ANALISA POMPA AIR UMPAN BOILER (BOILER FEED PUMP) KAPASITAS 151 M 3 /JAM DI PLTU UNIT 3 SICANANG BELAWAN LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik Oleh : RAHAYU 1205051037 JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2015
KATA PENGANTAR Bismillahirrahmanirrahim, Alhamdulilah atas kehadirat Allah SWT atas rahmat dan karunia yang diberikannya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini, mulai dari awal penyusunan hingga selesai. Laporan yang berjudul Analisa Pompa Air Umpan Boiler (Boiler Feed Pump) Kapasitas 151m 3 /jam di PLTU Unit 3 Sicanang Belawan ini, dimaksudkan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan mata kuliah Tugas Akhir Semester VI pendidikan program Diploma III, Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik, Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan. Dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini, penulis telah mendapat banyak arahan dan bimbingan dari berbagai pihak, baik berupa materi, spiritual, informasi maupun dari segi administrasi, oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak M. Syahruddin, S.T, M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Bapak Idham Kamil, ST, M.T., selaku Ketua Jurusan Program Studi Teknik Mesin; 3. Bapak Ir. Abdul Razak, M.T., selaku Kepala Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik dan selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktu dan tenaga dalam memberikan saran dan arahan kepada penulis; 4. Seluruh staf pengajar Teknik Konversi Energi Mekanik, Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan; 5. Bapak Ir.Suprapto,M.T., selaku wali kelas Teknik Konversi Energi EN- 6B; 6. Teristimewa untuk orang-orang yang begitu mengasihi penulis, Ayahanda Agus dan Ibunda Medi Pasaribu,Spd., abangku Muhammad Aidil v
Ikhsan,Amd dan Fajar Buchari, Adikku Desi Novita Sari, Yudhi Arief yang selalu mendoakan dan mengingatkan agar mendekatkan diri kepada Allah SWT dalam segala keadaan, dan memotivasi untuk menjadi lebih baik lagi. 7. Sahabat-sahabat terbaik Eftidah, Devi Mei Sari Simarmata, Ridayu Pratiwi Muhammad Eko Satria, Imam Wicaksono, Muhammad Khairul Ikhsan, Randa Aditya dan Muhammad Ikhsan Siregar yang telah menemani, yang selalu mengisi hari-hari penulis menjadi lebih baik dan membantu penulis untuk menyelesaikan tugas akhir hingga selesai. 8. Teman-teman seangkatan 2012 terkhusus EN-6B dimulai abjad A,C,D,E,F,H,I,M,N,R,S,T,Y, atas semua bantuan yang kalian berikan selama pegerjaan tugas akhir ini; 9. Pegawai PLTU Sicanang Belawan, Bapak Darmin, Bapak Marianan, Abang M.Amin Hsb dan Abang Rikky Chandra Sihombing yang telah membantu saat penulis Peraktek Kerja Lapangan dan menyelesaikan tugas akhir ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih, semoga laporan Tugas Akhir ini dapat memberi manfaat bagi kita semua khususnya untuk mahasiswa Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik, Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan. Medan, 11 Agustus 2015 Hormat Penulis, RAHAYU NIM.1205051037 vi
DAFTAR ISI SPESIFIKASI TUGAS AKHIR... ii LEMBAR PERSETUJUAN... iii LEMBAR PENGESAHAN... iv KATA PENGANTAR... v DAFTAR ISI... vii DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR TABEL...... xii DAFTAR LAMPIRAN...... xiii INTI SARI... xiv ABSTRACT... xv BAB I PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang... 1 B. Batasan Masalah... 2 C. Tujuan Tugas Akhir... 3 D. Manfaat Tugas Akhir... 3 E. Metode Pengumpulan Data... 3 F. Sistematika Penulisan... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 5 A. Pengertian Pompa... 5 B. Jenis Jenis Pompa... 6 1. Pompa Perpindahan Positif (Positive Displacement Pump)... 7 2. Pompa Perpindahan Non Positif (Non Positive Displacement Pump)... 10 C. Spesifikasi Pompa... 12 D. Kapasitas Pompa... 12 E. Head Pompa... 12 F. Putaran Pompa... 13 vii
