perancangan pompa axial submersible (studi...
TRANSCRIPT
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