KARYA AKHIR KEMAMPUAN KERJA POMPA TORAK (RECIPROCATING) TERHADAP KAPASITAS YANG DIHASILKAN DI PABRIK MINI PTKI MEDAN

KARYA AKHIR KEMAMPUAN KERJA POMPA TORAK (RECIPROCATING) TERHADAP KAPASITAS YANG DIHASILKAN DI PABRIK MINI PTKI MEDAN Karya Akhir ini diajukan untuk Melengkapi Salah Satu Persyaratan untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Terapan Oleh : RUDIANSYAH PUTRA 065203003 PROGRAM DIPLOMA IV TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012

ABSTRAK Mini Plant atau Pabrik Kecil adalah sebuah pabrik mini yang terdiri dari menara destinasi methanol, menara pendingin air, alat penukar panas, berbagai jenis pompa, katup, kompresor, ketel uap, unit kendali dan sebagainya merupakan sarana praktek bagi mahasiswa dan juga untuk keperluan kursus kursus jangka pendek karyawan pabrik yang ingin memperoleh tambahan pengetahuan dan keterampilan dalam mengoperasikan suatu pabrik. Berbagai jenis pompa seperti halnya pompa reciprocating mempunyai torak, plunger, diafragma yang bergerak maju mundur didalam sebuah silinder. Silinder dilengkapi katup-katup isap dan buang. Gerakan dari torak, plunger, diafragma bersamasama dengan gerak yang sesuai dari katup-katup yang menyebabkan cairan mengisi dan tersalur secara silih berganti dari silinder. Kapasitas yang dihasilkan oleh pompa reciprocating ini adalah debit air sebesar lebih kurang 5 liter/menit sedangkan Kemampuan Kerja Pompa pada bukaan stroke 100% adalah sebesar 86,76% dan mengalami penurunan kemampuan kerja pompa sebesar 13,24%.

KATA PENGANTAR Dengan mengucapkan puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat rahmat dan anugerah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya akhir ini. Tidak lupa pula penulis ucapkan ribuan terima kasih kepada Ayahanda dan Ibunda tercinta yang tak pernah letih mengasuh, membesarkan, memberi dukungan moral maupun materil dan selalu menyertai Adinda dengan do a sampai Adinda menyelesaikan Karya Akhir ini. Dalam pelaksanaan Karya Akhir ini penulis mendapatkan banyak bantuan dan bimbingan, oleh karena itu penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada: 1. Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, M.S.M.E selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Sumatra Utara. 2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Pelaksanaan Harian Ketua Program Studi Teknologi Instrumentasi Pabrik. 3. Bapak Rahmat Fauzi ST, MT. selaku Sekretaris Program Studi Teknologi Instrumentasi Pabrik. 4. Bapak Drs. Hasdari Helmi, MT selaku Koordinator Program Studi Teknologi Instrumentasi Pabrik dan sekaligus merupakan Dosen Wali penulis. 5. Bapak Ir. A. Rachman Hasibuan selaku Dosen Pembimbing penulis yang telah banyak memberikan masukkan dan arahan dalam penulisan karya Akhir ini. 6. Orang tua tercinta dan keluar yang telah memberikan dukungan moril dan materil serta do a-do anya.

7. Rekan-rekan mahasiswa jurusan Teknologi Instrumentasi Pabrik yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu, khususnya angkatan 2006 yang telah banyak membantu penulis. 8. Seluruh anggota keluarga yang telah banyak membantu dalam menyukseskan tugas akhir saya ini. Penulis menyadari bahwa Karya Akhir ini masih ada terdapat kekurangankekurangan dan masih jauh dari kesempurnaan dikarenakan keterbatasan pengetahuan dan wawasan dalam ruang lingkup pembelajaran. Untuk itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran sebagai penyempurnaan dari Karya Akhir ini. Semoga karya akhir ini ada manfaatnya bagi kita semua terutama bagi penulis sendiri. Medan, Januari 2012 Penulis, Rudiansyah Putra

DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... iv DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL... xi BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Tujuan dan Manfaat Penulisan... 2 1.3 Rumusan Masalah... 3 1.4 Batasan Masalah... 3 1.5 Metode Penulisan... 3 1.6 Sistematika Penulisan... 4 BAB II LANDASAN TEORI... 6 2.1 Pengertian Pompa... 6 2.2 Konstruksi Pompa... 6 2.2.1 Mesin Penggerak... 7 2.2.2 Pompa... 7 2.2.3 Sistem Pipa Masuk dan Keluar Cairan... 7

2.3 Klasifikasi Pompa... 8 2.3.1 Pompa Sentrifugal... 9 2.4.5 Pompa Rotari... 14 2.4.6 Pompa Torak (Reciprocating)... 15 2.4 Gangguan Kerja Pompa... 16 2.5 Tinggi Tekan Pompa... 16 BAB III POMPA RECIPROCATING... 18 3.1 Umum... 18 3.2 Jenis Pompa Torak... 18 3.2.1 Pompa Aksi Langsung... 18 3.2.2 Pompa Tenaga... 20 3.2.3 Pompa Jenis Tenaga Kapasitas Kecil... 20 3.2.4 Pompa Jenis Diafragma... 24 3.2.5 Desain Lainnya... 26 3.3 Karakteristik Pompa Torak... 27 3.3.1 Pompa Aksi Langsung Simpleks... 28 3.3.2 Pompa Tenaga... 29 3.3.3 Pompa Jenis Tenaga Kapasitas Kecil... 30

3.3.4 Kapasitas Kecepatan... 31 3.3.5 Kekentalan Cairan dan Temperatur Air... 32 3.3.6 Ujung Sebelah Cairan dan Uap... 33 3.3.7 Paking Batang dan Piston... 37 3.3.8 Katup Ujung Cairan... 39 3.3.9 Gawai-gawai Kapasitas Variabel... 43 3.4 Konstruksi Pompa Torak... 43 3.5 Faktor Operasi Kerja Pompa Torak... 45 3.6 Komponen Pompa Torak... 47 3.7 Prinsip Kerja Pompa Torak... 48 3.8 Instrumentasi Pendukung pada Proses Kerja Pompa Torak... 49 3.8.1 Valve... 49 3.8.2 Water Tank... 51 3.8.3 Strainer... 51 3.8.4 Drain Valve... 52 3.8.5 Reflect Discharge Valve... 52 3.8.6 Pressure Gauge... 53 BAB IV KEMAMPUAN KERJA POMPA RECIPROCATING TERHADAP KAPASITAS YANG DIHASILKAN... 54

4.1 Umum... 54 4.2 Perlunya Kapasitas dan Kemampuan dalam Penggunaan Pompa Reciprocating... 54 4.3 Data Pengamatan... 55 4.4 Perhitungan Rata-Rata... 56 4.5 Menghitung Operasi Kerja Pompa Pada Bukaan Stroke 100%...... 57 4.6 Menghitung Unjuk Kemampuan Kerja Pompa Pada Bukaan Stroke 100%... 57 4.7 Menghitung Perubahan Kemampuan Kerja Pompa Pada Bukaan Stroke 100%... 58 BAB V PENUTUP... 59 5.1 Kesimpulan... 59 5.2 Saran... 59 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Konstruksi Pompa... 8 Gambar 2.2 Kelas dan Jenis Pompa... 9 Gambar 2.3 Pompa Sentrifugal... 10 Gambar 2.4 Rumah Keong pompa tunggal mengkonversikan energi cairan menjadi tekanan statis... 11 Gambar 2.5 Diffuser mengubah arah aliran dan membantu dalam mengubah kecepatan menjadi tekanan... 11 Gambar 2.6 Pompa Turbin menambahkan energi kepada cairan sejumlah impuls... 12 Gambar 2.7 Pompa propeler menghasilkan hampir seluruh tinggi-tekannya oleh aksi pada cairan... 13 Gambar 2.8 Pompa aliran-campur memakai gaya sentrifugal maupun pengangkatan sudu-sudu pada cairan... 13 Gambar 2.9 Pompa Rotari Roda Gigi Luar... 14 Gambar 3.1 Pompa piston dupleks mendatar aksi langsung. Ujung sisi uap adalah sebelah kiri, ujung sisi cairan adalah kanan... 19 Gambar 3.2 Pompa slush dupleks uap... 19

