Perhitungan Head Dan Spesifikasi Pompa

LAMPIRAN - 1

PERHITUNGAN POMPA AIR UNTUK PELABUHAN GORONTALO Kapasitas : Qw =

70

m3/jam =

308.23 USGPM =

1,166.67

l/mnt =

1.17 m3/mnt =

0.019 m3/dt

Data liquid : kgf/m.s =

1.

Viskositas µ =

9.98E-02

9.98E-04 kgf/cm.s =

2.

Viskositas kinematik n =

1.00E-04

m²/s = 1.00E+00

cm²/s

3.

Berat Jenis g =

998.3

kgf/m³ = 0.000998

kgf/cm³ =

4.

Tekanan uap jenuh rsat =

0

kgf/cm²

308.23 USGPM = 1,166.67 kgf/cm² 5 inch = 0.1016 m=

l/mnt =

308.23 USGPM = 1,166.67 kgf/cm² 5 inch = 0.1016 m=

l/mnt =

0

kgf/m² =

0.9983

ton/m³

Kondisi inlet dan outlet 1.

Kondisi inlet a. Qin = 70 m3/jam = b. r in = 50000 kgf/m² = c. Diameter pipa = 4

2.

cm =

0.019 m3/dt

101.6 mm

Kondisi outlet a. Qout = 70 m3/jam = b. r out = 50000 kgf/m² = c. Diameter pipa = 4

Perhitungan Total Head

Hw = ha + D hp + hl + 0.5 g (Vout² - Vin²)

► ha = beda tinggi antara titik outlet dengan inlet ha = -3 + 10 =

7m

► D hp = perbedaan head tekanan statis antara titik outlet dengan inlet = hp(out) - hp(in) hp(out) = r out (kgf/m²) g (kgf/m³) =

50.09 r in (kgf/m²) g (kgf/m³)

hp(in) =

=

50.09

D hp =

0.00

Perhitungan friction losses di pipa, katup, fitting, dllnya (hl) 1.

10.16

1.17 m3/mnt =

Penentuan kecepatan aliran (v)

Diameter =

√

4.Q / π . v

10.16 cm

1.17 m3/mnt =

0.01944 m3/dt

2.

► Kondisi inlet a. v in =

2.40

m/dt

► Kondisi outlet a. v out =

2.40

m/dt

Penentuan losses pipa lurus (Hf) ► Menggunakan Hazen-Williams Formula (untuk jalur pipa yang panjang)

Hf = 10.666 x C.E-1.85 x D.E-4.87 x Q.E1.85 x L

C = 130 untuk PVC D = pipe inside diameter (meter) Q = Flow rate m³/dt L = pipe length (meter) a. Kondisi inlet L= Hf =

10.00 0.61

m m

b. Kondisi outlet L= 231.30 Hf = 14.19

m m

► Add with Ageing Factor (AF) a. Kondisi inlet AF = 1.30 m Hf = 0.80 m b. Kondisi outlet AF 1.30 Hf = 18.45 3.

m m

Penentuan losses pada assesoris pipa (hf) Rumusan Euler :

x = (0.131 + (1.847*(D/2R)^3.5)) * (q/90)^0.5

hf = x * (v²/2*g)

I. Pada Elbow a. Kondisi inlet R= 9 inch q= 90 derajat x= 0.13 m hf = 0.0386 m S elbow = 1.00 buah hf total = 0.04 m b. Kondisi outlet R= 9 inch q= 90 derajat x= 0.13 m hf = 0.0386 m S elbow = 16.00 buah hf total = 0.62 m

II. Pada Suction nozzle x= 0.50 hf = 0.1469 S = 1.00 hf total = 0.15

m (from tabel) m buah m

III. Pada Discharge nozzle x= 1.00 m (from tabel) hf = 0.2938 m S = 1.00 buah hf total = 0.29 m IV. Pada valve and strainer at pipeline a. Kondisi inlet x= 2.64 hf = 0.7756 S = 2.00 hf total = 1.55

m (from tabel) m buah m

b. Kondisi outlet x= 2.64 hf = 0.7756 S = 1.00 hf total = 0.78

m (from tabel) m buah m

V. Pada sectional change (sudden enlargement) at pipeline a. Kondisi inlet x= 0.99 hf = 0.2908 S = 1.00 hf total = 0.29

m (from tabel) m buah m

b. Kondisi outlet x= 0.99 hf = 0.2908 S = 0.00 hf total = 0.00

m (from tabel) m buah m

VI. Pada sectional change (sudden contraction) at pipeline a. Kondisi inlet x= 0.50 hf = 0.1469 S = 0.00 hf total = 0.00

m (from tabel) m buah m

b. Kondisi outlet x= 0.50 hf = 0.1469 S = 0.00 hf total = 0.00

m (from tabel) m buah m

VII. Pada sectional change (gradual contraction and gradual enlargement) a. Kondisi inlet x= 0.18 hf = 0.0526 S = 0.00 hf total = 0.00

