KATA PENGANTAR Alhamdulillah atas khadirat 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 Performansi Pompa Sentrifugal Kapasitas 45 m³/jam dari Water Treatment Plant (WTP) Ke Tower Tank Pada PKS PTPN IV ADOLINA ini, dimaksudkan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan mata kuliah Tugas Akhir Semester VI pendidikan program Diploma 3, Program Studi Teknik Konversi Energi, 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, informasi maupun dari segi adminitrasi, oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasi kepada: 1. Bapak M. Syahruddin, S.T., M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Bapak Idham Kamil, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Program Studi Teknik Mesin; 3. Bapak Ir. Abdul Razak, M.T., selaku Kepada Program Studi Teknik Konversi Energi dan selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktu dan tenaga dalam memberikan saran dam arahan kepada penulis; 4. Seluruh staf pengajar Teknik Konversi Energi, Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Meda; 5. Bapak ir. Isman Harianda, M.T selaku wali kelas Teknik Konversi Energi EN 6C; 6. Teristimewah untuk orang- orang yang begitu mengasihi penulis, Ayahanda Munir dan Ibunda Hamidah, Adikku Muliadi, Desi Rismawati yang selalu mendoakan dan mengingatkan agar mendekatkan diri kepada Allah SWT dalam segala keadaan, dan memotivasi untuk menjadi lebih baik lagi; v
7. Sahabat-sahabat terbaik Elysa Silaban, Muhammad Ilham Siregar, Riobento Sinurat, Yohanna Kristin Grecya Purba yang telah menemani, yang selalu mengisi hari-hari penulis menjadi lebih baik dan membantu penulis untuk menyelesaikan tugas akhir hingga selesa; 8. Teman-teman seangkatan 2013 terkhusus EN 6C dimulai dari abjad A,B,D,E,I,J,L,M,N,R,S,V,Y, atas semua bantuan yang kalian berikan selama pengerjaan tugas akhir ini ; 9. Pegawai PKS PTPN IV ADOLINA. Penulis sudah berusaha memberikan yang terbaik, namun penulis menyadari bahwa masih ada kekurangan dan kesilapan yang terdapat pada Laporan Tugas Akhir ini. Untuk itu penulis sangat mengaharapkan saran dan kritik dari semua pihak guna untuk kesempurnaan laporan ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih, semoga laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi semua yang membacanya Medan,10 agustus 2016 Hormat Penulis, DIKY AFRIZAL NIM.1405052061 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 vii
C. Spesifikasi Pompa... 11 D. Kapasitas Pompa... 12 E. Head Pompa... 12 F. Putaran Pompa... 13 G. Putaran Spesifik Pompa... 13 H. Efisiensi Pompa... 14 I. Daya Pompa... 14 J. Daya Motor Penggerak... 14 K. NPSH (Net Positive Suction Head)... 15 1. NPSH yang tersedia... 15 2. NPSH yang diperlukan... 15 BAB III POMPA SENTRIFUGAL... 16 A. Pompa Sentrifugal... 16 1.Pengertian pompa sentrifugal... 16 B. Bagian-Bagian Utama Pompa Sentrifugal... 17 C. Klasifikasi Pompa Sentrifugal... 22 1. Klasifikasi menurut belahan rumah... 22 2. Klasifikasi menurut bentuk rumah pompa... 23 3. Klasifikasi menurut jenis impeller... 24 4. Klasifikasi menurut jenis aliran dalam impeller... 26 5. Klasifikasi menurut susunan impeller dan tingkat... 27 6. Klasifikasi menurut letak poros... 28 7. Klasifikasi menurut jumlah tingkat... 29 8. Klasifikasi menurut kapasitas... 30 9. Klasifikasi menurut jumlah suction (sisi isap)... 30 10. Klasifikasi jenis impeller berdasarkan kecepatan spesifik 30 D. Pola aliran dalam pipa... 31 E. Unit penggerak pompa... 32 viii
F. Kavitasi... 32 BAB IV ANALISA SPESIFIKASI POMPA... 35 A. Data Spesifikasi Pompa... 35 B. Instalasi Pompa Air... 36 C. Kapasitas Pompa... 37 D. Head Pompa... 37 1. Head Statis... 37 2. Perbedaan Head Tekan... 38 3. Kerugian Head Pada Sisi Isap... 39 4. Kerugian Head Pada Sisi Tekan... 42 5. Kerugian Head akibat kecepatan aliran fluida pada pompa 46 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 IV PENUTUP... 52 A. Kesimpulan... 52 B. Saran... 52 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN ix
