ANALISA KERUGIAN HEAD SISTEM DISTRIBUSI AIR UMPAN BOILER DI
PT.PERTAMINA (PERSERO)
REFINERY UNIT IV CILACAP DENGAN
MENGGUNAKAN SOFTWARE PIPE FLOW EXPERT v6.39
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
DEDI YUSHARDI BANUREA
100401089
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
ABSTRAK
PT. Pertamina (Persero)
Refinery
Unit IV Cilacap merupakan salah satu unit
pengolahan minyak bumi yang menggunakan Sistem Pembangkit Tenaga Uap
sebagai sumber energi listrik. Untuk mendistribusikan air umpan yang berasal dari
unit
deaerator
menuju masing-masing unit
boiler
yang bekerja digunakan pompa
yang mengalirkan air umpan melauli jaringan perpipaan. Sistem perpipaan
merupakan bagian penting untuk menyalurkan air. Didalam pengoperasiannya
sistem perpipaan dapat mengalami kerugian yang diakibatkan oleh kekasaran
pipa, panjang pipa, kapasitas, maupun komponen-komponen yang terpasang pada
sistem perpipaan tersebut. Dalam penelitian ini peneliti melakukan peritungan
kerugian
head mayor
maupun kerugian
head minor
secara teoritis dan dengan
simulasi menggunakan aplikasi
pipe flow expert
v 6.39 dimana prosedur simulasi
berupa pengumpulan data-data pendukung simulasi selanjutnya menggambar
jaringan perpipaan yang terpasang kemudian melakukan perhitungan untuk
mendapatkan hasil simulasi yang selanjutnya akan dibandingkan dengan
perhitungan teoritis. Untuk menghitung kerugian mayor maupun kerugian minor
yang tarjadi pada sistem perpiaan dapat digunakan persamaan Darcy-weisbach,
dimana kapasitas aliran masing-masing sebesar 260.82 m
3/s, 269.7 m
3/s, 280.7
m
3/s, 290.86 m
3/s, 303.89m
3/s, 310.64 m
3/s, dan 320,8 m
3/s dengan total kerugian
head
5.34 m, 5.72 m, 6.20 m, 6.64 m, 7.14 m, 7.47 m, dan 7.96 m.
ABSTRACT
PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap is one of the petroleum
processing units that use Steam Generating System as a power plant. To distribute
the feed water from deaerator unit toward each boiler unit, it is used pumps that
flow feed water through the piping systems. Piping system is an important part to
distribute the water. During the operation, piping systems can have losses due to
the roughness of the pipe, pipe length, capacity, and components that apply on the
piping systemIn this study, researchers conducted a major head loss calculation
and minor head loss theoretically and by simulation using pipe flow applications
expert v 6.39 where the simulation procedure of gathering data to support further
simulation pipeline network attached drawing then perform calculations to obtain
simulation results next will be compared with theoretical calculations.To calculate
the major losses and minor losses in the piping system, it is used Darcy-Weisbach
equation, where each flow capacity of 260.82 m
3/ s, 269.7 m
3/ s, 280.7 m
3/ s,
290.86 m
3/ s, 303.89m
3/ s, 310.64 m
3/ s, and 320.8 m
3/ s with a total head loss
5.34 m, 5.72 m, 6.20 am, 6.64 m, 7.14 m, 7.47 m, and 7.96 m.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT, yang selama ini telah
memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan
skripsi ini.
Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana
Teknik di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara. Adapun judul skripsi ini adalah “Analisa Kerugian Head Sistem Distribusi
Air Umpan Boiler Di PT.Pertamina (Persero)
Refinery
Unit IV Cilacap
DenganMenggunakan Software Pipe Flow Expert v6.39”.
Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua
pihak yang telah membantu dan membimbing penulis dalam mpenulisan skripsi
ini. Untuk itu, melalui pengantar ini penulis menyampaikan terima kasih kepada :
1.
Orang tua dan saudara-saudara tercinta yang selalu memberikan doa dan
semangat kepada penulis
2.
Bapak Dr. Ing. Ir Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
3.
Bapak Ir. Tekad Sitepu, M.T selaku Dosen Pembimbing penulis di
Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara
4.
