Sisi Masuk Impeller .1 Diameter Naaf Impellr D Jumlah Sudu jarak Sudu Sisi Masuk t Tebal Sudu s Melukiskan Bentuk Impeller Diameter Mata Impeller D Diameter Sisi Masuk Impeller D

Q = kapasitas m 3 det

2.11.2 Daya yang Dibutuhkan bhp

bhp = whp η Dimana: bhp = daya yang dibutuhkan K W Whp = daya pompa K W η = effisiensi overall 2.12 Ukuran-Ukuran Utama Pompa 2.12.1 Diameter Poros Pompa d x = �T0.2τ 1 ijin 3 Dimana: d y = diameter poros m T = Torsi = PW P = Daya yang dibutuhkan K W W = kecepatan putar mdet = 2π n60 Τ 1 ijin = 20 Nmm 2 pompa satu tingkat = 10 - 15 Nmm 2 pompa tingkat banyak 2.12.2 Sisi Masuk Impeller 2.12.2.1 Diameter Naaf Impellr D n D n = 1,2 ÷ 1,4d s Universitas Sumatera Utara Dimana: D n = diameter naaf in d s = diameter poros in

2.12.2 Diameter Mata Impeller Do D

o = � 4.Q. π.V o +D 2 n Dimana: Q = Kapasitas ft 3 det V = kecepatan sisi masuk ijin ftdet D n = diameter naaf in Gambar 2.10 Hubungan kecepatan sisi masuk ijin dengan kecepatan yang dibutuhkan putaran pompa Fritz Deitzel, Turbin Pompa dan Kompresor, hal.261

2.12.2.3 Kecepatan Keliling Sisi Masuk Impeller

U 1 = πD 1 n 60 Dimana: U 1 = kecepatan keliling masuk impeller mdet D 1 = diameter mata impeller m n = putaran poros rpm Universitas Sumatera Utara

2.12.2.4 Sudut Sisi Masuk

� 1 Fluida dianggap masuk impeller secara radial, sehingga sudut masuk absolute � 1 = 90 , maka sudut � 1 dihitung dengan : Tan � 1 = Vr 1 U r Dimana: � 1 = sudut sisi masuk Vr 1 = kecepatan aliran radial diperhitungkan terhadap faktor penyempitan dan kecepatan aliran masuk ijin = 1,1 ÷ 1,3 V’i V’i = kecepatan aliran masuk ijin U 1 = kecepatan keliling sisi masuk

2.12.2.5 Segitiga Kecepatan Sisi Masuk Impeller

Segitiga kecepatan dapat digambarkan sebagai berikut : Gambar 2.11 Segitiga Kecepatan Sisi Masuk Dimana: U1 = Kecepatan keliling Sisi masuk mdet Vr1 = kecepatan radial mdet Universitas Sumatera Utara � 1 = sudut sisi masuk V1 = kecepatan relatif mdet

2.12.2.6 Lebar Impeller pada Sisi Masuk b

1 b 1 = Q π.Di.Vr1.ε 1 Dimana: b1 = lebar impeller pada sisi masuk m Q = kapasitas m 3 det D 1 = diameter sisi masuk m Vr1 = kecepatan aliran arah radial mdet ε 1 = 0.8 ÷ 0.9 2.12.3 Sisi Luar Impeller 2.12.3.1 Diameter Luar Impeller D 2 D 2 = 1840. ∅.√h n Dimana: D 2 = diameter luar impeller in ∅ = koefisien tinggi tekan = 0,9 ÷ 1,2 H = head pump ft n = putaran poros pompa rpm Universitas Sumatera Utara

2.12.3.3 Kecepatan Radial Vr

2 Kecepatan radial sisi keluar diperhitungkan dari kecepatan keluar sisi masuk yaitu : Vr 2 = Vr 1 – 15 Vr 1 Dimana: Vr 2 = kecepatan radial keluar mdet Vr 1 = kecepatan radial masuk mdet

2.12.3.4 Sudut Sisi Keluar

� 2 Besarnya sudut sisi keluar dibuat lebih besar dari sudut sisi masuk untuk mendapatkan lalauan yang lancar. β 2 = 15 ÷ 40

