ANALISA KERUGIAN HEAD SISTEM DISTRIBUSI AIR UMPAN BOILER DI PT.PERTAMINA (PERSERO) REFINERY UNIT IV CILACAP DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE PIPE FLOW EXPERT v6.39

ANALISA KERUGIAN HEAD SISTEM DISTRIBUSI AIR UMPAN BOILER DI

  PT.PERTAMINA (PERSERO) MENGGUNAKAN SOFTWARE PIPE FLOW EXPERT v6.39 SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

DEDI YUSHARDI BANUREA 100401089 DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

  

ABSTRAK

PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap merupakan salah satu unit

pengolahan minyak bumi yang menggunakan Sistem Pembangkit Tenaga Uap

sebagai sumber energi listrik. Untuk mendistribusikan air umpan yang berasal dari

unit deaerator menuju masing-masing unit boiler yang bekerja digunakan pompa

yang mengalirkan air umpan melauli jaringan perpipaan. Sistem perpipaan

merupakan bagian penting untuk menyalurkan air. Didalam pengoperasiannya

sistem perpipaan dapat mengalami kerugian yang diakibatkan oleh kekasaran

pipa, panjang pipa, kapasitas, maupun komponen-komponen yang terpasang pada

sistem perpipaan tersebut. Dalam penelitian ini peneliti melakukan peritungan

kerugian head mayor maupun kerugian head minor secara teoritis dan dengan

simulasi menggunakan aplikasi pipe flow expert v 6.39 dimana prosedur simulasi

berupa pengumpulan data-data pendukung simulasi selanjutnya menggambar

jaringan perpipaan yang terpasang kemudian melakukan perhitungan untuk

mendapatkan hasil simulasi yang selanjutnya akan dibandingkan dengan

perhitungan teoritis. Untuk menghitung kerugian mayor maupun kerugian minor

yang tarjadi pada sistem perpiaan dapat digunakan persamaan Darcy-weisbach,

  3

  3

dimana kapasitas aliran masing-masing sebesar 260.82 m /s, 269.7 m /s, 280.7

  3

  3

  3

  

3

  3

m /s, 290.86 m /s, 303.89m /s, 310.64 m /s, dan 320,8 m /s dengan total kerugian

head 5.34 m, 5.72 m, 6.20 m, 6.64 m, 7.14 m, 7.47 m, dan 7.96 m.

  Perpipaan, Kerugian, mayor, minor, Darcy weisbach Kata kunci:

  

ABSTRACT

PT. Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap is one of the petroleum

processing units that use Steam Generating System as a power plant. To distribute

the feed water from deaerator unit toward each boiler unit, it is used pumps that

flow feed water through the piping systems. Piping system is an important part to

distribute the water. During the operation, piping systems can have losses due to

the roughness of the pipe, pipe length, capacity, and components that apply on the

piping systemIn this study, researchers conducted a major head loss calculation

and minor head loss theoretically and by simulation using pipe flow applications

expert v 6.39 where the simulation procedure of gathering data to support further

simulation pipeline network attached drawing then perform calculations to obtain

simulation results next will be compared with theoretical calculations.To calculate

the major losses and minor losses in the piping system, it is used Darcy-Weisbach

  3

  3

  3

equation, where each flow capacity of 260.82 m / s, 269.7 m / s, 280.7 m / s,

  3

  3

  3

  3

290.86 m / s, 303.89m / s, 310.64 m / s, and 320.8 m / s with a total head loss

5.34 m, 5.72 m, 6.20 am, 6.64 m, 7.14 m, 7.47 m, and 7.96 m.

  Keywords: piping, Losses, major, minor, Darcy Weisbach

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT, yang selama ini telah

memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan

skripsi ini.

  Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana

Teknik di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera

Utara. Adapun judul skripsi ini adalah “Analisa Kerugian Head Sistem Distribusi

Air Umpan Boiler Di PT.Pertamina (Persero) Refinery Unit IV Cilacap

DenganMenggunakan Software Pipe Flow Expert v6.39”.

  Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua

pihak yang telah membantu dan membimbing penulis dalam mpenulisan skripsi

ini. Untuk itu, melalui pengantar ini penulis menyampaikan terima kasih kepada : 1.

  Orang tua dan saudara-saudara tercinta yang selalu memberikan doa dan semangat kepada penulis

  2. Bapak Dr. Ing. Ir Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

  3. Bapak Ir. Tekad Sitepu, M.T selaku Dosen Pembimbing penulis di Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara

  4. Bapak Abdi Restu Daud, S.E yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk melaksanakan penelitian ini di PT. Pertamina (PERSERO) Refinery Unit IV Cilacap 5. Bapak Fredy Prijasetia, S.T selaku Section Head di Utilities Complex yang telah menerikan tempat kepada penulis untuk melaksanakan penelitian ini.

