PERANCANGAN ULANG FIRE PROTECTION SYSTEM PADA FUEL SUPPLY SYSTEM UTILITY WORK MENGGUNAKAN SOFTWARE PIPE FLOW EXPERT (STUDY KASUS PT. PERTAMINA DPPU JUANDA) Bagus Faisal Darma Arif NRP. 2112 105 022 Dosen Pembimbing: Dr. Wawan Aries W, ST. MT Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember 2014
LATAR BELAKANG Bandara Juanda (Terminal 1) Kebutuhan Bahan Bakar Terminal 2 Juanda
LATAR BELAKANG KETERANGAN : DPPU = DPPU PERTAMINA JUANDA TJ 1 = TERMINAL JUANDA 1 TJ 2 = TERMINAL JUANDA 2
LATAR BELAKANG Tangki Pemadam Pump station Pompa Pemadam Tangki Foam
LATAR BELAKANG Foam Pipe Water Pipe Water Hydrant Foam Hydrant Valve Foam Sprinkler Valve Water Sprinkler
LATAR BELAKANG Sprinkler Loading System Sprinkler Storage Tank Pemadaman Tangki TImbun
RUMUSAN MASALAH Apakah existing sistem masih mampu memadamkan api jika terjadi kebakaran dengan pemadaman minimal adalah 30 menit (NFPA 20)? Apakah fire protection system existing masih mampu melayani sistem pemadaman dengan penambahan 4 tangki timbun baru, sehingga total tangki timbun menjadi 8 buah? Apakah diperlukan penambahan pompa baru untuk melayani sistem pemadam kebakaran yang mampu memadamkan 8 tangki timbun? (di-install secara paralel dengan pompa existing)
BATASAN MASALAH Pemadaman di fokuskan pada tangki timbun Jenis pipa yang digunakan adalah type galvanies steel schedule 40 Pipa selalu dalam kondisi terisi penuh Tidak terjadi kebocoran pada pipa Fluida kerja adalah air (water) Perpindahan panas di sekitar pipa di abaikan
TUJUAN Mengevaluasi existing apakah mampu memadamkan api jika terjadi kebakaran dengan pemadaman minimal adalah 30 menit (NFPA 20) Mengevaluasi fire protection system existing apakah masih mampu melayani sistem pemadaman dengan penambahan 4 tangki timbun baru, dengan total tangki timbun adalah 8 buah. Mengevaluasi Apakah diperlukan penambahan pompa (di-install secara paralel dengan pompa existing) baru untuk melayani sistem pemadam kebakaran yang mampu memadamkan 8 tangki timbun.
TINJAUAN PUSTAKA Sprinkler Hydrant Pillar Hose&Nozzle Tangki Pemadam Foam Concentrate Sistem Perpipaan Pompa Pemadam
TINJAUAN PUSTAKA Menurut NFPA standard 13 Kapasitas air pemadam kebakaran yang dialirkan oleh sprinkle sebesar 13gpm dan semua sprinkle bekerja pada tekanan kerja minimum sebesar 0.5 bar Hydrant pillar biasanya bekerja dengan tekanan minimum 4.9-6.5 bar. Kapasitas air yang dapat dialirkan oleh hydrant pilar bisa mencapai 250gpm (NFPA standard14). NFPA standard 1962 menyebutkan bahwa hose harus terbuat dari bahan yang non collapsible, artinya bahan yang tidak mudah hancur,dan lentur. Bagian luar dari hose dilengkapi dengan jacket yang disebut dengan covered hose, yang digunakan untuk melindungi hose jika terkena api. Nozzle adalah bagian ujung dari hose yang berfungsi untuk mengatur besar kecilnya debit air yang keluar dan juga bisa untuk mengatuk jangkauan dari fluida yang disemprotkan (nozzle spray dan nozzle Jet).
