LAPORAN TUGAS AKHIR. Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III

Transkripsi

1 ANALISA POMPA SENTRIFUGAL UNTUK PENDISTRIBUSIAN CPO (CRUDE PALM OIL) DARI TANGKI TIMBUN KE TANGKI PENYIMPANAN DENGAN KAPASITAS POMPA 7,5 M 3 /JAM DAN HEAD 50 M. LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI MEKANIK Oleh EKO TITO SUTAPA SINAMBELA JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014

2 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat, kasih dan karunianya sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini dengan baik. Laporan Tugas Akhir ini berjudul Analisa Pompa Sentrifugal untuk Pendistribusian CPO (Crude Palm Oil) dari Tangki Timbun ke Tangki Penyimpanan dengan Kapasitas Pompa 7,5 m 3 /jam dan Head 50 m. Ditulis untuk memenuhi sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program Diploma III Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik Politeknik Negeri Medan. Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapat arahan, masukan, bantuan, dukungan serta bimbingan yang sangat berharga dari berbagai pihak baik material, moral, maupun spiritual sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini. Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini penulis juga mengucapkan terima kasih kepada: 1. M.Syahruddin,S.T, M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Idham Kamil,S.T, M.T., Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan; 3. Ir.Abdul Razak,M.T., Kepala Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik Politeknik Negeri Medan; 4. Ir.Isman Harianda,M.T., Dosen Pembimbing yang telah meluangkan waktu, ilmu dan tenaganya dalam memberikan saran, masukan dan petunjuk dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini; 5. Ir. Suprapto,M.T., Dosen wali penulis di EN-6B; v

3 6. Seluruh Dosen, Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik yang sudah memberikan pembelajaran baik ilmu pengetahuan maupun moral serta motivasi kepada penulis. Dan seluruh Staf dan Pegawai yang ada di Politeknik Negeri Medan; 7. Wilson Siahaan, Manager Pabrik dan Seluruh karyawan/i PTPN 4 PKS Unit Usaha Sawit Langkat, atas semua bantuannya kepada penulis selama pengambilan data untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini; 8. Dan paling teristimewa buat kedua orang tua penulis di Sijarango Pakkat Ayahanda P Sinambela dan Ibunda N Nainggolan, yang selama ini telah memberikan dorongan baik doa, semangat, kasih sayang, nasehat, material serta yang telah banyak berkorban demi pendidikan penulis; 9. Kakak dan Adik penulis Hotderia Sinambela, Lopiani Sinambela, Parlindungan Sinambela dan Gunjales sinambela, yang sudah membantu penulis baik dalam semangat maupun dalam doa; 10. T.Tarigan dan Ibu K.Paranginangin yang selalu memberikan nasehat dan material, dan semangat dan teman satu perjuangan; Apri, Johannes, Wasinton, Bastian, Starpop, Binsar, Gomgom, Paulus, Tono, dan Warren yang sudah menemani penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini; 11. Abang dan Kakak serta Adik-adik yang ada di UKM KMK Polmed dan teman di Paduan suara Kantate, terlebih : Ka Gelora, Tio, Imel, Lentina, Pide, Okta, Elbertina. Yunus, David.De Rensti, Ruth, Faisal yang selalu memberikan dorongan, semangat, terutama dalam doa; 12. Teman sekelas penulis EN-6B angkatan 2011 yang tidak dapat disebutkan namanya satu persatu, terutama Anggi, Anas, Neylan, dan Wira; 13. Rekan-rekan mahasiswa Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik Jurusan Teknik Mesin dan semua rekan mahasiswa/i se-almamater Politeknik Negeri Medan. vi

4 Dalam penulisan Laporan Tugas Akhir ini, penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan dan kesilapan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan masukan berupa kritikan dan saran yang bersifat membangun untuk membuat Laporan Tugas Akhir ini menjadi lebih sempurna. Semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat bermamfaat bagi siapapun yang membacanya. Medan, 28 Agustus 2014 Penulis, Eko Tito Sutapa Sinambela NIM vii

