PERANCANGAN POMPA AXIAL SUBMERSIBLE(Studi kasus instalasi pengendali banjir Mulyosari Surabaya)

Disusun olehNama : NUR FATAH RAHMANNRP : 2108100624

DOSEN PEMBIMBINGDr . Ir . HERU MIRMANTO , MT.

Tugas Akhir

Setiap musim penghujan banjir melanda kota Surabaya

Latar Belakang

Jenis banjir yang ditemukan disurabaya timur adalahbanjir mikro bukan banjir makro

Latar Belakang

Penanganan Banjir :

• Rehabilitasi saluran

• Pembangunan rumah pompa

• Pengalihan arus banjir ke saluran lintas dan sebagainya

Perumusan Masalah

Pembangunan kota yang semakin meluas di Mulyosari Surabaya menyebabkan daerah terbuka semakin berkurang

Koefisien limpasan air hujan dari tahun ketahun semakin besar

Jangka 5-10 tahun kedepan diperlukan penambahan kapasitaspompa pengendali banjir

Perumusan Masalah

Untuk mengatasi kekurangan kapasitas pompapengendali banjir maka pada tugas akhir inidilakukan perancangan pompa axial submersible.

Perumusan Masalah

Adapun permasalahan utama yang dihadapi dalamperancangan pompa aksial submersible adalah sebagaiberikut:

1. Mengetahui kapasitas pompa yang diperlukan, dalamhal ini menyangkut curah hujan, dan luas wilayah yang tergenang banjir.

2. Mengatahui head total instalasi yang diperlukan untukdapat mengalirkan air genangan menuju saluran primer atau sungai

3. Bagaimana menentukan jenis pompa berdasarkankecepatan spesifik.

4. Bagaimana merancang dimensi utama pompa.

Perumusan Masalah

Batasan Masalah

1. Pompa yang dirancang adalah pompa axial submersible dankomponen-komponennya meliputi impeller pompa,porospompa, bantalan dan pasak.

2. Fluida kerja dari pompa adalah air

3. Data-data yang diperlukan dalam perancangan pompa axial submersible di dapat dari Dinas Pekerjaan Umum Pemprov Jatimdan Badan Meteorologi dan Geofisika.

4. Pipa yang digunakan adalah Galvanize iron

Tujuan Perancangan

1. Menentukan debit atau kapasitas maksimum

2. Melakukan perhitungan head effektif instalasi

3. Melakukan perancangan pompa axial submersible yang sesuaiuntuk mengatasi banjir yang terjadi di kawasan Surabaya Timur.

4. Gambar susunan pompa axial submersible.

Manfaat Perancangan

1. Mendapatkan solusi untuk mengatasi banjir di daerah perumahan.

2. Menambah pengetahuan bagi penulis dan pengguna makalah inimengenai pompa aliran aksial dengan sudu impeller berbentuk airfoil.

3. Menambah perbendaharaan makalah perancangan pompa di Indonesia.

Start

Data :• Luas wilayah• Curah hujan max

Menentukan kapasitas pompaAiCQ ..=

Hitung head loss pompa :

+

×=

gVK

gV

DLfH LT 2

.2

.22

Menentukan Head Pompa

( ) LTHzzg

VVPPH +−+

−+

−= 12

21

2212

2γ

Menentukan daya air (WHP)HQWHP ××= γ

Menentukan daya pompa (BHP)

op

HQBHPη

γ ××=

A

Flow chart perancangan pompa

A

Menentukan kecepatan spesifik

4 365,3

H

Qnns ××=

Menentukan tinggi hisap pompa

lssv hHPvPah −−−= σγγ

Menentukan dimensi impeller pompa

Menentukan profil sudu impeller pompa

Menentukan kekuatan sudu impeller pompa

Perancangan poros, bearing, pasak

Selesai

Flow chart perancangan pompa

Flow chart perancangan impeller

Mulai

Data:-luas wilayah-curah hujan

Menentukan kapasitas pompa AiCQ ..=

Menentukan head pompa

( ) LTHzzgVVPPH +−+

−+

−= 12

21

2212

2γ

Menentukan daya air (WHP) HQWHP ××= γ

Menentukan daya pompa (BHP)

op

HQBHPη

γ ××=

Menentukan kecepatan spesifik pompa

43

65,3H

Qnn s =

A

A

Menentukan tinggi hisap pompa

lss hHPvPaz −−−= σγγ

Menentukan diameter impeller

32 5.5

nQd ×=

Menentukan diameter hub.

πη ×××−=

avh C

Qdd3600

42

Menentukan jumlah sudu impeller

Menentukan kecepatan aksial gHkcCa 2×=

Menentukan kecepatan keliling

60.. ndu π

=

B

Flow chart perancangan impeller

B

Menentukan sudut relative masuk sudu

11tan

uca=β

Menentukan CU2

22 u

HgC thu

×=

Menentukan sudut relative keluar sudu

22

22tan

u

a

cuc−

=β

Selesai

Flow chart perancangan impeller

Flow chart perancangan profil impeller

Flow chart perancangan profil impeller

y = -0,032x + 0,057y = -0,032x + 0,057

0,0250,03

0,0350,04

0,0450,05

0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8

Teba

l Mak

sim

um

Sudu

Diameter Potongan

Grafik Ymax Fungsi Diameter Potongan

y = 0,571x + 0,136

00,10,20,30,40,50,60,7

0,20,250,30,350,40,450,50,550,60,650,70,750,80,85

Pan

jang

cho

rd

Diameter potongan

Grafik Panjang Chord Fungsi Diameter Potongan

Gambar profil impeller

Penampang hub impeller

Penampang tip impeller

Impeller pompa

Perhitungan sudut relatif masuk dn keluar sudu

Perhitungan sudu pengarah

Flow chart perhitungan kekuatan suduMulai

Data:-Dimensi sudu-Coeficient Lift-Coeficient Drag-Sudut α-Sudut β

Menghitung gaya lift & gaya dragFL = ½ . ρair . V2 . A . CL

FD = ½ . ρair . V2 . A . CD

Menghitung Momen bending M b = F.R

Menghitung:-Tegangan tarik :

-Tegangan gesery

bxt

x

byt

x

bt

profilt

ICMI

CMI

CMAFs

.

