DOSEN PEMBIMBING :Dr. Ir. HERU MIRMANTO, MT

NIP 19620216 199512 1 001

TUGAS AKHIRKode Mata Kuliah TM-090390D3 Teknik Mesin FTI ITS

2. TINJAUAN PUSTAKA

1. PENDAHULUAN

4. PERHITUNGAN

3. METODOLOGI

5. KESIMPULAN

PENDAHULUAN

JOB P-PEJ adalah sistem tempatpengolahan minyak dan komponenterpenting dalam mendapatkanminyak dari dalam tanah, dengancara menghisap minyak mentah(crude oil). JOB P-PEJ mempunyailapangan untuk mengolah crude oiltersebut yang bernama CPA. PadaCPA terdapat unit pompa yangberfungsi untuk menyalurkan fluidaminyak mulai dari tangki reservoar(crude oil tank) sampai ke tankerFSO Cinta Natomas yang ada ditengah laut di daerah Lamonganyang sebelumnya melewati palanguntuk melihat kondisi minyak yangakan di kirim ke tanker.

JOB P-PEJ adalah sistem tempatpengolahan minyak dan komponenterpenting dalam mendapatkanminyak dari dalam tanah, dengancara menghisap minyak mentah(crude oil). JOB P-PEJ mempunyailapangan untuk mengolah crude oiltersebut yang bernama CPA. PadaCPA terdapat unit pompa yangberfungsi untuk menyalurkan fluidaminyak mulai dari tangki reservoar(crude oil tank) sampai ke tankerFSO Cinta Natomas yang ada ditengah laut di daerah Lamonganyang sebelumnya melewati palanguntuk melihat kondisi minyak yangakan di kirim ke tanker.

• Pompa pada suatu industri memilikiperanan yang sangat penting, dimanapompa sebagai peralatan mekanisyang berfungsi untuk memindahkanfluida dari suatu tempat ke tempatyang lain.

• Misalnya pada unit instalasiperpipaan CPA Tuban, terdapatbanyak sekali jenis pompa yangdigunakan, salah satunya adalahpompa yang digunakan pada unitinstalasi shipping pump yangdiperkuat oleh booster pump.

PENDAHULUAN

• Pompa pada suatu industri memilikiperanan yang sangat penting, dimanapompa sebagai peralatan mekanisyang berfungsi untuk memindahkanfluida dari suatu tempat ke tempatyang lain.

• Misalnya pada unit instalasiperpipaan CPA Tuban, terdapatbanyak sekali jenis pompa yangdigunakan, salah satunya adalahpompa yang digunakan pada unitinstalasi shipping pump yangdiperkuat oleh booster pump.

Permasalahan

Central Processing Area (CPA)merupakan tempat untuk mengolah,memproduksi dan mengirim minyakmentah (crude oil). CPA memiliki duaunit booster pump dengan jenis yangberbeda yaitu booster bertekananrendah dan booster bertekanantinggi.

Ada sebagian booster pump yangstand by apabila yang dijalankanmengalami kerusakan. Sehinggapermasalahan pada tugas akhir iniakan dilakukan perhitungan ulangsistem perpipaan yang digunakanuntuk proses shipping pump.

PENDAHULUAN

Central Processing Area (CPA)merupakan tempat untuk mengolah,memproduksi dan mengirim minyakmentah (crude oil). CPA memiliki duaunit booster pump dengan jenis yangberbeda yaitu booster bertekananrendah dan booster bertekanantinggi.

Ada sebagian booster pump yangstand by apabila yang dijalankanmengalami kerusakan. Sehinggapermasalahan pada tugas akhir iniakan dilakukan perhitungan ulangsistem perpipaan yang digunakanuntuk proses shipping pump.

1. Perhitungan kapasitas.2. Menghitung perencanaan pipa yang didalamnya

menyangkut pemilihan diameter pipa dan jenispipa.

3. Menghitung Head effektif instalasi pompa.4. Pemilihan pompa beserta daya yang dibutuhkan.5. Analisis perhitungan menggunakan perhitungan

manual dan software pipe flow expert.

