BAB IV DATA PERENCANAAN DAN ANALISA PERHITUNGAN POMPA
4. DATA RENCANA PEMASANGAN POMPA BACK FILL DAM
Dalam memenuhi siklus produksinya di PT Aneka Tambang khususnya di Unit Bisnis Pertambangan Emas Pongkor, proses filling adalah sangat penting didalam menjamin kelangsungan suatu siklus penamb penambang angan. an.
Sisa-si Sis a-sisa sa hasil pengolah pengolahan an emas berupa berupa limba limbah h
pabrik pabrik (sand (sand tailin tailing) g) yang yang dicamp dicampur ur mater material ial penduk pendukung ung lainny lainnya a seperti semen dan batu cadas akan dikembalikan lagi ke dalam perut bumi (under ground), hal ini berguna berguna untuk menutupi menutupi lobang atau menaikan lantai kerja dari sisa siklus produksi atau tahapan proses pengambilan batuan emas (oleh bagian penambangan). Sisa-sisa hasil pengolahan emas ini akan dipompakan dari pabrik seba sebaga gaii outp output ut sisa sisa peng pengol olaha ahan n emas emas menu menuju ju back back fill fill dam dam di pondok pondok batu, batu, dari dari pondok pondok batu batu kemudi kemudian an akan dialir dialirkan kan menuju menuju thiekener untuk dicampur dengan semen, dan proses selanjutnya akan akan didi didistr strub ubus usik ikan an ke daer daerah ah didal didalam am unde underr grou ground nd menu menuju ju stope-stope yang memerlukan filling tersebut. Proses pengiriman sisa hasil pengolahan emas dari pabrik meuju pondok batu tidak menjadi topik pembahasan, namun yang akan dibahas disini adalah proses pemompaan sluury (sisa pengolahan emas) dari pondok batu menuju thiekener. 4. 1 Siklus Produksi Penambangan yang terjadi di UBPE Pongkor Diketahui : Waktu efektif tiap Shift
= 5 Jam
42
Produksi Ore / Penambangan tiap hari
= 1200 Ton / hari
untuk 3 Shift Proses Filling (pengisian ulang ke tambang)
= 1000 Ton / hari
untuk 3 Shift Maka dalam tiap shift diperoleh Proses Filling
= 1000 / 3 =
333,33 ≈ 333 Ton / Shift
Karena waktu efektif tiap shift adalah 5 jam maka Banyaknya material filling (slurry) yang di pompa kedalam tambang adalah
= 333 / 5 = 66.6 Ton ≈
67 Ton / jam
4.2 Design Pemompaan dan Karakteristik Slurry Diketahui : Kebutuhan pengisian slurry ke dalam tambang
= 67 Ton / jam
Spesifik grafity (SG) Solid
= 2.217
Ukuran butiran material (d50)
= 0.0984 ≈ 0.1 mm
Concentrasi Solid (Cw)
= 28.94 ≈ 30 %
Ketinggian elevasi Pondok Batu (ha1)
= 607 m
Ketinggian elevasi Thiekener (ha2)
= 775 m
Maka head statis (hs) = ha2 - ha1
= 168 m
Head suction statis (hs)
= 2 m (positive)
Panjang Pipa (L)
= 500 m
Valve dan fiting
= 5 x 90°
4.3 Proses Perhitungan 1. Menghitung Head Tekanan (hp)
43
Perbedaan head tekanan yang bekerja pada kedua permukaan air diasumsikan sama dengan nol ( 0 ), karena yang bekerja pada kedua
permukaan
tersebut
adalah
tekanan
atmosfer
(bak
terbuka) 2. Menentukan jenis aliran (Berdasarkan Persamaan 3.2) Dik : Q
= 2 m3/menit = 0,033 m 3/dt
D
= 6” = 6 x 25.4 / 100 = 0.1524 m
Maka : Q
0,033
V=
= π
3,14 (0,1524) 2 4
2
D 4 = 1,809 m/s = 1, 8 m/s
Sehingga, Bilangan Re Berdasarkan persamaan 3.1 Diketahui : V
= 1,8 m/s
D
= 6” = 6 x 25.4 / 100 = 0.1524 m
= 1.792 . 10-6 m2/s (kinematika viscosity sluury pada saat pengambilan sample) ν
Maka : VD Re
= ν
= 1,8 . 0,1524 / 1.7952 x 10 -6 44
= 0.27432 / 0.000001795 = 153.080 (maka aliran bersivat turbulen) Karena Re > 4000 maka aliran yang terjadi adalah aliran Turbulen,
dimana
besarnya
partikel
bergerak
cepat,
kecepatannya besar, dan biasanya terjadi pada saluran besar.