TINJAUAN PUSTAKA Pompa Seri Parallel Pompa Parallel Pompa Seri
PERSAMAAN ENERGI PADA SISTEM PERPIPAAN Dimana : γ γ + V 2 1 2g + Z 1 + H Pe = P 2 γ + V 2 2 2g + Z 2 + H LT1 2 P 1 H LT1 2 = berat jenis fluida = ρ x g ( kg m 2 s 2) = headloss total (m) = head loss mayor (m) + head loss minor (m) = h L + h lm = (f L V2 + K) D 2g P 1 & P 2 = tekanan fluida pada titik 1 & 2 pada kondisi absolut (N/m 2 ) V 1 & V 2 =kecepatan rata rata dari titik1sampai 2 (m/s) V = kecepatan rata rata pada installation perpipaan (m/s) Z 1 & Z 2 = elevasi antara titik 1 dan 2 (m) H Pe = head pompa (m)
TINJAUAN PUSTAKA Head Loss Mayor Relative roughness Friction factor h L = f L V 2 Reynold Number D 2g dimana ; f = koeffisien gesek pipa (moody diagram) L = panjang pipa (m) D = diameter pipa (m) V = kecepatan rata-rata dalam pipa (m/s) g = percepatan gravitasi (m/s 2 )
Head Loss Minor TINJAUAN PUSTAKA Table Koefisien acesoris pipa hazen williams Fitting Fitting Fitting K K Valves Ellbows Tees K Globe, fully Open 10 Regullar 90⁰, flanged 0.3 Line Flow, Flanged 0.2 Angle, Fully Open 2 Regullar 90⁰, treaded 1.5 Line Flow, treatded 0.9 Gate, Fully Open 0.15 Long radius 90⁰, flanged 0.2 Branch Flow, Flanged 1 Gate, 1/4 Closed 0.26 Long radius 90⁰, treatded 0.7 Branch Flow, Treatded 2 Gate, 1/2 Closed 2.1 Long radius 45⁰, treatded 0.2 Gate, 3/4 Closed 17 regullar 45⁰, treatded 0.4 Swing check, forward flow 2 H lm = K V2 2g Dimana : K = nilai koefisien loses accesoris V = kecepatan rata-rata dalam pipa (m/s) g = percepatan gravitasi (m/s 2 ) Area Ratio Loses Koefisien
METODOLOGI Identifikasi Masalah METODOLOGI Peninjauan Lapangan Studi Kepustakaan Parameter Perancangan
METODOLOGI Skema Fire Protection System pada DPPU Juanda Tabel Dimensi&Kapasitas Tangki Kode T 01 T 02 T 03 T 04 T 05 T 06 T 07 T 08 T 701 D 701 Tangki Tangki Tangki Tangki Tangki Tangki Tangki Tangki Tangki Tangki Nama Timbun 1 Timbun 2 Timbun 3 Timbun 4 Timbun 5 Timbun 6 Timbun 7 Timbun 8 Pemadam Foam D Ukuran (m) 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 9.8 1.2 T (m) 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.8 2.2 Full (kl) 2482 2414 2416 2408 2416 2415 2420 2461 Safe Q (kl) 2389 2393 2395 2389 2395 2396 2394 2397 Dst 700 2 (kl) 198 201 203 198 204 201 202 203
METODOLOGI Kebutuhan total kapasitas Tangki Pemadam berdasarkan NFPA standard 11 Foam portable system Foam Monitor Sistem Sprill fire protection Cooling sistem Dimana : Q = Kapasitas Total Air (mᵌ/s) A T = Luas Tangki Timbun (m 2 ) D = Diameter Tangki Timbun (m) n = Jumlah Tangki Timbun Q = 6.5 Lpm x A m 2 T Q = π 2 x D x 8.42 Q = 189 Lpm x n Q = 3.14 x 4.77Lpm x D x 8 Table Kebutuhan total Air pemadam kebutuhan lpm waktu Total satuan foam portable 12359 40 495 kl sprill fire 1512 40 61 kl cooling sistem 2085 50 105 kl jumlah foam yang dibutuhkan 371 40 15 kl total kebutuhan air untuk pemadam 674 kl
METODOLOGI Daya Pompa Daya Air (WHP) Daya Poros (BHP) NPSH WHP = γ x Q x H BHP = γ x Q x H η NPSHa NPSHr H pa - H ss H vp H lf Tersedia pada spesifikasi pompa
Pipe flow expert METODOLOGI Pembuatan model instalasi sesuai desain yang telah dirancang untuk sistem pemadaman pada tangki timbun pada PT.Pertamina DPPU Juanda. Pemberian (pengaturan) aksesoris instalasi sistem pemadam kebakaran seperti valve, fitting, reducer, dan lain-lain. Pemberian (pengaturan) sejumlah komponen kapasitas dan tekanan dari masing-masing alat pemadam, beserta harga kebutuhan dari kapasitas tekanan alat pemadam tersebut. Pemberian (pengaturan komonen pompa lengkap dengan kapasitas yang dialirkan dan putaran pompa (rpm) dan sebagainya.
