analisis sistem penyediaan air proses guna pemenuhan

ISU TEKNOLOGI STT MANDALA VOL.14 NO.2 DESEMBER 2019 p-ISSN 1979-4819 e-ISSN 2599-1930 68

ANALISIS SISTEM PENYEDIAAN AIR PROSES GUNA PEMENUHAN KEBUTUHAN PRODUKSI

Markus1, Yogie Pratama Supriyadi2

Teknik Mesin, Sekolah Tinggi Teknologi Mandala Bandung

Abstrak PT Rajawali Hyoto merupakan perusahaan manufaktur yang memproduksi bahan

bangunan dan cat, dimana bahan baku yang berperan penting adalah air. Analisis Tugas Akhir ini bertujuan untuk menganalisa kelayakan sistem penyediaan yang ada untuk mengetahui penggunaan air proses yang di butuhkan oleh PT Rajawali Hyoto dengan rencana pembesaran kapasitas produksi. Hasil akhir dari penelitian Tugas Akhir ini dapat digunakan sebagai referensi yang berkaitan dengan penyuplaian air, perhitungan kerugian head dari aksesoris dan kerugian aliran serta besarnya debit yang terjadi pada sistem penyediaan. Hasil pengolahan dan analisis data menunjukkan bahwa pompa sentrifugal yang terinstalasi adalah GRUNDFOS type NS 30-36 dengan Q (debit) 10 - 42 H (head) 16,5 - 36 m, n (rpm) 2950, P (daya) 4,5 kW, f (frekuensi) 50 Hz, dan rata-rata penggunaan pada tahun 2017 sebesar 72,39 m3/8jam serta target dari penggunaan air sebesar 240 m3/8jam. Apabila target terealisasi, kebutuhan pompa yang tepat yaitu dengan spesifikasi diameter inlet 65mm atau 2 ½ inch, diameter outlet 50 mm atau 2 inch dan P (daya) sebesar 7,5 kW, Q (debit) sebesar 30 m3/jam

, H (head) sebesar 44,43 m, namun jika memilih operasi kerja pompa yang tepat ialah menggunakan operasi kerja paralel karna harga H (head) tetap sebesar 44,43 m namun, Q (debit) yang bertambah menjadi 270,144 m3/8jam. Kata kunci : penyediaan air proses, pompa sentrifugal, head, debit

1. PENDAHULUAN

Pompa merupakan pesawat

angkut yang bertujuan untuk

memindahkan zat cair melalui saluran

tertutup. Pompa menghasilkan suatu

tekanan yang sifat hanya mengalir dari

suatu tempat ke tempat yang

bertekanan lebih rendah. Atas dasar

kenyataan tersebut maka pompa harus

mampu membangkitkan tekanan fluida

sehingga dapat mengalir atau

berpindah. Fluida yang dipindahkan

adalah fluida inkompresibel atau fluida

yang tidak dapat dimampatkan.

Pompa sentrifugal banyak sekali

diggunakan dalam sistem penyuplaian

air dari reservoar ke produksi ,PT

Rajawali Hyoto merupakan perusahaan

manufaktur yang memproduksi bahan

bangunan dan cat, peranan air proses

untuk pemenuhan kebutuhan sangat

penting maka dari itu utility officer di

tuntut agar sistem penyediaan air

proses bejalan 100%.

Berdasarkan data dari PT Rajawali

Hyoto, penggunaan air proses adalah

sebesar 164 m3 perhari. Dengan

adanya rencana penambahan

kuantitas produksi menjadi 240 m3

perhari, maka dibutuhkan analisis

untuk mengetahui apakah sistem

penyediaan yang bekerja saat ini

mampu memenuhi target.

Pemanfaatan air atau biaya yang harus

dikeluarkan dari waktu ke waktu

semakin mahal, sehingga para pelaku

industri menekankan utilisasi dalam

rangka proses produksi di gunakan se-

efisien dan se-efektif mungkin,

sehingga dapat menekan salah satu

ongkos produksi.


Dengan adanya penambahan kuantitas

produksi, maka perlu dilakukan

perubahan pada sistem penyediaan air

proses. Di dalam pelaksanaannya perlu

dilakukan analisa dan perhitungan

pada sistem penyediaan yang ada

sehingga perubahan dapat dilakukan

se efisien mungkin.

1.1 Tinjauan Pustaka

1.1.1 Pengertian dan fungsi pompa

Pompa merupakan peralatan utama

maupun sebagai pendukung utama

yang sangat penting dalam dunia

industri. Pemakaian pompa yang pada

awalnya hanya terbatas pada

penyediaan air untuk keperluan sehari-

hari, tetapi seiring dengan

berkembangnya teknologi di industri

saat ini, pompa banyak digunakan

untuk kebutuhan di berbagai sektor

industri terutama di industri proses,

industri kimia, industri tekstil, industri

minyak, industri pembangkitan tenaga

listrik, irigasi, perusahaan air bersih,

untuk pelayanan gedung dan lain-

lain.[E]

Pompa berfungsi mengkonversikan

energi mekanis poros dari penggerak

mula menjadi energi potensial atau

tekanan fluida (zat) cair. Pompa

digunakan untuk mengangkat zat cair

dari tempat yang lebih rendah ke

tempat yang lebih tinggi atau

mengalirkan cairan ke tempat yang

menghasilkan tekanan atau ketinggian

tertentu, dimana tidak

dimungkinkannya cairan tersebut

mengalir secara alami. [E]

Pompa juga dapat digunakan untuk

mensirkulasikan cairan, misalnya air

pendingin atau pelumas yang melewati

mesin-mesin dan peralatan.

