PERANCANGAN CENTRIFUGAL SLURRY BOOSTER PUMP DENGAN

KAPASITAS 3000 LITER PER MENIT

Presentasi Tugas Akhir

Oleh: Mehmed Khozin Al Asror

2107 100 133

Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ir. I Made Arya Djoni M.Sc

LATAR BELAKANG Kebutuhan Energi di Indonesia sangat

besar.

Batubara masih menjadi salah satu

sumber daya alam fosil yang paling

banyak digunakan setelah minyak

bumi

Indonesia merupakan

peng-Ekspor t batubara

terbesar kelima dunia.

Indonesia merupakan negara yang mempunyai kandungan batubara

yang besar.

Sumber : Badan Geologi Kementrian ESDM - November 2011

PROSES PENAMBANGAN BATUBARA

Pembersihan

Lahan

Pengupasan

Tanah Pucuk

Pemompaan

Air Tambang

Penggalian

tanah penutup

Penambangan

Batubara

Rumusan Masalah

RUMUSAN MASALAH Air pada penambangan batubara merupakan air yang telah bercampur dengan partikel-partikel solid ( slurry ). Hal ini akan menjadi pertimbangan dalam pemompaan.

Jarak antara reservoir asal dan reservoir tujuan tidak mampu dicover oleh pompa utama saja, sehingga untuk dapat menyalurkan fluida tersebut dibutuhkan adanya pompa penguat ( booster pump ).

Perancangan Pompa Penguat ( booster pump ) dibutuhkan untuk meningkatkan tekanan yang turun akibat gesekan dengan dinding pipa agar fluida dapat sampai ke reservoir tujuan sesuai flow yang diinginkan

TUJUAN

Mendapatkan Pompa Penguat ( Booster Pump ) yang dapat meng-cover jarak yang harus ditempuh fluida slurry untuk mencapai reservoir tujuan.

Mendapatkan Desain Komponen-komponen Pompa Penguat ( Booster Pump ) yang mendukung kinerja Pompa lebih efektif.

BATASAN MASALAH Fluida Kerja yang dialirkan oleh Pompa adalah Fluida Slurry dengan

ukuran partikel seragam dan konsentrasi solid berdasarkan beratnya 30 %

Aliran Fluida dianggap steady

Flow rate dianggap Konstan

Perancangan yang dilakukan pada komponen pompa adalah : Impeller,

Casing, Poros, dan Bantalan

Pompa Utama & Instalasi Perpipaan merupakan kasus yang dihadapi (tidak

termasuk dalam perancangan) dan semua pipa merupakan new steel pipe

( selalu baru dan tidak mengalami penuaan / aging )

METODOLOGI PERANCANGAN

1 • Menentukan Specific Speed Pompa Utama

2 • Merancang Impeller

3 • Merancang Casing Pompa

4 • Merancang Poros

5 • Pemilihan Bantalan

INSTALASI PERPIPAAN

MENENTUKAN SPECIFIC SPEED POMPA PENGUAT

MENGHITUNG HEADLOSS INSTALASI

MENGHITUNG TEKANAN SUCTION POMPA PENGUAT

MENGHITUNG HEAD YANG DIBUTUHKAN POMPA PENGUAT

MENGHITUNG SPECIFIC SPEED POMPA PENGUAT

BACK TO METODOLOGI UMUM PERANCANGAN TO INSTALASI

MERANCANG IMPELLER

PEMILIHAN POMPA REFERENSI

MENGHITUNG DIMENSI UTAMA IMPELLER

MENGGAMBAR IMPELLER

BACK TO METODOLOGI UMUM PERANCANGAN

flowchart

PERENCANAAN CASING

MENENTUKAN DIAMETER SHROUD

IMPELLER

MENGHITUNG DIMENSI UTAMA CASING

MENGGAMBAR CASING

CASING YANG DIGUNAKAN ADALAH

TIPE SEMIKONSENTRIS

BACK TO METODOLOGI UMUM PERANCANGAN

flowchart

PERENCANAAN POROS

MENNENTUKAN DIAMETER

MINIMUM POROS

MENGHITUNG GAYA-GAYA YANG

BEKERJA PADA POROS

MERENCANAKAN LAY OUT POROS DAN BANTALAN

BACK TO METODOLOGI UMUM PERANCANGAN

flowchart

PEMILIHAN BANTALAN

MENENTUKAN GAYA

YANG BEKERJA PADA

BANTALAN

MENENTUKAN TIPE

BANTALAN

BERDASARKAN BORE

DIAMETERNYA

MENGESTIMASIKAN

UMUR BANTALAN

BACK TO METODOLOGI UMUM PERANCANGAN

flowchart

ANALISA DAN PEMBAHASAN

•Jenis : Bell and gosset CP series 1510 G •Head : 168 ft •Efisiensi : 79 % •Putaran : 1750 rpm •Flowrate : 792,82 gpm