5 DAFTAR ISI LEMBAR JUDUL... i SPESIFIKASI TUGAS AKHIR... ii LEMBAR PERSETUJUAN... iii LEMBAR PENGESAHAN... iv KATA PENGANTAR... v DAFTAR ISI... viii DAFTAR GAMBAR... xi DARTAR GRAFIK dan TABEL... xiii DAFTAR LAMPIRAN... xiv INTISARI... xv ABSTRAK... xvi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Bekakang Perumusan Masalah Tujuan Tugas Akhir Mamfaat Tugas Akhir Metode Pengumpulan Data... 3 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pengantar Umum Pompa dan Pemakaiannya Klasifikasi Pompa Pompa Tekanan Statis Pompa Tekanan Dinamis Pompa Sentrifugal Komponen-Komponen Pompa Sentrifugal Kerja Pompa Sentrifugal viii

6 2.4.3 Prinsip-Prinsip Dasar Pompa Sentrifugal Klasifikasi Pompa Sentrifugal Menurut Jenis Impeler Menurut jenis aliran dalam impeler Menurut Bentuk Rumah Berdasarkan Letak Poros Berdasarakan Jumlah Aliran Berdasarkan Jumlah Tingkat BAB III SPESIFIKASI POMPA 3.1. Kapasitas Pompa Head Pompa Head Total Pompa Head Kerugian Putaran Spesifik Pompa Efisiensi Pompa Daya Pompa Daya Motor Penggerak Net positive Suction Head (NPSH) NPSH Yang Tersedia NPSH Yang Dibutuhkan Gangguan-Gangguan pada Pompa Kavitasi Bentuaran Air Fluktuasi Tekanan Surjing ix

7 BAB IV PEMBAHASAN POMPA 4.1 Kapasitas Pompa Data Pompa Data Spesifikasi Head Pompa Perhitungan Head Pompa Head Statis Pompa Perbedaan Head Tekanan Head Kerugian Sepanjang Pipa Isap Head Kerugian Sepanjang Pipa Tekan Tekanan di Dalam Pompa Putaran Spesifikasi Pompa Efisiensi Pompa Daya Pompa Daya Operasional Pompa Motor Penggerak Net Positif Suction Head ( NPSH ) Besarnya NPSH Yang Tersedia NPSH Yang Dibutuhkan BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN x

8 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Konstruksi Pompa... 6 Gambar 2.2. Screw Pump atau Pompa Sekrup... 8 Gambar 2.3. External Gear Pumps atau Pompa Roda Gigi Luar... 9 Gambar 2.4. Internal Gear Pumps atau Pompa Roda Gigi Dalam... 9 Gambar 2.5. Lobe Pumps atau Pompa Cuping Gambar 2.6. Pompa Baling-baling (Vane Pumps) Gambar 2.7. Pompa Torak Kerja Tunggal Gambar 2.8. Skema Pompa Torak Kerja Tunggal Gambar 2.9. Pompa Torak Kerja Ganda Gambar Pompa Torak Silinder Tunggal Gambar 2.11.Pompa Torak Silinder Ganda Gambar Pompa Sentrifugal Gambar 2.13 Stuffing Box (Mechanical Seal) Gambar 2.14 Packing Gambar 2.15 Shaft (poros) Gambar 2.16 Shaft-sleeve Gambar 2.17 Vane Gambar 2.18 Casing Gambar 2.19 Eye of Impeller Gambar 2.20 Impeller Gambar 2.21 Wearing Ring Gambar 2.22 Bearing Gambar 2.23 Impeller tertutup Gambar 2.24 Impeller setengah terbuka Gambar 2.25 Impeller terbuka Gambar 2.26 Pompa sentrifugal aliran radial Gambar 2.27 Pompa sentrifugal aliran campur Gambar 2.28 Pompa aliran aksial Gambar 2.29 Pompa volut xi