Penggunaan pompa yang demikian

luas dengan berbagai macam jenis dan

bentuknya, memerlukan pengetahuan

yang cukup tentang berbagai

penerapan dan pemilihan jenis atau

tipe pompa yang tepat sesuai dengan

kebutuhan, kondisi dan lingkungan

operasi yang dilayaninya.

Pengetahuan yang diperlukan tersebut

mulai dari tujuan penggunaannya, jenis

dan sifat zat cair yang dipompakan,

keadaan lingkungan, karakteristik head

dan kapasitasnya, pemilihan

penggeraknya, bahkan sampai pada

konstruksi, pemasangan/instalasi dan

perawatannya.

1.1.2 Bilangan Reynold

Pada tahun 1839,Hagen (AS)

mengamati bahwa fluida bergerak

dalam lapisan dengan gradien

kecepatan. Dia mengamati bahwa

gradien kecepatan dalam pipa

melingkar mengikuti hukum parabola,

dengan laju alir rendah, jenis aliran ini

disebut LAMINAR ketika laju alir aliran

fluida tinggi, penyediaan kecepatan

memiliki bentuk yang jauh lebih datar

dan aliran jenis ini dikenal sebagai

TURBULENT. Kecepatan rata-rata

yang menghasilkan aliran turbulen

lebih besar dari pada aliran laminar,

cairan yang diberikan pada saluran

tertentu. Untuk kedua arus,

penumpukan kecepatan berada di

sepanjang radius pipa, dan kecepatan

maksimum terjadi di garis tengah. [B]

Osborne Reynolds melakukan

eksperimen pada tahun 1883

(Manchester) bahwa pada aliran

laminar, arus fluida tetap sejajar. Hal ini

ditunjukkan dengan bantuan filamen

zat warna yang disuntikkan ke dalam

aliran yang tetap utuh pada kecepatan

aliran rendah di dalam tabung. Seiring

kecepatan aliran meningkat (melalui


katup kontrol), sebuah titik tercapai

dimana filamen pewarna pada mulanya

mulai terombang-ambing kemudian

warnanya menyebar ke seluruh

penampang yang menunjukkan bahwa

partikel cair tidak lagi bergerak secara

tertib namun menempati posisi relatif

yang berbeda di bagian hilir berturut-

turut. [B]

Osborne Reynolds menemukan bahwa

kemunculan aliran laminar dan turbulen

dalam sebuah pipa

Gambar 2. 1 Osborne Reynolds menunjukkan arus

laminar dan turbulen [A]

2. METODOLOGI PENELITIAN Metode dalam melaksanakan penelitian Tugas Akhir ini adalah dengan mengunakan metode deskriftif dan korelasional. metode deskriftif diggunakan untuk mengetahui kondisi atau karakteristik sistem penyediaan air proses sedangkan metode korelasional digunakan untuk mengetahui pengaruh-pengaruh atau hubungan dari kerugian-kerugian yang terjadi pada sistem penyediaan air proses. secara kuantitif. Data yang diperlukan diperoleh dari beberapa sumber, yaitu :

Data penelitian Data didapat dari fenomena yang terjadi pada water treatment plant (WTP) di PT Rajawali Hiyoto.

Diskusi Diskusi dilakukan secara rutin disetiap pertemuan dengan pembimbing. Data yang diperoleh dari cara ini adalah informasi mengenai kinerja pompa tersebut, masalah–masalah yang sering terjadi dan hal–

hal teknis lainnya yang berkaitan, diskusi dilakukan juga dengan pihak PT Rajawali Hiyoto, untuk menunjang keakuratan data analisa yang diperoleh.

Literatur Studi literatur dilakukan untuk menunjang analisa yang dilakukan. Data yang diperoleh dari cara ini adalah bahan–bahan teoritis untuk penyelesaian Tugas Akhir ini. Adapun pengumpulan data yang diperlakukan adalah sebagai berikut: 1) Waktu dan Tempat Penelitian

Pada penelitian Tugas Akhir ini, penulis melakukan penelitian dimulai pada Minggu pertama bulan September 2018 sampai dengan selesai. Lokasi pengambilan data dalam penelitian ini bertempat pada water treatment plant (WTP) di PT Rajawali Hiyoto yang bertempat di Jalan Industri II No.8 Leuwigajah - Cimahi Selatan.

