Topik 8. Pemanfaatan Airtanah dan Irigasi Pompa
Pendahuluan
Tujuan instruksional khusus: mahasiswa mampu (a) memahami, membuat konstruksi dan pemeliharaan sumur; (b) memahami perhitungan dan penerapan dalam irigasi pompa; (c) memahami perhitungan biaya air pompa dan perencanaan untuk agribisnis tanaman hortikultura beririgasi
Bahan Ajar
1. Irigasi Pompa
IRIGASI POMPA
Oleh: Dedi Kusnadi Kalsim (Ir.,M.Eng.,Dip.HE)
Bagian Teknik Tanah dan Air, FATETA IPB; E-mail: dedkus@telkom.net
Sumber:
(1) A.M. Michael, 1978. Irrigation: Theory and Practice. (2) Sularso; H. Tahara, 1983. Pompa & Kompresor
(3) Kay M.; N. Hatcho, 1992. Small-scale pumped irrigation: energy and cost. FAO, Rome, Italy.
1. Konsep Dasar
SI units (International Metric System) digunakan dalam buku ini. Satuan dasar dalam unit SI adalah sebagai berikut:
Pengukuran Unit Simbol
Panjang Meter m
Volume meter kubik m3
Massa Kilogram kg
Gaya Newton N
1.1. Tekanan
Tekanan adalah istilah yang sering digunakan dalam hidrolika yang menggambarkan gaya yang dikeluarkan oleh air pada luasan bidang tertentu dari suatu objek yang tenggelam dalam air. Tekanan umumnya dinyatakan dalam kilo Newton per meter persegi (kN/m2). Sebagai alternatif lain sering pula digunakan “bar” dimana 1 bar
sama dengan 100 kN/m2. Tekanan dihitung dengan persamaan sebagai berikut:
( )
( )
2 2)(
m luas
kN Gaya m
kN
Tekanan = … /1.1/
Suatu tipikal tekanan operasional dalam irigasi curah (sprinkler irrigation) adalah sebesar 3 bar (300 kN/m2), hal ini berarti bahwa setiap luasan 1 m2 pada pipa bagian
dalam dan pompa mempunyai gaya seragam sebesar 300 kN yang bekerja padanya. Beberapa satuan yang sering dipakai adalah kilogram gaya per sentimeter persegi (kgf/cm2) atau pounds-force per inci persegi atau psi (lbf/in2). Konversi dari
satuan-satuan tersebut adalah:
1.1.1. Pengukuran Tekanan
Tekanan air dalam pipa dapat diukur dengan Bourdon Gage (Gambar 1.1). Di dalam alat ini terdapat suatu tabung (tube) berbentuk lengkung yang akan meregang apabila di bawah tekanan. Tabung ini disambungkan dengan penunjuk berskala sehingga besarnya tekanan dapat dibaca. Teknisi biasanya juga mengacu tekanan sebagai tekanan head dalam satuan meter kolom air. Jika pengukur Bourdon digantikan dengan slang vertikal, maka air dalam slang akan naik sampai ketinggian tertentu sesuai dengan besarnya tekanan. Jika tekanannya 1 bar maka air akan naik setinggi sekitar 10 meter.
Head tekanan (m) = 0,1 x tekanan (kN/m2) = 10 x tekanan (bar) …/1.3/
1.1.2. Tekanan atmosfir
Tekanan atmosfir adalah tekanan dari atmosfir udara sekeliling kita, menekan ke bawah tubuh kita pada permukaan bumi. Meskipun udara kelihatannya ringan, jika mempunyai kolom udara yang besar pada permukaan bumi akan menghasilkan tekanan sekitar 100 kN/m2 atau ekivalen dengan 1 bar
atau 10 m kolom air
Tekanan atmosfir = 100 kN/m2 = 1 bar = 10 m
kolom air … /1.4/
Gambar 1.1. Pengukuran tekanan
1.2. Debit
Laju air mengalir per satuan waktu dalam pipa atau saluran disebut dengan kecepatan (velocity) yang dinyatakan dengan satuan m/detik. Debit (discharge) adalah volume air mengalir dalam pipa atau saluran per satuan waktu yang dinyatakan dengan m3/detik. Sebagai contoh pada Gambar 2 dimana air mengalir dalam pipa berdiameter
100 mm pada kecepatan 1,5 m/detik. Maka dalam 1 detik sejumlah air akan mengalir dalam pipa dengan volume sama dengan yang diarsir pada Gambar 1.2. Volume ini besarnya sama dengan kecepatan dikalikan dengan luas penampang aliran yakni 1,5 x 0,008 = 0,012 m3/detik.
