan perubahan
kapasitas.
29
c. Kurva Efisiensi-Kapasitas (η/Q)
Kurva ini menunjukkan hubungan antara efisiensi dengan kapasitas. Besar
efisiensi naik sebanding dengan perubahan kapasitas sampai mencapai titik efisiensi
maksimum kemudian turun pada saat kapasitas terus bertambah.
Contoh Spesifikasi dan Kurva karakteristik Pompa yang digunakan di PT.
POLYTAMA PROPINDO dapat dilihat pada lampiran 6 dan 7 (hal. 75 dan 76)
2.11. Variasi pada Kurva Karakteristik Pompa Sentrifugal
4.2.6.1 Perubahan diameter Impeler
Gambar 2.17. Perubahan diameter impeler
Perubahan diameter impeler pada pompa akan mengakibatkan perubahan
pada kurva karakteristik. Perubahan tersebut didapatkan dengan perhitungan sebagai
berikut :
1212 ddQQ = (2.16)
21212 )( ddHH = (2.17)
31212 )( ddBHPBHP = (2.18)
Dari persamaan diatas maka akan terjadi perubahan kurva karakteristik,
dimana kurva H-C dan BHP akan menjadi bergeser naik dengan perubahan diameter
30
impeler. Kurva η-C bergeser kekanan dengan perubahan yang tidak begitu besar,
seperti ditunjukkan pada gambar berikut.
Gambar 2.18. Kurva karakteristik sesudah perubahan diameter impeler
4.2.6.1 Perubahan kecepatan putaran /rotation speed.
Perubahan diameter impeler pada pompa akan mengakibatkan perubahan
pada kurva karakteristik. Perubahan tersebut didapatkan dengan perhitungan sebagai
berikut :
1212 NNQQ = (2.19)
21212 )( NNHH = (2.20)
31212 )( NNBHPBHP = (2.21)
Dari persamaan diatas maka akan terjadi perubahan kurva karakteristik,
dimana kurva H-C dan BHP akan menjadi bargeser naik dengan perubahan diameter
31
impeler. Kurva η-C bergeser kekanan dengan perubahan yang tidak begitu besar,
seperti ditunjukkan pada gambar berikut.
Gambar 2.19. Kurva karakteristik sesudah perubahan putaran
2.12. Konstruksi Pompa Sentrifugal
Gambar 2.20. Bagian-bagian Pompa Sentrifugal
Sisi isap
Impeler
Mechanical seal Bearing
Poros
Casing
Bearing Housing
Bantalan
Sisi keluar
32
Gambar 2.21. Driver/Penggerak Pompa Sentrifugal
Gambar 2.22. Simulasi 3 Dimensi Pompa Sentrifugal
Konstruksi secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran 1 Gambar Assembly
Pompa P 302 (hal 66). Berikut ini pengertian dan fungsi bagian-bagian utama pompa
sentrifugal.
2.12.1. Rumah/Casing
Rumah pompa berfungsi untuk mengarahkan fluida ke dalam lubang masuk
impeler. Energi kinetik yang diberikan impeler akan diubah menjadi energi tekanan
dan mengarahkan fluida menuju saluran pengeluaran.
Rumah pompa dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu :
Driver/Penggerak Kopling
33
1. Rumah sentris
Rumah pompa ini memiliki lubang laluan yang sama besar pada semua
tempat dan dapat melepas udara sendiri. Rumah pompa jenis ini sangat cocok untuk
memompakan zat cair yang banyak mengandung gas.
Gambar 2.23. Rumah Pompa Sentris
2. Rumah siput (keong)
Bertambah besarnya zat cair yang keluar dari sudu-sudu impeller, maka
laluan zat cair yang berada di sekeliling impeller dibuat membesar sampai sisi
pengeluaran. Perancangan rumah pompa jenis ini dikarenakan diinginkannya
perubahan energi kinetic menjadi energi tekanan dapat berlangsung secara bertahap.
Bagian sudu-sudu impeller yang berputar paling dekat dengan rumah pompa
dinamakan lidah.
Gambar 2.24. Rumah Siput/Keong
2.12.2. Sisi isap
Saluran tempat masuk cairan.
2.12.3. Sisi keluar
Saluran tempat keluar cairan.
34
2.12.4. Impeler
Impeler dipasang pada poros dengan dipasak dan dikunci dengan baik pada
tempatnya. Sudu-sudu dari impeler yang berputar memberikan energi kinetik pada
zat cair. Energi kinetik ini akan diubah menjadi energi tekanan di dalam pompa.
Bentuk sudu harus disesuaikan dengan jenis zat cair, tekanan, kapasitas jumlah
putaran dan sebagainya dengan tujuan untuk memperoleh hasil yang sebaik-baiknya.
Secara umum impeler dapat dibagi tiga, yaitu :
1. Impeler jenis tertutup
Sudu-sudu terkurung di antara dua buah dinding dan merupakan satu
kesatuan dengan dinding tersebut. Atau dengan kata lain memiliki tutup depan. Jenis
impeler ini biasa digunakan untuk memompa zat cair yang bersih atau mengandung
sedikit kotoran.
