TUGAS AKHIR Kode Mata Kuliah TM D3 Teknik Mesin FTI ITS. DOSEN PEMBIMBING : Dr. Ir. HERU MIRMANTO, MT NIP

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR Kode Mata Kuliah TM D3 Teknik Mesin FTI ITS DOSEN PEMBIMBING : Dr. Ir. HERU MIRMANTO, MT NIP

2 1. PENDAHULUAN 2. TINJAUAN PUSTAKA 3. METODOLOGI 4. PERHITUNGAN 5. KESIMPULAN

3 PENDAHULUAN JOB P-PEJ adalah sistem tempat pengolahan minyak dan komponen terpenting dalam mendapatkan minyak dari dalam tanah, dengan cara menghisap minyak mentah (crude oil). JOB P-PEJ mempunyai lapangan untuk mengolah crude oil tersebut yang bernama CPA. Pada CPA terdapat unit pompa yang berfungsi untuk menyalurkan fluida minyak mulai dari tangki reservoar (crude oil tank) sampai ke tanker FSO Cinta Natomas yang ada di tengah laut di daerah Lamongan yang sebelumnya melewati palang untuk melihat kondisi minyak yang akan di kirim ke tanker.

4 PENDAHULUAN Pompa pada suatu industri memiliki peranan yang sangat penting, dimana pompa sebagai peralatan mekanis yang berfungsi untuk memindahkan fluida dari suatu tempat ke tempat yang lain. Misalnya pada unit instalasi perpipaan CPA Tuban, terdapat banyak sekali jenis pompa yang digunakan, salah satunya adalah pompa yang digunakan pada unit instalasi shipping pump yang diperkuat oleh booster pump.

5 PENDAHULUAN Permasalahan Central Processing Area (CPA) merupakan tempat untuk mengolah, memproduksi dan mengirim minyak mentah (crude oil). CPA memiliki dua unit booster pump dengan jenis yang berbeda yaitu booster bertekanan rendah dan booster bertekanan tinggi. Ada sebagian booster pump yang stand by apabila yang dijalankan mengalami kerusakan. Sehingga permasalahan pada tugas akhir ini akan dilakukan perhitungan ulang sistem perpipaan yang digunakan untuk proses shipping pump.

6 PENDAHULUAN T u j u a n 1. Perhitungan kapasitas. 2. Menghitung perencanaan pipa yang didalamnya menyangkut pemilihan diameter pipa dan jenis pipa. 3. Menghitung Head effektif instalasi pompa. 4. Pemilihan pompa beserta daya yang dibutuhkan. 5. Analisis perhitungan menggunakan perhitungan manual dan software pipe flow expert.

7 PENDAHULUAN Batasan Masalah 1. Pembahasan hanya pada perencanaan sistem perpipaan booster pump dan pemilihan pompa di Central Processing Area (CPA). 2. Kapasitas yang digunakan konstan sebesar 880 GPM. 3. Fluida kerja dalam proses adalah minyak dengan suhu konstan 130 o F. 4. Kondisi steady state, aliran incompressible. 5. Diasumsikan instalasi terisolasi dengan baik sehingga tidak ada perpindahan panas. 6. Pembahasan membandingkan perhitungan manual dan perhitungan numerik menggunakan software. 7. Analisa numerik dengan menggunakan perangkat lunak Pipe Flow Experts.

8 PENDAHULUAN Central Processing Area (CPA)

9 PENDAHULUAN Alur jalannya aliran fluida (Crude Oil)

10 GAMBAR INSTALASI BOOSTER PUMP

11 TINJAUAN PUSTAKA Head Effektif Instalasi Pompa Pdr H eff H st H din Psr H eff P dr P sr ( H d H s V ) 2 dr V 2. g 2 sr H LT HEAD LOSS MAYOR H LT H l H lm 2 L V H l f. D. 2g HEAD LOSS MINOR 2 V H lm K 2g

12 TINJAUAN PUSTAKA Net Positive Suction Head (NPSH) NET POSITIVE SUCTION HEAD AVAILABLE (NPSH A ) NPSH A Pa Pv h s H l s DAYA DAYA POMPA / DAYA FLUIDA (WHP) WHP Q act H eff DAYA NOMINAL PENGGERAK MULA P m P t DAYA POROS (Pshaft) WHP shaft 1 p P