G. Putaran spesifik Pompa... 13 H. Efisiensi Pompa... 14 I. Daya Pompa... 14 J. Daya Motor Penggerak... 15 K. NPSH (Net Positif Suction Head)... 15 1. NPSH yang tersedia... 15 2. NPSH yang diperlukan... 16 BAB III POMPA SENTRIFUGAL... 17 A. Pompa Sentrifugal... 17 1. Pengertian Pompa Sentrifugal... 17 B. Bagian-Bagian Utama Pompa Sentrifugal... 18 C. Klasifikasi Pompa Sentrifugal... 14 1. Klasifikasi menurut belahan rumah... 23 2. Klasifikasi menurut bentuk rumah pompa... 24 3. Klasifikasi menurut jenis impeller... 25 4. Klasifikasi menurut jenis aliran dalam impeller... 27 5. Klasifikasi menurut susunan impeller dan tingkat... 28 6. Klasifikasi menurut letak poros... 28 7. Klasifikasi menurut jumlah tingkat... 30 8. Klasifikasi menurut Kapasitas... 31 9. Klasifikasi menurut jumlah suction (sisi isap)... 31 D. Pola aliran dalam pipa... 31 E. Unit Penggerak Pompa... 33 F. Kavitasi... 33 BAB IV ANALISA SPESIFIKASI POMPA... 36 A. Data Spesifikasi Pompa... 36 B. Instalasi Pompa Air Umpan Boiler... 36 C. Kapasitas Pompa... 38 D. Head Pompa... 38 viii
1. Head Statis... 38 2. Perbedaan Head Tekan... 39 3. Kerugian Head Pada Pipa Isap... 40 4. Kerugian Head Pada Pipa Isap... 43 E. Putaran Spesifik Pompa... 47 F. Efisiensi Pompa... 47 G. Daya Pompa... 48 H. Daya Nominal Penggerak Mula... 49 I. NPSH ( Net Positive Suction Head ) yang tersedia... 50 J. NPSH ( Net Positive Suction Head ) yang diperlukan... 51 BAB V PENUTUP... 52 A. Kesimpulan... 52 B. Saran... 52 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN ix
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Bagian-bagian pompa sentrifugal... 7 Gambar 2.2. Pompa roda gigi dalam... 8 Gambar 2.3. Pompa roda gigi luar... 8 Gambar 2.4. Lobe pump... 9 Gambar 2.5. Vane pump... 9 Gambar 2.6. Pompa sentrifugal... 10 Gambar 2.7. Pompa aksial... 11 Gambar 3.1. Bagian-bagian pompa sentrifugal... 18 Gambar 3.2. stuffing box... 18 Gambar 3.3. Packing... 19 Gambar 3.4. Shaft (poros)... 19 Gambar 3.5. Shaft - sleeve... 19 Gambar 3.6. Vane... 20 Gambar 3.7. Casing... 20 Gambar 3.8. Eye of impeller... 21 Gambar 3.9. Impeller... 21 Gambar 3.10. Wearing ring... 22 Gambar 3.11. Bearing... 22 Gambar 3.12 Pompa jenis belahan mendatar... 23 Gambar 3.13 Rumah volut.... 24 Gambar 3.14. Pompa diffuser... 24 Gambar 3.15. Pompa aliran campur jenis volut... 25 Gambar 3.16. Impeller tertutup... 25 Gambar 3.17. Impeller setengah terbuka... 26 Gambar 3.18. Impeller terbuka... 26 Gambar 3.19. Pompa sentrifugal aliran radial... 27 Gambar 3.20. Pompa sentrifugal aliran aksial... 27 Gambar 3.21. Pompa sentrifugal aliran campuran... 28 Gambar 3.22. Pompa aliran campur poros horizontal... 29 x
Gambar 3.23. Pompa aliran campur poros vertikal... 29 Gambar 3.24. Pompa satu tingkat... 30 Gambar 3.25. Pompa bertingkat banyak... 31 Gambar 3.26. Aliran Laminer... 32 Gambar 3.27. Aliran Turbulen... 33 Gambar 4.1. Instalasi pemipaan air umpan boiler... 37 Gambar 4.2. Grafik efisiensi pompa... 40 xi
DAFTAR TABEL Tabel 4.1. Harga faktor koreksi cadangan daya untuk motor induksi... 49 Tabel 4.2. Harga efisiensi transmisi... 50 xii
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 : Commercial Nrought Steel Pipa Data Lampiran 2 : Tabel Sifat-Sifat Fisika Air dalam Satuan SI Lampiran 3 : Dimensi Pipa Baja Lampiran 4 : Diagram Moody Lampiran 5 : Tabel Koefisien Tahanan Untuk Piting-Piting Pipa Lampiran 6 : Konversi Satuan Lampiran 7 : Data Teknik xiii