DATA PADA POMPA UTAMA

• Diameter A-B : 6 in • Diameter B-C : 6 in • Diameter C-D : 6 in • Diameter D-E : 6 in • Bahan pipa : Asphalt dipped cast iron.

DATA PADA INSTALASI PERPIPAAN

DATA AWAL DAN INSTALASI

•Putaran : 1750 rpm •Flowrate : 792,82

gpm

DATA PADA POMPA

PENGUAT

• SG solid : 2 • Cw : 30 % • Viskositas : 1,9 cs

DATA PADA FLUIDA SLURRY

Perhitungan head loss pada instalasi

Head Loss Friksi

Head Loss Minor

μ (slurry) = 4,62 E-05 lbf s/ft-2

ν (slurry) = 2,38 E-05

Re = 189.285,71

V = 9,01 ft/s

Dengan

e = 0.0004 ft

D = 0,5 ft

Re = 189.285,71

f = 0,02

C = 135

PERHITUNGAN HEADLOSS MINOR

Diambil dari buku CAMERON

HIDRAULIC DATA berdasarkan

fitting yang digunakan Diperoleh: K-Gate valve = 0,16 K-check valve = 12 K-elbow 90 = 0,6 K-elbow 45 = 0,32

K-strainer = 1.5

HASIL PERHITUNGAN HEADLOSS HASIL PERHITUNGAN HEAD LOSS

head loss A'-B minor 17.8 ft mayor 1.33 ft

total 19.13 ft head loss B-C

minor 16.14 ft mayor 27.43 ft

total 43.57 ft head loss C-D

minor 16.54 ft mayor 148.29 ft

total 164.83 ft

PERHITUNGAN HEAD BOOSTER PUMP

Tekanan pada

suction booster

pump Pc = 1.04 atm

H booster pump = 200,52 ft = 61,12 m

PERANCANGAN IMPELLER

putaran direncanakan 2250 rpm

1189

BATASAN DALAM PERANCANGAN IMPELLER UNTUK POMPA SLURRY

SUDUT RELATIF INLET IMPELLER ANTARA 15-30

SUDUT RELATIF OUTLET IMPELLER ANTARA 25-35

LEBAR OUTLET BLADE > LEBAR INLET BLADE

JUMLAH SUDU BERKISAR ANTARA 3-5 BUAH

POMPA MODEL POMPA PERANCANGAN

D2’ = 20,87 in

Do’ = 8 in

b2’ = 3 in

D2 = 9,89 in

Do = 4 in

b2 = 1,42 in

Menghitung β1

Menghitung b1

GAMBAR HASIL PERANCANGAN IMPELLER

GAMBAR SUDU

PERENCANAAN CASING

PERANCANGAN POROS

MENGHITUNG BESAR DAN ARAH

GAYA RADIAL

MENGHITUNG BESAR GAYA

AXIAL MERENCANAKAN

PROFIL POROS

MENGHITUNG BESAR GAYA RADIAL

AKIBAT BERAT IMPELLER AKIBAT TEKANAN YANG

TIDAK SERAGAM DI SEKELILING IMPELLER

2

4

5

6

1

3

Vi = 83,875 in2

BERAT IMPELLER

Physical Properties Metric EnglishDensity 7.70 g/cc 0.278 lb/in³

Mechanical Properties Metric EnglishHardness, Brinell <= 600 <= 600

Component Elements Properties Metric EnglishCarbon, C 2.50 - 3.60 % 2.50 - 3.60 %Chromium, Cr 7.0 - 11.0 % 7.0 - 11.0 %Iron, Fe 78.00% 78.00%Manganese, Mn <= 1.30 % <= 1.30 %Molybdenum, Mo <= 1.0 % <= 1.0 %Nickel, Ni 5.0 - 7.0 % 5.0 - 7.0 %Phosphorous, P <= 0.10 % <= 0.10 %Silicon, Si 1.0 - 2.20 % 1.0 - 2.20 %Sulfur, S <= 0.15 % <= 0.15 %

ASTM A532 Class I Type D : Ni-Hi-Cr Martensitic White Cast IronMetal; Ferrous Metal; Cast Iron; White Cast Iron

Standard martensitic white cast iron from ASTM A532-75a. 300 mm typical maximum section thickness.