13 Hasil Survey lapangan Data Pompa Jenis pompa : GOULD PUMP Model : Centrifugal Pump Kapasitas : 880 GPM Tekanan Discharge : 50 psig Voltage : 460 V Frekwensi : 60 Hz Daya motor : 100 HP

14 Hasil Survey lapangan Data Fluida Fluida kerja : Crude oil (minyak mentah) Temperatur kerja : 130 o F (54,4 o C) API gravity at 130 o F : 40 Spesific Gravity (SG) : 0,82 Density crude oil (ρ) : 808,7168 kg/m 3 Viscositas dynamic (µ) : 2cP (2 x 10-3 N.s/m 2 ) Viscositas kinematik (ʋ) : 2,47 x 10-6 m 2 /s Vapor pressure (P v ) : 103 kpa

15 metodologi

16 metodologi Flow chart Perhitungan Manual

17 metodologi Flow chart Perhitungan Numerik

18 PErhitungAN manual Pengecekan Diameter Suction 4 Q V 2 D Diketahui : Q = 880 GPM = 0,0555 m 3 /s D in1 = 12 inch = 0,305 m D in2 = 8 inch = 7,981 inch = 0,2027 m 3 m 4 0,0555 V s A B 0, 7596 m 2 0,305m s 3 m 4 0,0555 V s B C 1, 7198 m 2 0,2027m s

19 PErhitungAN manual P E M I L I H A N D I A M E T E R S U C T I O N Diketahui : Din = 12 inch = 0,305 m Q = 880 GPM = 0,0555 m/s Kecepatan yang diijinkan untuk pipa suction minimal = 0,61 m/s dan maksimal = 0,91 m/s. Q 4 D. V 3 m 4 0,0555 s D 0,34m 13, 38inch m 0,61 s Jadi, untuk pipa suction diameter pipa yang dipilih adalah Carbon Steel Pipe 40s NPS 12 inch dengan inner diameter (Din) = 0,305 m, karena diameter yang ada dipasaran tidak ada yang berukuran 13,38 inch. 3 m 4 0,0555 V s suc 0, 7596 m 2 0,305m s

20 PErhitungAN manual Pengecekan Diameter Discharge 4 Q V 2 D Diketahui : Q = 880 GPM = 0,0555 m 3 /s D in1 = 4 inch = 4,026 inch = 0,1022 m D in2 = 8 inch = 7,981 inch = 0,2027 m 3 m 4 0,0555 V s C D 6, 7655 m 2 0,1022m s 3 m 4 0,0555 V s D E 1, 7198 m 2 0,2027m s

21 PErhitungAN manual P E M I L I H A N D I A M E T E R D I S C H A R G E Diketahui : Din = 4 inch = 0,1022 m Q = 880 GPM = 0,0555 m/s Kecepatan yang diijinkan untuk pipa discharge minimal = 1,83 m/s dan maksimal = 2,74 m/s. Q 4 D. V 3 m 4 0,0555 s D 0,196m 7, 716inch m 1,83 s Jadi, untuk pipa discharge diameter pipa yang dipilih adalah Carbon Steel Pipe 40s NPS 6 inch dengan inner diameter (Din) = 0,161 m, karena diameter yang ada dipasaran tidak ada yang berukuran 7,716 inch. 3 m 4 0,0555 V s disc 2, 72 m 2 0,161m s

22 PErhitungAN manual H E A D E F F E K T I F I N S T A L A S I H Eff H statis H dinamis Dimana : Heff = Head effektif pompa (m) Hstat = Head statis (m) Hdin = Head dinamis (m) Diketahui data-data sebagai berikut: 0,0689 bar Pdr = 1,7 psig x 1, psi 0,0689 bar Psr = 80 psig x 1, psi Hz = -2,483 m g = 9,81 m/s 2 Vdr = 1,7198 m/s bar 1,13046 bar bar 6,529 bar

23 PErhitungAN manual H E A D S TAT I S Hstatis P dr P sr H z H statis 6,529Bar1,1304Bar ( 2,483m ) H statis 6,529 Bar 1,1304 Bar. g ( 2,483m) 6,529 Bar 808,7168 1,1304 Bar ( 2,483 m) kg m x9, m H statis 68,048m 2,483m 65, 565m s

