Perancangan Pompa Sentrifugal dengan Kapasitas 100m3 /jam dan Head Pompa 44m untuk Suplai Air Barometrik Condenser

  PERANCANGAN POMPA SENTRIFUGAL DENGAN KAPASITAS 100m

  3 /jam DAN HEAD POMPA 44m UNTUK SUPLAI AIRBAROMETRIK KONDENSER

SKRIPSI

  

Skripsi Yang Diajukan Untuk memenuhi

Syarat Memperoleh Gelar SarjanaTeknik

NIM : 070421019

  

ISKANDAR PAMELA

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2012

  ,

PERANCANGAN POMPA SENTRIFUGAL DENGAN KAPASITAS

  3 100m /jam DAN HEAD POMPA 44m UNTUK SUPLAI AIRBAROMETRIK KONDENSER

  

ISKANDAR PAMELA

NIM : 070421019

  Telah Disetujui dari Hasil Seminar Skripsi priode ke- 172, pada Tanggal 29 Februari 2012 Diketahui / Disyahkan :

  Diketahui oleh: Departemen Teknik Mesin Dosen Pembimbing, Fakultas Teknik USU Ketua Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri Ir. Tekad Sitepu NIP. 196412241992111001 NIP.1952 1222 1978 031300

  

PERANCANGAN POMPA SENTRIFUGAL DENGAN KAPASITAS

100m 3 /jam DAN HEAD POMPA 44m UNTUK SUPLAI

AIRBAROMETRIK KONDENSER

ISKANDAR PAMELA

  NIM : 070421019

  Telah Disetujui dari Hasil Seminar Skripsi priode ke- 172, pada Tanggal 29 Februari 2012 Pembanding I,

  Pembanding II, Ir.Tulus B.Sitorus,ST,MT NIP.197209232000121003 NIP.194910121981031002 Ir.Mulfi Hazwi M,sc.

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, atas segala karunia dan rahmat- Nya yang senantiasa diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini.

  Skripsi ini merupakan salah satu persyaratan untuk memenuhi syarat guna memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST) Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Skripsi ini adalah “Perancangan Pompa Sentrifugal Dengan

3 Kapasitas 100m /jam dan Head Pompa 44m untuk Suplai Air Barometrik Condenser.

  Selama penulisaan laporan ini penulis banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih kepada : 1.

  Kedua Orang tua saya yang telah memberikan segala dukungan moril dan materil, juga kepada Abang dan Kakak ipar saya yang telah memberi semangat untuk dapat menyelesaikan tulisan ini.

  2. Bapak Ir. Tekad Sitepu. selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan arahan, bimbingan, nasehat, dan pelajaran berharga hingga Skripsi ini dapat terselesaikan.

  3. Bapak Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin.

  4. Seluruh Staf 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.

  5. Bapak Hendra, Pak iyan, Bang Begeng, Pak Rajak, Bang Iman, Bang Dani, Bang Acmal, Kak Imei, yang membantu saya dalam menyelesaikan skripsi ini.

  6. Teman-teman mahasiswa Mesin USU khususnya untuk stambuk 2007 yaitu Hermanto butar-butar, Amd. ,Erwin Ramadhoni, ST., Rahmad Sugiarto, ST., Jasran Hutagalung, ST., dan semuanya.

  7. Seluruh Karyawan Oleo Khususnya Maintenance yang telah banyak membantu juga dalam penyelesaian skripsi ini Akhir kata, semoga Skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua dan dapat dilanjutkan oleh rekan-rekan mahasiswa lain.

