ANALISA KINERJA POMPA SENTRIFUGAL UNTUK PENGISIAN AIR KETEL DI PT. EASTERN SUMATERA INDONESIA

(1)

14

ANALISA KINERJA POMPA SENTRIFUGAL

UNTUK PENGISIAN AIR KETEL DI

PT. EASTERN SUMATERA INDONESIA

1_{Timbul Purba,}2_{Anggiat Mangatur Nainggolan}

1_{Dosen Universitas Simalungun,}2_{Mahasiswa Teknik Mesin Universitas Simalungun}

ABSTRAK

Pompa Sentrifugal pengisian air Ketel yang digunakan adalah Pompa Sentrifugal jenis rumah keong dengan merek Kewpump/cw dengan Daya Pompa 14,5 HP, dan Head Pompa 20 M, dan Kapasitas Pompa 20 Liter / detik, Putaran pompa 2900 Rpm, dengan operasi ± 14 Jam. Elektromotor yang digunakan untuk menggerakkan Pompa adalah Elektromotor merek Teco, dengan Daya 11 KW. Berdasarkan permasalahan yang di bahas mengenai kapasitas aliran air pada pompa dan Head Pompa maka dapat diketahui berapa perbandingan diteoritis dan di spesifikasi pabrik, berdasarkan perbandingan itu maka dapat diketahui aliran air yang dipompakan dari pipa hisap sampai ke pipa tekan dengan Pompa Sentrifugal merek Kewpump/cw yaitu: Head Pompa 19.9 M dan Daya Pompa 14,7 HP.

Kata kunci :Pompa sentrifugal , Elektromotor , Pipa hisap , Pipa tekan.

I . PENDAHULUAN

Di industri air sangat di butuhkan untuk pendukung jalannya pengolahan itu sendiri, Untuk memenuhi kebutuhan ini, diperlukan suatu alat yang disebut “POMPA”. Pompa dapat memindahkan fluida/Air dari tempat yang rendah ke tempat yang tinggi dan mentransferkan dari sumber yang jauh hingga dekat dengan tujuan mudah dicapai.

Pemompaan adalah pemberian energi kepada fluida air untuk melakukan kerja mengalir melalui pipa ke suatu tempat yang diinginkan. Perpindahan fluida ini dapat terjadi karena adanya perubahan energi mekanik menjadi energi potensial. Dengan adanya pompa, maka kebutuhan dalam pendistribusian air ke pengolahan industri di PT. Eastern Sumatera Indonesia dapat berjalan dengan baik. Khususnya dalam pembahasan ini mengenai pompa dearator atau disebut juga pompa pengisian air ketel.

Oleh karea itu dengan menganalisa kinerja pompa sentrifugal untuk pengisian air ketel maka dapat kita ketahui berapa kecepatan aliran air dan head pompa dan dapat juga kita ketahui berapa head losses di pipa hisap dan pipa tekan.

(2)

15 II . LANDASAN TEORI.

2.1 Dasar Perhitungan Pompa Sentrifugal

➢ Analisa Kapasitas Pompa (Q)

➢ Berdasarkan Hukum Kontinuitas : Q = v x A. ( Victor L. Streeter, 1996 : 94)

➢ Luas penampang pipa (A) A = π

4 x D

2

_{(Sumber : sularso, 1994 :26)}

Dimana :

A = Luas penampang pipa ( m2 ) D = Diameter pipa suction ( m )

Π = 3,14

➢ Head Pompa

Head pompa adalah total head losses di sepanjang pipa hisap, pipa tekan dan head statis ( head suction + head discharge). Dalam menganalisa suatu pompa, maka head pompa harus diperhatikan dengan melakukan perhitungan yang sangat teliti.

A. Head Losses pada Pipa Hisap (Suction Pipe)

Head losses disepanjang pipa hisap merupakan kerugian yang terjadi pada pipa, yaitu : 1. Friction Losses

2. Strainer 3. Elbow 4. Foot Valve 5. Entrance

❖ Head Losses Friction losses (

𝐻

_𝑓

)

Friction losses adalah kerugian yang disebabkan oleh gesekan fluida dalam pipa. Besarnya kerugian dapat dihitung dengan persamaan Darcy Weisbach

𝐻

𝑓

= 𝑓 x

L D

x

V2 2g

( Victor L. Streeter, 1996 : 401) Dimana :

𝐻

_𝑓 = Friction losses ( m )

(3)

16

𝑓

= Koefisien gesekan pada pipa

L = Panjang pipa suction dari survey (m) D = Diameter pipa suction (m)

V = Kecepatan aliran dalam pipa (m/detik) G = Gravitasi bumi ( 9,8 m/det2)

Untuk mencari besarnya faktor gesekan ( f ) terlebih dahulu dicari besaran dari Reynold number dan hubungan antara ℇ

D . Reynold number dapat dihitung dengan rumus :

Reynold (

R

_e

) =

v x D

ν

Re = Reynold number

V = Kecepatan aliran (m/det) D = Diameter pipa (m)

𝑣 = Viskositas kinematik pada suhu 22oC

Bahan pipa yang terpasang dari Besi tuang (Cast Iron) yang harga

ε

= 0,25 mm. Dengan didapatnya harga ε/d maka dapat diperoleh harga koefisien gesek dari Diagram Moody.