1.2.1. Pengukuran Debit
diketahui volumenya dan pengukur waktu (stopwatch) yang diperlukan untuk mengisi penuh wadah tersebut (Gambar 1.3b); (c) Di saluran terbuka dapat menggunakan sekat ukur seperti pada Gambar 1.3c.
Debit aliran (m3/detik) = luas
penampang aliran (m2) x
Kecepatan (m/detik) … /1.5/
Gambar 1.2. Perhitungan debit
1.3. Energi
Dengan energi kita mampu bekerja. Dalam pemompaan energi diperlukan untuk mengangkat air dengan debit tertentu. Energi air dipasok oleh suatu pompa yang bergerak dengan tenaga manusia atau motor dengan menggunakan tenaga matahari, angin atau bahan bakar.
1.3.1. Pengukuran energi
Energi biasanya diukur dalam satuan Watt-jam atau Watt-hour (Wh atau W-jam). Karena nilai 1 Wh ini sangat kecil maka satuan yang biasanya digunakan adalah kilowatt-jam (kWh) dimana 1 kWh = 1.000 Wh. Beberapa gambaran umum nilai energi yang digunakan untuk pekerjaan tertentu adalah:
a. Seorang petani bekerja di sawah menggunakan energi sekitar 0,2 – 0,3 kWh setiap hari
b. Kipas angin di atas meja menggunakan energi 0,3 kWh setiap jam c. AC menggunakan energi sekitar 1 kWh setiap jam
Perhatikan bahwa periode waktu selalu diberikan jika menerangkan jumlah energi yang diperlukan. Misalnya petani memerlukan energi 0,2 kWh setiap hari untuk bekerja, energi tersebut dipasok dari makanan yang dimakan setiap hari. Dalam irigasi jumlah energi yang diperlukan ditentukan dalam satuan waktu harian, bulanan atau musiman.
1.3.2. Sumber energi
Gambar 1.3. Pengukuran debit
Tabel 1.1. Kandungan energi bahan bakar dan makanan
Bahan Energi Efisiensi
(%) Keterangan
Jagung 1 kWh/kg 10 Sebagai konsumsi manusia dan hewan
Kayu 4 kWh/kg 10
Diesel 11 kWh/liter 20 Bensin 9 kWh/liter 10
Kadang-kadang dinyatakan sebagai konsumsi bahan bakar (0,09 lt/kWh untuk diesel dan 0,11 lt/kWh untuk bensin) Angin 0,01-41
kWh/m2 20 Untuk kecepatan angin dari 2,5 – 40 m/det
Matahari 1 kWh/m2
5 Maksimum energi matahari di permukaan laut
1.3.3. Perubahan energi Gbr 1.3c
Aspek penting dalam energi adalah bahwa energi dapat diubah dari suatu bentuk energi ke bentuk lainnya (Gambar 1.4). Manusia dan hewan mengkonversi makanan menjadi energi yang berguna untuk menggerakkan ototnya. Dalam suatu tipikal sistim pompa yang digerakkan oleh mesin diesel, energi diubah beberapa kali sebelum digunakan untuk memompa air. Energi kimia yang dikandung oleh bahan bakar diesel dibakar dalam mesin diesel menghasilkan energi mekanik. Energi ini masuk ke pompa melalui poros putar (drive shaft) dan akhirnya ke air.
