44 BAB III
METDOLOGI PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di salah satu Pabrik Kelapa Sawit Tebing Tinggi Sumatra Utara dengan jangka waktu dua minggu.
3.2. Rancangan Penelitian
Jenis penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah penelitian deskriptif dengan mengoptimalkan temperatur pada deaerator untuk membantu mengurangi beban kerja boiler, juga mampu melihat ketinggian yang ideal deaerator dan meningkatkan kinerja pada mesin pompa agar lebih efisien dan efektif di pabrik kelapa sawit.
3.3. Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam proses penelitian ini adalah : 3.3.1. Alat
Alat yang digunakan dalam proses penelitian ini yaitu : a. Feed Water Tank
Feed water tank yang digunakan pada pabrik kelapa sawit ini berkapasitas 90 ton. Feed water tank adalah air umpan utama boiler yang dimulai dari akhir proses pemurnian air di pabrik kelapa sawit.
45
b. Deaeraor Dan Instalasi Sistem Perpipaan
Deaerator adalah perangkat yang banyak digunakan untuk menghilangkan kandungan oksigen dan gas-gas terlarut lainnya dari feedwater yang masuk ke steam generator (boiler). Deaerator yang digunakan pada pabrik kelapa sawit adalah jenis thermal deaerator dengan kapasitas 4.2 ton.
Sistem perpipaan adalah suatu sistem yang digunakan untuk transportasi fluida antar peralatan (equipment) dalam suatu pabrik atau dari suatu tempat ke tempat yang lain sehingga proses produksi dapat berlangsung. Adapun bagian – bagian dari sitem perpipaan tersebut adalah elbow, valve dan pipa.
Gambar 3.2 Deaerator Dan Instalasi Sistem Perpipaan c. Pompa
Pompa adalah mesin atau peralatan mekanis (kerja putar poros) yang digunakan untuk menaikkan cairan dari dataran rendah ke dataran tinggi atau untuk mengalirkan cairan dari daerah bertekanan rendah ke daerah yang bertekanan tinggi dan juga sebagai penguat laju aliran pada suatu sistem jaringan perpipaan.
Berikut spesifikasi pompa di pabrik kelapa sawit Tebing Tinggi : Table.3.1. Spesifikasi Pompa Pabrik Kelapa Sawit Tebing Tinggi
Merk Thorishima Type ETA N 65 x 50 - 315.1 Kapasitas 25 𝑚3/𝑗𝑎𝑚 Total head 35 m Putaran 1450/min Temperatur 10 – 100 ℃ Driver 7,5 kw Tahun 2005
46
Gambar 3.3 Pompa Deaerator Pabrik Kelapa Sawit d. Electro motor
Electro motor adalah suatu alat penggerak dengan menggunakan sumber energi listrik yang kemudian diubah menjadi tenaga gerak/putar yang dapat memuta pompa di pabrik kelapa sawit. Berikut spesifikasi electro motor di pabrik kelapa sawit Tebing Tinggi :
Table.3.2. Spesifikasi Electro Motor Pabrik Kelapa Sawit Tebing Tinggi
Merk (EEM) Electric Motor
Type EM 160MA-2 Voltage 380 V Daya 11 Kw Ampere 21.26 A Putaran 2930 rpm Weight 110 kg
47 e. Manometer
Manometer adalah alat ukur vakum yang digunakan untuk mengukur tekanan.
Gambar 3.5 Manometer Pada Pompa Deaerator Pabrik Kelapa Sawit f. Termometer
Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu (temperatur) pada tangki deaerator.