m (from tabel) m buah m

b. Kondisi outlet x= 0.18 hf = 0.0526 S = 0.00 hf total = 0.00

m (from tabel) m buah m

VIII. Pada T-pipe a. Kondisi inlet x= 1.25 hf = 0.3672 S = 0.00 hf total = 0.00

m (from tabel) m buah m

b. Kondisi outlet x= 1.25 hf = 0.3672 S = 3.00 hf total = 1.10

m (from tabel) m buah m

IX. Pada angle hinge a. Kondisi inlet x= 1.00 hf = 0.2938 S = 0.00 hf total = 0.00

m (from tabel) m buah m

b. Kondisi outlet x= 1.00 hf = 0.2938 S = 0.00 hf total = 0.00

m (from tabel) m buah m

Sehingga total losses di pipa dan assesoris pipa : a. Kondisi inlet : 2.83 m b. Kondisi outlet : 21.24 m TOTAL LOSSES (hl) : 24.06 m Maka Total Head :

Hw = ha + D hp + hl + 0.5 g (Vout² - Vin²)

Hw = hw =

31.06 m 0.70



34.1714 m (untuk overhead 10%)

Perhitungan Faktor Koreksi Digunakan apabila viskositas suatu zat cair lebih tinggi dari viskositas air Koefisien koreksi : Cq = 1.00 (dari grafik) Ch = 1.00 (dari grafik) Ch = 1.00 (dari grafik) Sehingga : Qo = Ho = ho =

70 m3/jam = 34.17 m 0.70

308.23 USGPM =

1,166.67

Perhitungan daya pompa 1. Water power g in ton/m³ Ho in m Qo in m³/mnt

Pw = 0.163 * g * Ho * Qo ……..(kW)

Pw =

6.49 53.20

kW =

8.82 72.33

PS =

8.70 HP 71.34

l/mnt =

1.17 m3/mnt =

0.019 m3/dt

2. Shaft power ho in % Pw in kW

Pp = Pw/ho ……..(kW)

Pp =

9.27 76.00 3. Output of drive unit

kW =

12.60 103.33

Pm =

1.00 (dari tabel) 0.10 (dari tabel) 10.19

kW =

12.43 HP 101.92

h (efficiency of transmission unit) in % a (margin factor)

Pm = Pp*(1+a)/h ……..(kW)

h= a=

PS =

1.00 0.10 13.86

PS =

49.21053 61.51316 13.67 HP

Material ABS - Acrylonite Butadiene Styrene Aluminum

Hazen-Williams Coefficient -c 130 130 - 150

Asbestos Cement

140

Asphalt Lining

130 - 140

Brass

130 - 140

Brick sewer

90 - 100

Cast-Iron - new unlined (CIP)

130

Cast-Iron 10 years old

107 - 113

Cast-Iron 20 years old

89 - 100

Cast-Iron 30 years old

75 - 90

Cast-Iron 40 years old

64-83

Cast-Iron, asphalt coated

100

Cast-Iron, cement lined

140

Cast-Iron, bituminous lined

140

Cast-Iron, sea-coated

120

Cast-Iron, wrought plain

100

Cement lining

130 - 140

Concrete

100 - 140

Concrete lined, steel forms

140

Concrete lined, wooden forms

120

Concrete, old

100 - 110

Copper

130 - 140

Corrugated Metal

60

Ductile Iron Pipe (DIP)

140

Ductile Iron, cement lined

120

Fiber

140

Fiber Glass Pipe - FRP

150

Galvanized iron

120

Glass

130

Lead

130 - 140

Metal Pipes - Very to extremely smooth

130 - 140

Plastic

130 - 150

Polyethylene, PE, PEH

140

Polyvinyl chloride, PVC, CPVC

130

Smooth Pipes

140

Steel new unlined

140 - 150

Steel, corrugated

60

Steel, welded and seamless

100

Steel, interior riveted, no projecting rivets

110

Steel, projecting girth and horizontal rivets

100

Steel, vitrified, spiral-riveted

90 - 110

Steel, welded and seamless

100

Tin

130

Vitrified Clay

110

Wrought iron, plain

100

Wooden or Masonry Pipe Smooth

120

Wood Stave

110 - 120

alt full 4 inchi

PERHITUNGAN HEAD DAN SPESIFIKASI POMPA UNTUK DISTRIBUSI AIR DARI TANDON KE KAPAL PADA PELABUHAN XXXXXXXX Direncanakan akan dibuat instalasi Plumbing dan Penentuan Spesifikasi Pompa, dari Tandon Air ke kapal. Jenis Pipa : PVC. A. Data yang diperlukan untuk penentuan Spesifikasi Pompa sebagai berikut : 1. Kapasitas Aliran Air/Debit Air 2. Jenis Zat Cair 3. Head Total Pompa 4. Kondisi Isap 5. Kondisi Keluar 6. Jumlah Pompa 7. Kondisi Kerja 8. Penggerak Pompa 9. Gambar Instalasi Pompa dan Plumbing B. Perhitungan masing-masing parameter diatas sebagai berikut :