Gambar 1.4. Konversi energi, analogi antara manusia (atas) dengan mesin (bawah)
1.3.4. Perhitungan energi yang diperlukan
Jumlah energi yang diperlukan untuk memompa air tergantung pada volume air yang dipompa dan head1 yang diperlukan dihitung dengan rumus:
(
)
( )
( )
365
3
m head m
air Volume kWh
air
Energi = × … /1.6/
Contoh 1.1:
Sejumlah 600 m3 air dipompa setiap hari ke suatu tangki air yang terletak 10 m di atas
permukaan tanah. Hitung jumlah energi yang diperlukan? Dengan menggunakan persamaan di atas maka energi air = (600 x 10)/365 = 16,4 kWh setiap hari.
1
1.4. Tenaga atau Daya (Power)
Tenaga atau Daya sering membingungkan dalam konteks istilah energi, mereka berhubungan tetapi berbeda arti. Energi adalah kapasitas untuk mengerjakan sesuatu kerja sedangkan tenaga adalah laju dimana energi tersebut digunakan. Tenaga atau Daya adalah laju penggunaan energi yang biasanya diukur dengan satuan kilowatt (kW). Tenaga yang diperlukan untuk memompa air disebut tenaga air yakni:
( )
(
(
)
)
Satuan lainnya yang biasa digunakan untuk tenaga adalah Tenaga Kuda (HP) dengan konversi 1 HP = 0,74 kW atau 1 kW = 1,35 HP.
Contoh 1.2:
Pada contoh 1.1 di atas telah dihitung bahwa energi diperlukan setiap hari untuk mengangkat 600 m3 air setinggi 10 m adalah 16,4 kWh. Berapa tenaga air yang
diperlukan ?
Untuk menghitung tenaga air dari energi air diperlukan waktu yang diperlukan untuk pemompaan:
a. Jika pemompaan kontinyu selama 24 jam per hari, maka Tenaga Air (kW) adalah 16,4/24 = 0,68 kW = 0,92 HP
b. Jika pompa hanya bekerja 12 jam/hari, maka Tenaga Air = 16,4/12 = 1,37 kW = 1,85 HP
c. Jika pemompaan hanya 6 jam/hari, maka Tenaga Air = 16,4/6 = 2,73 kW = 3,68 HP.
Catatan: energi yang diperlukan adalah sama untuk ketiga kasus tersebut. Akan tetapi tenaga tergantung pada laju penggunaan energi tersebut. Jumlah tenaga diperlukan lebih besar jika waktu penggunaan energi lebih pendek.
Cara lain menghitung tenaga dan energi adalah menggunakan debit air yang dipompa (daripada volume air yang dipompa).
( )
kW Debit( )
m Head( )
m1.5. Pompa dan Unit Tenaga
pompa adalah kecepatan spesifik (specific speed) yang dihitung dengan rumus sebagai berikut, 3/4
2 / 1
65 . 61
h q N
ns = … /1.10/ dimana ns: kecepatan spesifik (rpm), N:
kecepatan putaran (rpm), q: debit (m3/det), h: total head (m). Karakteristik dari ketiga
tipe pompa berdasarkan nilai ns dapat dilihat pada Gambar 1.6.
Gambar 1.6. Hubungan antara kecepatan spesifik,
bentuk impeller dan tipe pompa
Pompa tipe aliran axial terdiri dari suatu propeller yang ditempatkan di dalam tabung pipa yang ditempatkan di bawah muka air (Gambar 1.7). Pompa jenis ini mempunyai karakteristik kecepatan spesifik yang besar yakni debit besar tetapi head kecil, sehingga biasanya digunakan untuk irigasi padi sawah atau untuk keperluan drainase.
Tipe aliran radial biasa disebut juga pompa centrifugal biasanya sering digunakan untuk irigasi, mempunyai karakteristik nilai kecepatan spesifik yang rendah atau head tinggi, tetapi debit kecil. Pompa ini cocok digunakan untuk irigasi curah dan tetes dimana diperlukan head yang cukup tinggi. Prinsip kerja pompa ini adalah gaya centrifugal seperti diilustrasikan pada Gambar 1.8.
diameter pipa keluar, misalnya pompa ukuran 50 mm. Tabel 1.2 memberikan suatu petunjuk hubungan antara diameter pipa keluar dengan kapasitas pompa.