Gambar 2.25. Impeler Jenis tertutup
2. Impeler setengah terbuka
Impeler ini terbuka pada sisi masuknya saja, impeler ini berputar di
sepanjang dinding rumah pompa dengan ruang main yang sempit.
Gambar 2.26. Impeler Jenis Setengah terbuka
3. Impeler terbuka
35
Impeler ini tidak memiliki dinding pada sisi masuk dan sisi bagian belakang.
Sisi dinding bagian belakang digunakan untuk memperkuat sudu-sudu.
Gambar 2.27. Impeler Jenis Terbuka
2.12.5. Poros
Daya dari motor penggerak diteruskan ke impeler pompa melalui poros. Poros
dibuat bertingkat dengan diameter terbesar berada di dekat pertengahannya.
Biasanya poros selalu dilindungi oleh selongsong, untuk menghindari terjadinya
keausan dan korosi.
2.12.6. Penggerak/driver
Penggerak/driver ini biasanya berupa motor listrik. Penggerak/driver adalah
sumber daya/power yang menggerakkan poros. Contoh gambar driver yang
dihubungkan dengan pompa dapat dilihat di lampiran 2 Gambar outline pompa P 302
(hal 67).
2.12.7. Kopling
Penghubung antara poros pada penggerak/driver dengan poros pada pompa.
Contoh gambar assembly kopling dapat dilihat pada lampiran 5 (hal 70).
Gambar 2.28. Kopling
36
2.12.8. Bantalan
Pada pompa sentrifugal tipe overhung (satu tumpuan) dipasang
bearing/bantalan pada ujung poros pompa sesudah kopling. Fungsi bantalan adalah :
a. Sebagai penopang bagian mesin lain yang berputar (poros)
b. Bantalan ikut berputar bersama poros sehingga dapat mengurangi gesekan.
c. Menahan beban radial dan axial dari pergerakan poros.
Bantalan dipasang pada rumah bantalan. Biasanya terdapat dua buah bantalan
yang digunakan :
a. Radial ball bearing untuk menahan beban radial.
b. Thrust ball bearing untuk menahan beban axial.
2.12.9. Mechanical Seal
Mechanical seal dipasang di belakang impeler berfungsi sebagai perapat
antara casing pompa dengan poros. Jenis-jenis seal :
a. Packing Seal
Packing Seal dipasang langsung bergesekan dengan poros. Packing Seal
biasanya terbuat dari asbes atau teflon. Packing seal biasanya digunakan untuk fluida
air. Karena ada gesekan antara seal dan shaft air juga digunakan sebagai pelumas.
Kelemahan packing seal :
1. Cairan mudah kotor, tercampur gesekan antara seal dengan poros.
2. Poros mudah aus karena ada gesekan dengan seal.
3. Perawatan susah dilakukan.
4. Poros tidak tahan lama.
37
b. Mechanical Seal
Mechanical Seal adalah Seal yang bekerja secara mekanik, lapisan dibentuk
dari gesekan antara bagian yang bergerak (primary ring) dan bagian yang tetap
(mating ring) yang terpasang pada gland mechanical seal.
Bagian –bagian Mechanical Seal :
Gambar 2.29. Bagian-bagian Mechanical Seal
Gambar 2.30. Primary Ring
Primary ring Matting ring
Primary seal o- ring (secondary seal)
Spring
Poros
Gland Mechanical Seal
38
Gambar 2.31. Mattng Ring
Konstruksi secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran 2 Assembly
Mechanical Seal Pompa P 302 (hal.67).
Lapisan untuk mencegah cairan bocor terdiri dari dua buah bagian :
1. Primary seal
Primary seal dibentuk oleh gesekan antara primary ring dan mating ring.
Primary ring terbuat dari Carbon dan Mating ring terbuat dari tungsten
carbide/silikon carbide. Karena ada gesekan, maka dalam waktu yang lama carbon
akan semakin berkurang. Spring berfungsi untuk menjaga supaya seal tetap rapat
meskipun carbon semakin berkurang. Selain itu spring berfungsi untuk menahan
beban dari pergerakan poros.
2. Secondary seal
Secondary seal dipasang untuk mengantisipasi jika masih ada kebocoran
cairan dari primary seal. Secondary seal berbentuk O-ring.
Alasan pemilihan Mechanical Seal daripada Packing Seal :
1. Pompa digunakan untuk cairan yang berbahaya.
2. Kebocoran yang terjadi lebih kecil.
3. Perawatan lebih mudah.
39
4. Tahan lama (penggantian ± 2 tahun sekali).
Jenis-jenis Mechanical Seal :
1. Single Mechanical Seal
Hanya menggunakan satu buah Mechanical Seal saja.
2. Double Mechanical Seal
Menggunakan dua buah Mechanical Seal, pemasangan dapat berupa tandem
(seri) atau back to back (berlawanan arah).