2) Survey lapangan Survey lapangan dilakukan sebagai langkah awal untuk mengetahui kondisi aspek-aspek penting dalam mengevaluasi permasalahan yang terjadi pada system penyediaan air serta melakukan pengukuran - pengukuran berdasarkan data yang didapat dari hasil observasi dengan tujuan mengetahui penelitian.

2.1 Diagram Alir Penelitian

Gambar 3. 1 Diagram alir (flow chart)


3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Spek pompa yang terinstalasi Spek pompa sentrifugal yang terinstalasi adalah merk grundfos type NS 30 – 60, ukuran lebih terperinci pada gambar 4.1 sebagai berikut :

Pada name plate diketahui spek pompa yang terinstalasi adalah sebagai beirkut : GRUNDFOS type NS 30-36 Q (debit) = 10 - 42 m3/det H (head) = 16,5 - 36 m n (putaran) = 2950 rpm P (daya) = 4,5 kW f (frekuensi) = 50 Hz 3.2 Koefisien Hanzen Wiliam Pada tabel berikut dapat diambil data Nilai C pada koefisien Hanzen wiliam untuk material PVC.

material nilai C

almunium 130 - 150

fiber 140

galvanis 120

plastik 130-140

PVC 150

Tabel 4. 2 Koefisien Hanzen wiliam untuk material yang berbeda

3.3 Sifat fisik air Pada tabel berikut dapat diambil data sifat fisik air pada 250C.

Tabel 4. 3 Sifat fisik air pada 1 atm

3.4 Pipa pvc schedule 40 Pada tabel berikut dapat diambil data untuk pipa diameter 2 inchi.

Tabel 4. 4 Ukuran nominal pipa PVC schedule 40 [H]


4.5 Instalasi sistem penyediaan air proses Instalasi sistem penyediaan air proses di water treatment plant PT. Rajawali hyoto.

Gambar 4. 2 Instalasi sistem penyediaan air proses

3.6 Penentuan aliran

Re =ρ . 𝑣 . 𝐷

𝜇

Dimana:

ρ = massa jenis kg/m3 𝑣 = kecepatan rata – rata aliran (𝑚/𝑑𝑒𝑡) D = dimeter dalam (m)

𝜇 = viskositas (𝑘𝑔

𝑚.𝑠)

Dari tabel 4.2 ρ = 997 kg/m3 Dari table 4.3 umtuk pipa pvc D

2inch = 0,0526 m maka, r = 0,0263 m

𝑣 =𝑄

𝐴

Qmin(debit)=10m3/jam=0,00277 m3/det

Qmax(debit)=42 m3/jam = 0,01167 m3/det

𝐴(𝑙𝑢𝑎𝑠 𝑝𝑒𝑛𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔) = 𝜋 𝑟2 = 3,14 𝑥 0,0262 m = 0,0021 m2

𝑣 = kecepatan rata – rata aliran

𝑚/𝑑𝑒𝑡

𝑣 (10m3

det) =

Q

𝐴=

0,00277m3/det

0,0021 m2

= 0,132 𝑚/𝑑𝑒𝑡

Dari tabel 4.2 𝜇 = 0,000890𝑘𝑔

𝑚.𝑠

Bilangan reynold

Re =ρ . 𝑣 . 𝐷

𝜇

Tabel 4. 1 Tabel variasi debit terhadap bilangan reynold

Debit (m3/jam) Re

10 7777,94

12 9309,96

14 10841,98

16 12432,93

18 14023,87

20 15555,89

22 17146,83

24 18678,85

26 20269,79

28 21801,81

30 23333,83

32 24924,78

34 26456,79

36 28047,74

38 29461,91

40 31111,78

42 32702,72

3.7 Head pada discharge

Head kerugian pada pipa

𝐻𝑓 = 10,666 𝑄1,85

𝐶1,85 𝐷4,85

Dimana : Q = (debit m3/det)

𝐶 (koefisien) = (dari tabel 4.1) = 150

𝐷 (dimeter dalam) = Dari table 4.3 umtuk pipa pvc 2inch = 0,0525 (m) L (panjang pipa) = 29,9 (m)

Tabel 4. 2 Head kerugian pada pipa discharge

Re

head pipa

(m)

7777,94 0,899

9309,96 1,268

10841,98 1,685

12432,93 2,149

14023,87 2,681

15555,89 3,262

17146,83 3,885

18678,85 4,544

20269,79 5,271

21801,81 6,043

23333,83 6,861

24924,78 7,770

26456,79 8,679

28047,74 9,633

29461,91 10,687

31111,78 11,751

32702,72 12,861


Head kerugian pada satu belokan 900

𝐻𝑓 = 𝑓𝑣2

2 𝑔

Dimana :

𝑣 = kecepatan rata – rata aliran (𝑚/𝑑𝑒𝑡)

𝑓 = koefisien kerugian

g = Percepatan gravitasi (m/s2)