1. Kapasitas Aliran Air/Debit Air (Q), (m3/Jam) 3 a. Q aliran Air dalam satuan m /jam : Kapasitas Aliran sebesar b.

=

25 Ton/jam =

110 USGPM =

416.67 l/mnt =

0.4167 m3/mnt =

0.0069 m3/dt

Diameter Isap Pompa (mm) : Ditentukan dengan berdasarkan Tabel 2.10 hal 23, Sularso, Tahara dengan hasil sebagai berikut : Q pompa = 0,4167 m3/menit diperoleh Disap pompa = 80 - 100 mm (3 - 4 inchi)

=

4

inchi = 0.1016 m

Dengan ketentuan bahwa Disap pipa tidak boleh lebih kecil dari Disap pompa (Disap pipa > Disap pompa), untuk menghubungkan keduanya dipakai Reduser. 2. Jenis Zat Cair Zat Cair yang dialirkan adalah Air, dengan diasumsikan sesuai Tabel 2.12 hal 24, Sularaso, Tahara , pada tekanan dibawah 1 atm, suhu 20C – 30C), 1 atm = 101,3 kPa. Massa Jenis (Kerapatan Air) =

0.9983 kg/l

3. Head Total Pompa, H (m) Head Total Pompa ditentukan dari kondisi Instalasi Plumbing yang akan dilayani oleh Pompa. Head Total dapat diperoleh dengan rumus sebagai berikut :

Dengan masing-masing parameter diasumsikan sebagai berikut : Hstat

= Head Statis Total, perbedaan tinggi muka air antara pipa isap dengan tinggi

∆hp

= perbedaan tekanan pada permukaan air pada pipa isap dan pipa keluar, ditetapkan hp = 1 atm = 101.3 kPa

H1

= kerugian head di pipa, belokan, sambungan dll

Vd2/2g

= head kecepatan keluar (m), dengan g = 9,8 m/s

muka air pipa keluar (muka air tangki kapal

2

a. Menentukan Hstat (m) (sesuai Gambar 1) :

dimana : hs = -1 meter hd = 13.5 meter Maka Hstat = 12.5 meter

b. Head Kerugian (h1) ditentukan sebagai berikut :  Menentukan hf pada Pipa Isap yang masuk ke dalam Pompa Ø pipa = 4 inchi = 0.1016 meter Pjg pipa (L) hisap

C untuk PVC Q

= = =

3.8 130 25

meter Ton /Jam = 0.0069 m3/dtk

Jenis Bahan

Hazen-Williams Coefficient ( C )

ABS - Acrylonite Butadiene Styrene Aluminum Asbestos Cement Asphalt Lining Brass Brick sewer Cast-Iron - new unlined (CIP) Cast-Iron 10 years old Cast-Iron 20 years old Cast-Iron 30 years old Cast-Iron 40 years old Cast-Iron, asphalt coated Cast-Iron, cement lined Cast-Iron, bituminous lined Cast-Iron, sea-coated Cast-Iron, wrought plain Cement lining Concrete Concrete lined, steel forms Concrete lined, wooden forms Concrete, old Copper Corrugated Metal Ductile Iron Pipe (DIP) Ductile Iron, cement lined Fiber Fiber Glass Pipe - FRP Galvanized iron Glass Lead Metal Pipes - Very to extremely smooth Plastic Polyethylene, PE, PEH Polyvinyl chloride, PVC, CPVC

130 130 - 150 140 130 - 140 130 - 140 90 - 100 130 107 - 113 89 - 100 75 - 90 64-83 100 140 140 120 100 130 - 140 100 - 140 140 120 100 - 110 130 - 140 60 140 120 140 150 120 130 130 - 140 130 - 140 130 - 150 140 130

Smooth Pipes Steel new unlined Steel, corrugated Steel, welded and seamless Steel, interior riveted, no projecting rivets Steel, projecting girth and horizontal rivets Steel, vitrified, spiral-riveted Steel, welded and seamless Tin Vitrified Clay Wrought iron, plain Wooden or Masonry Pipe - Smooth Wood Stave

v=

0.0069 0.008107

140 140 - 150 60 100 110 100 90 - 110 100 130 110 100 120 110 - 120

= 0.8566 m/detik

Kerugian Head (hf) dapat ditentukan dengan persamaan Hazen Williams sebagai berikut : = 0.004119 = 0.0332 meter 0.124231