9 Gambar 2.30 Pompa Difuser Gambar 2.31 Pompa Poros Horizontal Gambar 2.32 Pompa Poros Vertikal Gambar 2.33 Klasifikasi Berdasarkan Aliran Masuk Gambar 2.34 Pompa Satu Tingkat Gambar 2.35 Pompa Bertingkat Banyak Gambar 3.1 Head total pompa Gambar 3.2 proses kavitasi Gambar 3.2 Kerusakan impeler akibat kavitasi Gambar 3.4 Cara pembuatan rongga udara xii

10 DAFTAR GRAFIK dan TABEL Grafik 4.1 Menentukan Efisiensi Pompa Tabel 4.1 Besar nilai α Tabel 4.2 Besar nilai efisiensi transmisi xiii

11 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Faktor Konversi Lampiran 2. Commercial Wrought Steel Pipa Data Lampiran 3. Diagram Moddy Lampiran 4. Koefisien Tahanan untuk Piting-Piting Pipa Lampiran 5. Data Pipa Lampiran 6. Instalasi Pemipaan xiv

12 INTISARI Analisa untuk performansi sebuah pompa dipengaruhi oleh kapasitas, head, dan kecepatan yang semuanya termasuk ke dalam kecepatan spesifik pompa. Di PTPN IV PKS Unit Usaha Sawit Langkat menggunakan pompa untuk pendistribusian CPO ke tangki penyimpanan. Untuk dapat bekerja, pompa memerlukan penggerak mula yang mana di sini digunakan motor induksi dengan daya operasional sebesar 0,7204 kw, head total yang dilayani pompa sebesar 18,386 m, putaran spesifik pompa sebesar 769,864 rpm, jenis impeler yang digunakan adalah impeler radial dan efisiensi pompa sebesar 56%, serta instalasi pipa bebas dari gangguan kavitasi karena NPSH yang tersedia lebih besar dari NPSH yang diperlukan. Kata kunci: Pompa Sentrifugal, Head xv

13 ABSTRACT Analysis for the performance is affected by a pump capacity, head, and speed are all included in the specific speed of the pump. PTPN IV Unit Usaha Sawit Langkat uses a pump to distribute the storage tank to the CPO. To make it works, the pump requires a first mover which is here used an induction motor with a power of kw operation, the pump total head served at m, a specific lap at rpm pumps, impeller type used is radial impellers and pump efficiency by 56%, as well as the installation of the pipe is free from interference due to cavitation NPSH available is greater than the required NPSH. Key words: Centrifugal Pump,Head xvi

14 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Bekakang Perkembangan zaman dalam suatu kehidupan selalu diikuti oleh pertumbuhan penduduk dan semakin pesatnya kemajuan teknologi. Seiring dengan laju pertumbuhan penduduk itu akan menimbulkan banyak keinginan-keinginan di dalam menunjang proses kehidupannya. Teknologi dan dunia industri yang berkembang pesat telah mempengaruhi kehidupan manusia secara langsung maupun tidak langsung. Atas dasar itu dituntut kesiapan manusia untuk dapat menerima, memamfaatkan, dan mampu mengembangkan teknologi tersebut ke arah yang lebih maju sesuai dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang dapat mempermudah semua kegiatan di dalam memenuhi kebutuhan hidupnya. Salah satu kebutuhan pokok manusia sekarang ini adalah minyak goreng yang banyak diambil dari buah kelapa sawit (TBS) yang diolah menjadi CPO (Crude Palm Oil) kemudian diolah lagi menjadi olein dan stearine. Olein adalah hasil olahan buah kelapa sawit yang telah melalui proses pengkristalan yang berwujud cair yang akan menjadi minyak goreng, sedangkan Stearine berwujud padat yang diolah menjadi sabun, bahan-bahan kosmetik, serta obat-obatan. Di dalam proses penyaluran atau pendistribusian CPO (Crude Palm Oil) dari suatu tempat ke tempat yang diinginkan dengan cara manual atau langsung menggunakan tenaga manusia akan menguras banyak energi dan membutuhkan waktu yang lama. Oleh sebab itu, manusia memikirkan dan menciptakan suatu alat yang dapat memindahkan fluida cair dengan mengabaikan tenaga manusia secara langsung dan menguras waktu yang kita kenal dengan pompa. Pompa dalam kehidupan modern seperti sekarang ini mempunyai banyak kegunaan yang sangat luas hampir segala bidang kegiatan, misalnya: industri, pertanian, rumah tangga, dan sebagainya. Hal ini dikarenakan pompa merupakan 1