2.12.3.5 Segitiga Kecepatan Sisi Keluar

Untuk mendapatkan besar kecepatan relative w 2 dan kecepatan air keluar V 2 dapat dibuat segitiga kecepatan sisi keluar impeller dengan bantuan besaran-besaran yang telah didapat terlebih dahulu, Gambar 2.12 Segitiga Kecepatan Sisi Keluar Universitas Sumatera Utara Keterangan Gambar U 2 = Kecepatan keliling impeller sisi keluar mdet V u2 = kecepatan keluar tangensial mdet � 2 = sudut sisi keluar α 2 = Sudut sisi keluar actual V r2 = Kecepatan radial keluar mdet V u2 = kecepatan keluar tangensial absolut mdet

2.12.3.6 Lebar Impeller pada Sisi Keluar b

2 b 2 = Q Vr2. π.D2.ε 2 Dimana: Q = jumlah aliran total m 3 det ��2 = kecepatan radial keluar mdet D 2 = diameter luar impeller m � 1 = faktor korelasi yang disebabkan ketebalan sudu = 0.9 ÷ 0.95

2.12.4 Jumlah Sudu

Jumlah Sudu dihitung dengan : Z=6,5 D 2 +D 1 D 2 -D 1 Sin β m Dimana: D 2 = diameter luar impeller m D 1 = diameter dalam impeller m Universitas Sumatera Utara β m = β 1 + β 2 2

2.12.5 jarak Sudu Sisi Masuk t

1 t 1 = π.D 1 z Dimana: D 1 = diameter dalam impeller m z = jumlah sudu

2.12.6 Tebal Sudu s

s = 3÷6 mm, bahan perunggu, logam ringan, dan baja tuang = 2÷10 mm, untuk bahan besi tuang kelabu

2.12.7 Melukiskan Bentuk Impeller

Melukiskan bentuk impeller dapat dilakukan dengan dua metode, yaitu : - Metode arkus tangent - Metode koordinat polar Pada perencanaan ini digunakan Metode Arkus Tangen. Metode dilakukan dengan membagi impeller atas beberapa lingkaran yang konsentris antara R 1 dan R 2 . Jari-jari busur yang beradapada setiap lingkaran dihitung dengan rumus : � = � � 2 −� � 2 2 � � ���� � −� � ���� � Universitas Sumatera Utara Dimana: R a = jari-jari konsentris lingkaran dalam R b = jari-jari konsentris lingkaran luar a dan b = indek yang menunjukan bagian dalam dan luar lingkaran konsentris Hasil penggambaran kurva impeller akan semakin baik dengan makin banyaknya lingkaran konsentris yang dibuat, dimana tiap-tiap kedudukan dibuat grafik kecepatan dan sudut-sudut, dimulai dari sisi masuk sampai sisi keluar, dan dibuat grafik antara kecepatan, sudut terhadap jari-jari dan setelah itu dihitung jari-jari kelengkungan impeller sehingga dapat dilukiskan.

2.12.8 Perhitungan Rumah Pompa Volute

Fungsi rumah pompa volute adalah untuk mengkonversi tinggi kecepatan velocity dari fluida menjadi pressure head. Untuk perencanaan rumah pompa dimulai dari suatu garis dasar yang dinamakan lidah tongue.

2.12.8.1 Radius lidah tongue R

1 dihitung dengan : R 1 : 1,05 ÷ 1,10 R 2

2.12.8.2 Sudut antara tongue toritis dengan tongue actual

∅ � � θ 1 = 132log ⁡ R1 R2 tan α 2

2.12.8.3 Lebar rata-rata tiap ring B

are B are = b 3 + 2X. tan ∅2 dimana: b = lebar rumah pompa b 2 = lebar impeller pada sisi keluar R 2 = jari-jari luar impeller R = jarak antara dua radius R dan R, = R are – R Universitas Sumatera Utara R are = jari-jari rata-rata Penampang rumah pompa berbentuk trapesium dengan sudut antara dinding dengan garis horizontal 30 . Rencana rumah pompa ditentukan oleh sudut yang dihitung.