2.12.10. Asesoris Mechanical Seal
Assesoris pada Mechanical Seal berupa oil reservoir, berfungsi untuk
pelumasan Mechanical Seal dan sebagai indikator bila ada kebocoran cairan. Oli
yang digunakan sebagai pelumasan mengalir secara sirkulasi yang akan mengalir
dari suhu panas ke suhu dingin. Pada assesoris ini dipasang pressure gauge, apabila
pressure naik maka dapat diindikasikan bahwa ada kebocoran cairan. Gambar
Asesoris untuk pompa P 302 dapat dilihat di lampiran 4 (hal 69).
40
3. Spesifikasi Awal Pompa P 302
3.1. Fungsi Pompa P 302 A/B Pompa P 302 A/B adalah pompa jenis sentrifugal yang berfungsi untuk
memompa propylene cair hasil kondensasi dari heat exchanger E 301 untuk dipompa
ke tempat penampungan Propylene Feed Tank D-302 di PT. POLYTAMA
PROPINDO.
Pompa P 302 A dan P 302 B disusun secara paralel tetapi pompa
dioperasikan bergantian dengan tujuan untuk maintenance/perawatan pompa tanpa
menghentikan proses produksi.
3.2. Spesifikasi Pompa P 302 A/B Berikut adalah spesifikasi yang diperlukan dalam perhitungan performasi.
Spesifikasi lengkap dapat dilihat di lampiran 6 (hal. 71)
3.2.1. Kondisi Operasi Tabel 3.1. Spesifikasi Pompa P 302 A/B pada kondisi operasi
Cairan Hydrocarbons/Propylene
Tekanan isap 18,3 bar
Tekanan keluar 22,6 bar
Temperatur Normal/Max. 48° C/60° C
Head 95 m
Flowrate 45 m3/h
RPM 3000
41
3.2.2. Performasi Tabel 3.2. Spesifikasi Performasi Pompa P 302 A/B
RPM 2940
Power at design point/max. 10.9 kW/12.3 kW
Efisiensi 50,0 %
NPSH available 5 m
NPSH required 3,1 m
3.2.3. Driver/Penggerak
Manufacturing : Reliance Electric
Tabel 3.3. Spesifikasi Driver Pompa P 302 A/B
Rated Output 18,5 kW/3000 rpm
V/Ph/Hz 400/3/50
3.2.4. Konstruksi Impeler Tabel 3.4. Spesifikasi konstruksi impeler pompa P 302 A/B
Impeler diameter 280 mm
Impeler diameter Max. 326 mm
42
3.3. Spesifikasi Propylene Cair pada kondisi operasi
Tabel 3.5. Spesifikasi propylene pada kondisi operasi
Temperatur (Celcius) 48
Temperatur (Kelvin) 321,65
Density (liquid) 460,134 kg/m3
Density (gas) 43,581 kg/m3
Vapour Pressure (bar) 19
Dinamic Viscosity (cP) 0,1
Spesifikasi lengkap dapat dilihat di lampiran 11 (hal 76).
43
4. Perhitungan Performasi Setelah Perubahan Diameter Impeler
4.1. Data aktual setelah perubahan Pada pompa P 302 A/B di PT POLYTAMA PROPINDO dilakukan
penggantian impeler dengan diameter yang lebih besar. Tujuan dari
penggantian ini adalah untuk menaikkan kapasitas dari pompa tersebut.
Perubahan ini tentunya membawa perubahan pada performasi pompa. Hal ini
akan dibahas pada bab ini. Data diambil pada tanggal 25 Januari 2007.
4.1.1. Kondisi Operasi Tabel 4.1. Spesifikasi Pompa P 302 A/B pada kondisi operasi
Tekanan isap 18,3 bar
Tekanan keluar 24 bar
Flowrate 52 m3/h
RPM 2935
4.1.2. Driver/Penggerak
Manufacturing : Reliance Electric
Tabel 4.2. Spesifikasi Driver Pompa P 302 A/B
Rated Output 22,4 kW/3000 rpm
V/Ph/Hz 380/3/50
44
4.1.3. Konstruksi impeler Tabel 4.3. Spesifikasi konstruksi impeler Pompa P 302 A/B
Impeler diameter 326 mm
Impeler diameter Max. 326 mm
4.2. Perhitungan dengan hukum kesebangunan
1212 ddQQ =
Q2 = Q1(d2/d1)
= 45 (326/280)
= 45 x 1,165
= 52,4 m3/h
21212 )( ddHH =
H2 = H1(d2/d1) 2
= 95 (326/280) 2
= 95 x 1,355
= 128,7
= 129 m
31212 )( ddBHPBHP =
BHP2 = BHP1(d2/d1) 3
= 10,7 (326/280) 3
= 10,7 x 1,578
= 16,9 kW
45