  Medan, April 2012 Penulis, Iskandar Pamela NIM.070421019

  

ABSTRAK

  Air merupakan salah satu komponen terpenting dalam proses yang terjadi pada industri oleochemical dan untuk mengirimkan air dalam jarak dan jumlah tertentu diperlukan suatu alat yang disebut pompa. Direncanakan pompa dirancang untuk memompakan air dari Cooling Water ke Barometric Kondenser dengan tekanan 2,5 sampai 3 bar dengan suhu 30 , Barometric condenser merupakan suatu condenser yang berguna sebagai media pendingin yang dibutuhkan pada suatu proses destilasi. Untuk memenuhi maksud tersebut, maka dirancanglah suatu pompa yang mampu memompakan air dari Cooling Water ke Barometric condenser hingga mencapai tekanan 2,5 sampai 3 bar. Perancangan pompa ini menyangkut sistem perpipaan yang dilayani oleh pompa. Dari sistem ini dirancang spesifikasi pompa yaitu Head, kapasitas, putaran pompa, tipe dan lain sebagainya. Perancangan pompa ini dilanjutkan dengan penetapan ukuran-ukuran dimensi dari bagian utama pompa seperti impeller, rumah pompa, dan poros pompa sehingga mampu bekerja dengan baik. Rancangan ini juga menghitung berapa daya motor penggerak yang harus disediakan untuk mengoperasikan pompa tersebut.

  Kata kunci : Pompa, Spesifikasi, Ukuran utama pompa

  

DAFTAR ISI

ABSTRAK…………………………………………………………………………….………….i

DAFTAR ISI……………………………………..............…………………………………….ii

DAFTAR TABEL ………………………………………….…………………………………viii

DAFTARGAMBAR ……………………………...…………………………………………...ix DAFTAR NOTASI……………………………...…………………………………………...x BAB I PENDAHULUAN…………...………………………………………………………….1

  1.1.Latar Belakang Masalah…………………..…………………………………….. 1

  1.2.Maksud dan Tujuan Perancangan……………………………………................ 2

  1.3.PembatasanMasalah …………….……………………………………………. 2

  1.4.Manfaat Perancangan…………………………………………………………… 2

  1.5.Sistematika Penulisan……………………………………………………………. 3

  

