perancangan ulang fire protection...

35
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

Upload: dangdan

Post on 10-Jun-2018

225 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

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’ArifNRP. 2112 105 022

Dosen Pembimbing:Dr. Wawan Aries W, ST. MT

Jurusan Teknik MesinFakultas Teknologi Industri

Institut Teknologi Sepuluh Nopember2014

Terminal 2 Juanda

LATAR BELAKANGBandara Juanda (Terminal 1)

KebutuhanBahan Bakar

KETERANGAN :

DPPU = DPPU PERTAMINA JUANDATJ 1 = TERMINAL JUANDA 1TJ 2 = TERMINAL JUANDA 2

LATAR BELAKANG

LATAR BELAKANGTangki Pemadam

Pump station

Pompa Pemadam Tangki Foam

LATAR BELAKANG

Foam Pipe

Valve Foam Sprinkler

Foam Hydrant

Valve Water Sprinkler

Water Pipe Water Hydrant

LATAR BELAKANG

Sprinkler Loading System

Sprinkler Storage Tank Pemadaman Tangki TImbun

RUMUSAN MASALAH

Apakah existing sistem masih mampumemadamkan api jika terjadi kebakaran denganpemadaman minimal adalah 30 menit (NFPA 20)?

Apakah fire protection system existing masihmampu melayani sistem pemadaman denganpenambahan 4 tangki timbun baru, sehingga totaltangki timbun menjadi 8 buah?

Apakah diperlukan penambahan pompa baru untukmelayani sistem pemadam kebakaran yang mampumemadamkan 8 tangki timbun? (di-install secaraparalel dengan pompa existing)

• 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

BATASAN MASALAH

TUJUAN

Mengevaluasi existing apakah mampumemadamkan api jika terjadi kebakaran denganpemadaman minimal adalah 30 menit (NFPA 20)

Mengevaluasi fire protection system existingapakah masih mampu melayani sistempemadaman dengan penambahan 4 tangki timbunbaru, dengan total tangki timbun adalah 8 buah.

Mengevaluasi Apakah diperlukan penambahanpompa (di-install secara paralel dengan pompaexisting) baru untuk melayani sistem pemadamkebakaran yang mampu memadamkan 8 tangkitimbun.

Hose&Nozzle

Hydrant Pillar

Sistem Perpipaan

Sprinkler

TINJAUAN PUSTAKA

Tangki Pemadam

Pompa Pemadam

Foam Concentrate

Menurut NFPA standard 13 Kapasitas air pemadam kebakaran yangdialirkan oleh sprinkle sebesar 13gpm dan semua sprinkle bekerja padatekanan 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 mencapai250gpm (NFPA standard14).

NFPA standard 1962 menyebutkan bahwa hose harus terbuat daribahan yang non collapsible, artinya bahan yang tidak mudahhancur,dan lentur. Bagian luar dari hose dilengkapi dengan jacket yangdisebut dengan covered hose, yang digunakan untuk melindungi hosejika terkena api. Nozzle adalah bagian ujung dari hose yang berfungsiuntuk mengatur besar kecilnya debit air yang keluar dan juga bisauntuk mengatuk jangkauan dari fluida yang disemprotkan (nozzle spraydan nozzle Jet).

TINJAUAN PUSTAKA

• Pompa Seri Parallel

TINJAUAN PUSTAKA

Pompa Parallel Pompa Seri

𝑃1𝛾+

𝑉12

2𝑔+ 𝑍1 + 𝐻𝑃𝑒 =

𝑃2𝛾+

𝑉22

2𝑔+ 𝑍2 + 𝐻𝐿𝑇1−2

Dimana :• 𝛾 = berat jenis fluida = 𝜌 𝑥 𝑔 ( 𝑘𝑔

𝑚2𝑠2)

• 𝐻𝐿𝑇1−2 = headloss total (m)= head loss mayor (m) + head loss minor (m)

= ℎ𝐿 + ℎ𝑙𝑚= (𝑓 𝐿

𝐷+ 𝐾)

𝑉2

2𝑔

• 𝑃1& 𝑃2 = tekanan fluida pada titik 1 & 2 pada kondisi absolut (N/𝑚2)• 𝑉1 & 𝑉2 =kecepatan rata – rata dari titik1sampai 2 (m/s)• 𝑉 = kecepatan rata – rata pada installation perpipaan (m/s)• 𝑍1 & 𝑍2 = elevasi antara titik 1 dan 2 (m)• 𝐻𝑃𝑒 = head pompa (m)

𝑃𝐸𝑅𝑆𝐴𝑀𝐴𝐴𝑁 𝐸𝑁𝐸𝑅𝐺𝐼 𝑃𝐴𝐷𝐴 𝑆𝐼𝑆𝑇𝐸𝑀 𝑃𝐸𝑅𝑃𝐼𝑃𝐴𝐴𝑁

• Head Loss Mayor

TINJAUAN PUSTAKA

hL = 𝑓 𝐿

𝐷

𝑉2

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/s2)