INTI SARI Pompa sentrifugal adalah salah satu jenis pompa yang mempunyai lingkup penggunaan yang cukup luas terkait dengan head dan kapasitas yang dihasilkan. Berbagai usaha dalam dunia perancangan telah dilakukan untuk menghasilkan suatu pompa sentrifugal dengan karakteristik dan unjuk kerja yang maksimal. Performansi sebuah pompa dipengaruhi oleh kapasitas head dan kecepatan yang semuanya termasuk kecepatan spesifik. Untuk dapat bekerja, pompa memerlukan penggerak mula yang mana disini digunakan motor induksi dengan daya operasional sebesar 1025,6652 kw. Head total yang dilayani pompa sebesar 1168,8019 m. Dengan kecepatan spesifik pompa sebesar 2,8639 rpm dan diketahui efisiensi pompa 63%. Instalasi pipa bebas dari gangguan kavitasi karena NPSH yang tersedia lebih besar dari NPSH yang diperlukan. Kata Kunci: pompa sentrifugal, head, kecepatan, efisiensi xiv
ABSTRACT Centrifugal pumps is a widely used pump in daily application related to its wide range of head and capacity. In recent years, a number of researches have done considerable work on improvement and performance of centrifugal pumps. Performance of a pump is affected by a capacity, head and speed that all belong to a spesipic speed. To be able to work, the pumps requires a first mover which is here used an induction motor with the operational motor power of 1025,6652 kw. Served by the pump total head of 1168,8019 m. with the pump spesific speed of 2,8639 rpm and knows efficiency pumps 63%. Pipe installation is free from interference due to cavitation NPSH available is greater than the required NPSH. Keywords: centrifugal pumps, head, speed, efficiency xv
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Dalam kehidupan sehari-hari, manusia tidak bisa dipisahkan dengan air karena air memegang peranan yang sangat penting baik sebagai kebutuhan primer yaitu untuk minum maupun kebutuhan sekunder yaitu untuk mencuci dan lain sebagainya. Air merupakan salah satu jenis sumber daya bagi kehidupan di dunia. Kebutuhan air sangatlah besar sesuai dengan peningkatan jumlah penduduk yang sangat pesat, banyaknya jumlah pengguna air bersih baik untuk menunjang kehidupan dan pembangunan gedung saat ini maka air merupakan kebutuhan primer yang sangat penting untuk meningkatkan kualitas hidup. Sehingga perlu dibuat sistem pemompaan yang baik guna menyalurkan air, sehingga pengguna dapat menggunakan air dengan mudah sesuai yang dibutuhkan. Pompa telah banyak digunakan orang sejak lama, mulai dari unit terkecil dirumah tangga sampai industri-industri besar. Penggunaan pompa yang semakin meluas dari waktu ke waktu menyebabkan perkembangan pompa sangat pesat. Pada era sekarang ini berbagai macam bentuk pompa ini dengan berbagai keunggulannya telah banyak ditawarkan oleh produsen-produsen pompa. Dalam rumah tangga pompa banyak digunakan untuk memompa air dari sumur untuk digunakan dalam kehidupan sehari hari. Dalam bidang pertanian pompa banyak digunakan untuk irigasi untuk pengairi sawah - sawah. Pada umumnya pompa digunakan untuk menaikkan fluida untuk pengairan, pengisian ketel, sistem pendingin dan sebagainya. Operasionalnya dapat bekerja secara tunggal, pararel, dan seri tergantung sesuai kebutuhan yang diperlukan dan peralatan yang tersedia. Pompa memiliki dua kegunaan utama memindahkan cairan dari suatu tempat ketempat lainnya (misalnya air dari aquifer bawah tanah ketangki penyimpan air) 1