Sehingga diperoleh efisiensi sebagai berikut :
BHPHQg
BHPWHP ⋅⋅⋅
==ρη
%505,0497,09,16
1295281,946,02 ===
⋅⋅⋅=η
4.3. Perubahan kurva karakteristik
Dari kurva karakteristik awal di dapat data sebagai berikut :
Tabel 4.4. Data awal kurva karakteristik standar
Q1 (m3/h) H1 (m) BHP1 (kW) η1 (%)
0 109 6,5 0 5 108,5 7 10 10 108 7.5 17,5 15 107 8 25 20 106 8.5 32,5 25 105 9 37 30 104 9,5 41 35 100 10 45 40 98 10,5 48 45 95 10,7 50 50 92 11 52 55 87 11,2 53 60 83 11,5 54 65 77 11,7 53 70 71 12 52 75 65 12,3 50
Dari data tersebut kemudian dihitung Q2, H2, BHP2, dan η2 sebagai berikut :
46
1212 DDQQ =
21212 )( DDHH =
31212 )( DDBHPBHP =
BHPHQg
BHPWHP ⋅⋅⋅
==ρη
Dari hasil perhitungan didapat data sebagai berikut :
Tabel 4.5. Data perubahan kurva karakteristik setelah dimodifikasi
Q1 (m3/h) H1 (m) BHP1 (kW) η1 (%)
0 148 10,3 0 5,8 147 11 10 11,7 146 11,8 18 17,5 145 12,6 25 23,3 144 13,4 31 29,1 142 14,2 37 35 141 15 41
40,8 136 15,8 44 46,6 133 16,6 47 52,4 129 16,9 50 58,3 125 17,4 52 64,1 118 17,7 54 69,9 112 18,1 54 75,7 104 18,5 54 81,6 96 18,9 52 87,4 88 19,4 50
Kurva karakteristik pompa P 302 A/B setelah perubahan diameter dapat dilihat pada
lampiran 8 (hal. 73)
47
4.4. Perhitungan Head dengan data aktual Head total dari pompa P 302 dapat dihitung dengan persamaan 2.5 sebagai
berikut :
ghl
gPsPdzszdH sd
2)(
22 υυρ
−++
⋅−
+−=
4.4.1. Skema Pompa P 302
Gambar 4.1. Skema Pompa P 302
4.4.2. Perhitungan head statis
Diketahui dari data elevasi yang dapat dilihat di lampiran 15 dan 20 (halaman 80 dan
85) :
zd (elevasi D 302) = 10,264 m
zs (elevasi E 301) = 9,526 m
zd – zs = 0,738 m
4.4.3. Perhitungan head tekanan
Diketahui dari data aktual tabel 4.1 (hal 43)
48
Pd = 24,1 bar
Ps = 18,3 bar
Pd absolut = 24,1 bar + 1 bar = 25,1 bar = 2510000 N/m2
Pd absolut = 18,3 bar + 1 bar = 19,3 bar = 1930000 N/m2
ρ = 0,460 kg/l = 460 kg/m3
g = 9,81 m/s2
gPsPd
.ρ−
= 81,9.46019300002510000 −
= 128,530 m
4.4.4. Perhitungan head kecepatan
Diketahui dari data aktual dan data ukuran tanki dapat dilihat di lampiran 9 dan 10
(halaman 74 dan 75) :
Ds (diameter penampang E 301) = 2,8 m
Dd (diameter penampang D 302) = 0,9 m
Diketahui dari data aktual tabel 4.1 (hal 46)
Q (flowrate) = 52 m3/h = 0,144 m3/s
2gVV 2
s2
d − =
gAsQ
AdQ
2
22
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛−⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛
= g
DsQ
DdQ
2
442
2
2
2 ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ππ
= 81,92
8,214,3144,04
9,014,3144,04
2
2
2
2
⋅
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⋅
⋅−⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⋅
⋅
= 2,586 X 10-3 m
4.4.5. Perhitungan head kerugian/head loss
a. Jenis aliran sisi isap
49
Untuk menentukan jenis aliran perlu diketahui bilangan Reynold terlebih dahulu.
Diketahui dari data ukuran pipa (6 inchi line class 1DL4) pada lampiran 12 dan
13 (halaman 81 dan 82) :
d (diameter dalam pipa) = 154,08 mm = 0,154 m
Diketahui dari sifat propylene (tabel 3.4 hal. 42) :
ρ = 0,460 kg/l = 460 kg/m3
μ = 0,1 cP = 0,0001 Pa s
Q (flowrate) = 52 m3/h = 0,0144 m3/s
Re = 0001,0154,0
)154,0(14.30144,046044
22 ⋅⋅⋅
=⋅⋅⋅
=⋅⋅⋅
=⋅⋅
μπρ
μρ
μρ d
dQ
AdQdV
= 547 936
Pada Re > 4000, aliran bersifat turbulen.
b. Jenis aliran sisi keluar
Untuk menentukan jenis aliran perlu diketahui bilangan Reynold terlebih dahulu.