Pada tabel 1.4 nilai 𝑓 pada satu belokan 900 = 1,5 Karna jumlah belokan total pada discharge berjumlah 7 Maka 𝑓 = 1,5 x 7 = 10,5

Tabel 4. 3 Head kerugian pada belokan discharge

Re head knee (m)

7777,94 0,931

9309,96 1,344

10841,98 1,827

12432,93 2,394

14023,87 3,034

15555,89 3,748

17146,83 4,525

18678,85 5,397

20269,79 6,331

21801,81 7,339

23333,83 8,421

24924,78 10,227

26456,79 10,815

28047,74 12,138

29461,91 13,524

31111,78 14,994

32702,72 16,527

Head kerugian pada gate valve Tabel 4. 4 Head kerugian pada gate valve

Re head gate valve (m)

7777,94 0,013

9309,96 0,019

10841,98 0,026

12432,93 0,034

14023,87 0,043

15555,89 0,053

17146,83 0,064

18678,85 0,077

20269,79 0,090

21801,81 0,104

23333,83 0,120

24924,78 0,137

26456,79 0,154

28047,74 0,173

29461,91 0,193

31111,78 0,214

32702,72 0,236

Head kerugian pada check valve Tabel 4. 5 Head kerugian pada check valve

Re head check valve (m)

7777,94 0,088

9309,96 0,128

10841,98 0,174

12432,93 0,228

14023,87 0,289

15555,89 0,357

17146,83 0,431

18678,85 0,514

20269,79 0,603

21801,81 0,699

23333,83 0,802

24924,78 0,974

26456,79 1,030

28047,74 1,156

29461,91 1,288

31111,78 1,428

32702,72 1,154

Head kerugian pada filter Head kerugian pada pipa x Tinggi kolom (t = 1,8 m)

Tabel 4. 6 Head kerugian pada filter

Re head filter (m)

7777,94 1,618

9309,96 2,282

10841,98 3,033

12432,93 3,868

14023,87 4,825

15555,89 5,871

17146,83 6,993

18678,85 8,179

20269,79 9,487

21801,81 10,877

23333,83 12,349

24924,78 13,986

26456,79 15,622

28047,74 17,339

29461,91 19,236

31111,78 21,151

32702,72 23,149

Head total pada discharge

𝐻 = ℎ𝑝𝑖𝑝𝑎 + ℎ𝑘𝑛𝑒𝑒 + ℎ𝑔𝑎𝑡𝑒 𝑣𝑎𝑙𝑣𝑒 + ℎ𝑐ℎ𝑒𝑐𝑘 𝑣𝑎𝑙𝑣𝑒 + ℎ𝑓𝑖𝑙𝑡𝑒𝑟

Tabel 4. 7 Head total pada discharge

Re

head

pipa

(m)

head

knee

(m)

head

gate

valve

(m)

head

check

valve

(m)

head

filter

(m)

head

total

(m)

7777,94 0,899 0,931 0,013 0,088 1,618 3,549

9309,96 1,268 1,344 0,019 0,128 2,282 5,041

10841,98 1,685 1,827 0,026 0,174 3,033 6,745

12432,93 2,149 2,394 0,034 0,228 3,868 8,673

14023,87 2,681 3,034 0,043 0,289 4,825 10,872

15555,89 3,262 3,748 0,053 0,357 5,871 13,291

17146,83 3,885 4,525 0,064 0,431 6,993 15,898

18678,85 4,544 5,397 0,077 0,514 8,179 18,711

20269,79 5,271 6,331 0,090 0,603 9,487 21,782

21801,81 6,043 7,339 0,104 0,699 10,877 25,062

23333,83 6,861 8,421 0,120 0,802 12,349 28,553

24924,78 7,770 10,227 0,137 0,974 13,986 33,094


26456,79 8,679 10,815 0,154 1,030 15,622 36,3

28047,74 9,633 12,138 0,173 1,156 17,339 40,439

29461,91 10,687 13,524 0,193 1,288 19,236 44,928

31111,78 11,751 14,994 0,214 1,428 21,151 49,538

32702,72 12,861 16,527 0,236 1,154 23,149 54,347

3.8 Head pada suction

Head kerugian pada pipa

Tabel 4. 8 Head kerugian pada pipa suction

Re head pipa (m)

7777,94 0,899

9309,96 1,268

10841,98 1,685

12432,93 2,149

14023,87 2,681

15555,89 3,262

17146,83 3,885

18678,85 4,544

20269,79 5,271

21801,81 6,043

23333,83 6,861

24924,78 7,770

26456,79 8,679

28047,74 9,633

29461,91 10,687

31111,78 11,751

32702,72 12,861

Head kerugian pada strainer

Tabel 4. 9 Head kerugian pada strainer

Re head strainer (m)