15 suatu jenis mesin fluida yang dapat digunakan untuk memindahkan fluida cair dari tempat bertekanan rendah ke tempat bertekanan tinggi atau dari tempat yang rendah ke tempat yang tinggi. Jenis dan ukuran pompa pun sangat beraneka ragam sesuai dengan pemakaiannya. Oleh sebab itu, untuk jenis dan ukuran pompa dapat ditentukan berdasarkan kondisi yang akan dilayani oleh pompa tersebut. Dari segi konstruksinya pompa dibuat secara khusus sesuai dengan kapasitas pompa yang digunakan atau diperlukan, head, dan jenis fluida yang disalurkan. Sehingga kita sangat perlu memliki kemampuan untuk menangani suatu pompa. Dalam industri pompa merupakan salah satu komponen yang sangat penting dan sering kita jumpai. Sama halnya pada PTPN 4 PKS Unit Usaha Sawit Langkat yang bergerak dalam bidang pengolahan buah kelapa sawit (TBS ) menjadi CPO yang menggunakan pompa dalam proses produksinya. Pompa yang digunakan adalah pompa sentrifugal dengan berbagai kapasitas dan head yang berbeda-beda. Misalnya untuk menyalurkan atau mendistribusikan CPO (Crude Palm Oil) dari bak penampungan ke tangki penyimpanan (storage tank). Oleh karena itu, betapa pentingnya pompa dalam proses kegiatan industri terutama pompa yang digunakan dalam pendistribusian atau penyaluran CPO sehingga membuat penulis tertarik untuk mengangkatnya menjadi sebuah Tugas Akhir yang berjudul Analisa Pompa Sentrifugal untuk pendistribusian CPO ( Crude Palm Oil ) dari Tangki Timbun ke Tangki Penyimpanan dengan Kapasitas Pompa 7,5 m 3 /jam dan Head 50 m 1.2 Perumusan Masalah Dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini dibuat batasan masalah sebagai berikut: 1. Bagaimana prinsip kerja pompa? 2. Bagaimana klasifikasi pompa? 3. Bagaimana spesifikasi pompa? 4. Bagaimana instalasi pemipaan pompa 2

16 1.3 Tujuan Tugas Akhir Adapun tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Untuk mengetahui prinsip kerja, klasifikasi, spesifikasi pompa sentrifugal. 2. Untuk mengetahui peranan pompa dalam pemindahan fluida. 3. Untuk mengetahui instalasi pemipaan dalam pemindahan fluida. 1.4 Manfaat Tugas Akhir Laporan Tugas Akhir ini diharapkan bermanfaat untuk: 1. Bagi penulis sendiri untuk menambah wawasan dan pengetahuan tentang pompa agar nantinya setelah terjun ke lapangan dapat dijadikan sebagai pedoman atau buku petunjuk. 2. Sebagai bahan perbandingan bagi mahasiswa lain yang akan membahas hal yang sama. 3. Membandingkan antara teori dengan yang diperoleh dari bangku perkuliahan dengan yang ada di lapangan. 1.5 Metode Pengumpulan Data Dalam penyusunan laporan ini, penulis melakukan beberapa metode untuk penyusunan laporan ini, diantaranya: 1. Observasi langsung ke lapangan. 2. Konsultasi dengan pembimbing lapangan dan pembimbing di perkuliahan. 3. Mengadakan studi literatur (kepustakaan), mempelajari buku-buku referensi dalam melengkapi teori-teori yang berhubungan dengan pompa. 3