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Bagian jenis-jenis pompa... 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... 17 Gambar 3.2.Stuffing box... 17 Gambar 3.3.Packing... 17 Gambar 3.4.Shaft ( poros)... 18 Gambar 3.5.Shaft sleeve... 18 Gambar 3.6.vane... 19 Gambar 3.7.Casing... 19 Gambar 3.8.Eye of impeller... 20 Gambar 3.9.Impeller... 20 Gambar 3.10.wearing ring... 21 Gambar 3.11.Bearing... 21 Gambar 3.12. Pompa jenis belahan mendatar... 22 Gambar 3.13. Rumah volut... 23 Gambar 3.14. Pompa diffuser... 23 Gambar 3.15. Pompa aliran campuran jenis volut... 24 x
Gambar 3.16.impeller tertutup... 24 Gambar 3.17.impeller setengah terbuka... 25 Gambar 3.18.impeller terbuka... 25 Gambar 3.19. Pompa sentrifugal aliran radial... 26 Gambar 3.20. Pompa sentrifugal aliran aksial... 26 Gambar 3.21. Pompa sentrifugal aliran campuran... 27 Gambar 3.22. Pompa aliran campuran poros horizontal... 28 Gambar 3.23. Pompa aliran campuran poros vertikal... 28 Gambar 3.24. Pompa satu tingkat... 29 Gambar 3.25. Pompa bertingkat banyak... 29 Gambar 3.26. Aliran Laminer... 31 Gambar 3.27. Aliran Turbulen... 32 Gambar 4.1. Instalasi pemipaan air water treatment plant... 36 Gambar 4.2. Grafik efisiensi pompa... 48 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 xiii
INTI SARI Pompa sentrifugal adalah suatu pompa yang memiliki elemen utama sebuah motor dengan sudu impeller berputar dengan kecepatan tinggi. Fluida masuk dipercepat oleh impeller yang menaikan kecepatan fluida maupun tekananya dan melemparkan keluar volute. Performansi sebuah pompa dipengaruhi oleh kapasitas head dan kecepatan yang semuanya termasuk kecepatan spesifik. Untuk dapat bekerja, pompa pendistribusian atau penyaluran air dari Water Treatment Plant (WTP) untuk mengisi tower tank pada PKS PTPN IV ADOLINAmemerlukan penggerak mula yang mana disini digunakan motor induksi dengan daya oprasional sebesar 8,4744 kw. Head total yang dilayani pompa sebesar 38,1741m.Dengan kecepatan spesifik pompa sebesar 1101,6 rpm dan diketahui efisiensi 66%. Instalasi pipa bebas dari gangguan kavitasi karenanpsh yang tersediaadalah11,6511mlebih besar dari NPSH yang diperlukansebesar2,7141m. Kata kunci: pompa sentrifugal, head, kecepatan, efisiensi xiv
ABSTRACT Centrifugal pump is a pump that has the main elements of a motor with the impeller rotating at high speed. Incoming fluid accelerated by impeller that increase fluid velocity and tekananya and threw out the volute. The performance of a pump head is influenced by the capacity and speed of which are included specific speed. To be able to work, pump distribution or channeling water from the Water Treatment Plant (WTP) to fill the tank tower at PKS PTPN IV Adolina requires that where the prime movers used herein induction motors with power Operations of 8.4744 kw. The total head pumps are serviced by 38,1741m. With specific speed pumps at 1101.6 rpm and known efficiency of 66%. Installation of the pipe free from interference due to cavitation 11,6511m NPSH available is greater than NPSH required by 2.7141 m. Keywords: centrifugal pumps, head, speed, efficiency xv
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Air merupakan sumber kehidupan bagi seluruh makhluk hidup di dunia. Kebutuhan manusia akan air adalah hal yang tidak dapat di pungkiri lagi. Air saat ini sangatlah penting untuk di konsumsi maupun untuk menunjng kehidupan manusia. Banyak jumlah pengguna kehidupan air bersih dan pembangunan gedung saat ini, maka kebutuhan air bersih menjadi kebutuhan perimer yang sangat penting guna untuk meningkatkan kualitas hidup manusia. Perkembangan zaman dalam kehidupan selalu diikuti oleh bertambahnya jumlah penduduk di dunia dan pembangunan gedung-gedung baru, maka dibutuhkan suatu sistem pemompaan yang baik guna menyalurkan air bersih pada tiap unit beban, agar air dapat digunakan sesuai dengan kebutuhan. Suatu alat yang menyebabkan perubahan energi antara suatu sistem mekanik dan media fluida disebut mesin fluida. Sedangkan mesin yang digerakan secara mekanik untuk melakukan kerja pada sistem fluida dan kemudian merubah energi mekanik menjadi energi fluida disebut pompa. Secara garis besar, pompa dapat mengubah tenaga mekanis dari suatu sumber tenaga (penggerak) menjadi tenaga kinetis (kecepatan), dimana tenaga ini berguna mengalirkan cairan dan penghambat pengaliran. Pompa beroprasi membuat perbedaan tekanan antara bagian masuk (suction) dengan bagian keluar (discharge). Di dalam proses pendistribusian atau penyaluran air dari Water TreatmentPlant (WTP) untuk mengisi tower tank pada PKS PTPN IV ADOLINA dengan cara manual atau langsung menggunakan tenaga manusia yang akan menguras banyak energi dan membutukan waktu yang lama. Oleh sebab itu manusia menciptakan suatu alat yang dapat memindahkan fluida 1