7777,94 0,123

9309,96 0,179

10841,98 0,243

12432,93 0,319

14023,87 0,404

15555,89 0,499

17146,83 0,603

18678,85 0,719

20269,79 0,844

21801,81 0,978

23333,83 1,122

24924,78 1,363

26456,79 1,442

28047,74 1,618

29461,91 1,803

31111,78 1,999

32702,72 2,203

Head kerugian pada gate valve

Tabel 4. 10 Head kerugian pada gate valve

Re head gate valve (m)

7777,94 0,013

9309,96 0,019

10841,98 0,026

12432,93 0,034

14023,87 0,043

15555,89 0,053

17146,83 0,064

18678,85 0,077

20269,79 0,090

21801,81 0,104

23333,83 0,120

24924,78 0,137

26456,79 0,154

28047,74 0,173

29461,91 0,193

31111,78 0,214

32702,72 0,236

Head kerugian pada check valve

Tabel 4. 11 Head kerugian pada gate valve

Re head check valve (m)

7777,94 0,088

9309,96 0,128

10841,98 0,174

12432,93 0,228

14023,87 0,289

15555,89 0,357

17146,83 0,431

18678,85 0,514

20269,79 0,603

21801,81 0,699

23333,83 0,802

24924,78 0,974

26456,79 1,030

28047,74 1,156

29461,91 1,288

31111,78 1,428

32702,72 1,154

Head total pada suction

𝐻 = ℎ𝑝𝑖𝑝𝑎 + ℎ𝑘𝑛𝑒𝑒 + ℎ𝑔𝑎𝑡𝑒 𝑣𝑎𝑙𝑣𝑒 + ℎ 𝑐ℎ𝑒𝑐𝑘 𝑣𝑎𝑙𝑣𝑒

Tabel 4. 12 Head kerugian total pada suction

Re

head

pipa

(m)

head

knee

(m)

head

gate

valve

(m)

head

check

valve

(m)

head

strainer

(m)

head

total

(m)

7777,94 0,899 0,264 0,013 0,088 0,123 1,387

9309,96 1,268 0,384 0,019 0,128 0,179 1,978

10841,98 1,685 0,522 0,026 0,174 0,243 2,65

12432,93 2,149 0,684 0,034 0,228 0,319 3,414

14023,87 2,681 0,867 0,043 0,289 0,404 4,284

15555,89 3,262 1,071 0,053 0,357 0,499 5,242

17146,83 3,885 1,353 0,064 0,431 0,603 6,336

18678,85 4,544 1,542 0,077 0,514 0,719 7,467

20269,79 5,271 1,809 0,090 0,603 0,844 8,617

21801,81 6,043 2,097 0,104 0,699 0,978 9,921

23333,83 6,861 2,406 0,120 0,802 1,122 11,311

24924,78 7,770 2,922 0,137 0,974 1,363 13,166

26456,79 8,679 3,099 0,154 1,030 1,442 14,395

28047,74 9,633 3,468 0,173 1,156 1,618 16,048

29461,91 10,687 3,864 0,193 1,288 1,803 17,32

31111,78 11,751 4,284 0,214 1,428 1,999 19,105

32702,72 12,861 4,722 0,236 1,154 2,203 20,971


3.9 Head total

Perbedaan tinggi antara pipa keluar dan pipa isap

𝐻𝑎 = 𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖 𝑠𝑢𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛 − 𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖 𝑑𝑖𝑠𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒 𝐻𝑎 = 10 m – 5,87 m = 4,13 m

Head kecepatan keluar

𝑣2

2 𝑔

Dimana : 𝑣 = kecepatan rata – rata aliran (𝑚/𝑑𝑒𝑡) 𝑓 = koefisien kerugian g = Percepatan gravitasi (m/s2)

Tabel 4. 13 Head kecepatan keluar

Re head kec keluar (m)

7777,94 0,088

9309,96 0,128

10841,98 0,174

12432,93 0,228

14023,87 0,289

15555,89 0,357

17146,83 0,431

18678,85 0,514

20269,79 0,603

21801,81 0,699

23333,83 0,802

24924,78 0,974

26456,79 1,030

28047,74 1,156

29461,91 1,288

31111,78 1,428

32702,72 1,154

𝐻𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐻𝑎 +𝑣2

2 𝑔+ 𝐻𝑑𝑖𝑠𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒 + 𝐻𝑠𝑢𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛

Tabel 4. 14 Head total

Re

𝐻𝑎

(m)

𝑣2

2 𝑔

(m)

𝐻𝑑𝑖𝑠𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒

(m)

𝐻𝑠𝑢𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛

(m)

head

total

(m)