Diketahui dari data ukuran pipa (4 inchi line class 1DL4) pada lampiran 12 dan 13 (halaman 77 dan78) :
d (diameter dalam pipa)= 102,26 mm = 0,102 m
ρ = 0,460 kg/l = 460 kg/m3
μ = 0,1 cP = 0,0001 Pa s
Q (flowrate) = 52 m3/h = 0,0144 m3/s
Re = 0001,0102,0
)102,0(14.30144,046044
22 ⋅⋅⋅
=⋅⋅⋅
=⋅⋅⋅
=⋅⋅
μπρ
μρ
μρ d
dQ
AdQdV
= 827 276 Pada Re > 4000, aliran bersifat turbulen.
c. Koefisien kerugian gesek sisi isap
50
Untuk mencari koefisien kerugian gesek digunakan diagram Moody (lampiran 21
hal. 86). Untuk itu harus diketahui :
Re = 547 936
ε (untuk commercial steel) = 4,6 X10-5 m (tabel 2.1 hal 22)
d (diameter dalam pipa) = 154,05 mm = 0,154 m
maka =dε
=× −
154,0106,4 5
2,9 X 10-4
dari diagram Moody didapat harga f = 0,0135
d. Koefisien kerugian gesek sisi keluar
Untuk mencari koefisien kerugian gesek digunakan diagram Moody. Untuk itu harus diketahui
Re = 827 276
ε (untuk commercial steel) = 4,6 X10-5 m
d (diameter dalam pipa) = 102,26 mm = 0,102 m
maka =dε
=× −
102,0106,4 5
2,9 X 10-4
dari diagram Moody didapat harga f = 0,013
e. Mayor Head Loss sisi isap.
Diketahui dari gambar piping sisi isap (6 inchi line class 1DL4) pada lampiran 14
dan 15 (halaman 79 dan 80):
L = 20,918 m
f = 0,0135
D = 0,154 m
gDQ
DLf
gV
DLfh f ⋅
⋅⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
⋅⋅
⋅⋅=⋅
⋅⋅=2
142
2
2
2
π
51
81,92
1154,014,3
0144,04154,0918,200135,0
2
2 ⋅⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛⋅
⋅⋅⋅=
= 7,9 X 10-8 m
f. Mayor Head Loss sisi keluar.
Diketahui dari gambar piping sisi keluar (4 inchi line class 1DL4) pada lampiran
16 sampai 20 (halaman 81-85):
L = 93,694 m
f = 0,013
D = 0,102 m
gDQ
DLf
gV
DLfh f ⋅
⋅⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
⋅⋅
⋅⋅=⋅
⋅⋅=2
142
2
2
2
π
81,92
1102,014,3
0144,04102,0694,93013,0
2
2 ⋅⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛⋅
⋅⋅⋅=
= 2,2 X 10-8 m
g. Minor Losses karena Valve pada saluran isap
Diketahui dari gambar piping sisi isap (6 inchi line class 1DL4) pada lampiran 14
dan 15 (halaman 79 dan 80) pada saluran isap terdapat 2 (dua) globe valve fully
open.
f = 0,0135
DLe = 340 (tabel 2.2. halaman 23)
gDQ
DLf
gV
DLfh f ⋅
⋅⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
⋅⋅
⋅⋅=⋅
⋅⋅=2
142
2
2
2
π
81,921
154,014,30144,043400135,0
2
2 ⋅⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛⋅
⋅⋅⋅=
52
= 4,4 X 10-8 m
Minor Losses untuk 2 (dua) globe valve fully open
= 2 X 4,4 X 10-8 = 8,8 X 10-8 m
h. Minor Losses karena Valve pada saluran keluar
Diketahui dari gambar piping sisi keluar (4 inchi line class 1DL4) pada lampiran
16 sampai 20 (halaman 81-85) pada saluran keluar terdapat 2 (dua) globe valve
fully open.
f = 0,013
DLe = 340 (tabel 2.2. halaman 23)
gDQ
DLf
gV
DLfh f ⋅
⋅⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
⋅⋅
⋅⋅=⋅
⋅⋅=2
142
2
2
2
π
81,921
102,014,30144,04340013,0
2
2 ⋅⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛⋅
⋅⋅⋅=
= 8,2 X 10-9 m
Minor Losses untuk 2(dua) globe valve fully open
= 2 X 8,2 X 10-9 = 1,6 X 10-8 m
i. Minor Losses karena Fitting 90° standard elbow pada saluran isap
Diketahui dari gambar piping sisi isap (6 inchi line class 1DL4) pada lampiran 14
dan 15 (halaman 79 dan 80) pada saluran masuk terdapat 9 (sembilan) buah 90°
standard elbow.
f = 0,0135
DLe = 30 (tabel 2.2. halaman 23)
53
gDQ
DLf
gV
DLefhlm ⋅
⋅⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
⋅⋅
⋅⋅=⋅
⋅⋅=2
142
2
2
2
π
81,921
154,014,30144,04300135,0
2
2 ⋅⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛⋅
⋅⋅⋅=
=3,9 X 10-9 m
Minor Losses untuk 9 (sembilan) buah 90° standard elbow = 9 X 3,9X 10-9 = 3,5
X 10-8 m
j. Minor Losses karena Fitting 45° standard elbow pada saluran isap
Diketahui dari gambar piping sisi isap (6 inchi line class 1DL4) pada lampiran 14
dan 15 (halaman 79 dan 80) pada saluran masuk terdapat 1(satu) buah 45°
standard elbow.