2.12.8.4 Sudut rumah pompa

∅ 1 ∅ 1 = 360.R 2. V u2 Q ∑ b ∆R R Ro R2 maka dapat dibuat tabel rencana rumah pompa dengan perhitungan berikut : - b are = b 3 +2R are -157tan 30 - ∅ = 19.63 ∑ � ��� ∆� � � ∅ �2 - ∆∅ = 25,62 � ��� � ∆� � - ∆� = � ��� �∆� - Q∅ = ∅ 360 �Q - V’ are = �∅ �∅ 10 6 Gambar 2.17. Rumah Pompa Universitas Sumatera Utara

BAB III SPESIFIKASI POMPA

Proses destilasi dapat terjadi dalam kondisi vacuum dimana untuk mencapai kondisi vacuum maka semua peralatan dan pipa yg terhubung dalam proses destilasi harus membentuk system loop yang tertutup. Hal ini diperlukan agar tidak terjadi kebocoran dan sebagai akibatnya adalah tingkat vacuum yg di inginkan tidak dapat tercapai. Ada 2 cara yang biasa di gunakan dalam proses pemacuuman yaitu menggunakan pompa vacuum dan booster yang menggunakan steam sebagai medianya. Pada proses destilasi yang saya bahas menggunakan steam sebagai medianya di mana steam yang dipakai terkondensasi keseluruhannya di dalam barometric kondensor karena di tangkap oleh air yang di pompakan dari cooling tower. Biasanya steam yang di hasilkan oleh boiler tidak hanya untuk media dalam proses pemacuuman saja akan tetapi juga di gunakan dalam menggerakkan turbin sebagai penghasil daya listrik dan selain itu steam juga di gunakan sebagai media pemanasan. Cooling tower dalam hal ini berfungsi untuk menurunkan temperature air yang telah naik di akibatkan adanya steam yang terkondensasi sehingga mencapai temperature air yang normal. Dalam pembahasan saya spesifikasi cooling tower yang digunakan adalah temperature air masuk 35 derajat dan setelah melewati cooling tower temperature air menjadi derajat. Ada beberapa alasan mengapa steam yang digunakan harus di kondensasikan antara lain 1. Menghindarkan steam terbuang ke udara bebas yang mengakibatkan sumber polusi udara. 2. Membentuk system loop yang tertutup proses vacuum 3. Mengubah steam menjadi air agar bias di manfaatkan untuk kepentingan yang lain. Pada perancangan suatu pompa perlu penetapan spesifikasi yang biasanya didahului oleh penetapan kapasitas dan head. Setelah kapasitas dan head ditentukan, maka langkah selanjutnya yang ditentukan adalah menentukan daya yang dibutuhkan, jenis penggerak dan putaran kerja untuk mengoperasikan pompa pada kondisi yang direncanakan sehingga akan diperoleh kerja pompa yang efektif. Dalam perencanaan ini .

3.1 Kapasitas Aliran

Universitas Sumatera Utara Pada perencanaan ini penentuan besar kapasitas pompa berdasarkan perhitungan dari jumlah air yang di perlukan untuk mengkondensasikan steam yang di gunakan pada proses pemacuuman dalam proses destilasi. Adapun perhitungan capasitas pompa yg di perlukan adalah sebagai berikut : Kondisi tiap Jam .

1. Air Masuk Barometrik Condenser

Massa = ma Temp = 30 ha = 125,79 kjkg dilihat dari table air 2. Steam masuk Barometrik Condenser Massa = mu = 750 kg Temp = 170 ha = 2809,48 kjkg dilihat dari table uap 3. Air keluar Universitas Sumatera Utara m k = m air masuk + m steam = ma + 750 kg Temp = 35 C ha = 146,7 kjkg dilihat dari table uap 4. Dari persamaan maka = ma.ha + mu.hu = ma+mu ha 35 ma x 125,79 + 750 x 2809,48 = ma + 750 146,7 kjkg ma x 125,79 + 210710 = 146,7 x ma + 110025 2107110 – 110025 = 146,7 – 125,79 ma 1997085 = 20,91 x ma ma = 1997085 20,91 ma = 95508 kg jam Maka ; Ρ = m v 1 = 95508 v V = 95508 kg V = 95,508 m 3 jam Maka kapasitas pompa yang direncanakan adalah = 100 m 3 jam atau = 0,02777 � 3 det.