7777,94 4,13 0,088 3,549 1,387 9,154

9309,96 4,13 0,128 5,041 1,978 11,277

10841,98 4,13 0,174 6,745 2,65 13,699

12432,93 4,13 0,228 8,673 3,414 16,455

14023,87 4,13 0,289 10,872 4,284 19,575

15555,89 4,13 0,357 13,291 5,242 23,02

17146,83 4,13 0,431 15,898 6,336 26,795

18678,85 4,13 0,514 18,711 7,467 30,822

20269,79 4,13 0,603 21,782 8,617 35,132

21801,81 4,13 0,699 25,062 9,921 39,812

23333,83 4,13 0,802 28,553 11,311 44,796

24924,78 4,13 0,974 33,094 13,166 51,364

26456,79 4,13 1,030 36,3 14,395 55,855

28047,74 4,13 1,156 40,439 16,048 61,773

29461,91 4,13 1,288 44,928 17,32 67,666

31111,78 4,13 1,428 49,538 19,105 74,201

32702,72 4,13 1,154 54,347 20,971 81,022

3.10 Head target 240 m3/8jam = 30 m3/jam = 0,0083 m3/det

𝐴(𝑙𝑢𝑎𝑠 𝑝𝑒𝑛𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔) = 𝜋 𝑟2 = 3,14 𝑥 0,0262 m = 0,0021 m2

𝑣 = kecepatan rata – rata aliran

𝑚/𝑑𝑒𝑡

𝑣 (m3

det) =

Q

𝐴=

0,0083 𝑚3/𝑑𝑒𝑡

0,0021 m2

= 3,952 𝑚/𝑑𝑒𝑡 Head kerugian gesek pipa

𝐻𝑓 = 10,666 𝑄1,85

𝐶1,85 𝐷4,85x L

Dimana :

Q (debit) = 0,0083 (m3/det) 𝐶 (koefisien) = (dari tabel 1.3) = 150

𝐷 (dimeter dalam) = untuk pipa pvc schedule 40 = 0,0525 (m)

L (panjang pipa) = 29,9 (m)

𝐻𝑓 = 10,666 𝑄1,85

𝐶1,85 𝐷4,85 𝑥 29,9𝑚

=10,666 𝑥 (0,000141)

10611,3 𝑥 (6,206𝑥10−7)𝑥 29,9

=0,00151

0,00664 𝑥 29,9

= 0,227 x 29,9

= 6,789 m

Head kerugian pada satu belokan 900 pada discharge


2 𝑔

Pada tabel 1.4 nilai 𝑓 pada satu belokan 900 = 1,5 Karna jumlah belokan total pada discharge berjumlah 7

Maka 𝑓 = 1,5 x 7 = 10,5 Head kerugian pada discharge


2 𝑔= 10,5𝑥

3,952 2

2 𝑥 9,8

= 8,368 𝑚 Head kerugian pada satu belokan

900 pada suction


2 𝑔

Pada tabel 1.4 nilai 𝑓 pada satu belokan 900 = 1,5


Karna jumlah belokan total pada suction berjumlah 2

Maka 𝑓 = 1,5 x 2 = 3 Head kerugian pada suction


2 𝑔= 3 𝑥

3,952 2

2 𝑥 9,8

= 2,39 𝑚

Head kerugian pada gate valve


2 𝑔

Dari tabel 1.4 𝑓 =0,15


2 𝑔= 0,15 𝑥

3,952 2

2 𝑥 9,8

= 0,12 𝑚

Head kerugian pada check valve


2 𝑔

Dari tabel 1.4 𝑓 = 1


2 𝑔= 1 𝑥

3,952 2

2 𝑥 9,8

= 0,797

Head kerugian pada filter Head kerugian pada pipa x Tinggi kolom (t = 1,8 m)

𝐻𝑓 = 6,789 𝑚 𝑥 1,8 𝑚

= 12,22 𝑚

Head kerugian pada strainer


2 𝑔

Dari tabel 1.4 𝑓 = 1,4


2 𝑔= 1,4 𝑥

3,952 2

2 𝑥 9,8

= 1,12 𝑚

Perbedaan tinggi antara pipa keluar dan pipa isap 𝐻𝑎 = 𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖 𝑠𝑢𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛 − 𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖 𝑑𝑖𝑠𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒 𝐻𝑎 = 10 m – 5,87 m = 4,13 m

Head kecepatan keluar

𝑣2

2 𝑔

𝐻𝑓 = 1 𝑥3,952 2

2 𝑥 9,8=

15,621

19,6= 0,797 𝑚

Head total pada discharge

𝐻 = ℎ𝑝𝑖𝑝𝑎 + ℎ𝑘𝑛𝑒𝑒 + ℎ𝑔𝑎𝑡𝑒 𝑣𝑎𝑙𝑣𝑒 + ℎ𝑐ℎ𝑒𝑐𝑘 𝑣𝑎𝑙𝑣𝑒 + ℎ𝑓𝑖𝑙𝑡𝑒𝑟

𝐻 = 6,789 + 8,368 + 0,12 + 0,797 + 12,22 = 28,29 𝑚

Head total pada suction

𝐻 = ℎ𝑝𝑖𝑝𝑎 + ℎ𝑘𝑛𝑒𝑒 + ℎ𝑠𝑡𝑟𝑎𝑖𝑛𝑒𝑟 + ℎ𝑔𝑎𝑡𝑒 𝑣𝑎𝑙𝑣𝑒 + ℎ 𝑐ℎ𝑒𝑐𝑘 𝑣𝑎𝑙𝑣𝑒

𝐻 = 6,789 + 2,39 + 1,12 + 0,12 + 0,797

= 11,216 𝑚

Head total

𝐻𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐻𝑎 +𝑣2

2 𝑔+ 𝐻𝑑𝑖𝑠𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒 + 𝐻𝑠𝑢𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛

𝐻𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 4,13 + 0,797 + 28,29 + 11,216 = 44,43 𝑚

3.11 Data debit air PT Rajawali

Hyoto

Data berikut di ambil dari percobaan yang di lakukan d PT Rajawali Hyoto

Tabel 4. 15 Data debit air pompa

No Debit 𝑙 /det

1 5,94

2 5.03

3 5,94

4 5,94

5 5,94

6 5,94

7 5.03

8 5,94

9 5,94

10 5.03

11 5,94

12 5,94

13 5,86

14 5.13

15 5,86

Rata-Rata 5,69

Debit rata-rata

= 5,69 𝑙/𝑑𝑒𝑡 = 20484 𝑙/𝑗𝑎𝑚 = 20,484 m3/jam x 8 𝑗𝑎𝑚

= 163,872 m3/8jam


3.12 Operasi kerja pompa

Gambar 4. 1 Grafik operasi seri dan parallel untuk pompa

dengan spek yang sama

Dari grafik dapat diketahui

Untuk operasi kerja paralel maka harga H (head) tetap namun , Q(debit) di kali 2 Q (debit) awal Q pompa 1 + Q pompa 2 = 0,34 m3/min + 0,34 m3/min = 0,68 m3/min = 40,968 m3/jam = 327,75 m3/8jam Q (debit) target Q pompa 1 + Q pompa 2 = 0,5 m3/min + 0,5 m3/min = 1 m3/min =60 m3/jam = 480 m3/8jam

Untuk operasi kerja seri harga Q (debit) tetap namun, H (head) di kali 2 H (head) awal H pompa 1 + H pompa 2 =23,02 m + 23,02 m = 40,04m H (head) target H pompa 1 + H pompa 2 = 44,43 m + 44,43 m = 86,86 m

3.13 Pemilihan pompa

Gambar 4. 5 Diagram pemilihan pompa umum

Dari diagram dapat diketahui :

Kebutuhan pompa awal Q (debit) = 0,3414 m3/min

H (head) = 20,484 m, Maka pompa yang tepat adalah : 65 x 50 B2 – 5 3,7 Dimana : Diameter inlet 65mm = 2 ½ inch Diameter outlet 50mm = 2 inch P (daya) = 3,7 kW

Kebutuhan pompa target Q (debit) = 0,5 m3/min

H (head) = 44,43 m Maka pompa yang tepat adalah : 65 x 50 C2 – 5 7,5 Dimana : Diameter inlet 65mm = 2 ½ inch Diameter outlet 50mm = 2 inch P (daya) = 7,5 Kw


3.14 Analisis head Bedasarkan hasil perhitungan

variasi debit terhadap head, diketahui bahwa apabila debit meningkat maka harga head pun akan membesar, penggunaan air proses pada PT Rajawali Hyoto yang di rencanakan meningkat dari 165 m3/8jam menjadi 240 m3/8jam tentu akan mengalami peningkatan head yang cukup signifikan.

Bedasarkan hasil perhitungan, kebutuhan awal sebesar 165 m3/8jam dengan instalasi sistem penyediaan air proses yang ada diketahui bahwa head pompa yang terjadi pada sistem penyediaan air proses yang terinstalasi

sebesar 20,5 m, maka dapat diketahui bahwa pompa mampu mendristribusikan air proses karna head max pompa yang terinstalasi sebesar 36 m lebih besar dari kebutuhan.

Pada kebutuhan air proses yang di rencanakan meningkat sebesar 240 m3/8jam dengan instalasi sistem penyediaan air proses yang ada diketahui bahwa head yang terjadi pada sistem penyediaan air proses adalah sebesar 44,43 m, sedangkan head max pada pompa yang terinstalasi sebesar 36 m, maka diketahui bahwa pompa tidak mampu mendristribusikan air proses. Maka jika kebutuhan air proses yang di rencanakan meningkat di butuhkan head spek pompa yang lebih besar dari 44,43 m.

4.15 Analisis operasi kerja pompa

Bedasarkan hasil perhitungan, apabila menggunakan pompa tunggal dengan instalasi sistem penyediaan yang ada diketahui bahwa Q (debit) sebesar 135,072 m3/8jam dan H (head)

sebesar 44,43 , Operasi kerja pompa jika target sebesar 240 m3/8 jam terealisasi apabila menggunakan operasi kerja seri tidak akan tercapai karna hanya harga H (head) yang

bertambah menjadi 86,86 m, sedangkan Q (debit) tetap sebesar 135,072 m3/8jam.

Operasi kerja pompa yang tepat Apabila target sebesar 240 m3/8 jam terealisasi adalah menggunakan operasi kerja paralel karna harga H

(head) tetap sebesar 44,43 m namun, Q (debit) yang bertambah menjadi 270,144 m3/8jam.