Reynold Number

Relative roughness

Friction factor

TINJAUAN PUSTAKA• Head Loss Minor

Hlm = K 𝑉2

2𝑔

Dimana :K = nilai koefisien loses accesoris 𝑉 = kecepatan rata-rata dalam pipa (m/s)𝑔 = percepatan gravitasi (m/s2)

FittingK

FittingK

FittingK

Valves Ellbows TeesGlobe, fully Open 10 Regullar 90⁰, flanged 0.3 Line Flow, Flanged 0.2Angle, Fully Open 2 Regullar 90⁰, treaded 1.5 Line Flow, treatded 0.9Gate, Fully Open 0.15 Long radius 90⁰, flanged 0.2 Branch Flow, Flanged 1Gate, 1/4 Closed 0.26 Long radius 90⁰, treatded 0.7 Branch Flow, Treatded 2Gate, 1/2 Closed 2.1 Long radius 45⁰, treatded 0.2Gate, 3/4 Closed 17 regullar 45⁰, treatded 0.4

Swing check, forward flow 2

Table Koefisien acesoris pipa hazen williams

Area Ratio

Loses Koefisien

METODOLOGI

METODOLOGI

IdentifikasiMasalah

PeninjauanLapangan

StudiKepustakaan

Parameter Perancangan

METODOLOGISkema Fire Protection System pada DPPU Juanda

Tabel Dimensi&Kapasitas TangkiKode T 01 T 02 T 03 T 04 T 05 T 06 T 07 T 08 T 701 D 701

Nama

Tangki Timbun 1

Tangki Timbun 2

Tangki Timbun 3

Tangki Timbun 4

Tangki Timbun 5

Tangki Timbun 6

Tangki Timbun 7

Tangki Timbun 8

Tangki Pemadam

Tangki Foam

Ukuran

D (m) 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 9.8 1.2T

(m) 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.8 2.2

Q

Full (kL) 2482 2414 2416 2408 2416 2415 2420 2461

700 2Safe (kL) 2389 2393 2395 2389 2395 2396 2394 2397Dst (kL) 198 201 203 198 204 201 202 203

Kebutuhan total kapasitas Tangki Pemadam berdasarkan NFPA standard 11

METODOLOGI

Table Kebutuhan total Air pemadam

Foam portable system

Q = 6.5

𝐿𝑝𝑚

𝑚2 𝑥 AT

Foam Monitor Sistem

Q = 𝜋2

x D x 8.42

Sprill fire protection

Q = 189 Lpm x n

Cooling sistem

Q = 3.14 x 4.77Lpm x D

x 8

kebutuhan lpm waktu Total satuan

foam portable 12359 40 495 kLsprill fire 1512 40 61 kLcooling sistem 2085 50 105 kLjumlah foam yang dibutuhkan 371 40 15 kL

total kebutuhan air untuk pemadam 674 kL

Dimana :Q = Kapasitas Total Air (mᵌ/s)AT= Luas Tangki Timbun (m2)D = Diameter Tangki Timbun (m)n = Jumlah Tangki Timbun

Daya Pompa

Daya Air (WHP)

WHP = 𝛾 𝑥 𝑄 𝑥 𝐻

Daya Poros(BHP)

BHP = 𝛾 𝑥 𝑄 𝑥 𝐻

𝜂

NPSH

NPSHa

Hpa - Hss – Hvp – Hlf

NPSHr

Tersedia padaspesifikasi

pompa

METODOLOGI

Pipe flow expert

METODOLOGI

Pembuatan model instalasi sesuai desain yang telahdirancang untuk sistem pemadaman pada tangki timbunpada PT.Pertamina DPPU Juanda.

Pemberian (pengaturan) aksesoris instalasi sistempemadam kebakaran seperti valve, fitting, reducer, danlain-lain.

Pemberian (pengaturan) sejumlah komponen kapasitas dantekanan dari masing-masing alat pemadam, beserta hargakebutuhan dari kapasitas tekanan alat pemadam tersebut.

Pemberian (pengaturan komonen pompa lengkap dengankapasitas yang dialirkan dan putaran pompa (rpm) dansebagainya.

