Pompa Utilitas 1 PU-01 Pompa Utilitas
D.87
Menghitung Diameter Pipa
D
opt
= 226 x G
0,52
x ρ
-0,37
Pers. 5.14 Coulson,1983 = 226 x 22,260
0,52
x 992,857
-0,37
= 95,27 mm = 3,751 in
Keterangan : D
opt
= Diameter pipa optimum mm G
= Laju alir massa kgs = Densitas larutan kgm
3
Dari Tabel.11. Kern, 1950 diperoleh : NPS = 4 in
ID = 4,026 in 0,102 m
OD = 4,5 in A
= 12,7 in
2
0,0082 m
2
Menentukan Bilangan Reynold N
Re
Bilangan reynold N
Re
dapat dihitung dengan persamaan : N
Re
=
μ x
ID x
ρ v
Geankoplis, 1993, pers.4.5-5 Keterangan :
N
Re
= Bilangan Reynold = Densitas larutan kgm
3
ID = Diameter dalam pipa m v
= Kecepatan aliran ms = Viskositas larutan kgm.s
D.88 Kecepatan aliran, v :
v = A
Q
= 0,0082
0,0022
= 2,736 ms
Bilangan reynold, N
Re
: N
Re
= 0,001
2,736 x
0,022 x
992,857
= 335.322,522 aliran turbulen, N
Re
2100
Menghitung Panjang Equivalent
Tabel D.35 Panjang equivalent dari Tabel. 2.10-1 Brown, 1993
Komponen Jumlah
Le, ft Le, m
Total, m Pipa lurus
1 1.640,4
500 500
Standard elbow 90
o
3 16
4,877 14,631
Globe valve 1
180 54,865
54,865 Gate valve fully open
2 3
0,914 1,829
Total 571,324
Menghitung Friction loss
Friction loss dihitung dengan persamaan 2.10-18 Geankoplis, 1993 :
Σ F = 2
v K
2 v
K 2
v K
2 v
ID ΔL
4f
2 1
f 2
2 c
2 1
ex 2
Jika kecepatan v, v
1
, v
2
sama, maka Geankoplis, 1993. pers.2.10-19 : Σ F =
2 v
K K
K ID
ΔL 4f
2 f
c ex
a. Friksi karena kontraksi dari sungai ke pipa.
D.89
h
c
=
2 1
2
A A
1 0,55
α 2
V
2
Geankoplis, 1993. pers.2.10-16
= 2
α V
K
2 c
Keterangan : h
c
= friction loss V = kecepatan pada bagian downstream
α = faktor koreksi, aliran turbulen =1 A
2
= luas penampang yang lebih kecil A
1
= luas penampang yang lebih besar A
2
A
1
= 0 Kc = 0,55
h
c
= 2
α V
K
2 c
= 1
2 736
, 2
0,55
2
= 2,059 Jkg
b. Friksi pada pipa lurus Diketahui :
N
Re
= 335.322,522 = 0,000046 m untuk pipa comercial steel
Gambar 2.10-3 Geankoplis, 1993 ID = 0,102 m
ID = 0,0004 f = 0,006
Gambar.2.10-3, Geankoplis,1993
D.90 ∆L = 571,324 m
Sehingga friksi pada pipa lurus : F
f
= 2
V ID
ΔL f
4
2
Geankoplis, 1993. Pers.2.10-6
= 2
736 ,
2 0,102
571,324 0,004
4
2
= 501,968 Jkg
c. Friksi pada sambungan elbow Diketahui :
Jml elbow = 3 K
f
= 0,75 Tabel 2.10-1, Geankoplis
h
f
=
2 V
K
2 f
Geankoplis, 1993. pers.2.10-17
=
2 736
, 2
75 ,
3
2
= 8,423 Jkg
d. Friksi pada valve Globe valve wide
= 1 = K
f
= 9,5 Tabel 2.10-1, Geankoplis, 1983 Gate valve wide