24 PErhitungAN manual

25 PErhitungAN manual

26 PErhitungAN manual H E A D D I N A M I S H dinamis V 2 dr 2g V sr 2 H m m 1, s s m 2x9,81 2 s = 65,565m = 78,1665 m 2 LT 2 12,6015m 12,4508m

27 PErhitungAN manual H A S I L H E A D E F F E K T I F H Eff H statis H dinamis H Eff 65,565m 12, 6015 m H Eff 78, 1665m

28 PErhitungAN numerik C A L C U L A T E

29 PErhitungAN numerik P E R B A N D I N G A N P E R H I T U N G A N M A N U A L & N U M E R I K Heffektif = 78,1665 m

30 PErhitungAN tingkat kesalahan P E R B E D A A N P E R H I T U N G A N M A N U A L & N U M E R I K Tingkat kesalahan H eff H eff PFE Heff x100% 78,1665 m 77,143 m Tingkat kesalahan x100% 78,1665 m Tingkat kesalahan = 1,31%

31 PErhitungAN manual N E T P O S I T I V E S U C T I O N H E A D AVA I L A B L E ( N P S H a ) NPSH A Pa Pv h s H l s 113,046 kpa 103 kpa N 7933,512 3 m = 1,2663 m + 4,683 m 0,6184 m = 5,3309 m 4,683m 0,6184m

32 PEmbahasAN P E M I L I H A N J E N I S P O M P A 78,1665 Dari gambar di samping, untuk kondisi Kapasitas (Q) = 199,8 m 3 /h dan Head Effektif (H eff ) = 78,1665 m. Maka dapat diplotkan pada diagram dan pompa untuk instalasi yang ada adalah jenis pompa radial bertingkat satu (Centrifugal pump single stage single suction). 199,8

33 PEmbahasAN SPESIFIKASI POMPA Berdasarkan hasil plotting kurva karakteristik pompa universal bedasarkan Head dan kapasitas serta mempertimbangkan daya penggerak, daya poros dan putaran pompa, maka dapat dipilih pompa jenis : Jenis pompa : Centrifugal Pump Merk : Gould Pump Putaran : 3560 rpm Model : 3700 MA Driver : Electric motor Kapasitas : 880 GPM Total Head : 262,5 ft Daya Penggerak : 100 HP NPSH R : 4,87 m Pabrik : PT WIRA MATRA GUNA

34 kesimpulan 1) Kapasitas crude oil yang dipompakan oleh pompa booster dibutuhkan untuk memenuhi proses di CPA Pertamina-Petrochina, Tuban sebesar 0,0555 m 3 /s = 199,8 m 3 /jam. 2) Hasil perhitungan berdasarkan kecepatan yang diijinkan, diameter yang sesuai untuk pipa suction sebesar 12 inch dan pipa discharge sebesar 6 inch dengan Jenis pipa Carbon Steel Pipe schedule 40s. 3) Untuk head efektif pompa (H eff) dari perhitungan manual didapat 78,1665 m dan dari perhitungan menggunakan pipe flow expert didapat 77,143 m. Maka selisih perbandingan kurang dari 2% yaitu 1,0235 m. 4) Hasil perhitungan NPSHA didapatkan sebesar = 5,3309 m. 5) Hasil perhitungan daya penggerak pompa, didapatkan daya sebesar = 57,36 kw. 6) Pompa yang dipilih adalah jenis pompa sentrifugal merk Gould Pump dengan type 3700MA / 4x ) Berdasarkan perhitungan dan pemilihan pompa yang baru didapat penghematan daya dari pompa sebelumnya yaitu 75,6 kw menjadi daya pompa yang baru 57,36 kw.

35 saran 1. P E R L U D I P E R H A T I K A N P E R A W A T A N P A D A B O O S T E R P U M P S E C A R A T E R A T U R D A N T E R J A D W A L A G A R P E R A L A T A N P A D A S I S T E M I N S T A L A S I M E M P U N Y A I U M U R K E J A Y A N G P A N J A N G D E N G A N P E R F O R M A Y A N G M A K S I M A L. 2. U N T U K P E N G H E M A T A N D A Y A D A N B I A Y A I N S T A L A S I, P E N U L I S M E N Y A R A N K A N P E M A K A I A N I N S T A L A S I D A N P E M I L I H A N P O M P A B E R D A S A R K A N P E R H I T U N G A N P A D A B U K U L A P O R A N T U G A S A K H I R I N I.

36