METODOLOGIInstalasi pada Pipe Flow Expert

ANALISA DAN PEMBAHASAN

T01 : Tangki timbun 1 T05 : Tangki timbun 5 B1 : Loading sistemT02 : 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

STANDAR OPERASIONAL PROSEDUR

ANALISA DAN PEMBAHASANSTANDAR OPERASIONAL PROSEDUR

Tangki Terbakar

Water Hydrant TangkiTimbun

Foam Hydrant Tangki Timbun

Water Hydrant Office

Water Sprinkler Tangki Timbun

Foam Sprinkler Tangki Timbun

Foam Sprinkler Loading System

Water Sprinkler

OfficeKeterangan

4 Tangki Terbakar

5 hydrant pillar ON

5 hydrant pillar ON OFF OFF OFF OFF OFF

Pada saat 4 tangki timbun terbakar sprinkler pada tangki timbun yaitu foam dan water sprinkler akan

ikut terbakar, sehingga tidak bisa digunakan

8 Tangki Terbakar

11 hydrant

pillar ON

11 hydrant

pillar ONOFF OFF OFF OFF OFF

Pada saat 8 tangki timbun terbakar sprinkler padatangki timbun yaitu foam dan water sprinkler akan

ikut terbakar, sehingga tidak bisa digunakan

Properties Foam WaterJumlah Flow (mᵌ/s) Total (mᵌ/s) Jumlah Flow (mᵌ/s) Flow (mᵌ/s)

4 Tangki Hydrant 5 0.015 0.075 5 0.015 0.075Sprinkeler

Total Flow 0.15

8 Tangki Hydrant 10 0.015 0.15 10 0.015 0.015Sprinkeler

Total Flow 0.3

Tabel Demand Flow

ANALISA DAN PEMBAHASAN

PipeNP

SMaterial Sch

DiameterRoughne

ss

Lengt

h

mm mm m

P1 5"

Steel

(ANSI)

Sch.

40 128.194 0.046 100

TypeNod

e

Elevation Liquid LevelSurface

Press.

m m bar.g

Tank 1 N1 0 1 1

Tank 2 N2 0 1 3

Data pipa

Data tangki reservoir

CONTOH PERHITUNGAN

PropertiesSatua

nPump

Flow Demand m3/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

Hasil dari software pipe flow expert

Perhitungan Pada Single Line Pipe

ANALISA DAN PEMBAHASAN

Properties Satuan Pipe Flow Expert

HasilPerhitungan

Debit m3/s 0.0127 0.0127Kecepatan aliran m/s 0.98 0.984

Head Loss m 0.736 0.867Head Pompa m 21.174 20.47

BHP kW 5.164 5.1NHPSr m 20.032 20.057

Hasil perbandingan software pipe flow expert denganperhitungan manual

Perhitungan Pada Single Line Pipe

ANALISA DAN PEMBAHASAN

Grafik Karakteristik Ebara Pump Type Table Spesifikasi Daya Pompa

ANALISA DAN PEMBAHASANInstalasi software pipe flow expert

ANALISA DAN PEMBAHASANInstalasi software pipe flow expert

Pipe 47 (hydrant pillar terjauh dari pump station)

ANALISA DAN PEMBAHASANGrafik Pompa pada kondisi existing system Hydrant pillar

ANALISA DAN PEMBAHASANGrafik Pompa pada pemadaman 8 tangki timbun menggunakan 1 pompa pemadam

Hydrant pillar

ANALISA DAN PEMBAHASANGrafik Pompa pada pemadaman 8 tangki timbun yang dirangkaisecara paralel (pompa 1)

Hydrant pillar

ANALISA DAN PEMBAHASANGrafik Pompa pada pemadaman 8 tangki timbun yang dirangkaisecara paralel (pompa 2)

Hydrant pillar

ANALISA DAN PEMBAHASAN

Properties Satuan4 Tangki 8 Tangki

1 Pompa 1 PompaParallel Pump

Pompa 1 Pompa 2Speed Rpm 1450 1450 1450 1450

Flow Demand m3/s 0.15 0.3015 0.1507 0.1507

Velocity m/s 2.954 5.938 2.969 2.969Suction Press Bar 0.8975 0.6522 0.7168 0.7168Press Pipe 47 Bar 7.58 -3.05 4.96Discharge Press Bar 9.8725 0.6522 8.4815 8.4815Head Pump m 79.979 - 79.337 79.337NPSHr m 7.597 - 7.608 7.608NPSHa m 19.279 16.772 117.431 117.431Efficiency % 66 - 66 66Pump Power kW 177.35 - 177.06 177.06

Tabel Data Pompa

KESIMPULAN

NFPA standard untuk hydrant pillar menyebutkan tekanan minimumsebesar 4,5 hingga 6,9 bar. Daya pompa dari spesifikasi adalah 220 kWdengan head adalah 100m, kesimpulan yang dapat diambil adalahsebagai berikut :

Pada kondisi existing system tekanan yang dihasilkan pada titikterjauh yaitu hydrant pipa 47 adalah sebesar 7.58 bar. Dayapompa yang dihasilkan sebesar 177.35 kW dengan head pompa79.979 m

Dengan penambahan 4 buah tangki timbun baru dengankapasitas yang sama yaitu 2000kL, jika menggunakan 1 pompapemadam berdasarkan software pipe flow expert,sistem ini tidakbisa 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