Categories:

Material Notes:

GAYA RADIAL AKIBAT TEKANAN YANG TIDAK UNIFORM

k : 0,433 (USCS) atau 9790 (SI)

SG : specific grafity slurry

H : Head pompa (m)

d2 : Diameter impeller (m)

b2 : lebar outlet impeller beserta

tebal shroud (m)

DIPEROLEH Fr = 342,66 lbf

Karena casing yang digunakan merupakan modified concentric casing maka terdapat koreksi untuk besarnya Fr

Fr = 0,22 x 342,66 = 75,38 lbf

Diambil pada posisi

mendekati shut off

ARAH GAYA RADIAL

ARAH GAYA RADIAL 153 DERAJAT DARI TONGUE SEARAH ALIRAN

MENGHITUNG GAYA AXIAL

PERUBAHAN ARAH AXIAL KE RADIAL

OVERHUNG IMPELLER DENGAN

SINGLE ENTRY

HASIL PERHITUNGAN GAYA AXIAL

GAYA-GAYA YANG BEKERJA PADA POROS

C

FCh

FCv

B

Wi FR

FAx

600 FBv

D

FDx

FBh

A

FREE BODY DIAGRAM

23,29

37,69 142,29 81,31

8” 6” A

B C

-60,98

81,31

487,84

8” 6” A

B C

8” 6” A

B C

8” 6” A

B C

65,58

153,02

87,44

65,58

87,44

8” 6” A

B C

8” 6” A

B C

524,64

VERTIKAL HORISONTAL

MENGHITUNG DIAMETER MINIMUM POROS

TORSI = 4664,8 lbf-in

716,4 lbf-in

DIAMETER MINIMUM =

0,93 in

PERENCANAAN BEARING

PEMILIHAN BEARING

RADIAL BEARING : SINGLE ROW DEEP GROOVE BALL BEARING DS 03 AFBMA • Diameter bore = 1,3780 in = 35 mm • Diameter luar = 3,1496 in = 80 mm • width = 0,8268 in = 21 mm • Co = 4020 lb • C = 5750 lb • b = 3 AXIAL BEARING : SPHERICAL ROLLER BEARING DS 03 AFBMA • Diameter bore = 1,3780 in = 35 mm • Diameter luar = 3,1496 in = 80 mm • width = 0,8268 in = 21 mm • Co = 9800 lb • C = 10800 lb • b = 3

DIGUNAKAN PADA TITIK

B DAN C

DIGUNAKAN PADA TITIK

D

USIA BEARING MELIHAT TABEL

BEARING B = 61757 JAM

BEARING C = 192810,3 JAM

BEARING D = 443437,7

KESIMPULAN

OPERATING CONDITION

Working fluid : slurry Flow : 793 gpm

Temperatur : 60 ºC Head : 200,52 ft of slurry

Solid conc. by

weight

: 30 % Speed : 2250 rpm

Particle size : 200 μm

Solid sp.

gravity

: 2

Visc. : 1,77 cs

CONSTRUCTION

Impeller

Diameter : 9,89 in (outlet)

: 4 in (inlet)

Type : Closed backward curved

vanes

Mount : Overhung

Casing

Type : Semi concentris

Bearing

Type : single row deep grove ball bearing

Standardisasi : AFBMA dimension series 03

Dimensi : Bore dimension = 35 mm

Outside dia. = 80 mm

Width = 21 mm

Thrust bearing : spherical roller bearing

standardisasi : AFBMA dimension series 03

Dimensi : Bore dimension = 35 mm

Outside dia. = 80 mm

Width = 21 mm

Seal

Type : Conventional gland packing

MATERIAL

Casing : ASTM A532 Class I type D

Impeller : ASTM A532 Class I type D

Shaft : AISI 52100 hot rolled normalized