dengan mengabaikan tenaga manusia serta menguras waktu yang dinamakan pompa. Pada umumnya pompa digunakan untuk menaikan fluida sebuah resevoir, pengairan, pengisian ketel, dan sebagainya. Dalam hal ini pelaksanaan oprasionalnya dapat bekerja secara tunggal, seri dan paralel yang semuanya tergantung pada kebutuhan dan peralatan yang ada. Dalam perencanaan instalasi pompa, dapat diketahui karakteristik pompa tersebut untuk mendapatkan sistem yang optimum. Hal ini yang membuat penulis mengangkat judul Analisa Performansi Pompa Sentrifugal Kapasitas 45 M³/Jam dari Water Treatment Plant (WTP) Ke Tower Tank Pada PKS PTPN IV ADOLINA, yang bertujuan untuk mengetahui kinerja pompa sentrifugal di PKS PTPN IV ADOLINA kec. Perbaungan, kab. Serdang Bedagai, SUMATRA UTARA dalam memenuhi kebutuhan pengguna air pada tower tank. Untuk jenis dan ukuran pompa dapat ditentukan berdasarkan kondisi pompa tersebut. Pada segi konstruksinya pompa dibuat secara khusus agar sesuai dengan kebutuhan kapasitas pompa yang di butuhkan, head dan jenis fluida yang dipompakan pada PKS PTPN IV PKS ADOLINA yang bergerak dalam bidang pengolahan kelapa sawit, menggunakan pompa proses produksinya yang digunakan adalah pompa sentrifugal dengan kapasitas dan head yang berbeda untuk melakukan pendistribusian atau penyaluran air dari Water Treatment Plant (WTP) menuju tower tank. B. Batasan Masalah Dalam penyusunan laporan tugas akhir ini, penulis membatasi masalahmasalah yang akan dibahas. Adapun pokok pembahasan masalah yang akan dibahas di dalam laporan tugas akhir ini adalah: 1. Bagaimana sistem kerja pompa pada PKS PTPN IV ADOLINA ; 2. Bagaimana spesifikasi pompa air dari Water Treatment Plant (WTP) ke Tower Tank yang digunakan; 2
3. Bagaimana performansi pompa air dari Water Treatment Plant (WTP) ke Tower Tank pada PKS PTPN IV ADOLINA. C. Tujuan Tugas Akhir Adapun yang menjadi tujuan dari penulis Tugas akhir ini adalah: 1. Untuk mengetahui sistem kerja pompa pada PKS PTPN IV ADOLINA; 2. Untuk mengetahui spesifikasi dari pompa tersebut; 3. Untuk mengetahui performansi pompa air dari Water Treatment Plant (WTP) ke tower tank pada PKS PTPN IV ADOLINA. D. Manfaat Tugas Akhir Adapun manfaat penuliasan Tugas Akhir ini adalah: Bermanfaat bagi penulis dalam memperluas wawasan ilmu pengetahuan terutama tentang pompa sentrifugal pada PKS PTPN IV ADOLINA; 1. Bermanfaat bagi para pembaca yang ingin mengetahui cara-cara kerja pompa; 2. Bermanfaat bagi para pembaca yang ingin mengetahui cara cara kerja pompa; 3. Bermanfaat bagi semua mahasiswa yang membaca agar dapat membedakan antara teori yang diperoleh dengan yang ada di lapangan. E. Metode Pengumpulan Data Adapun metode metode yang dilakukan penulis 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 literatur atau ke perpustakaan yaitu mengumpulkan informasi dari berbagai referensi yang berkaitan dengan Tugas akhir ini; 3. Komunikasi langsung dengan dosen pembimbing dan orang- orang yang memahami pompa. 3
F. Sistematika penulisan Sistematika dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: BAB I : PENDAHULUAN Membahas mengenai latar belakang permasalahan, tujuan dan pembatasan masalah serta sistematika penulisan dan analisa performansi pompa air dari Water Treatment Plant (WTP) ke tower tank PKS PTPN IV ADOLINA. BAB II : TINJAUAN PUSTAKA Membahas tentang sepesifikasi pompa, kapasitas pompa serta meliputi perhitungan head pompa (H), putaran pompa, putaran spesifikasi pompa (Ns), efisiensi pompa (np), 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 sepesifikasi pompa sentrifugal. BAB V : PENUTUP Menerangkan mengenai kesimpulan dan saran dari keseluruhan pembahasan tugas akhir ini. 4