Volume 1 No.1 Juli 2016 Website : www.journal.unsika.ac.id Email : barometer_ftusk@staff.unsika.ac.id

## PERBANDINGAN KINERJA POMPA REKONDISI TIPE VERTIKAL API 610 OH-4 MODEL 3900L DI PT.Y  DENGAN CAE

## Fatkur Rachman
Program Studi Teknik Mesin Politeknik Enjinering Indorama E-mail: fatkur.rachman@pei.ac.id E-mail: fatkur.rachman@gmail.com

## I. P ENDAHULUAN
Pompa  dapat  digunakan  untuk  memindahkan  minyak mentah/bumi  ( crude  oil )  dari  satu  dengan  menggunakan pompa API  610 ke  tangki  timbun.  Pipa-pipa      tersebut mutlak  diperlukan  sebagai  alat  untuk  mengalirkan  mi n ya k me n t a h   yang  akan  diolah.  Dalam  pengoperasiannya pompa  akan  mengalami  keausan  /kerusakan  terutama pada  komponen  putar  dan  bagian  diam  maka  diperlukan perbaikan.  Setelah  perbaikan  pompa  perlu  diuji  untuk mengetahui  kriteria  hasil  perbaikan  tersebut/kinerja inisialnya  atau  perlu  perbaikan  yang  lebih  lanjut.  Suatu sistem  pengujian  untuk  pompa  distribusi  minyak  bumi menggunakan air sebagai  fluida,  aliran  fluida  di dalam  pipa mengalami  penurunan  tekanan  ( pressure  drop )  seiring dengan  panjang  pipa  dan  beberapa  fittings  yang  dilalui fluida  tersebut.  Menurut  teori  dalam  mekanika  fluida, penurunan  tekanan  tersebut  disebabkan  karena  fluida  yang mengalir  mengalami  gesekan  di  sepanjang  aliran  fluida seperti  panjang  pipa,  diameter pipa, kekasaran  permukaan dan  viskositas  dari  fluida  tersebut.  Adapun  viskositas  ini menyebabkan timbulnya gaya geser yang sifatnya menghambat.  Untuk  melawan  gaya  gesek  tersebut diperlukan  energi  sehingga  mengakibatkan  adanya  energi yang  hilang  pada  aliran  fluida,  energi  yang  hilang  ini
mengakibatkan  penurunan  tekanan    aliran  fluida  atau disebut    juga  kerugian    tekanan    ( head    loses ).  Kerugian tekanan (head    loses) ini  dibagi  menjadi  2  jenis,  yaitu kerugian besar   dan   kerugian kecil  Kerugian besar adalah kerugian  tekanan  yang diakibatkan  oleh adanya gesekan di sepanjang        aliran  pipa  ,  sedangkan  kerugian  kecil  adalah kerugian  tekanan  yang  terjadi  dalam  sistem    pipa dikarenakan    berbagai  fittings  seperti bends (belokan), elbows (siku-siku), joints (sambungan-  sambungan),  valves (katup)  dan  sistem  lainnya  dimana  menyebabkan  luas penampang    saluran    tidak    konstan . Efisiensi  dari  suatu sistem  aliran  akan  tercapai  maksimal  apabila    desain    atau perancangan  sistem  salurannya  dilakukan  dengan  cermat dan tepat. Perancangan  ini meliputi    penentuan    diameter pipa,  posisi  pipa,  penggunaan  sambungan-  sambungan  dan penggunaan  belokan  ( elbow ).  Adanya  penggunaan  pipa, sistem  aliran, sulit dihindari  adanya  fittings . Adanya fittings dalam  suatu  saluran  akan  menyebabkan  terjadinya  kerugian tekanan  pada  aliran.  Hal  tersebut  dikarenakan  oleh perubahan  arah  aliran  fluida  yang  melalui    saluran tersebut. Sistem fluida    mengalir pada pipa tertutup ( closed conduit  flow )  dan  memiliki  beberapa  masalah  utama  yang terjadi antara  lain :
1.Terjadinya  gesekan  di  sepanjang dinding  pipa.
2.Terjadinya  kerugian  tekanan.