3. Menentukan quantity slurry yang dapat dipompakan Dik : Kebutuhan (quantity) slurry yang dipompakan = 67 Ton / jam Berat Perbandingan volume air dan volume solid
= 67 Ton /
2.217 = 30.2 Ton / jam Berat air didalam slurry dengan (Cw) 30 %
=
67
(100-30)
= 156.33 Ton / jam 30 Total berat campuran slurry
= 156.33 + 30.2
=
186.52 Ton / jam Total berat perbandingan volume dan air
= 67 + 156.33
= 223.33 Ton Specifik grafity campuran slurry (Sm)
=
223.33
=
1.197 186.55 Concentration Sollid (Cv)
= 100
x 30.22 =
16.2 % 186.55 Quantity Slurry
= 186.55 Ton / jam = 186.55 x 1000 3600 = 51.82 L/det
4. Menentukan Velocity Slurry (V)
45
Berdasarkan persamaan 3.4, velocity slurry adalah : Dik : Q
= 51.82 L/det
d2
= 6” = 15.24 cm = 152.4 mm
Maka V
= Q x 1273 d2
= 51.82 x 1273 (152.4) 2 = 65966.86 23225.76 = 2.84 m / det Berdasarkan persamaan 3.5 (rumus Durand’s), velocity settling adalah : VL
= FL √ 2gD (S-S1)
VL
= 1.2 √ 2 x 9.81 x 0.1524 x (2.217 – 1) 1 = 1.2 √3.63 = 2.28 m /det
Catatan : Nilai FL diperolah dari gambar lampiran 1. Modified Durand’s Limmiting Setling Velocity Paramater (For Particles Of Widely Graded Sizing), dengan melihat Cv dan d50.
5. Menghitung kehilangan head pada valve dan fititings Dik : = 90°
Valve / Fitting Jumlah Valve / Fitting D
= 5 buah
= 0.1524 m = 150 mm
Karena ada 5 buah maka : 46
= 5 x 90°
Head Loss
= 5 x 4.27 = 21.35 Maka head loss
= 500 + 21.58 = 521.35
Catatan : Nilai head loss Valve / Fitting dengan diameter pipa tertentu diperolah dari gambar lampiran 2. Equivalent Lengths Of Pipe Fittings And Valve.
Maka total hf (berdasarkan formula Darcy) Dik : f
= 0.017
D
= 0.15 mm
V
= 2.84
hf
= f x L x V2 D
2g
= 0.017 x 521.35 x 2.84 2 0.15
2 x 9.81
= 24.22 m Catatan : Untuk mencari rumus dan nilai f (Darcy Friction Factor) diperoleh dari lampiran 3, Warman Pipe Friction Chart
6. Menghitung kehilangan head pada pipa discharge Dik : V2
= 2.84
= V2
Maka head velocity head 2g
= (2.84)2 47
2 x 9.81 = 8,0656 19.62 = 0.41 m 7. Menghitung kehilangan head pada inlet Dik : Rumus head pada inlet Head = 0.5 x V12 2g = 0.5 x (2.84)2 2 x 9.81 = 0.205 meter Catatan : Untuk melihat rumus pada head inlet pompa bisa diperoleh dari lampiran 4. Head Loss Inlet, Constraction and Enlargement
8. Menghitung Head Kerugian seluruh pipa (head dynamis) Dengan
menggunakan
persamaan
3.8
(persamaan
Hazen-
Williams)
10,666 . Q1,83 hf =
xL 1,85
C
. D
4,85
Penggunaan rumus ini dimaksudkan untuk menghitung kerugian head dalam pipa yang relatip sangat panjang.