BAB II LANDASAN TEORI ………………………………………………………………4

  2.1 Pengertian Pompa…………………………………………………………………4

  2.2 Klasifikasi Pompa………………………………………………………………...4

  2.2.1. Pompa Pemindahan Positif……………………………………………….4

  2.2.2. Pompa Pemindah Non Positif…………………………………………….6

  2.3. Pompa Sentrifugal…………………………………………………………….....6

  2.3.1. Prinsip Kerja Pompa Sentrifugal………………………………………...7

  2.3.2. Klasifikasi Pompa Sentrifugal………………………………………….. 8

  2.4. Putaran Spesifik……………………………………………… ……………….. 10

  2.5. Head………………………………………..………….………………………. 10

  2.5.1. Tinggi Energi Potensial (Z)………………….………………………10

  2.5.2. Tinggi Energi Kinetik…………………………………………….…11

  2.5.3. Tinggi Energi Tekan……………………………………..………….11

  2.6. Kavitasi……………………………………………………………………..12

  2.7. Net Positive Suction Head ( NSPH )……………………………………… 13

  2.7.1. NPSH yang Tersedia………………………………………………..14

  2.7.2. NPSH yang Diperlukan…………………………………………….15

  2.8. Hambatan / Rugi – rugi (Losses)…………………………………………...16

  2.8.1. Pipa Lurus…………………………………………………………..16

  2.8.2. Perubahan Penampang Pipa………………………………………...18

  2.8.3. Sambungan – sambungan Pipa……………………………………..18

  2.9. Menentukan Kecepatan Rata – rata Saluran………………………………..19

  2.9.1. Pada Pipa Isap………………………………………………………19

  2.9.2. Pada Sisi Tekan……………………………………………………..19

  2.10. Menentukan Jenis Impeler Pompa…………………………………………20

  2.11. Perhitungan daya Pompa…………………………………………………..20

  2.11.1. Daya Pompa ( whp )……………………………………………….20

  2.11.2. Daya yang Dibutuhkan…………………………………………….20

  2.12. Ukuran – ukuran Utama Pompa……………………………………………21

  2.12.1. Diameter Poros Pompa……………………………………………..21

  2.12.2. Sisi Masuk Impeler…………………………………………………21

  2.12.2.1. Diameter Naaf Impeler………………………………………21

  2.12.2.2. Diameter Mata Impeler……………………………………...21

  2.12.2.3. Kecepatan Keliling Sisi Masuk Impeler……………………..22

  2.12.2.4. Sudut Sisi Masuk……………………………………………23

  2.12.2.5. Segitiga Kecepatan Sisi Masuk Impeler…………………….23 2.12.2.6. lebar Impeler Pada Sisi Masuk ……………………………..24

  2.12.3. Sisi Luar Impeler…………………….……………………………..24

  2.12.3.1. Diameter Luar Impeler………………………………………24

  2.13.3.2. Kecepatan Keliling………………………………………….24

  2.12.3.3. Kecepatan Radial……………………………………………24

  2.12.3.4. Sudut Sisi Keluar……………………………………………25

  2.12.3.5. Segitiga Kecepatan Sisi Keluar……………………………..25

  2.12.3.6. Lebar Impeler pada Sisi Keluar……………………………..26

  2.12.4. Jumlah Sudu….…………………….………………………………26

  2.12.5. Jarak Sudu Sisi Masuk…………….……………………………….26

  2.12.6. Tebal Sudu..….…………………….……………………………….27

  2.12.7. Melukis Bentuk Impeller…………….……………………………..27

  2.12.8. Perhitungan Rumah Pompa………….……………………………..28

  2.12.8.1. Radius lidah tongue …………………………………………28

  2.12.8.2. Sudut antara tongue toritis dengan tongue actual…………..28

  2.12.8.3.Lebar Rata- rata tiap ring……………………………….…..29

  2.12.8.4.Sudut rumah pompa……………..…………………….……29

BAB III SPESIFIKASI POMPA ……………………………………………………………30

  3.1 Kapasitas aliran ……………………………………………………………..30

  3.2Kecepatan aliran dan diameter pipa ………………………………………32

  3.3Perhitungan Head pompa .…………………………………………………..35

  3.4Head Statis ………..……………………………………………………..36

  3.5Kerugian Head Sepanjang pipa instalasi……………………………………...36

  3.5.1. Kerugian Head Mayor ……………………………………………36

  3.5.1.1 Head losses sepanjang pipa isap …..………………………36

  3.5.1.1 Head losses sepanjang pipa tekan …………………………..37

  3.5.2. Kerugian Head Minor …………………………………………38

  3.6Head Tekanan ……………………...…………………………………….39

  3.7Head Total Pompa ………………..…………………………………….39

  3.8Daya Pompa …………..………………………………………………..40

  3.9Putaran Pompa ………………………………………………………40

  3.10Penentuan Putaran Spesifik dan Jenis Impeller .………………………..41

  3.11 Daya Porao Pompa ………………..……………………………………42