Bapak Abdi Restu Daud, S.E yang telah memberikan kesempatan kepada
penulis untuk melaksanakan penelitian ini di PT. Pertamina (PERSERO)
Refinery Unit IV Cilacap
5.
Bapak Fredy Prijasetia, S.T selaku
Section Head
di
Utilities Complex
yang
telah menerikan tempat kepada penulis untuk melaksanakan penelitian ini.
6.
Mas M. Tofik Ariyadi selaku pembimbing lapangan penulis yang
membantu penulis dalam peninjauan ke lapangan.
7.
Bang Edward Natal H.S yang memberikan data-data yang penulis
8.
Seluruh Staff Pengajar pada Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan pengetahuan kepada
penulis hingga akhir studi dan seluruh pegawai administrasi di
Departemen Teknik Mesin.
9.
Seluruh teman-teman mahasiswa Teknik Mesin khususnya stambuk 2010
dan juga adik-adik asisten Laboratorium Teknologi Mekanik 2011 dan
2012
Penulis menyadari bahwa laporan ini belum sempurna, baik segi teknik
maupun segi materi. Oleh sebab itu, penulis juga mengharapkan kritik dan saran
membangun demi terciptanya laporan yang lebih baik di masa yang akan datang.
Akhir kata, penulis berharap laporan ini dapat memberikan manfaat bagi
pembacanya.
Medan, Mei 2015
DAFTAR ISI
1.2 Perumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan Penelitian ... 2
1.4 Batasan Masalah ... 2
1.5 Manfaat Penelitian ... 3
1.6 Sistematika Penulisan ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1 Sistem Pembangkit Tenaga Uap ... 5
2.2 Aliran Fluida ... 6
2.3 Sifat Dasar Fluida ... 6
2.4 Karakteristik Aliran Fluida ... 11
2.4.1 Aliran Laminar atau Turbulen ... 13
2.4.2 Bilangan Reynolds ... 14
2.4.3 Daerah Masuk dan Aliran Berkembang Penuh ... 15
2.4.4 Tekanan dan Tegangan Geser ... 16
2.5 Aliran Dalam Pipa ... 17
2.6.1 Kerugian Head Mayor .. 23
2.6.2 Kerugian Head Minor ... 27
2.7 Pipa Seri ... 30
2.8 Pipa Paralel ... 31
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 32
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ... 32
3.1.1 Tempat Penelitian ... 32
3.1.2 Waktu Penelitian ... 32
3.2 Alat dan Bahan ... 32
3.1.1 Alat ... 32
3.2.2 Bahan ... 34
3.3 Prosedur Penelitian ... 34
3.4 Metode Analisa Dengan Menggunaka Pipe Flow Expert v.639 ... 36
3.5 Analisa Data ... 39
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 41
4.1 Perhitungan Secara Manual/Teoritis ... 41
4.1.1 Perhitungan Kapasitas Aliran pada Sistem Distribusi Air Umpan ... 41
4.1.2 Perhitungan Kecepatan Alira pada Tiap-tiap Section ... 42
4.1.3 Perhitungan Kerugian Head Mayor Pada Tiap-tiap Section... 43
4.1.4 Perhitungan Kerugian Head Minor Pada Tiap-tiap Section ... 46
4.2 Perhitungan Kerugian head (Head Losses) Dengan Menggunakan Aplikasi Pipe Flow Expert v6.39 ... 49
4.2.1 Hasil Perhitungan Dengan Mengggunakan Aplikasi Pipe Flow Expert v6.39 ... 50
4.3 Pembahasan Hasil Perhitungan ... 51
4.3.2 Hubungan Antara Kapasitas dengan Kerugian head Minor Teori dan
Simulasi ... 52
4.3.3. Hubungan Antara Kapasitas dengan Kerugian head Total Teori dan Simulasi ... 53
4.3.4 Perbandingan Total Kerugian headPada Masing-Masing Percabangan Boiler ... 54