  6. Mas M. Tofik Ariyadi selaku pembimbing lapangan penulis yang membantu penulis dalam peninjauan ke lapangan.

  7. Bang Edward Natal H.S yang memberikan data-data yang penulis

  8. Seluruh Staff Pengajar pada Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan pengetahuan kepada penulis hingga akhir studi dan seluruh pegawai administrasi di Departemen Teknik Mesin.

  9. Seluruh teman-teman mahasiswa Teknik Mesin khususnya stambuk 2010 dan juga adik-adik asisten Laboratorium Teknologi Mekanik 2011 dan 2012 Penulis menyadari bahwa laporan ini belum sempurna, baik segi teknik

maupun segi materi. Oleh sebab itu, penulis juga mengharapkan kritik dan saran

membangun demi terciptanya laporan yang lebih baik di masa yang akan datang.

Akhir kata, penulis berharap laporan ini dapat memberikan manfaat bagi

pembacanya.

  Medan, Mei 2015 Dedi Yushardi 100401089

  DAFTAR ISI

  Halaman

  ABSTRAK KATA PENGANTAR

  ....................................................................................................................... i

  DAFTAR ISI

  .................................................................................................................................... iii

  DAFTAR TABEL

  .............................................................................................................................. vi

  DAFTAR GAMBAR

  ....................................................................................................................... viii

  DAFTAR NOTASI

  ............................................................................................................................ x

  BAB I PENDAHULUAN

  .................................................................................................................... 1

  1.1 Latar Belakang ............................................................................................................. 1

  1.2 Perumusan Masalah .................................................................................................... 2

  1.3 Tujuan Penelitian ........................................................................................................ 2

  1.4 Batasan Masalah ......................................................................................................... 2

  1.5 Manfaat Penelitian ...................................................................................................... 3

  1.6 Sistematika Penulisan ................................................................................................. 3

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  ........................................................................................................... 5

  2.1 Sistem Pembangkit Tenaga Uap .................................................................................. 5

  2.2 Aliran Fluida ................................................................................................................ 6

  2.3 Sifat Dasar Fluida ......................................................................................................... 6

  2.4 Karakteristik Aliran Fluida ......................................................................................... 11

  2.4.1 Aliran Laminar atau Turbulen ........................................................................... 13

  2.4.2 Bilangan Reynolds ............................................................................................. 14

  2.4.3 Daerah Masuk dan Aliran Berkembang Penuh ................................................. 15

  2.6.1 Kerugian Head Mayor .. 23

  3.4 Metode Analisa Dengan Menggunaka Pipe Flow Expert v.639 ................................ 36

  4.2.1 Hasil Perhitungan Dengan Mengggunakan Aplikasi

  4.2 Perhitungan Kerugian head (Head Losses) Dengan Menggunakan Aplikasi Pipe Flow Expert v6.39 ....................................................................... 49

  4.1.4 Perhitungan Kerugian Head Minor Pada Tiap-tiap Section .............................. 46

  4.1.3 Perhitungan Kerugian Head Mayor Pada Tiap-tiap Section.............................. 43

  4.1.2 Perhitungan Kecepatan Alira pada Tiap-tiap Section ...................................... 42

  4.1.1 Perhitungan Kapasitas Aliran pada Sistem Distribusi Air Umpan ..................... 41

  4.1 Perhitungan Secara Manual/Teoritis ........................................................................ 41

  .............................................................................................. 41

  BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

  3.5 Analisa Data ............................................................................................................... 39

  3.3 Prosedur Penelitian ................................................................................................... 34

  2.6.2 Kerugian Head Minor ........................................................................................ 27

  3.2.2 Bahan ................................................................................................................ 34

  3.1.1 Alat .................................................................................................................... 32

  3.2 Alat dan Bahan .......................................................................................................... 32

  3.1.2 Waktu Penelitian ............................................................................................... 32

  3.1.1 Tempat Penelitian ............................................................................................. 32

  3.1 Tempat dan Waktu Penelitian .................................................................................. 32

  .............................................................................................. 32

  BAB III METODOLOGI PENELITIAN

  2.8 Pipa Paralel ................................................................................................................ 31

  2.7 Pipa Seri ..................................................................................................................... 30

  Pipe Flow Expert v6.39 ..................................................................................... 50

  4.3.2 Hubungan Antara Kapasitas dengan Kerugian head Minor Teori dan Simulasi ............................................................................................................ 52

  4.3.3. Hubungan Antara Kapasitas dengan Kerugian head Total Teori dan Simulasi ........................................................................................................... 53

  4.3.4 Perbandingan Total Kerugian headPada Masing-Masing Percabangan Boiler ................................................................................................................ 54

  BAB V KESIMPULAM DAN SARAN

  ............................................................................................... 56

  5.1 Kesimpulan ................................................................................................................ 56

  5.2 Saran.......................................................................................................................... 58

  DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

  DAFTAR TABEL Halaman

Tabel 2.1 Sifat Air Kekentalan Dan (Viskositas Kinematik)