3.2 Kecepatan Aliran dan Diameter Pipa

Untuk menentukan besarnya diameter pipa isap maupun pipa tekan, didasarkan kepada besarnya standar kecepatan aliran fluida dalam pipa yang diizinkan. Kecepatan aliran dalam pipa Universitas Sumatera Utara telah dibatasi yaitu 1,5 sampai 3,0 ms. sularso, hal 63. Dalam hal ini kecepatan direncanakan 1,5 ms. diameter pipa isap dan pipa tekan dapan dihitung dengan persamaan kontinuitas sebagai berikut : Q = A . V Dimana Q = Kapasitas pompa = 100 m 3 jam atau = 0,02777 � 3 det A = Luas penampang V = Kecepatan Aliran dalam pipa = 1,5 ms Maka diameter pipa isap dapat dihitung : Q = � 4 . d 2 . V d 2 = 4 . � � . � d = � 4 � 0,02777 3,14 � 1,5 = 0,15355 m = 6,04 inci Maka diameter pipa isap diperoleh = 6 inci Untuk pipa tekan diameter pipa dapat dihitung : Q = � 4 . d 2 . V d 2 = 4 . � � . � d = � 4 x 0,02777 3,14 x 2 = 0,1329 m = 5,2 inci Universitas Sumatera Utara Maka diameter pipa tekan diperoleh = 5 inci Pemiliha pipa disesuaikan dengan ukuran pipa standart yang tersedia dipasaran. Untuk itu direncanakan pipa standart dengan pipa yang digunakan yaitu schedule 40. Berdasarkan table standart pipa diperoleh : • Diameter Nominal isap d n = 6 in = 0,1524 m • Diameter dalam di = 6,065 in = 0,15405 m • Diameter Nominal tekan d n = 5 in = 0,127 m • Diameter dalam di = 5,047 in = 0,12819 m Deangan menggunakan persamaan kontinuitas seperti cara sebelumnya maka diperoleh kecepatan aliran dalam pipa yang sebenarnya yaitu ; V = 4 . Q π . di 2 V = 4 x 0,02777 3,14 x 1,5 V = 1,49 ms atau = 1,5 ms pada pipa isap V = 4 . Q π . di 2 V = 4 x 0,02777 3,14 x 2 V = 2,15 ms atau = 2 ms pada pipa tekan Universitas Sumatera Utara 3.3Perhitungan Head Pompa Besarnya head pompa yang direncanakan didasarkan pada kondisi instalasi pemompaan yang dilayani pompa seperti pada gambar berikut ini : 3.1 Gambar Instalasi Pompa yang Digunakan Universitas Sumatera Utara Besarnya head pompa adalah : Hp = hs + hl + Δhp + v 2 2g a. Head Statis Perbedaan level air pada Suction dengan Discharge hs = 4 + 1 + 5 = 10 m

b. Kerugian Head Sepanjang Pipa Instalasi

Kerugian head sepanjang pipa ini terbagi atas kerugian akibat gesekan sepanjang pipa kerugian mayor dan kerugian kelengkapan pipa kerugian minor.

i. Kerugian Head Mayor

Kerugian head mayor ini terbagi atas kerugian akibat gesekan sepanjang pipa isap dan tekan.

3.5.1.1 Head Losses sepanjang pipa isap.

Besarnya head losses sepanjang pipa isap ℎ� � , adalah : ℎ� � = f . Ls di s x Vs 2 2 g Harga koefisien gesek f diperoleh dari grafik deng perhitungan dibawah ini : Bilangan Reynold Re Re= Vs Di v Dimana : Vs = 1,736 mdet Di = 0,15405 mdet υ = 0,801 x 10 −6 � 2 det Tabel 2.2 pada 30° C = 1,736 x 0,15405 0,801 x 10 -6 = 2,86516 � 10 5 Universitas Sumatera Utara � � = 0,15 0,15405 = 0,000973 Maka dengan melihat pada grafik pada diagram moody diperoleh f = 0,021 hf s = f . Ls di s x Vs 2 2 g = 0,021 . 1 0,15405 X 1,49 2 2 X 9,8 = 0,015368 m