BAB V KESIMPULAM DAN SARAN ... 56
5.1 Kesimpulan ... 56
5.2 Saran... 58
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Sifat Air Kekentalan Dan (Viskositas Kinematik)
Pada Tekanan Atmosfer ... 12
Tabel 2.2 Nilai Kekerasan Dinding Untuk Berbagai Pipa Komersil ... 24
Tabel 2.3 Nilai Koefisien Kekasaran Pipa Hazen-Williams... 25
Tabel 3.1 Data Deaerator ... 35
Tabel 3.2 Data Pompa ... 36
Tabel 3.3 Data Boiler ... 36
Tabel 3.4 Data Instalasi Pipa ... 36
Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Kecepatan Tiap-tiap Section ... 42
Tabel 4.2 Hasil perhitungan Bilangan Reynold Tiap-tiap Section ... 44
Tabel 4.3 Iterasi nilai f pada Ms.Excell ... 44
Tabel 4.4 Nilai f (faktor gesekan) tiap-tiap section ... 45
Tabel 4.5 Besar Mayor Losses pada tiap-tiap section ... 46
Tabel 4.6 Tabel Koefisien Gesekan Pada Komponen Sistem Perpipaan ... 47
Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Kerugian Minor Komponen Sistem Perpipaan ... 48
Tabel 4.8 Hasil Perhitungan Dengan MenggunakanPipe Flow Expert V6.39 ... 50
Tabel 4.10 Perbandingan Perhitungan Kerugian Head Minor Hasil Teoritis Dan
Simulasi ... 52
Tabel 4.11 Perbandingan Perhitungan Head Losses Minor Hasil Teoritis Dan
Simulasi ... 53
Tabel 4.12 Perbandingan Besar Kerugian Head Pada Tiap-Tiap
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Siklus Sederhana Sistem pembangkit Tenaga Uap ... 5
Gambar 2.2 Distribusi Gaya ... 9
Gambar 2.3 Penentuan Kekentalan ... 10
Gambar 2.4 Eksperimen Untuk Mengilustrasikan Jenis Aliran ... 13
Gambar 2.5 Daerah Masuk Aliran Sedang Berkembang Dan Aliran Berkembang Penuh Didalam Sebuah Pipa ... 15
Gambar 2.6 Distibusi Tekanan Sepanjang Pipa Horizontal ... 17
Gambar 2.7 Diagram Rheologi ... 18
Gambar 2.8 Tabung Aliran Membuktikan Persamaan Kontinuitas ... 20
Gambar 2.9 Tabung Aliran Fluida... 22
Gambar 2.10 Diagram Moody... 24
Gambar 2.11 Efek Bilangan Bilangan Reynolds Terhadap Koefisien Kerugian Pada Elbow 90o ... 28
Gambar 2.12 Komponen Katup Pada Sistem Perpipaan... 29
Gambar 2.13 Pipa Yang Dihubungkan Seri ... 30
Gambar 2.14 Pipa Yang Dihubungkan Paralel ... 31
Gambar 3.1 Pressure Indicator ... 32
Gambar 3.2 Termometer ... 33
Gambar 3.3 Orifice meter ... 33
Gambar 3.5 Proses Kalkulasi Data... 38
Gambar 3.6 Proses Penampilan Data ... 38
Gambar 3.7 Alur pengerjaan skripsi ... 40
Gambar 4.1 Skema Distribusi Air Umpan ... 41
Gambar 4.2 Jaringan Perpipaan pada Pipe Flow Expert v6.39 ... 49
Gambar 4.3Hasil simulasi menggunakan Pipe Flow Expert v6.39 ... 50
Gambar 4.4 Grafik Hubungan Kapasitas Dengan Kerugian Head Mayor ... 51
Gambar 4.5 Grafik Hubungan Kapasitas Dengan Kerugian Head Minor ... 53
Gambar 4.6 Grafik Hubungan Kapasitas Dengan Total Kerugian Head ... 54
DAFTAR NOTASI
Simbol Satuan
ρ Massa jenis (Kg/m3)
m Massa (Kg)
SG Specific Gravity -
μ Viskositas N.s/m2
F Gaya (N)
V Kecepatan (m/s)
τ Tegangan Geser (kg/m2)
D Diameter (m)
L Panjang (m)
f Faktor Gesekan -
Q Laju Aliran (m3/s)
R Jari – Jari (m)
g Gravitasi (m2/s)
Δh Perbedaan Head m.fluida
P Tekanan Kg/𝑐𝑐𝑐𝑐2
