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

Transkripsi

1 ANALISA PERFORMANSI POMPA SENTRIFUGAL KAPASITAS 100 /Jam DARI WATER TREATMENT PLANT(WTP) UNTUK MENGISI AIR BERSIH KE WATER BASIN PKS 30TON/JAM PTPN III SEI MANGKEI LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik Oleh : TRI EVA JULITA SITEPU JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2015

2 KATA PENGANTAR Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas limpahan Berkat, kasih dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Laporan Tugas Akhir ini dengan baik dan tepat pada waktunya. Laporan ini berjudul Analisa Performansi Pompa Sentrifugal Kapasitas 100 /jam dari Water Treatment Plant (WTP) untuk mengisi air bersih menuju Water basin pada PTPN III sei mangkei, ini dimaksudkan sebangai salah satu syarat yang harus dilaksanakan oleh mahasiswa untuk menyelesaikan Pendidikan Program Diploma 3 Jurusan Teknik Mesin, Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik di Politeknik Negeri Medan. Perencanaan, pembuatan serta penulisan laporan tugas akhir ini tidak akan terlaksana dengan baik tanpa adanya bantuan dan dukungan baik material maupun spritual dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada : 1. Bapak M. Syahruddin, S.T, M.T. Komp, Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Bapak Ir. Idham Kamil, S.T, M.T, sebagai Ketua Jurusan Teknik Mesin; 3. Bapak Ir. Abdul Razak, M.T, selaku Kepala Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik Politeknik Negeri Medan; 4. Ibu Rahmawaty, S.T, M.T, selaku dosen pembimbing yang telah banyak pembantu penulis dalam menyelesaikan laporan tugas akhir ini; 5. Bapak Isman Harianda, S.T, MT, selaku dosen wali kelas EN 6c; 6. Seluruh staf pengajar Teknik Konversi Energi Mekanik, Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan; 7. Teristimewa kepada orang tua yang sangat dicintai penulis, Ibunda Merry manna br Tarigan dan Ayahanda Simon Petrus Sitepu,SH yang selalu memberi motivasi, semangat dan dukungan dalam do a dan nasehat, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini tepat pada waktunya; vii

3 8. Yang selalu menjadi penyemangat, senyum dan alasan penulis untuk maju dan dapat menyelesaikan Tugas Akhir yaitu saudara yang sangat penulis kasihi ; Kristin Sherly Sitepu, Melly santa Elysabeth Sitepu, Emenda Rehulina Sitepu, Tepat Putra Haganta Sitepu, Juwinta Karolina Dea Putri Sitepu; 9. Keluarga yang selalu menjadi pemerhati dalam hal materil maupun motivasi penulis, nenek Karo tercinta, Morina Sabrina Tarigan, Hendri Yusuf Tarigan, sepupu penulis; Dona krisna Ginting dan Barnabas tarigan 10. Sahabat-Sahabat yang sangat penulis sayangi dan banggakan yang ada untuk selalu menemani dan membantu saya didalam susah dan senang; Francie Soren Herlinawati pasaribu, Olivia Pohan, Rumia Pasaribu,Yetty sulastri Naibaho, Ananda Esterinda Catarina simatupang, Tyur Maida Simorangkir, Dicky Maryono Sibarani dan Suci Aprilla Sitepu. Laporan tugas akhir ini adalah hasil karya penulis bukan plagiat. Walaupun penulis sudah berupaya semaksimal mungkin, namun penulis juga menyadari bahwa laporan ini tidak luput dari kekurangan, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun, demi kesempurnaan laporan ini di masa yang akan datang. Akhir kata penulis mengharapkan Laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca pada umumnya dan bagi penulis pada khususnya. Medan, Juli 2013 Hormat Penulis, Tri Eva Julita Sitepu NIM viii

4 DAFTAR ISI SPESIFIKASI TUGAS AKHIR... ii LEMBAR PERSETUJUAN... iii LEMBAR PENGESAHAN... iv KATA PENGANTAR... v DAFTAR ISI... vii DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR TABEL... xiii INTISARI... xiv ABSTRACT... xv BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Batasan Masalah Tujuan Pembahasan Manfaat Metode Pengambilan Data... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Pompa Sentrifugal Bagian-bagian utama Pompa Sentrifugal Rumah pompa sentrifugal Seal pompa Rota meter vii