Gambar 3.6 Termometer Pada Deaerator Pabrik Kelapa Sawit 3.3.2. Bahan
Bahan yang digunakan dalam proses penelitian ini antara lain adalah a. Pipa
Spesifikasi pipa sebagai berikut : Tipe pipa iron galvanized. Diameter pipa isap 𝑑𝑠 = ∅3" Diameter pipa buang 𝑑𝑑 = ∅2" Panjang pipa isap 𝐿𝑠 = 1
48 b. Air
Air adalah substansi kimia dengan rumus kimia 𝐻2O satu molekul air tersusun atas dua atom hidrogen yang terikat secara kovalen pada satu atom oksigen. Air bersifat tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau pada kondisi standar, yaitu pada tekanan 100 kPa (1 bar) dan temperatur 273,15 K (0 °C). Namun disini diharapkan air sudah dalam kondisi norma sebagai air umpan boiler. Norma yang dimaksud adalah nilai kelarutan oksigen sudah ± ≤ 1 ppm dengan temperatur (T) 90 - 95°C. Dan air yang digunakan pada penelitian ini suhunya 90°C dalam ideal di lapangan. Dalam melihat potensi yang lebih baik air yang digunakan suhunya 95 - 105°C.
3.4. Tahapan Penelitian
Tahap persiapan pengumpulan data metode rancangan dan pengumpulan data untuk mendapatkan data-data masukan, penulis dalam rancangan mengunakan tiga macam pendekatan yaitu :
a. Observasi
Observasi ini meliputi survey lapangan dan literature secara langsung terhadap objek yang akan di lapangan.
b. Wawancara
Mengadakan wawancara dengan pimpinan perkebunan kelapa sawit dan pihak terkait dengan bertanya langsung mengenai data yang penulis perlukan.
c. Studi kepustakaan
Untuk melengkapi data-data yang diperlukan maka penulis melakukan studi kepustakan untuk menambah bahan ilmiah yang ada hubungannya dengan rancangan ini.
Data yang diperlukan penulis yang bersangkutan dengan kegitan penelitian sebagai berikut:
a) Data skunder, jenis data yang diperoleh dengan melakukan survey langsung ke lapangan atau sumber utama.
49 3.5. Pengamatan Penelitian
Pengamatan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah pada variasi temperatur 95 - 105°C dengan menghubungkan variasi ketinggian deaerator 6 m, 8 m, 10 m, dan 12 m.
Dalam melihat efisiensi pompa terhadap kerugian tekanan pada alur pipa serta melihat temperatur yang ideal dan tinggi aliran pipa yang tepat di area pompa dan deaerator yang berada pada salah satu pabrik kelapa sawit Tebing Tinggi. Adapun perhitungan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah :
3.5.1 Perhitungan Kecepatan Aliran Pada Pipa
Perhitungan ini bertujuan untuk mengetahui debit atau kecepatan aliran yang melalui masing-masing pipa yaitu pipa hisap ∅ 3” dan pipa tekan ∅ 2”. Untuk menghitung kecepatan aliran pada masing-masing pipa maka dapat menggunakan persamaan (2.21).
3.5.2 Perhitungan Kerugian Head
Adapun kerugian head yang dapat dihitung pada pabrik kelapa sawit yaitu :
1. Kerugian Head Akibat Gesekan Dalam Pipa
Perhitungan ini bertujuan untuk mengetahui kerugian head akibat gesekan yang melalui masing-masing pipa yaitu pipa hisap ∅ 3” dan pipa tekan ∅ 2”. Untuk menghitung kerugian head akibat gesekan pada masing-masing pipa maka dapat menggunakan persamaan (2.12).
2. Kerugian Head Pada Sambungan Pipa Elbow 90°
Perhitungan ini bertujuan untuk mengetahui kerugian head pada sambungan elbow 90°. Untuk menghitung kerugian head pada sambungan pipa elbow 90° maka dapat menggunakan persamaan (2.17).
50
3. Kerugian Head Pada Hambatan Gate Valve
Perhitungan ini bertujuan untuk mengetahui kerugian head pada hambatan gate valve. Untuk menghitung kerugian head pada hambatan gate valve maka dapat menggunakan persamaan (2.17).
