BAB IV PERHITUNGAN INSTALASI POMPA HYDRANT. Massa jenis cairan : 1 kg/liter. Kapasitas : liter/menit = (1250 gpm) Kondisi kerja : Tidak kontinyu

Transkripsi

1 Tugas Akir BAB IV PERHITUNGAN INSTALASI POMPA HYDRANT 4.1 Data data Perencanaan Jenis cairan : Air Massa jenis cairan : 1 kg/liter Temperatur cairan : 5ºC Kapasitas : liter/menit (150 gpm) Kondisi kerja : Tidak kontinyu Penggerak : Motor listrik Putaran : 3800 rpm 4. Peritungan Head Total Pompa Dalam merencanakan ead total pompa, maka diasumsikan bawa pompa arus mampu mensuplai air sampai ke titik terjau dengan tekanan yang diarapkan. Untuk mendapatkan ead total pompa digunakan rumus sebagai berikut : H a + Δ P g ( V V ) d s Dimana : H a Δ p : Head total pompa (m) : Head statis total (m) : Perbedaan ead tekanan yang bekerja pada kedua permukaan air (m) Teknik Mesin 55

2 Tugas Akir 1 : Berbagai kerugian ead di pipa, katup, belokan, sambungan dan lain-lain. g : Percepatan graitasi (m/s²) ( V V ) d g s Selisi ead kecepatan keluar antara sisi tekan dan isap (m) Harga ead total pompa yang digunakan arus lebi besar dari ead total pompa yang arus diitung, karena jika nilai total pompa yang akan diitung lebi besar maka pompa yang akan direncanakan tidak dapat dipakai. 4.3 Head Statis Total ( a ) Beda ketinggian dari leel air pada Ground Water Tank Kotak ydrant :10 meter Massa jenis cairan :1kg/liter Graitasi : 9,8 Maka a 1 x 9,8 x 10 99,96 m 4.4 Perbedaan Tekanan (Δ p ) Perbedaan ead tekanan pada kotak ydrant terjau dan tertinggi yaitu 45 meter (4,5 bar). 4.5 Kerugian Tekanan Akibat Gesekan pada Pipa Kerugian tekanan akibat gesekan sangat tergantung pada : Diameter dan panjang pipa Laju aliran Fitting-itting Vale-ale Teknik Mesin 56

3 Tugas Akir Kerugian gesekan pipa pada sisi isap Data data pada pipa : Panjang pipa (L) : 0 m Diameter (D) : 00 mm (0, m) Laju aliran (Q) :4.731 liter/menit (150 gpm) 0,07885 m²/s a. Kecepatan cairan pada sisi isap Q A Q π D 4 0, ,14 (0,) 4,511 m/s b. Kerugian gesekan pada sisi isap L D g Dimana, : aktor gesekan L : panjang pipa (m) D : diameter dalam pipa (m) : kecepatan rata-rata aliran di dalam pipa (m/s) g : percepatan graitasi (m/s²) Faktor gesekan dapat dicari dengan rumus : D Re υ Teknik Mesin 57

4 Tugas Akir Dimana, Re : Bilangan Reynold : kecepatan rata-rata dalam pipa υ : Viskositas kinematik zat cair pada temperatur 5ºC,511 0, Maka, Re 6 0,54 10 Viskositas dari air pada temperatur 5ºC 0,54 x , Untuk nilai Re > 4000 maka aliran yang terjadi adala aliran turbulen. Maka dapat digunakan rumus Darcy atau diagram Moody untuk mendapatkan aktor gesekan ( ) dalam pipa pada aliran turbulen. Dengan menggunakan rumus Darcy yaitu : 0,0005 λ 0,00 + D 0,0005 0,00 + 0, 0,05 Dimana λ aktor gesekan (ƒ) Maka, 0, , 9.8 0,73 m c. Kerugian gesekan pada Elbow (90º) /sambungan L,511 m/s 0,75 Teknik Mesin 58