5 Kopling Klasifikasi Pompa Sentrifugal Klasifikasi menurut sisi masuk impeller Pompa isapantunggal Pompa isapan ganda Klasifikasi menurut arah keluar impeller Pompa Radial Pompa Aksial Pompa Aliran Campur Klasifikasi menurut letak poros Pompa jenis poros tegak Pompa jenis poros mendatar Klasifikasi menurut tekanan yang menimbulkan energy fluida Pompa tekanan statis Pompa tekanan dinamis Klasifikasi menurut belahan rumah Pompa jenis belahan radial Pompa jenis belahan berderet Pompa jenis belahan mendatar Klasifikasi menurut bentuk rumah Pompa difusser Pompa volute Pompa aliran pompa jenis vollut viii

6 Klasifikasi menurut jumlah tingkat Pompa bertingkat banyak Pompa satu tingkat Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal Operasi Pompa Kurva head kapasitas pompa dan system Operasi paraller dan operasi seri Operasi dengan kapasitas tak penuh Pengaturan Kapasitas Prosedur menjalankan dan menghentikan Kapasitas Aliran Tinggi tekan (Head) pompa Head kecepatan Head statis total Kerugian Head Kerugian gesek dalam pipa Minor Head losses Mayor Head losses Kerugian di Katub Putaran spesifik Pompa Net Positif Suction Head (NPSH yang dibutuhkan) Net Positif Suction Head (NPSH yang tersedia) Pemilihan Pompa Sentrifugal ix

7 Total head tekan Kapasitas Penggerak mulai Motor listrik Motor Torak Jenis-jenis data cairan Menentukan Power Pompa dan Motor Menentukan laju alir (Q f ) Menentukan diameter optimum pipa,d i opt Kecepatan linier cairan, v Menghitung bilangan Reynold Menghitung daya pompa Menghitung daya motor listrik...44 BAB III ANALISA DATA Spesifikasi data peralatan pompa Kapasitas pompa Head pompa Head statis pompa Head perbedaan tekanan Kerugian pada pipa hisap (Suction) Kerugian pada pipa tekan ( discharge) Putaran spesifik pompa Effisiensi pompa...55 x

8 3.8. Daya hidrolik Daya nominal penggerak mula NPSHa yang diperlukam NPSHr yang tersedia...58 BAB IV PENUTUP Kesimpulan Saran...59 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xi

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Pompa sentrifugal...6 Gambar 2.2 Rumah pompa sentrifugal...9 Gambar 2.3 Seal pompa...10 Gambar 2.4 Rota meter...11 Gambar 2.5 Kopling...12 Gambar 2.6 Pompa isapan tunggal...13 Gambar 2.7 Pompa isapan ganda...14 Gambar 2.8 Pompa radial...15 Gambar 2.9 Pompa aliran aksial...16 Gambar 2.10 Pompa aliran campur...16 Gambar 2.11 Pompa jenis poros tegak...17 Gambar 2.12 Pompa jenis poros mendatar...17 Gambar 2.13 Pompa jenis tekanan statis...18 Gambar 2.14 Pompa jenis tekanan dinamis...18 Gambar 2.15 Pompa jenis belahan radial...19 Gambar 2.16 Pompa jenis belahan berderet...20 Gambar 2.17 Pompa jenis belahan mendatar...21 Gambar 2.18 Pompa difusser...21 Gambar 2.19 Pompa volute...22 Gambar 2.20 Pompa bertingkat banyak...23 Gambar 2.2 Pompa Satu tingkat...23 xii

10 DAFTAR TABEL Table 2.1 Kebutuhan air perorang dalam perhari...28 Table 2.2 Jumlah kebutuhan air maksimum pada setiap orang dalam perhari menurut kelompok jumlah penduduk...29 Table 2.3 Jumlah pemakaian air per orang dan waktu pemakaian menurut jenis gedung...30 Table 2.4 Ketinggian dan tekanan atmosfir...40 Table 2.5 Harga faktor koreksi cadangan daya untuk motor induksi...56 Table 2.6 Harga efisiensi transmisi...56 xiii

11 Daftar Lampiran Lampiran 01. Tabel konversi satuan Lampiran 02. Tabel koefisien piting pipa Lampiran 03. Tabel ukuran standar pipa Lampiran 04. Diagram moody Lampiran 05. Dimensi pipa baja Lampiran 06. Koefisien kerugian gesek pada kelengkapan pipa Lampiran 07. Tabel sifat-sifat air xiv