Dimana : Q
= 2 m3 / menit = 0,033 m 3 / dt Pertimbangan penentuan Q ini berdasakan kemampuan
pompa didalam mengirimkan slurry ke bak Thiekener C
= 130 (berdasarkan tabel 3.1 untuk pipa cor besi baru) 48
L
= 500 m
D
= 6” = 6 x 25.4 / 100 = 0.1524 m
Pertimbangan penentuan diameter pompa ini berdasarkan faktor ekonominya dan nilai hf (Head Loss) Secara umum dapat dilihat dari tabel dibawah ini : D Pipa
hf
4” 6” 8”
78 m 11 m 0.3 m
Harga (rupiah) 860.041 3.388.043 7.661.060
Keteran gan Per 6 M Per 6 M Per 6 M
Tabel 4.1 Tabel Pipa Galvanis Sumber : Data Sistim Pengadaan Dan Gudang PT ANTAM Pongkor, 2005
Sehingga dari pertimbangan diatas maka diambil pipa dengan ukuran 6”, Selain lebih murah (ekonomis) dan juga faktor gesekannya lebih kecil. Maka berdasarkan pers. 3.8 10,666
x
0,033
1,83
hf =
x 500 1,85
4,85
130
x
0,1524
10,666
x
0,001816564
=
x 500 8143,201882
x
0,000109012
0,019375471 =
x 500 0,887706723 49
=
9.
0,021826432
=
10,91321632
=
11 m
Head
kecepatan
x 500
aliran
rata-rata
dititik
keluar
keluar
(berdasarkan uraian pers. 3.6) Dik : Vd = 1.8 m/s Head loss dititik keluar
Vd2 = 2g 1,.81
2
= (2 . 9,8) = 0,1671 = 0.167 m Maka Total head system pompa berdasarkan persamaan 3.6 H
= ha + ∆ hp + hl + Vd2 / 2g = 168 + 0 + 24.22+ 0.41 + 0.205 + 11 + 0.167 = 204.002 = 204 m
4. 4 Data Slurry Untuk mencari nilai rata-rata persentase solid, perhitungan SG padatan, dan perhitungan SG slurry (pulp density) serta ukuran butiran material (D50), maka pencarian nilai tersebut dilakukan dengan cara pengambilan sample di back fill dam secara acak selama 1 bulan (pada awal maret 2005). Hal ini dimaksudkan untuk pengambilan nilai rata-ratanya karena biasanya nilai tersebut 50
diatas selalu berubah-rubah tergantung dari suatu siklus yang terjad pada proses pengolahan emas.
Pengambilan sample dilakukan setiap terjadinya proses filling ke dalam stope ataupun secara acak. Untuk proses penghitungan nilai,
kita
memperoleh
bantuan
dari
bagian
perencanaan
pengolahan dan juga bagian labolatorium material. Sehingga setelah melalui beberapa proses perhitungan dan pengujian oleh keduanya didapatlah nilai-nilai yang kita perlukan didalam proses perhitungan pompa. Berikut disampaikan secara singkat prosedur perhitungan SG dan persentase solid. 1.
Ambil slurry dengan volume tertentu, misal (A) ml
2.
Timbang berat slurry tersebut, misal (B) gram
3.
Keringkan dalam oven sampai semua airnya habis
4. Timbang padatan yang tersisa, misal (C) gram Penjelasan : a. Perhitungan persen solid
Persen solid
= ( Berat Solid / Berat Slurry ) x 100 % = C / B x 100 %
b. Perhitungan SG Padatan
SG Volume Padatan Volume Air
= ( Berat Padatan / Volume Padatan ) = Volume Slurry – Volume Air = Berat Air (Karena SG air = 1) maka = Berat Slurry – Berat Padatan = (B – C) misal D gram atau D ml 51
Volume Padatan
= Volume Slurry – Volume Air = (A – D) ml misal E mL
Maka SG
= C / E g/ml atau t/m3
c. Perhitungan SG Slurry atau Pulb Density (PD)
PD
= ( Berat Slurry / Volume Slurry ) = B / A g/ml
Volume Padatan
= Volume Slurry – Volume Air
d. Ukurun Butiran (d50), diperoleh dengan mempergunakan
alat
dan rumus, namun disini tidak akan dibahas lebih panjang dan cukup dengan mengetahui saja nilai akhirnya dari bagian labolatorium material dan bagian perencanaan tambang.
Berikut disampaikan data nilai pengujian material back fill dam yang diuji dari awal maret 2005(Lihat lampiran Tabel 4.2
Tabel Pengujian
Material
Back
Fill
Dam
di
Pondok
Batu,Perencanaan Pabrik, April 2005)
Tabel 4.2 : (Terlampir)
52
Tabel 4.2 Tabel Pengujian Material Back Fill Dam di Pondok Batu,Perencanaan Pabrik, April 2005)
53
4. 5 Head Ratio (HR) Rumus Empiris
Head on Water HR = Head on Slurry Pencarian nilai HR berdasarkan ketiga nilai rata-rata diatas (d50, Cw, SG), dengan menarik ketiga nilai tersebut diatas dalam satu grafik seperti yang ditampilkan berikut ini.