= 2 = K
f
= 0,17 Tabel 2.10-1, Geankoplis, 1983 h
f
=
2 V
K
2 f
Geankoplis, 1993. pers.2.10-17
= 1 x 9,5 + 2 x 0,17 x 2
736 ,
2
2
= 36,837 Jkg
D.91 Total friksi :
ΣF = h
C
+ F
f
+ h
f
, elbow + h
f
, valve = 2,059 + 501,968 + 8,423 + 36,837
= 549,287 Jkg
Menghitung tenaga pompa yang digunakan
Persamaan neraca energi yang dijelaskan melalui persamaan Bernaulli pers. 2.7-28 Geankoplis, 1983 :
-Ws =
F ρ
p p
Z Z
g α
2 V
V
1 2
1 2
2 1
2 2
Diketahui : Z
1
= -1 m asal pemompaan dari sungai Z
2
= 4 m tujuan pemompaan P
1
= 1 atm 101.325Nm
2
P
2
= 1 atm 101.325Nm
2
v
1
= v
2
= 2,736 ms ρ = 992,857 kgm
3
α = 1 g = 9,806 ms
2
ΣF = 549,287 Jkg Sehingga :
-Ws =
287 ,
549 857
, 992
101.325 101.325
1 4
806 ,
9 1
2 736
, 2
736 ,
2
2 2
= 598,317 Jkg
D.92 Dari Gambar 10.62, Coulson,1983, hal 380 untuk Q = 80,712 m
3
jam, maka efisiensi pompa
= 78 .
Gambar D.7 Efisiensi pompa Wp
=
η W
s
Geankoplis, 1993. pers.3.3-1
= 0,78
598,317
= 767,074 Jkg
Power = G x Wp Geankoplis, 1993. pers.3.3-2
= 22,26 x 767,074 = 17.074,845 Js
= 17,075 kW = 22,898 hp
D.93 Motor penggerak :
Berdasarkan fig. 4-10, Vilbrandt,F.C., 1959, diperoleh efisiensi motor:
motor
= 80 P
=
motor
Power
Geankoplis, 1993. pers.3.3-5
= 8
, 22,898
= 28,622 hp = 30 hp Standar NEMA Alfa Laval Pump Handbook, 2001
Menentukan head total
BS - 01
blowdown PU-01
Z
1
Z
2
P
t
P
s
Gambar D.8 Skema sistem pompa
D.94 Suction head
Diketahui : Z
1
= -1 m P
s
= 101.325 Nm
2
v
1
= 2,736 ms Friction loss
: Friksi karena kontraksi dari sungai ke pipa
h
c
=
2 2
1
A A
1 0,55
α 2
V
2
Geankoplis, 1993. pers.2.10-16
= 2
α V
K
2 c
Keterangan : h
c
= friction loss V = kecepatan pada bagian downstream
α = faktor koreksi, aliran turbulen =1 A
2
= luas penampang yang lebih kecil A
1
= luas penampang yang lebih besar A
1
A
2
= 0 Kc
= 0,55 h
c
= 2
α V
K
2 c
= 1
2 736
, 2
0,55
2
= 2,059 Jkg
Friksi pada pipa lurus
D.95 Diketahui :
N
Re
= 335.322,522
= 0,000046 m untuk pipa comercial steel ID
= 0,102 m ID = 0,00045
f = 0,006
Gambar.2.10-3, Geankoplis,1993 ∆L = 25 m
Sehingga friksi pada pipa lurus : F
f
= 2
V ID
ΔL f
4
2
Geankoplis, 1993. pers.2.10-6
= 2
736 ,
2 0,102
25 0,004
4
2
= 21,965 Jkg Friksi pada sambungan elbow
Diketahui : Jml elbow
= 1 K
f
= 0,75 tabel 2.10-1, Geankoplis, 1993
h
f
=
2 V
K
2 f
Geankoplis, 1993. pers.2.10-17
=
2 736
, 2
75 ,
1
2
= 2,808 Jkg Friksi pada valve
Globe valve wide = 1 = K
f