12 INTI SARI Berbagai usaha dalam dunia perancangan telah dilakukan untuk menghasilkan pompa dengan karakteristik dengan system kerja yang maksimal. Pompa sentrifugal adalah salah satu jenis pompa yang dmaksud. Kapasitas, head dan kecepatan mempengaruhi performansi sebuah pompa. Untuk dapat bekerja, pompa memerlukan penggerak mula yang mana disini digunakan motor induksi dengan daya operasional 8,7 kw. Dengan putaran spesifik pompa sebesar 1108,879 rpm. Head total yang dilayani pompa sebesar 25 m. Effisiensi pompa sebesar 78%. Instalasi pipa bebas kavitasi karena NPSH yang tersedia lebih besar nilainya dari nilai NPSH yang diperlukan. Kata kunci : pompa sentrifugal, motor induksi, daya, putaran, head, effisiensi xii

13 ABSTRACT Many efforts have done in designing world to get a pump with maximal characteristic and work system. Centrifugal pump is a kind of pump intended. Capacity, Head and rotation is affected to a pump performance. To able to work, a pump needs first activatorthat is induction motors, with operational capacity is 8,7 kw. Specific rotation 1108,879 rpm. Total head that supplied by pump is 25 m. pump efficiency is 78%. Pipe installation is free of cavitation because available NPSH is bigger than required NPSH. Key words : centrifugal pump, induction motors, operational capacity, rotation, head, efficiency xiii

14 BAB 1 PENDAHULUAN A Latar Belakang Perkembangan IPTEK dewasa ini, membuat semakin meningkatnya juga kebutuhan manusia. Untuk itu manusia menciptakan alat yang dapat membantu meringankan beban manusia, salah satunya adalah pompa. Pompa adalah suatu mesin fluida yang berfungsi memindahkan fluida incompressible dari tempat atau tekanan yang rendah ke tempat atau tekanan yang lebih tinggi. Pada prinsipnya, pompa mengubah energi mekanik menjadi energi fluida. Perubahan tersebut dapat terjadi karena pompa memberikan kondisi beda tekanan pada sisi isap dan sisi tekan terhadap tekanan udara luarnya, Fluida hanya akan mengalir bila terdapat perbedaan tekanan tertentu. Pompa merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengubah energi mekanis menjadi energi hidrolis. Pompa merupakan suatu mesin fluida yang berfungsi memindahkan fluida incompressible dari tempat atau tekanan yang rendah ke tempat atau tekanan yang lebih tinggi. Pada prinsipnya, pompa mengubah energi mekanik menjadi energi fluida. Perubahan tersebut dapat terjadi karena pompa memberikan kondisi beda tekanan pada sisi isap dan sisi tekan terhadap tekanan udara luarnya. Bila ditinjau dari tekanan yang menimbulkan energi fluida maka pompa dapat diklasifikasikan kedalam dua jenis yaitu: Pompa Tekanan Statis dan Pompa Tekanan Dinamis. Dengan meningkatkan tingkat energi zat cair tersebut, pompa mampu memindahkan zat cair. Secara umum ada dua cara untuk meningkatkan energi tersebut, yaitu dengan mengkompres fluida dengan volume tetap pada ruang terbatas, cara ini digunakan pada pompa positive displacement, sedangkan cara satu lagi adalah menaikkan tekanan dengan memanfaatkan sudu putar untuk meningkatkan kecepatan fluida. 1

