Post on 08-Jun-2019
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 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
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 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
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
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
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
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
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