dan mensirkulasikan cairan sekitar sistem (misalnya air pendingin atau pelumas yang melewati mesin mesin dan peralatan). Pada jaman modern ini, posisi pompa menduduki tempat yang sangat penting bagi kehidupan manusia. Pompa memerankan peranan yang sangat penting bagi berbagai industri misalnya industri pembangkit tenaga listrik, air minum, minyak, dan sebagainya. Di dunia industri sangat menginginkan suatu jenis pompa yang beroperasi maksimal dan tahan dioperasikan dalam jangka waktu yang lama, hal ini tidak melepas dari jenis pompa, pemasangannya, dan pengoperasian yang tepat sehingga akan bekerja sesuai dengan peruntukkannya. Untuk menentukan suatu peralatan bekerja sesuai dengan kondisi terbaiknya diperlukan indikator, biasanya indikator yang sering digunakan adalah indikator yang dengan cepat mendapatkan hasilnya seperti getaran dan temperaturnya. Pompa sentrifugal adalah jenis pompa yang sangat banyak digunakan oleh industri. Beberapa keunggulan dari pompa sentrifugal adalah: kontruksinya yang sederhana, kapasitas dan tinggi tekan (head) yang tinggi, mudah pemasangan maupun perawatan, ketahanan, dan kehandalan yang tinggi serta harga yang lebih murah. Disamping keunggulan dan ketahanan dari pompa sentrifugal tersebut, masih banyak ditemukan kegagalan yang terjadi pada pengoperasian dilapangan. Kegagalan pada komponen pompa sentrifugal yang sering tidak diperhatikan adalah kerusakan impeller dan casing, hal ini terjadi karena akibat kavitasi. Hal inilah yang membuat penulis mengangkat judul "Analisa Pompa Air Umpan Boiler (Boiler Feed Pump) Kapasitas 151m3/jam pada PLTU Unit 3 Sicanang Belawan. B. Batasan Masalah Dalam penelitian yang sudah dilaksanakan dan masalah yang telah terindentifikasi, untuk itu perlu adanya batasan masalah tersebut. Maka batasan masalah tersebut adalah: 1. Bagaimana sistem kerja pompa pada PLTU Sicanang Belawan; 2
2. Bagaimana performansi pompa air umpan boiler pada PLTU Sicanang Belawan; 3. Bagaimana spesifikasi pompa air umpan boiler yang digunakan. C. Tujuan Tugas Akhir Adapun yang menjadi tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah: 1. Untuk mengetahui sistem kerja pompa pada PLTU Sicanang Belawan; 2. Untuk mengetahui performansi air umpan pada PLTU Sicanang belawan; 3. Untuk mengetahui spesifikasi dari pompa tersebut. D. Manfaat Tugas Akhir Adapun manfaat penulisan Tugas Akhir ini adalah: 1. Bermanfaat bagi penulis dalam memperluas wawasan ilmu pengetahuan terutama tentang pompa sentrifugal pada PLTU; 2. Bermanfaat bagi para pembaca yang ingin mengetahui cara-cara kerja pompa; 3. Semua mahasiswa yang membaca agar dapat membedakan antara teori yang diperoleh dengan yang ada dilapangan. E. Metode Pengumpulan Data Adapun metode - metode yang dilakukan dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Studi Lapangan yaitu metode pengumpulan data yang dilakukan dengan cara mengadakan pengambilan data secara langsung dari lokasi letak pompa; 2. Studi literature atau kepustakaan yaitu mengumpulkan informasi dari berbagai refrensi yang berkaitan dengan Tugas Akhir ini; 3
3. Konsultasi langsung dengan dosen pembimbing dan orang - orang yang memahami pompa. F. Sistematika Penulisan Sistematika dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: BAB I : PEDAHULUAN Membahas mengenai latar belakang permasalahan, tujuan dan pembatasan masalah serta sistematika penulisan dari analisa performansi pompa air umpan boiler. BAB II : TINJAUAN PUSTAKA Membahas tentang spesifikasi pompa, kapasitas pompa serta meliputi perhitungan head pompa (H), putaran pompa, putaran spesifikasi pompa (Ns), efisiensi pompa (ηр), daya pompa (P), daya motor penggerak (Pm), NPSH ( Net Positif Suction Head). BAB III: POMPA SENTRIFUGAL Membahas tentang dasar teori pompa sentrifugal dan bagian-bagian dari pompa sentrifugal. BAB IV : ANALISA SPESIFIKASI POMPA Membahas tentang perhitungan performansi dan spesifikasi pompa sentrifugal. BAB V : PENUTUP Menerangkan mengenai kesimpulan dan saran dari keseluruhan pembahasan dari tugas akhir ini. 4