T u j u a nPENDAHULUAN

1. Perhitungan kapasitas.2. Menghitung perencanaan pipa yang didalamnya

menyangkut pemilihan diameter pipa dan jenispipa.

3. Menghitung Head effektif instalasi pompa.4. Pemilihan pompa beserta daya yang dibutuhkan.5. Analisis perhitungan menggunakan perhitungan

manual dan software pipe flow expert.

1. Pembahasan hanya pada perencanaan sistemperpipaan booster pump dan pemilihan pompa diCentral Processing Area (CPA).

2. Kapasitas yang digunakan konstan sebesar 880 GPM.3. Fluida kerja dalam proses adalah minyak dengan suhu

konstan 130oF.4. Kondisi steady state, aliran incompressible.5. Diasumsikan instalasi terisolasi dengan baik sehingga

tidak ada perpindahan panas.6. Pembahasan membandingkan perhitungan manual

dan perhitungan numerik menggunakan software.7. Analisa numerik dengan menggunakan perangkat

lunak Pipe Flow Experts.

Batasan MasalahPENDAHULUAN

1. Pembahasan hanya pada perencanaan sistemperpipaan booster pump dan pemilihan pompa diCentral Processing Area (CPA).

2. Kapasitas yang digunakan konstan sebesar 880 GPM.3. Fluida kerja dalam proses adalah minyak dengan suhu

konstan 130oF.4. Kondisi steady state, aliran incompressible.5. Diasumsikan instalasi terisolasi dengan baik sehingga

tidak ada perpindahan panas.6. Pembahasan membandingkan perhitungan manual

dan perhitungan numerik menggunakan software.7. Analisa numerik dengan menggunakan perangkat

lunak Pipe Flow Experts.

Central Processing Area (CPA)PENDAHULUAN

Alur jalannya aliran fluida (Crude Oil)PENDAHULUAN

GAMBAR INSTALASI BOOSTER PUMP

Head Effektif Instalasi PompaTINJAUAN PUSTAKA

dinsteff HHH

LT

srdr

sdsrdr

eff Hg

VVHH

PPH

.2)(

22

Pdr

Psr

g

VKH lm 2

2

g

V

D

LfH l 2

..2

HEAD LOSS MAYOR

HEAD LOSS MINOR

lmlLT HHH

Net Positive Suction Head (NPSH)

TINJAUAN PUSTAKA

NET POSITIVE SUCTION HEAD AVAILABLE (NPSHA)

sHh

PvPaNPSH lsA

DAYADAYA POMPA / DAYA FLUIDA (WHP)

DAYA

effact HQWHP DAYA POROS (Pshaft)

DAYA NOMINAL PENGGERAK MULA

t

m

PP

1 p

shaft

WHPP

Jenis pompa : GOULD PUMPModel : Centrifugal PumpKapasitas : 880 GPMTekanan Discharge : 50 psigVoltage : 460 VFrekwensi : 60 HzDaya motor : 100 HP

Data PompaHasil Survey lapangan

Jenis pompa : GOULD PUMPModel : Centrifugal PumpKapasitas : 880 GPMTekanan Discharge : 50 psigVoltage : 460 VFrekwensi : 60 HzDaya motor : 100 HP

• Fluida kerja : Crude oil (minyak mentah)• Temperatur kerja : 130 oF (54,4oC)• API gravity at 130oF : 40• Spesific Gravity (SG) : 0,82

• Density crude oil (ρ) : 808,7168 kg/m3

• Viscositas dynamic (µ) : 2cP (2 x 10-3 N.s/m2)

• Viscositas kinematik (ʋ) : 2,47 x 10-6 m2/s• Vapor pressure (Pv) : 103 kPa

Data FluidaHasil Survey lapangan

• Fluida kerja : Crude oil (minyak mentah)• Temperatur kerja : 130 oF (54,4oC)• API gravity at 130oF : 40• Spesific Gravity (SG) : 0,82

• Density crude oil (ρ) : 808,7168 kg/m3

• Viscositas dynamic (µ) : 2cP (2 x 10-3 N.s/m2)