 Menentukan hf pada Pipa keluar dari Pompa, Dengan Ø pipa = 2 inchi Ø pipa = 4 inchi = 0.1016 meter Pjg pipa (L) hisap

C untuk PVC Q

= 233.77 meter = 130 = 25 Ton /Jam = 0.0069 m3/dtk

= 0.253404 = 2.0398 meter 0.124231

 Kerugian hv pada katup isap dan saringan (pada pipa isap menuju ke pompa) Ø pipa = 4 inchi = 0.1016 meter

Dengan : fv : Koefisen kerugian katup (katup isap dan saringan) = (sesuai Tabel 2.20, hal 39, Sularso, Tahara) g : gravitasi = 9,8 m/s2 v : kecepatan rata-rata di penampang masuk pipa = = 1.401373 = 0.0715 m 19.6

1.91

0.8566

m/dtk

 Kerugian hv pada ujung pipa keluar dan saringan (pada pipa keluar menuju ke tangki kapal) Ø pipa = 4 inchi = 0.1016 meter Jumlah Outlet =

4

outlet

Dengan : fv : Koefisen kerugian katup (katup isap dan saringan) = (sesuai Tabel 2.20, hal 39, Sularso, Tahara) g : gravitasi = 9,8 m/s2 v : kecepatan rata-rata di penampang masuk pipa =

1

0.8566

m/dtk

= 0.733703 = 0.0374 m 19.6 Total hf =

0.1497 meter

 Kerugian pada Belokan (elbow) a) Belokan θ = 900, diasumsikan berjumlah 4 buah untuk Ø pipa = 4 inchi = 100 mm = 0,1m Jumlah θ

= = =

Ø pipa

f = ( 0.131 +

15 90 4

buah derajat inchi = 0.1016 meter

1.847 + 0.0934 + 1

= 2.071438

hf = 0.0775 Total hf = 1.1631 meter

b) Belokan θ = 1350, diasumsikan berjumlah 2 buah untuk Ø pipa = 4 inchi = 100 mm = 0,1m Jumlah θ

= = =

Ø pipa

f = ( 0.131 +

2 135 4

buah derajat inchi = 0.1016 meter

1.847 + 0.0934 x

1 = 2.536983

hf = 0.095 Total hf = 0.1899 meter Sehingga Total h1 =

3.647236 meter

Dengan demikian Head Total Pompa (H) dapat ditentukan sebagai berikut :

H=

H

12.5

+

0

+ 3.6472 + 0.7337 = 16.185 meter 19.6

untuk overhead 15% = 18.612 meter

~

19

meter

4. Penentuan NPSH (NET POSITIVE SUCTION HEAD/HEAD ISAP POSITIF)

=

=

Dimana : hsv = NPSH yang tersedia (m) kgf/cm2 = 2 = 0.02383 kgf/cm =

Pa = Tekanan Atmosfir (kgf/m2)

1.0332

=

Pv = Tekanan Uap Jenuh (kgf/m2)

10332

kgf/m2

238.3

kgf/m2 (pada suhu 20C)

2

= Berat Zat Cair per satuan volume (kgf/m3) = 995.7 kgf/m hs = Head Isap Statis (m) = 1 meter (permukaan air diatas pompa) hls = Kerugian Head di dalam pipa isap (m) pipa masuk + katup masuk + elbow = = 0,0234+(2x0,653)+0,601 =

1.9304

meter

Maka : =

hsv = 10332 995.7 = 10.377 -

238.3 + 995.7

1

-

1.9304

0.2393 _+

1

-

1.9304 = 9.2069 m (NPSH Tersedia)

5. Penentuan Putaran dan Daya Motor

Sesuai Gbr 2.25 hal 52 Sularso

Q = 0.42 m3/menit H = 19 meter Sehingga : 65 x 50B2 – 53,7 Diartikan : - Diameter isap pompa - Diameter keluar - Daya Motor - Jumlah kutub

= = = =

65 50 3.7 2

mm = 2.5591 inchi ~ mm = 1.9685 inchi ~ kWatt = 4.9618 HP ~ Kutub (untuk motor listrik)

6. Perhitungan Efisiensi Pompa (η)

Dimana : γ = Berat Air per satuan Volume = 0,9957 kgf/l Q= Kapasitas Aliran = 0.4167 m3/menit H = Head Total = 18.61 meter P= 3.7 kW Pw = 1.26 kW Efisiensi Pompa (η)

= Pw P

=

1.26 3.7

34.018 %

3 2 4

inchi inchi Kwatt (untuk safety )