Gambar 3.3 Pompa plunyer jenis katup-jambangan (por-valve) yang diberi paking pada ujung luar, sistem dupleks, mendatar... 19 Gambar 3.4 Pompa tenaga plunyer tripleks terbaik untuk keperluan tekanan tinggi.... 21 Gambar 3.5 Pompa plunyer tekanan tinggi yang berukuran besar... 22 Gambar 3.6 Pompa plunyer volume terkontrol mempunyai sekerup penyetel panjang langkah... 23 Gambar 3.7 Unit diafragma piston untuk pemompaan volume terkontrol mempunyai minyak untuk menggerakkan diafragma yang akan memompa cairan... 23 Gambar 3.8 Pompa diafragma jenis tekanan yang digerakkan dengan daya yang mempunyai katup-katup bola... 23 Gambar 3.9 Keluaran Pompa ini dapat disetel sewaktu beroperasi... 24 Gambar 3.10 Pompa semprot diafragma kecepatan tinggi, langkah pendek beroperasi pada 60 sampai 80 psi dan mengalirkan bahan-bahan kimia... 25 Gambar 3.11 Unit pompa aksi tunggal plunyer rotari mempunyai plunyer yang disusun melingkar... 25 Gambar 3.12 Pompa perpindahan bervariasi dengan piston yang paralel; tabung silinder dan piston-pistonnya berputar bersama dengan unit penggerak... 26

Gambar 3.13 Tabung silinder dan piston-piston pada pompa ini berayun pada suatu besaran sudut guna menyetel laju aliran buangnya... 27 Gambar 3.14 Pompa pelat penggoyang perpindahan yang bervariasi, pelat W tidak berputar bersama dengan poros penggerak... 27 Gambar 3.15 Pompa pelat penggoyang perpindahan yang bervariasi, pelat W tidak berputar bersama dengan poros penggerak... 28 Gambar 3.16 Kurva-kurva buang untuk tiga jenis pompa tenaga. (a) Aksi ganda simpleks. (b) Aksi ganda dupleks. (c) Aksi tunggal tripleks... 29 Gambar 3.17 Ujung cairan jenis pelat katup... 33 Gambar 3.18 Ujung cairan jenis jambangan katup... 34 Gambar 3.19 Pompa plunyer yang diberi paking luar... 34 Gambar 3.20 Paking pada bagian atas silinder cairan... 35 Gambar 3.21 Ujung cairan pompa tripleks mendatar... 35 Gambar 3.22 Katup-katup sisi hisap dan sisi buang... 36 Gambar 3.23 Ujung cairan pompa tripleks vertikal... 36 Gambar 3.24 Katup rata yang digerakkan oleh piston... 36 Gambar 3.25 Katup uap piston-seimbang... 37 Gambar 3.26 Katup jenis piston seimbang lainnya... 38 Gambar 3.27 Hubungan katup uap... 38

Gambar 3.28 Paking batang piston... 39 Gambar 3.29 Paking untuk piston cairan... 39 Gambar 3.30 Katup cakra rata dengan rusuk penguat (rib) miring... 40 Gambar 3.31 Katup-katup jenis bola... 40 Gambar 3.32 Katup yang dituntun oleh sayap untuk cairan-cairan yang kental...... 41 Gambar 3.33 Katup yang dituntun sayap untuk cairan-cairan jernish tekanan tinggi 41 Gambar 3.34 Katup tekanan rendah untuk cairan-cairan kental... 42 Gambar 3.35 Katup tekanan kental... 42 Gambar 3.36 Komponen Pompa Torak (Reciprocating)... 47 Gambar 3.37 Gate Valve... 50 Gambar 3.38 Water Tank... 51 Gambar 3.39 Strainer... 51 Gambar 3.40 Drain Valve... 52 Gambar 3.41 Reflect Discharge Valve... 52 Gambar 3.42 Pressure Gauge... 53

DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Data Pengamatan Pengujian Kerja Pompa Reciprocating... 55

DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Piping Diagram Proses Kerja Pompa Reciprocating ke Stasiun Destilasi