54
Gambar 4.1 Grafik Head Ratio (HR) Sumber: Warman International Ltd, Slurry pumping Handbook, Copyright Act 1968, Hal 10
Setelah membandingkan nilai diatas didapatkan nilai HR = 0,95 Diketahui : HR = 0,95 (dari grafk Head Ratio(HR) D50 = 0,0984 ≈ 0,1 mm % Solid (Cw) = 28.94 = 30 % SG Padatan = 2.217
55
Maka : (Rumus Empiris) Head on Water HR = Head on Slurry 204 0,95 = Head on Slurry 204 Head On Slurry
= 0,95
= =
214,7 m 215 m
Maka Total Head Pump = Safety Faktor x Head On slurry = 1,1 x 215 = 236.5 = 236 meter 4. 6 Motor Penggerak
4.6.1 Penentuan Putaran Motor Berdasarkan pers. 3.14 Rumus Ns = 120 x f 4 Catatan Nilai f lihat pada Tabel 4.3 Putaran Motor listrik Jika Kapasitas, head total pompa dari suatu pompa sudah ditentukan , maka putaran dan jenis pompa dapat ditentukan pula. Dalam hal ini sebuah pompa besar atau pompa khusus harus
dipilih
sedemikian
rupa
hingga
dapat
memenuhi
kapasitas dan head total yang diminta. Namun untuk pompapompa berukuran kecil atau sedang adalah lebih ekonomis jika
56
diplih dari pompa-pompa yang standar atau yang diproduksi secara masal.
Penggerak
pompa
mempergunakan
yang
motor
digunakan
listrik.
Berikut
adalah
dengan
diberikan
sedikit
panduan jika akan mempergunakan sumber tenaga listrik dengan frekuensi 50 Hz. Namun jika akan dipakai motor induksi, putarannya harus diambil 1 – 2 % lebih kecil dari harga – harga dalam tabel tersebut karena adanya slip.
JUMLAH KUTUB 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
PUTARAN SINKRON f = 50 Hz 3000 1500 1000 750 600 500 428 375 333 300
PUTARAN SINKRON f = 60 Hz 3600 1800 1200 900 720 600 514 450 400 360
Tabel 4.3 Putaran Sinkron Motor Listrik Sumber: Tsurumi Submersible Pump, Basic Knowledge Related to Submersible Pump, 1980 hal 26
Berdasarkan nilai acuan diatas maka dipilih motor listrik sebagai penggerak pompa tersebut adalah motor dengan jumlah kutub 4 dengan rpm 1500
Maka Ns
= 120 x f 4
= 120 x 50 57
4 = 1500 rpm
Maka kecepatan spesifik berdasarkan pers. (3.13) Dimana : n
= Putaran pompa direncanakan 1500 rpm
Q
= Kapasitas aliran 2m3 / menit
H
= Head Total pompa 236 m Q1/2
ns =
n H3/4 21/2
ns = 1500 2363/4
1,41 ns = 1500 60.2 ns = 1500 x 0.023
ns = 35,12 = 35
Dengan melihat nilai diatas berdasarkan materi yang sudah disebutkan didalam Bab III Teori Dasar Pompa, maka nilai putaran spesifik ns = 35 ini direncanakan pompa yang akan dipergunakan mempunyai impeller jenis Radial, atau bisa juga dengan menggunakan jenis Francis karena nilai ns berada dibatas
keduaya.
Biasanya
untuk
sistem
pompa
slurry
mempergunakan impeler jenis Francis
58
4.6.2 Penentuan Daya Motor Berdasarkan Pers 3.15, maka Daya Motor bisa dicari sebagai berikut :
Daya Motor
= Q x Hw x Sm 1.02 x ew
= 51.82 x 236 x 1.197 1.02 x 60 =
14649.2 61.2
=
239.96 kW = 240 kW
NB Catatan ew = 60, merupakan hasil Grafik Gambar 3.18 Standar Efisiensi Standar Pompa Sentrifugal menurut ns
59