  Pada Tekanan Atmosfer .......................................................................... 12

Tabel 2.2 Nilai Kekerasan Dinding Untuk Berbagai Pipa Komersil ............................. 24Tabel 2.3 Nilai Koefisien Kekasaran Pipa Hazen-Williams........................................ 25Tabel 3.1 Data Deaerator ........................................................................................... 35Tabel 3.2 Data Pompa ................................................................................................ 36Tabel 3.3 Data Boiler .................................................................................................. 36Tabel 3.4 Data Instalasi Pipa ...................................................................................... 36Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Kecepatan Tiap-tiap Section ......................................... 42Tabel 4.2 Hasil perhitungan Bilangan Reynold Tiap-tiap Section .............................. 44Tabel 4.3 Iterasi nilai f pada Ms.Excell ...................................................................... 44Tabel 4.4 Nilai f (faktor gesekan) tiap-tiap section .................................................... 45Tabel 4.5 Besar Mayor Losses pada tiap-tiap section ................................................ 46Tabel 4.6 Tabel Koefisien Gesekan Pada Komponen Sistem Perpipaan .................... 47Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Kerugian Minor Komponen Sistem

  Perpipaan ................................................................................................ 48

Tabel 4.8 Hasil Perhitungan Dengan MenggunakanPipe Flow

  Expert V6.39 ............................................................................................. 50

Tabel 4.10 Perbandingan Perhitungan Kerugian Head Minor Hasil Teoritis Dan

  Simulasi .................................................................................................. 52

Tabel 4.11 Perbandingan Perhitungan Head Losses Minor Hasil Teoritis Dan

  Simulasi .................................................................................................. 53

Tabel 4.12 Perbandingan Besar Kerugian Head Pada Tiap-Tiap

  Percabangan .......................................................................................... 55

  

DAFTAR GAMBAR

  Halaman

Gambar 2.1 Siklus Sederhana Sistem pembangkit Tenaga Uap .................................... 5Gambar 2.2 Distribusi Gaya ........................................................................................... 9Gambar 2.3 Penentuan Kekentalan ................................................................................ 10Gambar 2.4 Eksperimen Untuk Mengilustrasikan Jenis Aliran ....................................... 13Gambar 2.5 Daerah Masuk Aliran Sedang Berkembang Dan

  Aliran Berkembang Penuh Didalam Sebuah Pipa ...................................... 15

Gambar 2.6 Distibusi Tekanan Sepanjang Pipa Horizontal ............................................. 17Gambar 2.7 Diagram Rheologi ....................................................................................... 18Gambar 2.8 Tabung Aliran Membuktikan Persamaan Kontinuitas ................................ 20Gambar 2.9 Tabung Aliran Fluida.................................................................................... 22Gambar 2.10 Diagram Moody......................................................................................... 24Gambar 2.11 Efek Bilangan Bilangan Reynolds Terhadap Koefisien Kerugian o

  Pada Elbow 90 ...................................................................................... 28

Gambar 2.12 Komponen Katup Pada Sistem Perpipaan................................................. 29Gambar 2.13 Pipa Yang Dihubungkan Seri ..................................................................... 30Gambar 2.14 Pipa Yang Dihubungkan Paralel ................................................................ 31Gambar 3.1 Pressure Indicator ....................................................................................... 32Gambar 3.2 Termometer ................................................................................................ 33Gambar 3.5 Proses Kalkulasi Data.................................................................................. 38Gambar 3.6 Proses Penampilan Data ............................................................................ 38Gambar 3.7 Alur pengerjaan skripsi ................................................................................ 40Gambar 4.1 Skema Distribusi Air Umpan ....................................................................... 41Gambar 4.2 Jaringan Perpipaan pada Pipe Flow Expert v6.39 ....................................... 49

  Gambar 4.3Hasil simulasi menggunakan Pipe Flow Expert v6.39 .................................. 50

Gambar 4.4 Grafik Hubungan Kapasitas Dengan Kerugian Head Mayor ....................... 51Gambar 4.5 Grafik Hubungan Kapasitas Dengan Kerugian Head Minor ........................ 53Gambar 4.6 Grafik Hubungan Kapasitas Dengan Total Kerugian Head .......................... 54Gambar 4.7 Grafik Perbandingan Total Kerugian Head Pada Masing-Masing Percabangan

  Boiler ........................................................................................................ 55

DAFTAR NOTASI

  Simbol Satuan

  ρ Massa jenis (Kg/m ³ ) m Massa (Kg)

  SG Specific Gravity - μ

  Viskositas N.s/m ² F Gaya (N)

  V Kecepatan (m/s) τ

  Tegangan Geser (kg/m ² ) D Diameter (m) L Panjang (m)

  f Faktor Gesekan -

  Q Laju Aliran (m ³ /s) R Jari – Jari (m) g Gravitasi (m ² /s)

  Δh Perbedaan Head m.fluida

  P Tekanan Kg/

  2 T Suhu ^o C