• Viscositas kinematik (ʋ) : 2,47 x 10-6 m2/s• Vapor pressure (Pv) : 103 kPa

metodologi

metodologiFlow chart Perhitungan Manual

metodologiFlow chart Perhitungan Numerik

PengecekanDiameter Suction

D

QV 2

4

Diketahui :

Q = 880 GPM = 0,0555 m3/s

Din1 = 12 inch = 0,305 m

Din2 = 8 inch = 7,981 inch = 0,2027 m

PErhitungAN manual

D

QV 2

4

Diketahui :

Q = 880 GPM = 0,0555 m3/s

Din1 = 12 inch = 0,305 m

Din2 = 8 inch = 7,981 inch = 0,2027 m

s

m

ms

m

V BA 7596,0305,0

0555,04

2

3

s

m

ms

m

V CB 7198,12027,0

0555,04

2

3

P E M I L I H A ND I A M E T E R S U C T I O N

Diketahui : Din = 12 inch = 0,305 mQ = 880 GPM = 0,0555 m/s

Kecepatan yang diijinkan untuk pipasuction minimal = 0,61 m/s danmaksimal = 0,91 m/s.

Jadi, untuk pipa suction diameter pipayang dipilih adalah Carbon Steel Pipe40s NPS 12 inch dengan innerdiameter (Din) = 0,305 m, karenadiameter yang ada dipasaran tidak adayang berukuran 13,38 inch.

PErhitungAN manual

V

QD .

4

inchm

s

ms

m

D 38,1334,061,0

0555,043

Jadi, untuk pipa suction diameter pipayang dipilih adalah Carbon Steel Pipe40s NPS 12 inch dengan innerdiameter (Din) = 0,305 m, karenadiameter yang ada dipasaran tidak adayang berukuran 13,38 inch.

s

m

ms

m

Vsuc 7596,0305,0

0555,04

2

3

PengecekanDiameter Discharge

D

QV 2

4

Diketahui :

Q = 880 GPM = 0,0555 m3/s

Din1 = 4 inch = 4,026 inch = 0,1022 m

Din2 = 8 inch = 7,981 inch = 0,2027 m

PErhitungAN manual

D

QV 2

4

Diketahui :

Q = 880 GPM = 0,0555 m3/s

Din1 = 4 inch = 4,026 inch = 0,1022 m

Din2 = 8 inch = 7,981 inch = 0,2027 m

s

m

ms

m

V DC 7655,61022,0

0555,04

2

3

s

m

ms

m

V ED 7198,12027,0

0555,04

2

3

Diketahui : Din = 4 inch = 0,1022 mQ = 880 GPM = 0,0555 m/s

Kecepatan yang diijinkan untuk pipadischarge minimal = 1,83 m/s danmaksimal = 2,74 m/s.

Jadi, untuk pipa discharge diameterpipa yang dipilih adalah Carbon SteelPipe 40s NPS 6 inch dengan innerdiameter (Din) = 0,161 m, karenadiameter yang ada dipasaran tidak adayang berukuran 7,716 inch.

P E M I L I H A N

D I A M E T E R D I S C H A R G E

PErhitungAN manual

V

QD .

4

inchm

s

ms

m

D 716,7196,083,1

0555,043

Jadi, untuk pipa discharge diameterpipa yang dipilih adalah Carbon SteelPipe 40s NPS 6 inch dengan innerdiameter (Din) = 0,161 m, karenadiameter yang ada dipasaran tidak adayang berukuran 7,716 inch.

s

m

ms

m

Vdisc 72,2161,0

0555,04

2

3

H E A D E F F E K T I FI N S T A L A S I

dinamisstatisEff HHH Dimana :Heff = Head effektif pompa (m)Hstat = Head statis (m)Hdin = Head dinamis (m)

PErhitungAN manual

Dimana :Heff = Head effektif pompa (m)Hstat = Head statis (m)Hdin = Head dinamis (m)

Diketahui data-data sebagai berikut: Pdr = 1,7 psig x Psr = 80 psig x Hz = -2,483 m g = 9,81 m/s2

Vdr = 1,7198 m/s

barbarpsi

bar13046,101325,1

1

0689,0

barbarpsi

bar529,601325,1

1

0689,0

H E A D S TAT I S

HPPz

srdrstatisH

)2,483(1304,1529,6

mBarBar

H statis

PErhitungAN manual

)2,483(1304,1529,6

mBarBar

H statis

)2,483(.