3.5.1.2 Head Losses sepanjang pipa tekan

Besarnya head losses sepanjang pipa isap ℎ� � , adalah : ℎ� � = f . Ls di d x Vs 2 2 g Harga koefisien gesek f diperoleh dari grafik deng perhitungan dibawah ini : Bilangan Reynold Re Re= Vs Di v Dimana : Vs = 1,736 mdet Di = 0,128819 mdet υ = 0,801 x 10 −6 � 2 det Tabel 2.2 pada 30° C = 2,15 x 0,12819 0,801 x 10 -6 = 3,44080 � 10 5 Universitas Sumatera Utara ε D = 0,15 0,12819 = 0,0001170 Maka dengan melihat pada grafik pada diagram moody diperoleh f = 0,0225 hf d = f . Ld di d x Vd 2 2 g = 0,0225 . 44 0,12819 X 2,15 2 2 � 9,8 = 0,84712 m Maka kerugian head sepanjang pipa adalah hl f = hf s + hf d = 0,015368 + 0,84712 = 0,8624 m 3.5.2Kerugian Head Minor Besarnya kerugian head akibat peralatan instalasi pipa adalah : h lk = Σn.k V 2 2.g Dimana untuk memperoleh harga koefisien peralatan, dari gambar perencanaan instalasi sepanjang pipa tekan terdapat yang dipasang dan disajikan pada tabel berikut : Tabel 3.1 Koefisien Kerugian Gesek Pada Pipa Tekan Jenis peralatan Jumlah n K n.K swing check valve katup searah 1 0.85 0.85 gate valve katup gerbang 2 0.136 0.272 elbow long 90o standard 6 0.51 3.06 ujung keluar pipa inward projecting 1 0.78 0.78 sambungan flanged tee line flow 4 0.9 3.6 Universitas Sumatera Utara Total Koefisien Kerugian 8.562 Pump Handbook, Igor J. Karasik, William C.Krutzsc, Waren H. Frase, Joseph Messina Maka harga kerugian head akibat peralatan instalasi pipa adalah : hlk = 8.562 m

c. Head Tekanan ∆��

Head tekanan merupakan energi yang dibutuhkan untuk mengatasi perbedaan tekanan pada sisi isap dengan sisi tekan. Dalam sistem kerja ini, tekanan air memasuki pompa lebih kecil dari tekanan keluar yaitu 3bar, maka beda head tekanan pada sistem ini adalah . ∆ℎ� = 10 hp 2 − hp 1 γ Dimana : p1 = 1 atm = 1 kgf �� 2 P2 = 3 bar = 3,06 kg �� 2 = 10 3,0 6 - 1 0,9957 = 20,68 m

3.7 Head Total Pompa

H = hs + hlf + hlk + ∆ℎ� = 10 + 0,8624 + 8,562 + 20,68 = 40,1044 m Universitas Sumatera Utara Untuk menjaga pompa dapat bekerja melayani pemompaan dalam waktu lama dimana terjadi peningkatan gesekan di dalam pipa dan perlengkapannya, maka head pompa di tambahkan 10 sd 25 Austin dari hasil hitungan diatas. Sehingga head pompa pada perencaan ini adalah : Htp = 10 ÷ 25 �� + �� Htp = 40,1044 + 4,01044 ÷ 10,0261 = 44,11481 ÷ 50,1305 = 44 m ditetapkan

3.8 Daya Pompa

Untuk menentukan besar daya motor yang dibutuhkan untuk menggerakkan pompa, maka perlu diketahui besar daya pompa yang terjadi dan jenis motor penggerak yang ditetapkan. Adapun besarnya daya pompa P p adalah P p = �x g x H x Q = 0,9957 kg � 3 x 9,81 mdet 2 x 44 m x 0,02777 � 3 ��� � = 11,935 KW = 12 KW