4. Kerugian Headloss Total
Perhitungan ini bertujuan untuk mengetahui total kerugian-kerugian yang terdiri dari kerugian gesek aliran di dalam perpipaan dan head kerugian di dalam belokan-belokan (elbow), dan perkatupan (valve). Untuk menghitung kerugian head total pada instalasi maka dapat menggunakan persamaan (2.9).
5. Perhitungan Head Statis Total (Suction Head)
Perhitungan ini untuk mengetahui perbedaan tinggi antara permukaan zat cair pada sisi tekan dengan permukaan zat cair pada sisi isap. Untuk mengetahui head statis total dapat digunakan persamaan (2.7)
6. Perhitungan Head Total
Perhitungan head total merupakan kerugian total sistem perpipaan di feed water tank menuju deaerator. Untuk mengetahuinya dapat digunakan persamaan (2.19)
3.5.3 Perhitungan Nilai Net Positif Suction Head (NPSH)
Perhitungan ini bertujuan untuk mengetahui apakah pompa beroperasi dengan aman dan terhindar dari peristiwa kavitasi, sebagai syarat utama adalah harga NPSH yang tersedia (NPSHa) harus lebih besar daripada NPSH yang diperlukan (NPSHr). Untuk menghitung nilai NPSHa dapat menggunakan persamaan (2.30), sedangkan untuk menghitung nilai NPSHr dapat menggunakan persamaan (2.31 dan 2.32).
51
3.5.4 Perhitungan Efisiensi Pompa dan Daya Pompa
Efisiensi pompa didefinisikan sebagai perbandingan antara daya air dengan daya poros. Perlu kita ketahui bahwa efisiensi pada pompa di pabrik kelapa sawit Tebing Tinggi yaitu 80%. Perumusan efisiensi adalah sebagai berikut:
Efisiensi pompa merupakan rasio antara daya hidrolis (Ph) dengan daya motor penggerak (Pm), persamaan (2.24).
Daya hidrolis adalah daya yang diperlukan oleh pompa untuk mengangkat sejumlah zat cair pada ketinggian tertentu. Daya hidrolis dapat dicari dengan persamaan (2.29).
3.6. Mekanisme Aliran Fluida
Berdasarkan acuan yang telah diamati dapat diketahui mekanisme aliran air pada pabrik kelapa sawit Tebing Tinggi yaitu :
Gambar 3.7. Sketsa Aliran Air Menuju Deaerator
Berdasarkan kondisi di pabrik kelapa sawit Tebing Tinggi pompa yang digunakan adalah jenis pompa sentripugal (ETA-N 65x50-31_5.1) dengan ketinggian deaerator 8 m. Pada dasarnya pompa tersebut berfungsi untuk memindahkan air dari feed water tank menuju deaerator dengan tempetaratur 90°C. Setelah terjadi proses pendistribusian air menuju deaerator, diharapkan air yang sudah masuk deaerator memiliki temperatur yang tinggi agar kadar
FEED WATER
p
52
oksigen yang terkandung di dalam air dapat terlepas yang berguna untuk mempermudah proses pemanasan boiler serta mencegah proses kavitasi pada pipa di pabrik kelapa sawit. Pada bagian deaerator diharapkan proses meminimalisirkan oksigen sangat optimal supaya memudahkan boiler dalam menghasilkan uap dan menghemat bahan bakar, dalam proses tersebut dibutuhkan temperatur air yang tinggi karena dengan sifat pemanasan inilah faktor kelarutan oksigen menurun.
53 3.7. Bagan Alur Penelitian
Tidak
Ya
Gambar 3.8. Bagan Alur Penelitian Mulai Survei Pompa Pengumpulan data pompa (existing) Pelengkapan data Pengolahan dan Analisis Data Selesai Kesimpulan
54 3.8. Jadwal Penelitian
10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8
Pengajuan Judul Pemilian Area Penelitian
Seminar Proposal Penelitian ke PKS Penyusunan Laporan
Penelitian Seminar Tugas Akhir
Bulan (2019-2020) Jenis Kegiatan