15 Pengoperasian pompa dengan prinsip membuat perbedaan tekanan antara bagian masuk (suction) dengan bagian keluar (discharge). Dengan kata lain, fungsi mengubah tenaga mekanis dari suatu sumber tenaga (penggerak) menjadi tenaga kinetis (kecepatan), dimana tenaga ini berguna untuk mengalirkan cairan dan mengatasi hambatan yang ada sepanjang pengaliran. : Komponen utama sistem pemompaan secara umum adalah sebagai berikut 1. Pompa 2. Mesin penggerak : motor listrik, sistem diesel atau sistem udara tekan; 3. Piping (pemipaan), digunakan sebagai tempat mengalirnya fluida; 4. Valve (kerangan), dugunakan untuk mengendalikan laju alir dalam sistem; 5. Fitting (sambungan), pengendalian dan instrumentasi lainnya. Beberapa keunggulan Pompa sentrifugal yaitu harga yang lebih murah, kontruksi pompa yang lebih sederhana, mudah pemasangan maupun perawatan, kapasitas dan tekanan (head) yang tinggi, kehandalan dan ketahanan yang tinggi.dunia industri sangat menginginkan suatu jenis pompa sentrifugal yang dapat beroperasi maksimal dan tahan dioperasikan dalam jangka waktu yang lama, hal ini tidak terlepas dari jenis pompa, pemasangan dan pengoperasian yang tepat sehingga akan bekerja sesuai dengan peruntukannya. Pompa sentrifugal termasuk kedalam jenis pompa tekanan dinamis, dimana pompa jenis ini memiliki impeller yang berfungsi untuk mengangkat fluida dari tempat yang rendah ke tempat yang lebih tinggi atau dari tekanan yang lebih rendah ke tekanan yang lebih tinggi. Industri-industri banyak menggunakan pompa sebagai salah satu peralatan bantu yang penting untuk proses produksi. Sebagai contoh : Pada pembangkit listrik tenaga uap, Pompa digunakan untuk menyuplai air umpan ke boiler, pada proses pengolahan produksi kelapa sawit, Pompa digunakan untuk mentransfer air bersih dari WTP (Water Treatmen Plant) menuju Water Basin yang nantinya akan digunakan untuk memenuhi kebutuhan air bersih pada proses pengolahan kelapa sawit. 2

16 Menyadari brgitu pentingnya sebuah pompa pada kegiatan-kegiatan industri, terutama pompa yang digunakan sebagai Transfer air bersih dari WTP (Water Treatment Plant) menuju Water Basin untuk memenuhi kebutuhan air bersih pada proses pengolahan kelapa sawit, membuat saya sebagai penulis ingin membahas lebih dalam dan mempelajari mengenai Pompa sentrifugal dengan kapasitas 100 /Jam Oleh karena itu, dapat dimengerti bahwa untuk menangani suatu pompa diperlukan pengehtahuan yang memadai. Disinilah penulis tertarik untuk membahas mengenai pompa sentrifugal yang berjudul Analisa Performansi Pompa Sentrifugal Kapasitas 100 /Jam pada PKS Sei Mangkei PTPN III. B.Batasan Masalah Adapun Permasalah yang akan dibahas dalam Laporan Tugas Akhir saya ini adalah : 1. Bagaimana Prinsip Kerja Pompa sentrifugal? 2. Bagaimana Spesifikasi Pompa Sentrifugal pada WTP kawasan IPA menuju Water basin PTPN III? 3. Bagaimana Performansi Pompa sentrifugal pada WTP kawasan IPA menuju Water basin PTPN III? 4. Bagaimana Instalasi perpipaan Pompa sentrifugal dari WTP untuk mengisi air bersih menuju Water Basin? 3

17 C.Tujuan Penulisan Laporan Tugas Akhir Berdasarkan masalah diatas maka tujuan penulisan dari tugas akhir ini adalah: 1. Untuk dapat mengetahui prinsip kerja dari pompa sentrifugal 2. Untuk dapat mengetahui Spesifikasi Pompa Sentrifugal 3. Untuk dapat mengetahui Performansi Pompa Sentrifugal 4. Untuk dapat mengetahui Instalasi perpipaan Pompa Transfer air bersih dari WTP (Water Treatment Plant) Menuju Water Basin. D. Manfaat Tugas Akhir Adapun manfaat dari penulisan tugas akhir adalah : 1. Bagi Penulis untuk dapat menambah pegehtahuan dan wawasan agar nantinya ketika langsung terjun ke lapangan dapat menjadikan buku ini sebagai buku petunjuk dan panduan. 2. Dapat membandingkan materi Pompa Sentrifugal antara teori yang didapat dalam perkuliahan dengan yang nantinya ada dilapangan. 3. Sebagai bahan perbandingan bagi mahasiswa/mahasiswi lainnya yang akan membahas dan mempelajari Judul yang sama. 4

18 E. Metode Pengumpulan Data Dalam penyusunan laporan ini, penulis melakukan beberapa metode dalam pengumpulan data diantaranya: 1. Melakukan observasi langsung ke tempat praktik kerja lapangan(pkl) PKS sei mangkei PTPN III. 2. Pengambilan data langsung ke tempat praktik kerja lapangan(pkl) PKS sei mangkei PTPN III. 3. Konsultasi dengan dosen pembimbing di perkuliahan dan pembimbing di lapangan. 4. Mempelajari buku-buku Sumber referensi untuk melengkapi penulisan Tugas Akhir. 5