5 Tugas Akir g, ,8 0,41 m d. Kerugian gesekan pada Tee / sambungan T,511 m/s 0,9 g, ,8 0,895 m e. Kerugian gesekan pada Flexible Joint,511 m/s 0,8 g, ,8 0,573 m. Kerugian gesekan pada Gate Vale,511 m/s 0,10 Teknik Mesin 59

6 Tugas Akir Jumla katup k bua g, ,8 0,064 m 4.5. Kerugian gesekan pipa pada sisi tekan Data data pada pipa : Panjang pipa (L) : 16 m Diameter (D) : 150 mm (0,15 m) Laju aliran (Q) :4.731 liter/menit (150 gpm) 0,07885 m²/s a. Kecepatan cairan pada sisi tekan Q A Q π D 4 0, ,14 (0,15) 4 4,464 m/s b. Kerugian gesekan pada sisi tekan L D g Dimana, : aktor gesekan Teknik Mesin 60

7 Tugas Akir L : panjang pipa (m) D : diameter dalam pipa (m) : kecepatan rata-rata aliran di dalam pipa (m/s) g : percepatan graitasi (m/s²) Faktor gesekan dapat dicari dengan rumus : D Re υ Dimana, Re : Bilangan Reynold : kecepatan rata-rata dalam pipa υ : Viskositas kinematik zat cair pada temperatur 5ºC 4,464 0,15 Maka, Re 6 0,54 10 Viskositas dari air pada temperatur 5ºC 0,54 x ,3 Untuk nilai Re > 4000 maka aliran yang terjadi adala aliran turbulen. Maka dapat digunakan rumus Darcy atau diagram Moody untuk mendapatkan aktor gesekan ( ) dalam pipa pada aliran turbulen. Dengan menggunakan rumus Darcy yaitu : 0,0005 λ 0,00 + D 0,0005 0,00 + 0,15 0,033 Dimana λ aktor gesekan (ƒ) Teknik Mesin 61

8 Tugas Akir Maka, ,15 4, ,50 m c. Kerugian gesekan pada Elbow (90º) /sambungan L 4,464 m/s 0,85 g 4, ,8 0,8641 m d. Kerugian gesekan pada Tee / sambungan T 4,464 m/s 0,9 g 4, ,8 0,9150 m e. Kerugian gesekan pada Flexible Joint 4,464 m/s 0,8 g Teknik Mesin 6

9 Tugas Akir 4, ,8 0,8133 m. Kerugian gesekan pada Gate Vale 4,464 m/s 0,10 Jumla katup k 1 bua k g 4, ,8 0,1016 m g. Kerugian gesekan pada Ceck Vale 4,464 m/s 0, g 4, ,8 0,033m Teknik Mesin 63

10 Tugas Akir Hasil peritungan aktor gesekan pada pipa a. Faktor gesekan pada pipa utama No Item D (mm) L (m) k L Ek H 1 Sisi isap ,73 14,46 Elbow ,5 3,13 3 Tee 00 0, ,0 8,10 4 Gate Vale 00 0,064 1,4 0,17 5 Flexible joint 00 0, ,0 8,50 6 Sisi tekan , Elbow 150 0, ,0 5, Tee 150 0,9150 9,0 16,47 9 Gate ale , 0,11 10 Ceck ale 150 0, ,0, Flexible joint 150 0, ,0 19,51 Total H 1 118,08 b. Faktor gesekan pada pipa tegak No Item D (mm) L (m) k L Ek H 1 Pipa ,43 43,86 Elbow ,0 0,48 3 Tee 150 0,06 9 9,0 4,86 Total H 49, c. Faktor gesekan pada pipa cabang No Item D (mm) L (m) k L Ek H 1 Pipa 65 0,156 0,31 Elbow ,4 0,31 3 Tee 65 0,16 1 0,48 0,076 Total H 3 0,7 Teknik Mesin 64