.

.

σ

σ

σ

σ

=

=

=

AWFF syx

s

++=τ

A

Flow chart perhitungan kekuatan sudu

A

Pemilihan bahan sudu : -Jenis bahan-Yield strength

NSy

stotaltotal ≤+

+ 2

2

22τσσ

Selesai

Ya

Tidak

Flow chart perhitungan kekuatan suduMulai

Data:-Dimensi sudu-Coeficient Lift-Coeficient Drag-Sudut α-Sudut β

Menghitung gaya lift & gaya dragFL = ½ . ρair . V2 . A . CL

FD = ½ . ρair . V2 . A . CD

Menghitung Momen bending M b = F.R

Menghitung:-Tegangan tarik :

-Tegangan gesery

bxt

x

byt

x

bt

profilt

ICMI

CMI

CMAFs

.

.

.

σ

σ

σ

σ

=

=

=

AWFF syx

s

++=τ

A

perhitungan kekuatan sudu

Flow chart perhitungan diameter poros

Mulai

Data:-Berat impeller (W)-Torsi (T)-Gaya vertikal (Fy)-Gaya horisontal (Fx)

Menghitung resultan gaya-gaya pada bidang horisontal dan vertikal

∑Fx = 0∑Fy = 0∑M = 0

Pemilihan material poros:-jenis bahan-yield strength

Menghitung diameter poros:

NS

DT

DF

DM

DF

DM y≤

+

−+

+ 3

2

2323

1643221432

21

πππππ

Diameter poros sesuai

Selesai

Ya

Tidak

Flow chart perhitungan pasakMulai

Data:-Diameter poros (D)-Torsi (T)-Jenis Pasak

Pemilihan material pasak-jenis bahan-yield strength (Sy)

-Tinjaun Tegangan Geser

-Tinjauan TeganganKompresi

Selesai

Ya

NS

LWDT syp≤

2

Ns

LWDT YP≤

4

Tidak

Flow chart perhitungan bantalanMulai

Data:-Diameter poros-Putaran-Gaya gaya pada poros

Selesai

Analisa gaya – gaya pada bantalan

Menentukan dimensi bantalan

FaYFrVXP ... +=

Menentukan umur bantalan

nPCL

b

60106

10 ×

=

Gambar Autocad Hasil Perancangan

Video Pompa Axial Submersible

Panjang saluran drainase ditunjukkan dengan nomor 18-19-20-21-22-23-H

Luas wilayah yang dilayani saluran ini 720 Ha

Peta Saluaran Drainase Mulyosari surabaya

Data curah hujan dan luas wilayah

KAPASITAS POMPA

sm

sjam

jamm

jamm

hmmhm

jamm

AICQbanjir

33

3

2

2423

33600110800

108001

10019.1491053,0

=×=

=××××=

××=

−

sm

sjam

jamm

jamm

hmmhm

jamm

AICQbanjir

33

3

2

2423

53600118000

180001

10019,1491055,0

=×=

=××××=

××=

−

•Kapasitas Banjir Tahun 2009

•Perkiraan Kapasitas Banjir 2016

KAPASITAS POMPA

Maka besarnya kapasitas pompa pengendaliuntuk 5 tahun ke depan sebesar 5 m3/s.

Ada 3 buah pompa yang sudah dipasang padainstalasi pengendali banjir Mulyosari ITS dengankapasitas per unit sebesar 1 m3/s sehinggakapasitas total pompa yang ter pasang 3 m3/s.

Maka untuk mengatasi kekurangan kapasitastersebut dirancang 1 buah pompa dengankapasitas 2 m3/s.

GAMBAR INSTALASI POMPA

HEAD LOSS POMPA

( ) msmmsmm

gDVLfhl 01415,0

81,91,29542518,112013,0

2

22

=××

××==

Head Loss Mayor

Head Loss Minor

( )

( ) msm

smmhl

gVKKKhl entrancestreetLbowLbow

215,081,92

518,1)78,017,088,0(

2

2

2

2

=×

×++=

×++=

•Panjang pipa discharge (L discharge) = 4510 + 750 + 450 + 5600 + 675 (m) = 11985 mm = 12 m •Bahan pipaCommercial steel (e = 0,15 mm = m31015,0 −×

)

HEAD POMPA

( ) LTHzzgVVPPH +−+

−+

−= 12

21

2212

2γ

smm

sm /518,1295,1

41

/2 V22

3

=××

=π

m

sm

sm

H 267,4229,0920,38,92

0)518,1(0

2

22

=++

×

−+=

P2 = P1

Hst = 450 + 750 + 4510 – 2300 + 500 = 3920 mm = 3,92 m

V1 = 0