perancangan ulang fire protection...
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
KETERANGAN :
DPPU = DPPU PERTAMINA JUANDATJ 1 = TERMINAL JUANDA 1TJ 2 = TERMINAL JUANDA 2
LATAR BELAKANG
LATAR BELAKANG
Foam Pipe
Valve Foam Sprinkler
Foam Hydrant
Valve Water Sprinkler
Water Pipe Water Hydrant
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
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
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.
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 PEMBAHASANInstalasi software pipe flow expert
Pipe 47 (hydrant pillar terjauh dari pump station)
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