PERANCANGAN CENTRIFUGAL SLURRY BOOSTER PUMP DENGAN KAPASITAS 3000 LITER PER MENIT

Transkripsi

1 Presentasi Tugas Akhir PERANCANGAN CENTRIFUGAL SLURRY BOOSTER PUMP DENGAN KAPASITAS 3000 LITER PER MENIT Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ir. I Made Arya Djoni M.Sc Oleh: Mehmed Khozin Al Asror

2 LATAR BELAKANG Kebutuhan Energi di Indonesia sangat besar. Batubara masih menjadi salah satu sumber daya alam fosil yang paling banyak digunakan setelah minyak bumi

3 Indonesia merupakan peng-ekspor t batubara terbesar kelima dunia.

4 Sumber : Badan Geologi Kementrian ESDM - November 2011 Indonesia merupakan negara yang mempunyai kandungan batubara yang besar.

5 PROSES PENAMBANGAN BATUBARA Rumusan Masalah Pembersihan Pengupasan Pemompaan Penggalian Penambangan Lahan Tanah Pucuk Air Tambang tanah penutup Batubara

6 RUMUSAN MASALAH Air pada penambangan batubara merupakan air yang telah bercampur dengan partikel-partikel solid ( slurry ). Hal ini akan menjadi pertimbangan dalam pemompaan. Jarak antara reservoir asal dan reservoir tujuan tidak mampu dicover oleh pompa utama saja, sehingga untuk dapat menyalurkan fluida tersebut dibutuhkan adanya pompa penguat ( booster pump ). Perancangan Pompa Penguat ( booster pump ) dibutuhkan untuk meningkatkan tekanan yang turun akibat gesekan dengan dinding pipa agar fluida dapat sampai ke reservoir tujuan sesuai flow yang diinginkan

7 TUJUAN Mendapatkan Pompa Penguat ( Booster Pump ) yang dapat meng-cover jarak yang harus ditempuh fluida slurry untuk mencapai reservoir tujuan. Mendapatkan Desain Komponen-komponen Pompa Penguat ( Booster Pump ) yang mendukung kinerja Pompa lebih efektif.

8 BATASAN MASALAH Fluida Kerja yang dialirkan oleh Pompa adalah Fluida Slurry dengan ukuran partikel seragam dan konsentrasi solid berdasarkan beratnya 30 % Aliran Fluida dianggap steady Flow rate dianggap Konstan Perancangan yang dilakukan pada komponen pompa adalah : Impeller, Casing, Poros, dan Bantalan Pompa Utama & Instalasi Perpipaan merupakan kasus yang dihadapi (tidak termasuk dalam perancangan) dan semua pipa merupakan new steel pipe ( selalu baru dan tidak mengalami penuaan / aging )

9 METODOLOGI PERANCANGAN Menentukan Specific Speed Pompa Utama Merancang Impeller Merancang Casing Pompa Merancang Poros Pemilihan Bantalan

10 INSTALASI PERPIPAAN

11 MENENTUKAN SPECIFIC SPEED POMPA PENGUAT MENGHITUNG HEADLOSS INSTALASI MENGHITUNG TEKANAN SUCTION POMPA PENGUAT MENGHITUNG HEAD YANG DIBUTUHKAN POMPA PENGUAT MENGHITUNG SPECIFIC SPEED POMPA PENGUAT TO INSTALASI BACK TO METODOLOGI UMUM PERANCANGAN

12 MERANCANG IMPELLER PEMILIHAN POMPA REFERENSI MENGHITUNG DIMENSI UTAMA IMPELLER flowchart MENGGAMBAR IMPELLER BACK TO METODOLOGI UMUM PERANCANGAN

13 PERENCANAAN CASING MENENTUKAN DIAMETER SHROUD IMPELLER MENGHITUNG DIMENSI UTAMA CASING MENGGAMBAR CASING CASING YANG DIGUNAKAN ADALAH TIPE SEMIKONSENTRIS flowchart BACK TO METODOLOGI UMUM PERANCANGAN