f = 0,0135
DLe = 16 9 (tabel 2.2. halaman 23)
gDQ
DLf
gV
DLfh f ⋅
⋅⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
⋅⋅
⋅⋅=⋅
⋅⋅=2
142
2
2
2
π
81,921
154,014,30144,04160135,0
2
2 ⋅⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛⋅
⋅⋅⋅=
=2,1 X 10-9 m
k. Minor Losses karena Fitting pada tee flow through branch saluran isap
Diketahui dari gambar piping sisi isap (6 inchi line class 1DL4) pada lampiran 14
dan 15 (halaman 79 dan 80) pada saluran masuk terdapat 1(satu) buah tee flow
through branch.
f = 0,0135
54
DLe = 60 (tabel 2.2. halaman 23)
gDQ
DLf
gV
DLfh f ⋅
⋅⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
⋅⋅
⋅⋅=⋅
⋅⋅=2
142
2
2
2
π
81,921
154,014,30144,04600135,0
2
2 ⋅⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛⋅
⋅⋅⋅=
= 7,8 X 10-9 m
l. Minor Losses karena Fitting 90° standard elbow pada saluran keluar
Diketahui dari gambar piping sisi keluar (4 inchi line class 1DL4) pada lampiran
16 sampai 20 (halaman 81-85) pada saluran keluar terdapat 11 (sebelas) buah 90°
standard elbow.
f = 0,013
DLe = 30 (tabel 2.2. halaman 23)
gDQ
DLf
gV
DLfh f ⋅
⋅⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
⋅⋅
⋅⋅=⋅
⋅⋅=2
142
2
2
2
π
81,921
102,014,30144,0430013,0
2
2 ⋅⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛⋅
⋅⋅⋅=
=7,2 X 10-10 m
Minor Losses untuk 11 (sebelas) buah 90° standard elbow
= 11 X 7,2 X 10-10 = 8 X 10-9 m
m. Minor Losses karena Fitting 45° standard elbow pada saluran buang
55
Diketahui dari gambar piping sisi keluar (4 inchi line class 1DL4) pada lampiran
16 sampai 20 (halaman 81-85) pada saluran keluar terdapat 1(satu) buah 45°
standard elbow.
Diketahui pada sisi masuk (dari perhitungan, data ukuran pipa dan piping dapat dilihat di lampiran) :
f = 0,013
DLe = 16 (tabel 2.2. halaman 23)
gDQ
DLf
gV
DLfh f ⋅
⋅⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
⋅⋅
⋅⋅=⋅
⋅⋅=2
142
2
2
2
π
81,921
102,014,30144,0416013,0
2
2 ⋅⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛⋅
⋅⋅⋅=
=3,9 X 10-10 m
n. Minor Losses karena Fitting pada tee flow through branch saluran keluar
Diketahui dari gambar piping sisi keluar (4 inchi line class 1DL4) pada lampiran
16 sampai 20 (halaman 81-85) pada saluran keluar terdapat 1(satu) buah tee flow
through branch.
f = 0,013
DLe = 60 (tabel 2.2. halaman 23)
gDQ
DLf
gV
DLfh f ⋅
⋅⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
⋅⋅
⋅⋅=⋅
⋅⋅=2
142
2
2
2
π
81,921
102,014,30144,0460013,0
2
2 ⋅⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛⋅
⋅⋅⋅=
= 1,4 X 10-9 m
56
o. Total Head Loss sisi isap
Dari semua perhitungan diperoleh total head loss :
7,9 X 10-8 m + 8,8 X 10-8 m + 3,5 X 10-8 m + 2,1 X 10-9 m + 7,8 X 10-9 m = 2,1 X 10-7 m
p. Total Head Loss sisi keluar
Dari semua perhitungan diperoleh total head loss :
2,2 X 10-8 m + 1,6 X 10-8 m + 3,5 X 10-8 m + 3,9 X 10-10 m + 1,4 X 10-9 m = 4,8 X 10-8 m
q. Total Head Loss
Dari semua total head loss sisi masuk dan sisi keluar diperoleh total head loss
keseluruhan :
2,1 X 10-7 m + 4,8 X 10-8 m = 2,6 X 10-7 m
4.4.6. Perhitungan head total
Untuk menghitung head total digunakan persamaan :
2gVV
hlgρPsPdzs)(zdH
2s
2d −
++⋅−
+−=
H = 0,738 m + 128,530 m + 2,6 X 10-7 m + 2,586 X 10-3 m = 129,721 m
4.5. Perhitungan NPSH dengan data aktual Diketahui data aktual, sifat propylene (tabel 3.5. halaman 42), dan dari perhitungan pada sisi isap :
ρ = 0,460 kg/l = 460 kg/m3
pg = 18,7 bar
pabs = 18,7 bar + 1 bar = 19,7 bar = 1970000 N/m2
pv = 19 bar =1900000 N/m2
zs = 9,526 m
57
hls = 2,1 X 10-7 m
lss hzg
PvPabsNPSHa −−⋅−
=ρ
= 7101,2526,981,9460
19000001970000 −⋅−−⋅−
= 5,99 m
4.6. Perhitungan Daya dan Efisiensi dengan data aktual
4.6.1. Perhitungan Water Horse Power/Power Output
Diketahui dari sifatpropylene, data aktual dan perhitungan head :
ρ = 0,460 kg/l = 460 kg/m3
Q = 52 m3/h = 0,0144 m3/s
H = 129,721 m
WHP = ρ ⋅ g ⋅ Q ⋅ H
= 460 X 9,81 X 0,144 X129,721
= 8 429W = 8,4 kW
4.6.2. Perhitungan Brake Horse Power/Power Input 3
1212 )( ddBHPBHP =
BHP2 = BHP1(d2/d1) 3
= 10,7 (326/280) 3
= 10,7 x 1,578
= 16,9 kW
58
4.6.3. Perhitungan efisiensi
%505,09,164,8
====BHPWHPη
59
5. Pembahasan
5.1. Data aktual Dari pengambilan data aktual, diketahui adanya kenaikan discharge pressure
dan kapasitas. Perubahan ini sesuai dengan tujuan yang diharapkan. Perbandingan
antara teori dengan kondisi aktual akan dibahas pada bagian selanjutnya.