## A B S T R A K
Kinerja  pompa  sentrifugal  dapat  dilakukan  dengan  menghubungkan  pompa  dengan  pipa  sehingga fluida yang dipompakan akan mengalami perjalanan hingga mencapai bak penampung fluida yang dituju,  ataupun  berupa  sirkulasi  saja.  Aliran    fluida    pada    sistem    perpipaan      akan mengalami   penurunan tekanan  ( pressure  drop ), hal  ini disebabkan  karena  beberapa hal,  diantaranya    adalah  aliran  fluida  yang  mengalir  d i   d a l a m   pipa  akan mengalami  gesekan  di  sepanjang  permukaan  pipa.  Fluida  akan  melewati  beberapa sambungan  pipa,  belokan,  katup,  p emb es ar an,  p en gecil an  p ip a  dan  beberapa komponen    lainnya    yang    terpasang    pada    sistem    perpipaan.  Pengujian  aktual  pompa rekondisi berupa pompa sentrifugal tipe vertikal dengan Standar API 610 Tipe OH-8 model 3900L  milik  pelanggan  dari  PT.  Y  menggunakan  fluida  air  menghasilkan  grafik  kinerja pompa.  Analisis    perbandingan  antara  daya  hidrolis  dan  daya  motor  listrik  adalah merupakan  efisiensi  pompa  berkisar  0.50  -  0.53.  Grafik  kinerja  pompa  juga  dapat  dibuat dengan  Simulasi CAE software  impeller dan  seleksi  pompa  dengan software pipa  secara pendekatan  aliran.  Simulasi    analisis  dengan P i p e   Flow  Expert akan  menganalisis faktor  gesekan  dan delta  pressure yang  terjadi  pada  sistem  perpipaan.  Nilai  faktor gesekan  pada  pipa  1  dan  2  yaitu  sebesar  1.7  dan  kemudian delta  pressure (perbedaan tekanan)   terbesar   adalah  pada  pipa  1  sebesar 0.4111   bar.g   dan  nilai delta pressure terkecil adalah pada pipa 6 yaitu 0.02 bar.g.