14 PERENCANAAN POROS MERENCANAKAN LAY OUT POROS DAN BANTALAN MENGHITUNG GAYA-GAYA YANG BEKERJA PADA POROS MENNENTUKAN DIAMETER MINIMUM POROS flowchart BACK TO METODOLOGI UMUM PERANCANGAN

15 PEMILIHAN BANTALAN MENENTUKAN GAYA YANG BEKERJA PADA BANTALAN MENGESTIMASIKAN UMUR BANTALAN MENENTUKAN TIPE BANTALAN BERDASARKAN BORE DIAMETERNYA flowchart BACK TO METODOLOGI UMUM PERANCANGAN

16 ANALISA DAN PEMBAHASAN DATA AWAL DAN INSTALASI DATA PADA POMPA UTAMA Jenis : Bell and gosset CP series 1510 G Head : 168 ft Efisiensi : 79 % Putaran : 1750 rpm Flowrate : 792,82 gpm DATA PADA INSTALASI PERPIPAAN Diameter A-B : 6 in Diameter B-C : 6 in Diameter C-D : 6 in Diameter D-E : 6 in Bahan pipa : Asphalt dipped cast iron.

17

18 DATA PADA POMPA PENGUAT Putaran : 1750 rpm Flowrate : 792,82 gpm DATA PADA FLUIDA SLURRY SG solid : 2 Cw : 30 % Viskositas : 1,9 cs

19 Perhitungan head loss pada instalasi Head Loss Friksi Head Loss Minor

20 μ (slurry) = 4,62 E-05 lbf s/ft-2 ν (slurry) = 2,38 E-05 V = 9,01 ft/s Re = ,71

21 Dengan e = ft D = 0,5 ft Re = ,71 f = 0,02 C = 135

22 PERHITUNGAN HEADLOSS MINOR Diambil dari buku CAMERON HIDRAULIC DATA berdasarkan fitting yang digunakan Diperoleh: K-Gate valve = 0,16 K-check valve = 12 K-elbow 90 = 0,6 K-elbow 45 = 0,32 K-strainer = 1.5

23 HASIL PERHITUNGAN HEADLOSS HASIL PERHITUNGAN HEAD LOSS head loss A'-B minor 17.8 ft mayor 1.33 ft total ft head loss B-C minor ft mayor ft total ft head loss C-D minor ft mayor ft total ft

24 PERHITUNGAN HEAD BOOSTER PUMP Tekanan pada suction booster pump Pc = 1.04 atm H booster pump = 200,52 ft = 61,12 m

25 PERANCANGAN IMPELLER putaran direncanakan 2250 rpm 1189

26 BATASAN DALAM PERANCANGAN IMPELLER UNTUK POMPA SLURRY SUDUT RELATIF INLET IMPELLER ANTARA SUDUT RELATIF OUTLET IMPELLER ANTARA LEBAR OUTLET BLADE > LEBAR INLET BLADE JUMLAH SUDU BERKISAR ANTARA 3-5 BUAH

27 POMPA MODEL POMPA PERANCANGAN D2 = 20,87 in D2 = 9,89 in Do = 8 in Do = 4 in b2 = 3 in b2 = 1,42 in

28 Menghitung β1

29 Menghitung b1

30 GAMBAR HASIL PERANCANGAN IMPELLER

31 GAMBAR SUDU

32 PERENCANAAN CASING

33 PERANCANGAN POROS MENGHITUNG BESAR DAN ARAH GAYA RADIAL MENGHITUNG BESAR GAYA AXIAL MERENCANAKAN PROFIL POROS

34 MENGHITUNG BESAR GAYA RADIAL AKIBAT BERAT IMPELLER AKIBAT TEKANAN YANG TIDAK SERAGAM DI SEKELILING IMPELLER Vi = 83,875 in2