5.2. Perhitungan dengan hukum kesebangunan Dari perhitungan dengan hukum kesebangunan didapat data perbandingan
sebelum dan sesudah dilakukan perubahan impeler.
Tabel 5.1. Perbandingan sebelum dan sesudah perubahan diameter impeler
Performasi Sebelum Perubahan Setelah Perubahan
Diameter Impeler (mm) 280 326
Total head (m) 95 129
Kapasitas (m3/h) 45 52,4
Brake Horse Power/Power Input (kW)
10,7 16,9
Efisiensi (%) 50 50
Dari hasil perhitungan diatas dapat diketahui bahwa dengan perubahan
diameter impaler dari ukuran yang lebih kecil menjadi lebih besar maka :
a. Head total akan naik sebanding dengan kenaikan ukuran diameter impeler.
b. Kapasitas akan naik sebanding dengan kuadrat kenaikan ukuran diameter impeler.
c. Brake Horse Power/Power Input akan naik sebanding dengan pangkat tiga
kenaikan ukuran diameter impeler.
d. Dengan kenaikan Head total, Kapasitas dan Brake Horse Power/Power Input
akan menghasilkan efisiensi yang tetap.
60
5.3. Perubahan Kurva Karakteristik
Dengan perubahan head total, kapasitas dan efisiensi maka akan terjadi
perubahan kurva karakteristik, dimana kurva H-C dan BHP akan menjadi bargeser
naik dengan perubahan diameter impeler. Kurva η-C bergeser kekanan dengan
perubahan yang tidak begitu besar, seperti ditunjukkan pada gambar 2.18.
5.4. Perhitungan Head dengan data aktual
Dari perhitungan dengan data aktual maka diperoleh hasil sebagai berikut :
Tabel 5.2. Perhitungan Head
Head statis (m) 0,738
Head tekanan (m) 128,530
Head kecepatan (m) 2,586 X 10-3
Head Loss (m) 2,6 X 10-7
Head total (m) 129,721
Dari hasil perhitungan tersebut didapat head total sebesar 129,721 m.
Apabila dibandingkan dengan hasil yang diperoleh dari perhitungan dengan hukum
kesebangunan didapat hasil yang mendekati yaitu sebesar 129 m.
Dapat diambil kesimpulan bahwa besar total head pada kondisi aktual
pompa P 302 sesuai dengan perhitungan teori dengan hukum kesebangunan.
5.5. Perhitungan NPSH dengan data aktual Dari perhitungan dengan data aktual maka diperoleh NPSH yang tersedia
5,99 m sedangkan NPSH yang diperlukan 3,1 m.
Agar pompa dapat bekerja tanpa mengalami kavitasi, maka harus dipenuhi
persyaratan sebagai berikut :
61
NPSH tersedia > NPSH yang diperlukan
Dengan adanya perubahan diameter impeler harga NPSH yang tersedia
masih bisa dijaga agar pompa dapat bekerja tanpa mengalami kavitasi.
5.6. Perhitungan Daya dan Efisiensi dengan data aktual Dari perhitungan dengan data aktual maka diperoleh hasil sebagai berikut :
Tabel 5.3. Perhitungan Daya dan Efisiensi
Water Horse Power (kW) 8,4
Brake Horse Power (kW) 16,9
Efisiensi 50
Dari hasil perhitungan tersebut apabila dibandingkan dengan hasil yang
diperoleh dari perhitungan dengan hukum kesebangunan didapat hasil yang sama.
Dapat diambil kesimpulan bahwa besar daya dan efisiensi pada kondisi
aktual pompa P 302 sesuai dengan perhitungan teori dengan hukum kesebangunan.