4.16 Analisis pemilihan pompa

Berdasarkan data pengunaan air PT Rajawali hyoto tahun 2017, rata-rata penggunaan air sebesar 72,39 m3/8jam, kebutuhan Q (debit) pompa awal sebesar 20,484 m3/jam dan H

(head) sebesar 20,484 m, Berdasarkan grafik pompa yang tepat adalah type 65 x 50 B2 – 5 3,7 dengan rincian diameter inlet 65mm atau 2 ½ inch, diameter outlet 50mm atau 2 inch dan P (daya) sebesar 3,7 kW. Sedangkan spek pompa yang terinstalasi adalah Q (debit) sebesar 10 - 42, H (head) sebesar 16,5 - 36 m diameter inlet 65mm atau 2 ½ inch, diameter outlet 50mm atau 2 inch dan P (daya) sebesar 4,5 kW, dapat diketahui bahwa spek pompa lebih besar dari pada kebutuhan, maka pompa mampu memenuhi kebutuhan penggunaan air proses.

Apabila target sebesar 240 m3/8 jam terealisasi dengan instalasi sistem penyediaan yang ada diketahui bahwa, Kebutuhan pompa menjadi Q (debit) sebesar 30 m3/jam , H (head) sebesar

44,43 m, Berdasarkan grafik pompa yang tepat adalah type 65 x 50 C2 – 5 7,5 dengan rincian diameter inlet 65mm atau 2 ½ inch, diameter outlet 50mm atau 2 inch dan P (daya) sebesar 7,5 kW, dapat diketahui bahwa spek pompa yang ada lebih kecil dari pada kebutuhan, maka pompa tidak mampu memenuhi kebutuhan penggunaan air proses


4. Simpulan Dan Saran 4.1 Simpulan Berdasarkan hasil analisis perhitungan yang telah di lakukan pada data yang telah di dapat dari divisi engineering PT Rajawali Hyoto, sehingga dapat di Tarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Pompa sentrifugal yang terpasang

tidak dapat memenuhi akan kebutuhan air proses yang di rencakan meningkat, karna head max sebesar 36 m sedangkan head

yang di butuhkan sebesar 44,43 m 2. Berdasarkan grafik pemilihan

pompa yang tepat adalah type 65 x 50 C2 – 5 7,5 dengan rincian diameter inlet 65mm atau 2 ½ inch, diameter outlet 50mm atau 2 inch dan P (daya) sebesar 7,5 kW

3. Operasi kerja pompa yang tepat Apabila target sebesar 240 m3/8 jam terealisasi adalah menggunakan operasi kerja paralel karna harga H (head) tetap namun, Q (debit) yang bertambah menjadi 270,144 m3/8jam.

4.2 Saran

Saran yang dapat menjadi masukan pada penelitian Tugas Akhir ini, dimana berdasarkan hasil analisis dan perhitungan yang di perlukan dengan pertimbangan secara teoritis dan penggunaan praktis di lapangan, dengan rencanana akan kenaikan kebutuhan air proses, sehingga dapat menjadi saran untuk dipertimbangan PT Rajawali Hiyoto jika target terealisasi adalah sebagai beikut: 1. Mengganti pompa dengan spek

daya 5,5 kW menjadi 7,5 kW sehingga target yang di inginkan dapat terpenuhi.

Penambahan 1 pompa dengan operasi

kerja paralel dengan spek yang sama,

agar debit air yang di inginkan dapat

terpenuhi.

DAFTAR PUSTAKA [A] N, Buddhi. 2012. “A first course in

Fluid Mechanics for Engineers” Bookboon The eBook company.

[B] Shemmeri. 2012. “Engineering Fluid Mechanics” Bookboon The eBook company.

[C] Anis, Samsudin dan Karwono. 2008. “Dasar pompa” UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG PKUPT UNNES.

[D] Balsiger, Adam, dan Bastos, Lara dan Behm, jhon. 2014. “Minor losses in pipes” State University Colorado.

[E] Sularso, Haruo Tahara. 2000 “Pompa dan Kompresor” PT. Pradnya Paramita.

[F] http://www.GRUNDFOS/centrifugal-pump-d_88.html (diakses 11 januari 2018)

[G] J. K. Venard dan R. L street 2007,”Elementary Fluid Mechanic” edisi 7, Angell Press, New York.

[H] http://www.enggineringtoolbox.com/centrifugal-pump-d_54.html (diakses 11 januari 2018)

[I] http://www.wikipedia.com/sukmadinata,2006:5 (diakses 21januari 2018)

[J] http://www.wikipedia.com/sukardi,2003:166 (diakses 21januari 2018)

http://www.enggineringtoolbox.com/

http://www.enggineringtoolbox.com/

http://www.wikipedia.com/

http://www.wikipedia.com/

analisis sistem penyediaan air proses guna pemenuhan

Documents