11 Tugas Akir H K pipa H K itting/ale L x x L EK x k Dimana : H L L EK k : Head akibat kerugian gesekan : Panjang pipa : Panjang ekuialent : Koeisien kerugian gesekan : Jumla itting/ale Total gesekan pada pipa : H 1 + H +H 3 118, , + 0,7 167,98 m Jadi Head total pompa adala : H a + Δ P + 1 V + d V g s (4,464,511) 99, ,98 9, meter 4.6 Putaran Spesiik Pompa (n s ) Data data pompa : Head total pompa (H) : 16 m Kapasitas pompa (Q) : liter/menit 0,07885 m³/s Putaran poros (n) : 3800 rpm Cairan : Air Temperatur cairan : 5ºC Teknik Mesin 65

12 Tugas Akir n Q n s 3 / 4 H ,07885 n s 3 / ,50 rpm Dari putaran didapat, maka bentuk impeller adala : ns (1 35), adala impeller jenis radial. 4.7 Eisiensi Pompa Gambar 4.1 Graik eisiensi Pompa Berdasarkan graik di atas dengan Q 0,07885 m³/s dan putaran spesiik (n s ) 3,50 rpm maka diperole eisiensi pompa (η p ) 80 %. Teknik Mesin 66

13 Tugas Akir 4.8 Daya Fluida (P W ) Daya luida adala energi yang secara eekti diterima air akibat dari bekerjanya pompa. Daya luida dapat diitung dengan menggunakan rumus : P W ρ x g x Q x H Dimana, ρ : Massa jenis luida Q : Kapasitas pompa H : Head total pompa g : Percepatan graitasi 1000 kg/m³ 0,07885 m³/detik 16 m 9,81 m/s² Maka, P W 1000 x 9,81 x 0,07885 x ,9 N.m/s 15309,9 W 15,3099 kw 4. 9 Daya Pompa (P) Daya pompa adala daya yang arus tersedia dan digunakan ole luida. Daya ini merupakan daya yang arus digerakkan ole motor penggerak pompa. Daya pompa yang diperlukan untuk menggerakkan sebua pompa adala sama dengan daya air dibagi dengan eisiensi pompa. Besarnya daya poros dapat diitung dengan persamaan sebagai berikut : P ρ g Q H η P Teknik Mesin 67

14 Tugas Akir Daya pompa untuk Elektric Main Pump (Pompa Utama) / Diesel Pump Karena kapasitas Elektrik Main Pump (Pompa Utama) dan Diesel Pump mempunyai kapasitas yang sama maka : Data data pompa : Head total pompa (H) : 16 m Kapasitas pompa (Q) : 150gpm 4.731liter/menit 0,07885 m³/s Putaran poros (n) : 3800 rpm Cairan : Air Massa jenis Cairan (ρ) : 1000 kg/m³ Temperatur cairan : 5ºC Eisiensi pompa (n p ) : 80 % Graitasi (g) : 9,81 m/s² ρ g Q H P η P ,81 0, , ,9 0, ,37 W 156,63737 kw 4.9. Daya pompa untuk Jockey Pump Data data pompa : Head total pompa (H) : 16 m Kapasitas pompa (Q) : 550gpm 1.89 liter/menit 0,03153 m³/s Putaran poros (n) : 3800 rpm Teknik Mesin 68

15 Tugas Akir Cairan : Air Massa jenis Cairan (ρ) : 1000 kg/m³ Temperatur cairan : 5ºC Eisiensi pompa (n p ) : 80 % Graitasi (g) : 9,81 m/s² a. Putaran spesiik pompa (n s ) n Q n s 3 / 4 H ,03153 n s 3 / ,85 rpm b. Eisiensi pompa (n p ) Berdasarkan graik eisiensi pompa dengan Q 0,03153 m³/s dan putaran spesiik (n s ) 14,85 rpm maka diperole eisiensi pompa (η p ) 55 %. c. Daya pompa (P) ρ g Q H P η P ,81 0, , ,10 0, ,64 W 91,10564 kw Teknik Mesin 69

16 Tugas Akir 4.10 Kapasitas Cadangan Air Volume air yang arus tersedia untuk cadangan air kebakaran adala : Q x t Dimana, :Volume air cadangan Q : Kapasitas pompa liter/menit (1.50 gpm) T : Waktu pemompaan 45 menit Seingga cadangan air adala x 45 1,895 liter Teknik Mesin 70