Dengan adanya kenaikan Brake Horse Power/Power Input maka dilakukan
penggantian driver/penggerak dengan daya yang lebih besar (tabel 4.2. hal 46)
62
6. Kesimpulan dan Saran
6.1. Kesimpulan 1. Perubahan diameter impeler dari ukuran 280 mm menjadi 326 mm,
mempengaruhi kenaikan kapasitas dari 45 m3/h menjadi 52 m3/h.
2. Dengan menggunakan hukum kesebangunan, perubahan diameter impeler dari
ukuran yang lebih kecil menjadi lebih besar berpengaruh pada :
a. Kapasitas total akan naik sebanding dengan kenaikan ukuran diameter
impeler dari 45 m3/h menjadi 52,4 m3/h.
b. Head akan naik sebanding dengan kuadrat kenaikan ukuran diameter
impeler dari 95 m menjadi 129 m.
c. Brake Horse Power/Power Input akan naik sebanding dengan pangkat tiga
kenaikan ukuran diameter impeler dari 10,7 kW menjadi 16,9 kW.
d. Dengan kenaikan Head total, Kapasitas dan Brake Horse Power akan
menghasilkan efisiensi yang tetap sebesar 50%.
3. Dari perhitungan head total, besar daya dan efisiensi dengan data aktual
diperoleh hasil head total sebesar 129,121 m, besar daya sebesar 16,9 kW dan
efisiensi sebesar 50 % yang sesuai dengan perhitungan teori dengan hukum
kesebangunan.
4. Dari perhitungan dengan data aktual, dengan perubahan diameter impeler
diperoleh harga NPSH yang tersedia sebesar 5,99 m yang lebih besar sari NPSH
yang diperlukan sebesar 3,1 m sehingga masih bisa dijaga agar pompa dapat
bekerja tanpa mengalami kavitasi.
5. Dengan adanya kenaikan Brake Horse Power/Power Input maka dilakukan
penggantian driver/penggerak dengan daya semula 18,5 kW menjadi 22,4 kW.
63
6. Dengan perubahan head total, kapasitas dan efisiensi maka akan terjadi
perubahan kurva karakteristik, dimana kurva H-C dan BHP akan menjadi
bargeser naik dengan perubahan diameter impeler. Kurva η-C bergeser kekanan
dengan perubahan yang tidak begitu besar.
6.2. Saran
Dengan perubahan diameter impeler pada pompa sentrifugal hal-hal yang perlu
diperhatikan adalah :
1. Pembongkaran dan pemasangan pompa sesuai dengan prosedur yang terdapat
dalam buku manual dari pabrik yang bersangkutan.
2. Pengambilan data aktual dilakukan secara rutin sehingga apabila terdapat
penyimpangan dapat segera diketahui dengan cepat.
64
Daftar Pustaka
Anonymous, 1995, Propylene Recovery and Polymer Drying, PT. Polytama
Propindo, Indramayu
Anonymous, 1996, Overview System Manual Section 1, PT. Polytama Propindo,
Indramayu
Anonymous, 1981, Engineering Data Book, Gas Processor Suppliers Association,
Oklahoma
Anonymous, 1988, Basic Principles For The Design Of Centrifugal Pump
Installation, SIHI-HALBERG, Halberg-West Germany
Engineered Pump Design Dept, 1994, Operation And Maintenance Manual, Ebara
Corporation, Japan
Anonymous, 2006, Pump, PT PJB SERVICES, Surabaya
Sularso dan Tahara, Haruo, 1994, Pompa dan Kompresor, PT Pradnya Paramita, Jakarta
Engineered Division, 1972, Flow of Fluids, Crane Corporation, New York
65
Lampiran
66
Lampiran 1 Gambar Assembly Pompa P 302
Lampiran 2 Gambar Outline Pompa P 302
67
Use the body text .... Use the body text .... Use the body text .... Use the body text .... Use the body text .... Use the body text ....
Lampiran 3 Gambar Mechanical seal Pompa P 302
68
Lampiran 4 Gambar Asesoris Pompa P 302
69
Lampiran 5 Gambar Kopling Pompa P 302
70
Lampiran 6 Process Data Sheet Pompa P302
71
Lampiran 7 Kurva karakteristik awal Pompa P 302
72
Lampiran 8 Kurva karakteristik Pompa P 302 setelah modifikasi
SPECIFIED ITEMS = 52 m3/h X 129 m X 2935 min-1 X 22,4 kW
73
Lampiran 9 Gambar E 301
74
Lampiran 10 Gambar D 302
75
Lampiran 11 Sifat-sifat propylene
76
Lampiran 12 Piping material specification line class 1DL4
77
Lampiran 13 Schedule Wall Tickness Commercial Wrought Steel Pipe
78
Lampiran 14 Piping isometric drawing for suction branch
79
Lampiran 15 Piping isometric drawing for suction branch (continued)
80
Lampiran 16 Piping isometric drawing for discharge branch
81
Lampiran 17 Piping drawing for discharge branch
82
Lampiran 18 Piping drawing for discharge branch(continued)
83
Lampiran 19 Piping drawing for discharge branch(continued)
84
Lampiran 20 Piping isometric drawing for discharge branch(continued)
85
Lampiran 21 Diagram Moody
86