1304,1529,6m

g

BarBarH statis

)483,2( x9,81808,7168

1304,1529,6

23

mm

m

kgBarBar

s

mmmHstatis 565,65483,2048,68

PErhitungAN manual

PErhitungAN manual

PErhitungAN manual

HVV

H LTdinamis gsrdr

2

22

H E A D D I N A M I S

12,4508m81,92

07198,1

2

22

s

mx

s

m

s

m

12,4508m81,92

07198,1

2

22

s

mx

s

m

s

m

12,6015m65,565m=

m78,1665=

H A S I L H E A DE F F E K T I F

dinamisstatisEff HHH

mmH Eff 6015,12565,65

PErhitungAN manual

mmH Eff 6015,12565,65

mHEff 1665,78

C A L C U L A T E

PErhitungAN numerik

P E R B A N D I N G A N P E R H I T U N G A NM A N U A L & N U M E R I K

PErhitungAN numerik

Heffektif = 78,1665 m

P E R B E D A A N P E R H I T U N G A NM A N U A L & N U M E R I K

PErhitungAN tingkat kesalahan

%100kesalahanTingkat xHeff

PFEeffeff HH

%100m78,1665

143,77m78,1665kesalahanTingkat x

m %100

m78,1665

143,77m78,1665kesalahanTingkat x

m

Tingkat kesalahan = 1,31%

N E T P O S I T I V E S U C T I O N H E A DAVA I L A B L E ( N P S H a )

sHh

PvPaNPSH lsA

m6184,0683,47933,512

103046,113

3

m

m

NkPakPa

PErhitungAN manual

m6184,0683,47933,512

103046,113

3

m

m

NkPakPa

= 1,2663 m + 4,683 m – 0,6184 m

= 5,3309 m

PEmbahasANP E M I L I H A N J E N I S

P O M P A

Dari gambar di samping, untukkondisi Kapasitas (Q) = 199,8m3/h dan Head Effektif (Heff) =78,1665 m. Maka dapatdiplotkan pada diagram danpompa untuk instalasi yangada adalah jenis pompa radialbertingkat satu (Centrifugalpump single stage singlesuction).

Dari gambar di samping, untukkondisi Kapasitas (Q) = 199,8m3/h dan Head Effektif (Heff) =78,1665 m. Maka dapatdiplotkan pada diagram danpompa untuk instalasi yangada adalah jenis pompa radialbertingkat satu (Centrifugalpump single stage singlesuction).

78,1665

199,8

PEmbahasANSPESIFIKASI POMPA

Berdasarkan hasil plotting kurva karakteristikpompa universal bedasarkan Head dan kapasitasserta mempertimbangkan daya penggerak, dayaporos dan putaran pompa, maka dapat dipilihpompa jenis :

Jenis pompa : Centrifugal PumpMerk : Gould PumpPutaran : 3560 rpmModel : 3700 MADriver : Electric motorKapasitas : 880 GPMTotal Head : 262,5 ftDaya Penggerak : 100 HPNPSHR : 4,87 mPabrik : PT WIRA MATRA GUNA

Berdasarkan hasil plotting kurva karakteristikpompa universal bedasarkan Head dan kapasitasserta mempertimbangkan daya penggerak, dayaporos dan putaran pompa, maka dapat dipilihpompa jenis :

Jenis pompa : Centrifugal PumpMerk : Gould PumpPutaran : 3560 rpmModel : 3700 MADriver : Electric motorKapasitas : 880 GPMTotal Head : 262,5 ftDaya Penggerak : 100 HPNPSHR : 4,87 mPabrik : PT WIRA MATRA GUNA

kesimpulan1) Kapasitas crude oil yang dipompakan oleh pompa booster dibutuhkan untuk

memenuhi proses di CPA Pertamina-Petrochina, Tuban sebesar 0,0555 m3/s = 199,8m3/jam.