## I N F O  A R T I K E L
Diterima : 24 Maret 2016 Direvisi : 18 May 2016 Disetujui : 29 Juli 2016
Kata Kunci :
Perbandingan Kinerja Pompa Rekondisi
Vertikal API
3.Terbentuknya turbulensi akibat gerakan relatif dalam molekul fluida yang dipengaruhi viskositas  fluida[1].
Adapun  sistem  pompa dan pemipaan   yang dianalisis adalah  sistem  pengujian  pompa  dengan  pemipaan menggunakan pipa aliran sirkulasi.
A. Tinjauan  Pustaka Pompa adalah suatu alat pemindah cairan dari dataran rendah ke dataran yang lebih tinggi. Dalam pengujian ini dipakai pompa sentrifugal hasil perbaikan / rekondisi tipe vertikal standar API 610 OH-4 Model 3900L
Gambar 1. Pompa api 610 oh-4 [2]
Zat   dikenal    dalam    3   bentuk yaitu; padat, cair atau gas. Apabila  benda  berada  dalam  bentuk  cair  atau  gas,  benda tersebut dikenal sebagai fluida. Sifat-sifat  umum dari semua fluida  ialah  bahwa  ia  harus  dibatasi  dengan  dinding  kedap supaya tetap dalam  bentuknya  yang semula. Mekanika fluida merupakan ilmu yang  mempelajari keseimbangan  dan gerakan zat cair maupun gas, serta gaya tarik dengan benda–benda disekitarnya  atau yang dilalui saat mengalir.
Menurut  rumus  bernoulli  adalah  sebagai berikut [3]:
(1)
Kerugan head besar/mayor : Kerugian head akibat gesekan dapat dihitung dengan menggunakan salah satu dari dua rumus berikut, yaitu: 1. Persamaan Darcy – Weisbach, [3] yaitu :
(2) Dimana: h L = kerugian head karena gesekan (m)
f = faktor gesekan (diperoleh dari diagram Moody)
D = diameter pipa (m)
L = panjang pipa (m) v = kecepatan aliran fluida dalam pipa (m/s) g = percepatan gravitasi
Diagram  Moody  telah  digunakan  untuk  menyelesaikan permasalahan  aliran  fluida  di  dalam  pipa  dengan menggunakan  faktor  gesekan  pipa  (f)  dari  rumus  Darcy –  Weisbach.  Untuk  aliran  laminar  dimana  bilangan Reynold  kurang  dari  2000,  faktor  gesekan  dihubungkan dengan bilangan Reynold, dinyatakan dengan rumus [3]:
(3)
Kerugian Besar Selain  kerugian  yang  disebabkan  oleh  gesekan,  pada suatu jalur pipa juga terjadi kerugian karena kelengkapan pipa  seperti  belokan,  siku,  sambungan,  katup  dan sebagainya yang disebut dengan kerugian kecil  [3].
(4) dimana: g = gravitasi V  = kecepatan aliran fluida dalam pipa K L =  koefisien  kerugian  (dari  lampiran  koefisien  kecil / minor losses peralatan pipa)
Tekanan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas, di mana gaya F dipahami bekerja tegak lurus terhadap permukaan A [3].
P = A F
(5)
Dimana :
P = Tekanan (N/m 2 ) F= Gaya  ( Newton  ) A= Luas Permukaan  ( m 2 )
Pemakaian daya listrik oleh motor dapat dirumuskan sebagai berikut [4] :
P L = 3 cos  I V teg
(6) Dimana : V teg = Tegangan listrik nyata (Volt) I = arus listrik (Amper) pada salah satu fasa (R/S/T) t = waktu (detik)
Daya  pompa  merupakan  daya  yang  dibutuhkan  untuk memindahkan fluida didalam pompa [4].
P = p η 102 H Q  (7)
Dimana :
P = Daya Pompa (kW)
Q = Debit/kapasitas air yang dipompakan (l/detik)
H = Head total pompa (m) γ = Gravitasi Spesifik (untuk air suhu normal= 1 g/cm 3 )
p η = efisiensi pompa (desimal)
Compuational  Aided  Engineering ( CAE )  untuk  pompa sangatlah  membantu  untuk  proses  pengujian  pompa  yaitu dengan  bantuan  komputer  maka impeller pompa,  rumah dan  bagian  lainnya  dapat  dibentuk  untuk  mendapatkan simulasi yang mendekati aktual.

## II. METODE PENELITIAN

## A. Diagram Alur
Gambar  1.  Diagram alur penelitian

## B. Waktu , tempat , metode
Dilakukan pengujian lapangan test bench pada tahun 2008 di PT.  Y  Pengujian  secara  langsung  dibandingkan  dengan simulasi menggunakan perhitungan dan bantuan komputer .

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN
Gambar 2.  Pemasangan pompa uji dengan sisi isap positif

## A. Hasil Penelitian Manual
Analisis dan perhitungannya menggunakan software dan data masukan diambil dari pengujian lapangan / ( pump test bend ) adalah sebagai berikut :
Data  Input  Debit  (Q)  =    300  GPM  =  68,13  m 3 /h  = 0.018925  m 3 /det,  pada  ketinggian  / head  (H)  = 170,94  ft  =  52,1  m,  Putaran  pompa  ( n p )  =  1478  rpm
[5].
Pengambilan  data  secara  manual,  Kapasitas  aliran dengan flow meter :
Gambar  3.  Gambar tampilan flow meter  EH+ Prosonic  90
Dan  pressure gauge :
Gambar 4. Tipikal pressure gauge analog
Dari hasil pengamatan di test bench, mak didapat suatu data sebagai berikut :
TABEL 1. DATA HASIL PENGAMATAN DI LAPANGAN UJI
Dari  gambar  tersebut,  maka  dapat  dibuat  grafik  secara manual sebagai berikut [5] :