(4)

17

(Gambar Diagram MOODY)

❖ Head Losses Strainer (HLs)

Saringan (Strainer) di tempatkan di ujung pipa hisap yang berfungsi untuk menyaring kotoran-kotoran atau partikel-partikel kasar supaya tidak ikut terbawa oleh pipa hisap sewaktu beroperasi. Apabila partikel-partikel terbawa maka dapat merusak roda gerak (impeller).

Besarnya head losses pada strainer dapat dihitung dengan rumus :

HL

s

=

k

s

x

v2

2 .g

(Sumber : sularso, 1994 : 28)

Dimana :

HL

s = Head losses pada strainer ( m )

k

s = Koefisien tahan pada saringan

V =Kecepatan aliran dalam pipa (m/detik) g = Gravitasi bumi ( 9,8 m/det2₎

❖ Head Losses Elbow (HLe)

Head losses pada elbow ini sangat mempengaruhi kecepatan aliran dalam pipa, maka penekanan jumlah elbow perlu dilakukan sekecil mungkin. Besarnya head losses pada elbow dapat dihitung dengan rumus :

HL

e

=

k

_e

x

v2

2 .g

Dimana :

HL

e = Head losses pada elbow ( m )

k

e = Konstanta elbow

v = Kecepatan aliran dalam pipa (m/detik) g = Gravitasi bumi ( 9,8 m/det2₎

(5)

18

Foot valve (katup kaki) berfungsi untuk menahan air yang berada di dalam pipa supaya tidak kembali kedalam pipa Water Intake bila pompa tidak beroperasi, mungkin bisa disebabkan terputusnya aliran arus listrik. Dimana air yang tertahan berfungsi sebagai priming pompa disaat menghidupkan pompa kembali.

Besarnya head losses pada foot valve dapat dihitung dengan rumus :

H

fv

=

k

v

x

v2

2 . g

Dimana :

Hfv = Head losses pada foot valve ( m )

k

_v = Koefisien tahanan pada katup kaki V = Kecepatan aliran dalam pipa (m/detik) g = Gravitasi bumi ( 9,8 m/det2₎

❖ Head Losses Entrance (HLen)

Head losses pada entrance merupakan kerugian akibat kecepatan masuk. Besarnya head losses pada entrance dapat dihitung dengan rumus :

HL

en

=k

en

x

v2

2 . g

Dimana :

HLen = Head losses pada entrance ( m )

k

en = Koefisien tahanan kecepatan

v = Kecepatan aliran dalam pipa (m/detik) g = Gravitasi bumi ( 9,8 m/det2)

Total head losses disepanjang pipa hisap (suction pipe)

Besarnya total head losses yang terjadi disepanjang pipa hisap dapat di hitung dengan rumus :

HLi = ( 𝐻𝑓 ) + ( HLs ) + ( HLe ) + ( Hfv ) + ( HLen ) Dimana :

HLi = Total head losses disepanjang pipa hisap ( m )

𝐻

_𝑓

=

Friction losses ( m )

(6)

19

HLe =Head losses pada elbow ( m ) Hfv =Head losses pada foot valve ( m ) HLen =Head losses pada entrance ( m )

B. Head Losses pada Pipa Tekan (Discharge Pipe).

Head losses disepanjang pipa tekan antara lain disebabkan pada : 1. Friction Losses

2. Gate Valve 3. Check Valve 4. Elbow 5. Entrance

❖ Head Losses Friction Losses (

𝐻

_𝑓

)

Besar faktor gesekan pada pipa tekan sama besar dengan faktor gesekan pada pipa hisap. Besarnya head losses pada friction losses dapat dihitung dengan rumus :

𝐻

_𝑓

= 𝑓 x

L D

x

v2 2g

.

𝐻

_𝑓

= Friction losses ( m )

𝑓

= Koefisien gesekan pada pipa

L = Panjang pipa discharge dari survey (m) D = Diameter pipa suction (m)

v = Kecepatan aliran dalam pipa (m/detik) g = Gravitasi bumi ( 9,8 m/det2₎

❖ Head Losses Gate Valve (Hgv)

Kegunaan utama dari gate valve adalah untuk menutup dan membuka aliran. Besarnya head losses pada gate valve dapat dihitung dengan rumus :

H

gv

=k

g

x

V2

2 . g

Dimana :

Hgv = Head losses pada gate valve ( m )

k

_g= Koefisien tahanan pada gate valve V = Kecepatan aliran dalam pipa (m/detik)

(7)

20

g = Gravitasi bumi ( 9,8 m/det2₎

❖ Head Losses Check Valve (Hcv)

Check valve berfungsi untuk menahan aliran balik dari air yang ada dalam pipa tekan yang dapat menghantam impeller sehingga dapat menimbulkan kerusakan pada pompa.