35 BERAT IMPELLER Categories: ASTM A532 Class I Type D : Ni-Hi-Cr Martensitic White Cast Iron Metal; Ferrous Metal; Cast Iron; White Cast Iron Material Notes: Standard martensitic white cast iron from ASTM A532-75a. 300 mm typical maximum section thickness. Physical Properties Metric English Density 7.70 g/cc lb/in³ Mechanical Properties Metric English Hardness, Brinell <= 600 <= 600 Component Elements Properties Metric English Carbon, C % % Chromium, Cr % % Iron, Fe 78.00% 78.00% Manganese, Mn <= 1.30 % <= 1.30 % Molybdenum, Mo <= 1.0 % <= 1.0 % Nickel, Ni % % Phosphorous, P <= 0.10 % <= 0.10 % Silicon, Si % % Sulfur, S <= 0.15 % <= 0.15 %

36 GAYA RADIAL AKIBAT TEKANAN YANG TIDAK UNIFORM k SG H d 2 b 2 : 0,433 (USCS) atau 9790 (SI) : specific grafity slurry : Head pompa (m) : Diameter impeller (m) : lebar outlet impeller beserta tebal shroud (m) DIPEROLEH Fr = 342,66 lbf

37 Diambil pada posisi mendekati shut off Karena casing yang digunakan merupakan modified concentric casing maka terdapat koreksi untuk besarnya Fr F r = 0,22 x 342,66 = 75,38 lbf

38 ARAH GAYA RADIAL ARAH GAYA RADIAL 153 DERAJAT DARI TONGUE SEARAH ALIRAN

39 MENGHITUNG GAYA AXIAL PERUBAHAN ARAH AXIAL KE RADIAL OVERHUNG IMPELLER DENGAN SINGLE ENTRY

40 HASIL PERHITUNGAN GAYA AXIAL

41 GAYA-GAYA YANG BEKERJA PADA POROS F D x B F B h F C h C D F A x A 60 0 F B v F C v F R Wi

42 FREE BODY DIAGRAM 153,02 A 8 B 6 C A 8 B 6 C 23,29 37,69 142,29 81,31 81,31 65,58 65,58 87,44 A 8 B 6-60,98 C A 8 B 6 87,44 C A 8 B 6 C A 524,64 8 B 6 C 487,84 VERTIKAL HORISONTAL

43 MENGHITUNG DIAMETER MINIMUM POROS TORSI = 4664,8 lbf-in 716,4 lbf-in DIAMETER MINIMUM = 0,93 in

44 PERENCANAAN BEARING DIGUNAKAN PADA TITIK B DAN C DIGUNAKAN PADA TITIK D PEMILIHAN BEARING RADIAL BEARING : SINGLE ROW DEEP GROOVE BALL BEARING DS 03 AFBMA Diameter bore = 1,3780 in = 35 mm Diameter luar = 3,1496 in = 80 mm width = 0,8268 in = 21 mm Co = 4020 lb C = 5750 lb b = 3 AXIAL BEARING : SPHERICAL ROLLER BEARING DS 03 AFBMA Diameter bore = 1,3780 in = 35 mm Diameter luar = 3,1496 in = 80 mm width = 0,8268 in = 21 mm Co = 9800 lb C = lb b = 3

45 USIA BEARING MELIHAT TABEL BEARING B = JAM BEARING C = ,3 JAM BEARING D = ,7

46 KESIMPULAN OPERATING CONDITION Working fluid : slurry Flow : 793 gpm Temperatur : 60 ºC Head : 200,52 ft of slurry Solid conc. by weight Particle size Solid sp. gravity Visc. : 30 % Speed : 2250 rpm : 200 μm : 2 : 1,77 cs

47 CONSTRUCTION Impeller Diameter : 9,89 in (outlet) : 4 in (inlet) Casing Type Mount Type : Closed backward curved vanes : Overhung : Semi concentris

48 Bearing Type : single row deep grove ball bearing Standardisasi : AFBMA dimension series 03 Dimensi : Bore dimension = 35 mm Outside dia. = 80 mm Width = 21 mm Thrust bearing : spherical roller bearing standardisasi : AFBMA dimension series 03 Dimensi : Bore dimension = 35 mm Outside dia. = 80 mm Width = 21 mm

49 Seal Type : Conventional gland packing MATERIAL Casing Impeller Shaft : ASTM A532 Class I type D : ASTM A532 Class I type D : AISI hot rolled normalized

50