## Gambar  5.  Kinerja pompa aktual di lapangan uji
Grafik  daya  listrik  yang  digunakan  oleh  motor  listrik dibandingkan dengan daya hidrolis pompa sebagai berikut :
Gambar 6. Grafik daya listrik dan daya hidrolis vs bukaan Katup
Selisih  antara  daya  pompa  dan  daya  motor  listrik  adalah merupakan  efisiensi  pompa,  sehingga  efisiensi  pompa berkisar 0.50 - 0.53.
B. Perhitungan dan simulasi Kurva  prestasi  pompa  yang  dihasilkan  oleh  perangkat  lunak CAE adalah sebagai berikut :
Gambar 7. Kurva prestasi hasil perhitungan software CAE impeller pada Q= 68.13 m3/jam dan H = 52.1m, n = 1478 rpm, frekuensi motor listrik 50Hz)
Dari tabel 1,  dilakukan pemilihan pompa menggunakan software pompa sehingga menjadi sebagai berikut :
Gambar 7.  Kurva kinerja pompa simulasi 3900L
Jaringan  pipa  pada  pengujian  pompa  ini  dapat  dilakukan dengan  menggunakan  perangkat  lunak pipeflo  expert yang dapat ditampilkan sebagai berikut :
Gambar 8.  Jaringan  pipa pada pengujian dengan pipeflo expert
TABEL  2. HASIL SIMULASI PIPEFLO EXPERT
IV. KESIIMPULAN
Setelah dilakukan pengujian dan penelitian pada pompa rekondisi  model  3900L  dengan  menggunakan  uji  lapangan dan software CAE  Impeller, maka  terlihat  hasil  perhitungan dengan  menggunakan software adalah  mendekati  sama dengan pengujian di lapangan uji. Efisiensi pompa rekondisi menurut  perhitungan  adalah  53  %  dibawah  efisiensi  inisial aktual pompa saat kondisi baru yaitu sebesar 59%. Perbedaan ini  karena  belum  dimasukkan  nilai  efisiensi  mekanis/rugi- rugi  mekanis pompa.  Perbedaan kurva  kinerja antara aktual dan  simulasi  dengan  komputer  karena  rugi-rugi  ( loss )  pada pengujian  sesungguhnya  /  di  lapangan  uji,  baik  itu  adanya kebocoran, rugi-rugi belokan, pipa, katup, ataupun rugi aliran balik impeler keluar dari impeler masuk kembali ke sisi isap / side  loses/  recirculation. Didapat  daya  pemakaian  listrik yang  besar  saat  katup  dibuka  penuh ( full  open )  seiring  daya hidrolis  pompa.  Pada  pengujian  menggunakan software didapat  aliran  didalam  pipa  mengalami  laminar  kecuali disetiap fitting yaitu  belokan  dan  katup  terjadi  pergolakan  / turbulen  kecil  terutama  pada  saat  katup  kondisi  setengah terbuka.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Malau,  Jauhari.,  Sitepu,  Tekad., Analisa  pressre  drop pada  sistem  perpipaan  fuel  oil  boiler  pada  PT.  PLN Pembangkitan  Sumatera  Bagian  Utara  Sicanang  - Belawan  dengan  menggunakan  pipe-flo  expert ,  volume 3, no.3, Jurnal e-Dinamis, Medan, 2012.
[2]   API, Centrifugal pumps for petroleum, petrochemical and Natural Gas Industries ANSI/API 610 std , 11 th Ed, API publishing services, Washington, 2010. [3]   Dietzel,  Fritz, Turbin  Pompa  Kompresor ,  Edisi  ke  3  , Erlangga, Jakarta, 1980.
[4]   Gould pump, GPM Gould pump selection manual ,  Goulds Pump publisher, New York, 2006.
[5]   TCS,  (2008). Final  Inspection  Report  for  Premier  Oil WO 0460908, TCS, Bandung, 2008.