2) Hasil perhitungan berdasarkan kecepatan yang diijinkan, diameter yang sesuaiuntuk pipa suction sebesar 12 inch dan pipa discharge sebesar 6 inch dengan Jenispipa Carbon Steel Pipe schedule 40s.

3) Untuk head efektif pompa (Heff) dari perhitungan manual didapat 78,1665 m dandari perhitungan menggunakan pipe flow expert didapat 77,143 m. Maka selisihperbandingan kurang dari 2% yaitu 1,0235 m.

4) Hasil perhitungan NPSHA didapatkan sebesar = 5,3309 m.5) Hasil perhitungan daya penggerak pompa, didapatkan daya sebesar = 57,36 kW.6) Pompa yang dipilih adalah jenis pompa sentrifugal merk Gould Pump dengan type

3700MA / 4x6-11.7) Berdasarkan perhitungan dan pemilihan pompa yang baru didapat penghematan

daya dari pompa sebelumnya yaitu 75,6 kW menjadi daya pompa yang baru57,36 kW.

1) Kapasitas crude oil yang dipompakan oleh pompa booster dibutuhkan untukmemenuhi proses di CPA Pertamina-Petrochina, Tuban sebesar 0,0555 m3/s = 199,8m3/jam.

2) Hasil perhitungan berdasarkan kecepatan yang diijinkan, diameter yang sesuaiuntuk pipa suction sebesar 12 inch dan pipa discharge sebesar 6 inch dengan Jenispipa Carbon Steel Pipe schedule 40s.

3) Untuk head efektif pompa (Heff) dari perhitungan manual didapat 78,1665 m dandari perhitungan menggunakan pipe flow expert didapat 77,143 m. Maka selisihperbandingan kurang dari 2% yaitu 1,0235 m.

4) Hasil perhitungan NPSHA didapatkan sebesar = 5,3309 m.5) Hasil perhitungan daya penggerak pompa, didapatkan daya sebesar = 57,36 kW.6) Pompa yang dipilih adalah jenis pompa sentrifugal merk Gould Pump dengan type

3700MA / 4x6-11.7) Berdasarkan perhitungan dan pemilihan pompa yang baru didapat penghematan

daya dari pompa sebelumnya yaitu 75,6 kW menjadi daya pompa yang baru57,36 kW.

saran

1 . P E R L U D I P E R H A T I K A N P E R A W A T A N P A D AB O O S T E R P U M P S E C A R A T E R A T U R D A NT E R J A D W A L A G A R P E R A L A T A N P A D A S I S T E MI N S T A L A S I M E M P U N Y A I U M U R K E J A Y A N GP A N J A N G D E N G A N P E R F O R M A Y A N GM A K S I M A L .

2 . U N T U K P E N G H E M A T A N D A Y A D A N B I A Y AI N S T A L A S I , P E N U L I S M E N Y A R A N K A NP E M A K A I A N I N S T A L A S I D A N P E M I L I H A NP O M P A B E R D A S A R K A N P E R H I T U N G A N P A D AB U K U L A P O R A N T U G A S A K H I R I N I .

1 . P E R L U D I P E R H A T I K A N P E R A W A T A N P A D AB O O S T E R P U M P S E C A R A T E R A T U R D A NT E R J A D W A L A G A R P E R A L A T A N P A D A S I S T E MI N S T A L A S I M E M P U N Y A I U M U R K E J A Y A N GP A N J A N G D E N G A N P E R F O R M A Y A N GM A K S I M A L .

2 . U N T U K P E N G H E M A T A N D A Y A D A N B I A Y AI N S T A L A S I , P E N U L I S M E N Y A R A N K A NP E M A K A I A N I N S T A L A S I D A N P E M I L I H A NP O M P A B E R D A S A R K A N P E R H I T U N G A N P A D AB U K U L A P O R A N T U G A S A K H I R I N I .