= 9,5 Gate valve wide
= 1 = K
f
= 0,17
D.96
h
f
=
2 V
K
2 f
Geankoplis, 1993. pers.2.10-17
= 1 x 9,5 + 1 x 0,17 x 2
736 ,
2
2
= 36,201 Jkg Total friksi di suction head, h
fs
: F
s
= h
C
+ F
f
+ h
f
,
elbow
+ h
f, valve
= 2,059 + 21,965 + 2,808 + 36,201 = 63,033 Jkg
h
fs
=
g F
s
= 9,806
63,033
= 6,428 m Total suction head, H
s
: H
s
=
fs 1
s
h Z
ρ.g P
Alfa Laval Pump Handbook, 2001
= 428
, 6
-1 9,806
992,857 101.325
= 2,979 m
Discharge head : Diketahui :
Z
2
= 4 m P
t
= 101.325 v
2
= 2,736 ms Friction loss
:
D.97 Friksi pada pipa lurus
Diketahui : N
Re
= 335.322,522 = 0,000046 m untuk pipa comercial steel
Gambar 2.10-3 Geankoplis, 1993 ID = 0,102 m
ID = 0,0004 f = 0,006
Gambar.2.10-3, Geankoplis,1993 ∆L = 475 m
Sehingga friksi pada pipa lurus : F
f
= 2
V ID
ΔL f
4
2
Geankoplis, 1993. pers.2.10-6
= 2
736 ,
2 0,102
475 0,005
4
2
= 417,337 Jkg
Friksi pada sambungan elbow Diketahui :
Jml elbow = 2 K
f
= 0,75 Tabel 2.10-1, Geankoplis, 1993
h
f
=
2 V
K
2 f
Geankoplis, 1993. pers.2.10-17
=
2 736
, 2
75 ,
2
2
= 5,615 Jkg
D.98 Friksi pada valve
Gate valve wide = 1 = K
f
= 0,17 h
f
=
2 V
K
2 f
Geankoplis, 1993. pers.2.10-17
= 1 x 0,17 x 2
736 ,
2
2
= 0,636 Jkg Total friksi di discharge head, h
fD
: F
D
= F
f
+ h
f
, elbow + h
f ,
valve = 417,337 + 5,615 + 0,636
= 423,589 Jkg h
fD
=
g F
D
= 9,806
423,589
= 43,197 m Total discharge head, H
D
: H
D
=
fD 2
t
h Z
ρ.g P
Alfa Laval Pump Handbook, 2001
= 197
, 43
4 9,806
992,857 101.325
= 57,499 m
Head total : H = H
D
- H
s
= 57,499 – 2,979
= 54,520 m
D.99
Cek kavitasi
Menghitung NPSH
R
Net Positive Suction Head required : NPSH
R
=
3 4
0,5
S Q
n
=
3 4
0,5
7.900 360
, 355
500 .
3
= 5,165 m = 16,945 ft
Keterangan : n = kecepatan putaran 3.500 rpm Walas, 1988
Q = debit, gpm 355,360 gpm S = kecepatan spesifik 7.900 rpm Walas, 1988
Tabel D.36 Spesifikasi pompa utilitas PU – 01
Alat Pompa
Kode PU
– 01 Fungsi
Memompa air sungai ke Bak Sedimentasi BS – 01
Jenis Centrifugal pump
, single suction, single stage Bahan Konstruksi
Carbon steel SA 283
Kapasitas Efisiesi
Dimensi 40,182 m
3
jam 78
NPS = 4 in Sch = 40
Panjang pipa lurus L : 500 m Jumlah globe valve
: 1 unit Standar elbow 90
o
: 3 unit Jumlah gate valve
: 2 unit Beda ketinggian
: 5 m
D.100 Power motor
30 hp NPSH
5,165 m Jumlah
2 buah 1 cadangan
Dengan cara perhitungan yang sama seperti di atas maka diperoleh spesifikasi pompa utilitas yang lainnya.