Instalasi pada Pipe Flow Expert METODOLOGI
ANALISA DAN PEMBAHASAN STANDAR OPERASIONAL PROSEDUR T01 : Tangki timbun 1 T05 : Tangki timbun 5 B1 : Loading sistem T02 : Tangki timbun 2 T06 : Tangki timbun 6 B2 : Workshop T03 : Tangki timbun 3 T07 : Tangki timbun 7 B3 : Genset room T04 : Tangki timbun 4 T08 : Tangki timbun 8 B4 : Office. D07 : Tangki Pemadam D06 : Tangki Foam B5 : Office P07 : Pompa Pemadam H1-11 : Hydrant Pillar pada tangki timbun
ANALISA DAN PEMBAHASAN STANDAR OPERASIONAL PROSEDUR Tangki Terbakar 4 Tangki Terbakar 8 Tangki Terbakar Water Hydrant Tangki Timbun Foam Hydrant Tangki Timbun 5 hydrant 5 hydrant pillar ON 11 hydrant pillar ON Tabel Demand Flow Water Hydrant Office Water Sprinkler Tangki Timbun Foam Sprinkler Tangki Timbun Foam Sprinkler Loading System Water Sprinkler Office Keterangan pillar ON OFF OFF OFF OFF OFF tangki timbun yaitu foam dan water sprinkler akan ikut terbakar, sehingga tidak bisa digunakan Pada saat 4 tangki timbun terbakar sprinkler pada 11 Pada saat 8 tangki timbun terbakar sprinkler pada hydrant OFF OFF OFF OFF OFF tangki timbun yaitu foam dan water sprinkler akan pillar ON ikut terbakar, sehingga tidak bisa digunakan Foam Water Properties Jumlah Flow (mᵌ/s) Total (mᵌ/s) Jumlah Flow (mᵌ/s) Flow (mᵌ/s) Hydrant 5 0.015 0.075 5 0.015 0.075 4 Tangki Sprinkeler Total Flow 0.15 Hydrant 10 0.015 0.15 10 0.015 0.015 8 Tangki Sprinkeler Total Flow 0.3
ANALISA DAN PEMBAHASAN CONTOH PERHITUNGAN Data pipa Pipe Roughne Lengt NP Diameter Material Sch ss h S mm mm m P1 5" Steel (ANSI) Sch. 40 128.194 0.046 100 Data tangki reservoir Type Surface Nod Elevation Liquid Level Press. e m m bar.g Tank 1 N1 0 1 1 Tank 2 N2 0 1 3 Perhitungan Pada Single Line Pipe Hasil dari software pipe flow expert Properties Satua n Pump Flow Demand m 3 /s 0.0127 Velocity m/s 0.982 fric Loss m 0.733 Fitting loss m 0.006 Pump Head m 21.175 NPSHa m 20.032 NPSHr m 2.091 Efficiency % 51 Pump Power kw 5.16
ANALISA DAN PEMBAHASAN Hasil perbandingan software pipe flow expert dengan perhitungan manual Properties Satuan Pipe Flow Expert Hasil Perhitungan Debit m 3 /s 0.0127 0.0127 Kecepatan aliran m/s 0.98 0.984 Head Loss m 0.736 0.867 Head Pompa m 21.174 20.47 BHP kw 5.164 5.1 NHPSr m 20.032 20.057 Perhitungan Pada Single Line Pipe
ANALISA DAN PEMBAHASAN Grafik Karakteristik Ebara Pump Type Table Spesifikasi Daya Pompa
ANALISA DAN PEMBAHASAN Instalasi software pipe flow expert
ANALISA DAN PEMBAHASAN Instalasi software pipe flow expert Pipe 47 (hydrant pillar terjauh dari pump station)
ANALISA DAN PEMBAHASAN Grafik Pompa pada kondisi existing system Hydrant pillar
ANALISA DAN PEMBAHASAN Grafik Pompa pada pemadaman 8 tangki timbun menggunakan 1 pompa pemadam Hydrant pillar
ANALISA DAN PEMBAHASAN Grafik Pompa pada pemadaman 8 tangki timbun yang dirangkai secara paralel (pompa 1) Hydrant pillar
ANALISA DAN PEMBAHASAN Grafik Pompa pada pemadaman 8 tangki timbun yang dirangkai secara paralel (pompa 2) Hydrant pillar
ANALISA DAN PEMBAHASAN Tabel Data Pompa Properties Satuan 4 Tangki 8 Tangki Parallel Pump 1 Pompa 1 Pompa Pompa 1 Pompa 2 Speed Rpm 1450 1450 1450 1450 Flow Demand m 3 /s 0.15 0.3015 0.1507 0.1507 Velocity m/s 2.954 5.938 2.969 2.969 Suction Press Bar 0.8975 0.6522 0.7168 0.7168 Press Pipe 47 Bar 7.58-3.05 4.96 Discharge Press Bar 9.8725 0.6522 8.4815 8.4815 Head Pump m 79.979-79.337 79.337 NPSHr m 7.597-7.608 7.608 NPSHa m 19.279 16.772 117.431 117.431 Efficiency % 66-66 66 Pump Power kw 177.35-177.06 177.06
KESIMPULAN NFPA standard untuk hydrant pillar menyebutkan tekanan minimum sebesar 4,5 hingga 6,9 bar. Daya pompa dari spesifikasi adalah 220 kw dengan head adalah 100m, kesimpulan yang dapat diambil adalah sebagai berikut : Pada kondisi existing system tekanan yang dihasilkan pada titik terjauh yaitu hydrant pipa 47 adalah sebesar 7.58 bar. Daya pompa yang dihasilkan sebesar 177.35 kw dengan head pompa 79.979 m Dengan penambahan 4 buah tangki timbun baru dengan kapasitas yang sama yaitu 2000kL, jika menggunakan 1 pompa pemadam berdasarkan software pipe flow expert,sistem ini tidak bisa berjalan karena flowdemand tidak terpenuhi. Pemasangan pompa parallel untuk pemadaman 8 tangki timbun menghasilkan tekanan keluaran hydrant pada pipa 47 adalah sebesar 4.9869 bar. Daya pompa yang dihasilkan sebesar 177.06 kw dengan head pompa 79.337 m
TERIMA KASIH MOHON KRITIK DAN SARAN