Besarnya head losses pada check valve dapat dihitung dengan rumus :

H

cv

=k

c

x

v2

2 . g

Dimana :

Hcv= Head losses pada check valve ( m )

k

_c= Koefisien tahanan pada check valve v= Kecepatan aliran dalam pipa (m/detik) g= Gravitasi bumi ( 9,8 m/det2)

❖ Head Losses Elbow (HLe)

Besarnya head losses pada elbow dapat dihitung dengan rumus :

HL

e

=n.k

e

.

v2

2 . g

Dimana :

HLe= Head losses pada check valve ( m )

k

_e= Konstanta elbow

v= Kecepatan aliran dalam pipa (m/detik) g= Gravitasi bumi ( 9,8 m/det2)

n= Jumlah elbow pada pipa tekan

❖ Head Losses Entrance (HLen)

Besarnya head losses pada kecepatan aliran dapat dihitung dengan rumus :

HLen

=k

en

x

v2

2 . g (Sumber sularso,1994 : 32)

Dimana :

HLen = Head losses pada entrance ( m )

k

_en = Koefisien tahanan kecepatan v= Kecepatan aliran dalam pipa (m/detik)

(8)

21

g= Gravitasi bumi ( 9,8 m/det2₎

➢ Total head losses disepanjang pipa tekan (discharge pipe).

Besarnya total head losses yang terjadi disepanjang pipa tekan dapat dihitung dengan rumus : HLt = ( 𝐻_𝑓 ) + (Hgv) + (Hcv) + (HLe) (HLen)

➢ Head Pompa (HP)

Head pompa adalah total head losses disepanjang pipa hisap, pipa tekan dan head statis ( head suction + head discharge).

Besarnya total head pompa dapat dihitung dengan rumus : HP = HLi + HLt + Hz Dimana :

HP = Head losses total pompa (m) HLi = Head losses pada pipa hisap (m) HLt = Head losses pada pipa tekan (m) Hz = Head statis (m) ➢ Daya Pompa

N

p

=

γ . Q . H_p η_p

(Sumber : Prijono) Dimana : Np= Daya pompa (HP)

γ = Berat jenis zat cair pada suhu 950_{C - 100}0_{C ( N/m}3₎ Q = Kapasitas pompa ( m3/s )

Hp = Head pompa ( m )

ηp = Efisiensi pompa ( % ) diambil 0,85 dimana ηp = 0,75 – 0,9.

III . METODELOGI PENELITIAN

3.1. Bagan Alir Penelitian

Atas dasar metode penelitian yang digunakan pada penelitian ini, dapat dibuat suatu alir kegiatan (flowchart) metode kerja analisa seperti terlihat pada gambar dibawah ini.

(9)

22

IV . ANALISA PERHITUNGAN / HASIL PEMBAHASAN

4.1. Data Pompa Sentrifugal.

Perbandingan Data spesifikasi Pabrik dan Data Spesifikasi hasil analisa teoritis pada Pompa Sentrifugal pengisian air ketel di PT. Eastern Sumatera Indonesia.

NO ANALISA SPESIFIKASI PABRIK SPESIFIKASI TEORITIS 1 Daya pompa 14,5 Hp 14,7 Hp 2 Head pompa 20 m 19,9 m 3 Kapasitas pompa 20 liter/detik 20 liter/detik 4 Putaran 2900 Rpm 2900 Rpm Survey Lokasi Menentukan Konsep dan Hipotesis Metode penelitian - Survey Literatur - Observasi Lapangan - Survey Wawancara Analisis Data - Kapasitas pompa - Head pompa - - Kesimpulan dan Saran Finish

(10)

23 pompa 5 Lama operasi 14 jam 14 jam 6 Merek elektromotor Teco Teco 7 Daya elektromotor 11 Kw 11 Kw 8 Diameter pipa 5 inchi 5 inchi 9 Panjang pipa hisap 30 m 30 m 10 Panjang pipa tekan 12 m 12 m

Data – data Spesifikasi pada tabel di atas adalah hasil real analisa yang dilakukan pada Pompa Sentrifugal pengisian Air Ketel, hasil diatas dapat diperoleh dari acuan pembahasan rumus - rumus pada Bab II yaitu di Landasan teori yang menerangkan dasar – dasar perhitungan Pompa Sentrifugal pengisian air Ketel dimana pada dasar perhitungan tersebut di jelaskan untuk mencari Head Pompa dan Daya Pompa.

V . KESIMPULAN

Berdasarkan hasil analisa perhitungan yang dilakukan pada pompa sentrifugal di PT. Eastern Sumatera Indonesia, kapasitas pompa teoritis lebih besar daripada kapasitas pompa lapangan. Ini terjadi karena adanya perubahan kecepatan aliran pada pompa tersebut. Begitu juga dengan analisa perhitungan pada head pompa. Hal lain yang dapat menyebabkan perbedaan perhitungan adalah pada accessories yang berupa elbow, check valve, dan gate valve yang telah rusak sehingga dapat mempengaruhi kapasitas aliran.

DAFTAR PUSTAKA

• Streeter L Victor, 1985, Mekanika Fluida Jilid 1 & 2. Erlangga. Jakarta

• SULARSO, HARUO TAHARA. Pompa dan kompresor, jakarta ; pradnya paramita, 1994