3.9 Putaran Pompa N

Besarnya putaran motor listrik dapat ditentukan dengan mengetahui frekuensi dan jumlah kutub pada motor listrik. Pada umumnya frekuensi listrik di Indonesia adalah 50 Hz dapat dilihat pada Tabel 3.5 berikut ini. Tabel 3.2 Harga Putaran dan Kutubnya Sularso, Pompa dan Kompresor Jumlah kutub Putaran rpm Universitas Sumatera Utara 2 3000 4 1500 6 1000 8 750 10 600 12 500 Putaran Motor Nm = 120 � � dimana : f = Frekwensi 50 HZ P = Jumlah kutub motor listrik diambil yang 2 kutub Nm = 120 � 50 2 = 3000 rpm Slip yang diizinkan ∝ = 1 ÷ 2 Maka : Putaran Pompa, np = 0,98 ÷ 0,99 ��� = 2940 ÷ 2970 ��� � � = 2950 rpm Universitas Sumatera Utara 3.10Penentuan Putaran spesifik � � dan Type impeller Impeler adalah roda atau rotor yang dilengkapi dengan sudu-sudu, dimana sudu - sudu ini berguna untuk memindahkan energi mekanis poros menjadi energi fluida, tipe impeler suatu pompa ditentukan berdasarkan putaran spesifik pompa tersebut. Putaran spesifik untuk pompa yang memiliki impeler satu tingkat dapat dihitung menggunakan persamaan : � � = n �Q H 34 Untuk menghitung efisiensinya digunakan grafik hub efisiensi � � Austin Hal. 63 Q = 0,02777 � 3 ��� = 1,66662 � 3 ����� = 440,3 GPM � � = 2950 � 440,3 180,455 34 = 1257 rpm Dari tabel jenis impeller, maka jenis impeller yang digunakan adalah type radial. Maka � � = 73

3.11 Daya Poros Pompa

P = P p n p = 11,935 73 = 16,349 KW Universitas Sumatera Utara

3.12 Spesifikasi Pompa

Berdasarkan pertimbangan – pertimbangan yang telah dilakukan sebelumnya, maka spesifikasi yang akan direncanakan adalah sebagai berikut : • Kapasitas Pompa = 100 m 3 jam • Head Pompa = 44 m • Putaran Pompa = 2950 rpm • Jenis Pompa = Sentrifugal satu tingkat • Putaran Spesifik Pompa = 1257 rpm • Efisiensi Pompa = 73 • Type Impeller = Radial • Putaran MotorFrekwensi = 3000 rpm 50 Hz

BAB IV UKURAN –UKURAN UTAMA POMPA

4.1. Dimeter Poros Pompa ds

Diameter poros pompa diperoleh dengan menghitung Momen Torsi T T = PW Dimana; W = 2π n60 = 2π 295060 = 308.76 mdet P = 16,349 = 16349 W = 16349 308,76 = 52,950 Nm Universitas Sumatera Utara = 52950 Nmm Sehingga diameter poros pompa ds : ds = �T0.2τ 1ijin 3 � 1 ���� = 20 Nmm 2 pompa satu tingkat = � 52950 0,2 x 20 3 = 23,65 mm = 24 mm

4.2 Diameter Hub Impeller Dh

Dh = 1.2 ÷ 1.4 ds Dh = 1.2 ÷ 1.4 24 = 28,6 ÷ 33,6 Dh dibuat = 30 mm 4.3. Sisi Masuk Impeller 4.3.1. Kecepatan pada Sisi Isap Vi Vi = Q Ai = Q πd i 2 4 Dimana: Q = 0.02777 m 3 det di = 0.15405 m Universitas Sumatera Utara = 0.02777 π x 0.15405 2 4 = 1,493 mdet Untuk menentukan V maka lihat Gambar 2.14 Q = 0,02777 m 3 det n = 2950 rpm maka V = 3,1 mdet.

4.3.2. Diameter Mata Impeller D

D = � 4 x 1,05 x Q π . V + Dh 2 Dimana: Q = 0.02777 m 3 det Dh = 30 mm = 0,03 m V = adalah kecepatan sisi masuk izin = 3,1 mdet Kebocoran pada aliran masuk diperkirakan 2 = � 4 π 1.05 x 0.02777 3,1 +0.03 2 = 0.11349 m = 113,49 mm

4.3.3. Diameter Sisi Masuk Impeller D

1 D 1 = � D 2 + Dh 2 2 � 12 = � 113,49 2 + 30 2 2 � 12 Universitas Sumatera Utara = 83,012 mm = 0,0830 m

4.3.4. Kecepatan Keliling Sisi Masuk Impeller U