  3.12Spesifikasi Pompa …………….…………………………………….42

  BAB IV UKURAN – UKURAN UTAMA POMPA ……………………………………43

  4.1 Diameter Poros Pompa ……………………………………………….43

  4.2Diameter Hub Impeller ……………………………………………….44

  4.3Sisi Masuk Impeller …………………………………………………...44

  4.3.1. Kecepatan pada sisi isap ...……………………………………….44

  4.3.2. Diameter Mata Impeller …………………………………………44

  4.3.3. Diameter Sisi Masuk Impeller …………………………………….45

  4.3.4. Kecepatan Keliling Sisi Masuk Impeller……………………………..45

  4.3.5. Kecepatan Sisi Masuk Impeller ………………………………….46

  4.3.6. Sudut Sisi Masuk Impeller ……………………………………….46

  4.3.7. Lebar Susu Sisi Masuk …………………………………..46

  4.3.8. Diagram Kecepatan Sisi Masuk Impeller……………………………..47

  4.4Sisi Keluar Impeller …………………………………………………...47

  4.4.1. Diameter Luar Impeller ...……………………………………….47

  4.4.2. Sudut Sisi Keluar Impeller ……………………………………….48

  4.4.3. Kecepatan Keliling Sisi Luar Impeller………………………………..48

  4.4.4. Lebar Susu Sisi Keluar ……………………………………48

  4.4.5. Diagram Kecepatan Sisi Keluar Impeller……………………………..49

  4.5Jumlah Sudu ………….……………………………………………….50

  4.6Jarak Pembagi Sudu …….……………………………………………...51

  4.7Tebal Sudu ………….………………………………………………...51

  4.8Melukiskan Kelengkungan Impeller………………………………………….51

  4.9Perhitungan Rumah Pompa ….…………………………………………….55

  4.10 Sudut Antara Tongue Teoritis dan Tongue Aktual ……………………….55

  

BAB V KESIMPULAN . ……….….…………………………………...56

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

  

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Klarifikasi Pompa Sentrifugal

  8 Tabel 2.2 Sifat – sifat Fisik Air

  15 Tabel 3.1 Koefisien Kerugian Gesek pada Pipa Tekan

  38 Tabel 3.2 Harga Putaran dan Kutubnya

  40 Tabel 4.1 Pembagian Lingkaran Kosentris

  53

  DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Pompa Torak untuk Campuran Lumpur, Minyak dan Air

  5 Gambar 2.2 Pompa Uap Gerak Langsung

  5 Gambar 2.3 Pompa Rotasi Roda Gigi

  5 Gambar 2.4 Pompa Sentrifugal Rumah Keong, Pompa Difuser, dan Pompa Turbin

  6 Gambar 2.5 Penampang Pompa Sentrifugal Satu Tingkat

  7 Gambar 2.6 Aliran Fluida pada Pompa Sentrifugal 8

Gambar 2.7 Tinggi Tekan pada Sebuah Pompa

  12 Gambar 2.8 Hubungan Antara Koefisien Kavitasi dan Kecepatan Spesifik 13

Gambar 2.9 Diagram Modi

  17 Gambar 2.10 Hubungan Kecepatan Sisi Masuk Izin dengan Kecepatan yang Dibutuhkan dan Putaran Pompa

  22 Gambar 2.11 Segitiga Kecepatan Sisi Masuk

  23 Gambar 2.12 Segitiga Kecepatan Sisi Keluar

  25 Gambar 3.1 Instalasi Pompa yang Digunakan

  35 Gambar 4.1 Diagram Kecepatan Sisi Masuk Impeler

  47 Gambar 4.2 Diagram Kecepatan Sisi Keluar Impeler

  49 Gambar 4.3 Kelengkungan Impeler

  54

  

DAFTAR NOTASI

SIMBOLKETERANGAN SATUAN

  G Gravitasi m/s

  2 Kecepatan Tangensial Sisi Keluar Impeller m/s

  U

  1 Kecepatan Tangensial Sisi Masuk Impeller m/s

  /s R Jari – Jari Sudu Lingkaran Impeller mm Re Bilangan Reynold - t1 Jarak Antara Sudu m s Tebal Sudu Impeller mm U

  3

  Pp Daya Pompa kW N Putaran Pompa rpm N s Putaran Spesifik rpm Q Kapasitas Pompa m

  Head Statis m L Panjang Pipa m T Momen Torsi Nmm M Massa kg

  s

  h Lf Head Losses Sepanjang Pipa m Hp Head Pompa m h

  2

  2 Diameter Sisi Keluar Impeller mm

  A Luas Penampang Pipa m

  D

  1 Diameter Sisi Masuk Impeller mm

  D

  1 Diameter Mata Impeller mm

  D i Diameter Dalam Pipa mm d s Diameter Poros mm D h Diameter Hub mm D

  2 Lebar Impeler Pada Sisi Keluar mm

  b

  1 Lebar Impeller Pada Sisi Masuk mm

  b

  2

  V Kecepatan Aliran Pada Pipa m/s V o Kecepatan Aliran Masuk Impeller m/s

  Vr

  1 Kecepatan Radial Masuk Impeller m/s

  Vr

  2 Kecepatan Radial Keluar Impeller m/s

  Z Jumlah Sudu -