Gambar 1.7. Pompa tipe aliran axial
Pompa centrifugal dirancang dengan bentuk poros putar horizontal dan vertikal dan dengan jumlah impeller dan inlet isap yang berbeda. Inlet isap dapat berbentuk tunggal atau ganda (double). Inlet isap tunggal dan poros horizontal biasanya digunakan untuk tinggi isap tidak lebih dari 4 ~ 6 m. Hampir semua pompa turbin adalah tipe poros vertikal. Pompa ini biasanya mempunyai lebih dari satu impeller sehingga biasa disebut multi-stage pump kadang-kadang disebut juga pompa turbin sumur dalam (deep well turbine pump) (Gambar 1.9)
Pompa aliran campur (mixed flow) adalah adalah campuran dari aliran axial dan centrifugal. Pompa aliran campur lebih efisien untuk memompa debit besar daripada pompa centrifugal dan juga lebih efisien untuk memompa pada tekanan tinggi daripada pompa axial. Pompa ini juga dapat beroperasi pada pompa tenggelam (submersible pump) yakni berada di bawah muka air (Gambar 1.10)
Tabel 1.2. Suatu pegangan untuk pemilihan pompa
Ukuran pipa keluar Debit (liter/detik) (mm) (inchi)
25 1 0 ~ 5
50 2 5 ~ 15
75 3 15 ~ 25
100 4 25 ~ 35
Gambar 1.9. Pompa turbin sumur dalam dengan 2 tingkat impeller
2. TERMINOLOGI
2.1 Kapasitas adalah volume air yang keluar dari pompa per satuan waktu. Biasa disebut juga debit aliran, umumnya dinyatakan dalam satuan liter/detik atau liter/menit.
2.2 Tinggi Isap Statik (Static Suction Lift): Jarak vertikal dari poros pompa ke muka air sumber (Gambar 2.1)
2.3 Total Tinggi Isap (Total Suction Lift): Jumlah dari tinggi isap statik dengan semua kehilangan energi pada pipa isap (pipa, saringan dan klep kaki) ditambah dengan velocity head pada pipa isap.
2.4 Tinggi Tekan Statik (Static Discharge Head): jarak vertikal dari poros pompa ke elevasi muka air yang keluar dari pompa (Gambar 2.1)
2.5 Total Head tekan (Total Discharge Head): jumlah tinggi tekan statik dengan semua kehilangan energi pada pipa tekan (pipa, sambungan) ditambah velocity head dan pressure head.
2.6 Total Head: energi yang diberikan pompa pada air, besarnya merupakan penjumlahan dari Total Head Tekan dengan Total Suction Lift.
2.7 Total Head Statik: jarak vertikal dari muka air pada pipa isap ke muka air keluar.
2.8 Friction head: head ekuivalen dinyatakan dalam meter kolom air untuk menanggulangi gesekan aliran dalam pipa
2.9 Pressure head: tekanan dinyatakan dalam meter kolom air dalam ruang tertutup dimana pompa mengisap atau menekan air (Hp=p/γ) (Gambar 2.2.)
2.10 Velocity Head: tekanan air (dinyatakan dalam meter kolom air) yang diperlukan untuk menghasilkan aliran (Hv= v2/2g)
2.11 Maksimum tinggi isap pompa (maximum practical suction lift). Untuk opersional pompa sentrifugal tanpa cavitasi, tinggi isap ditambah dengan semua kehilangan lainnya harus lebih kecil dari tekanan atmosfir teoritis. Maksimum tinggi isap dihitung dengan persamaan:
Hs = Ha - Hf - es - NPSH - Fs … /2.1/
dimana:
Hs: maksimum tinggi isap, atau jarak dari pusat pompa ke muka air (meter); Ha :
Tekanan atmosfir pada permukaan air (meter atau 10,33 m pada permukaan laut); Hf :
Kehilangan karena gesekan pada saringan, pipa, sambungan dan klep pada pipa isap (m); es : Takanan uap air jenuh (m); NPSH : net positive suction head pompa
termasuk kehilangan di impeller dan velocity head (m); Fs: Faktor pengaman
Gambar 2.1. Sistim pemompaan dimana sumber air di bawah pusat pompa keluar secara gravitasi
Koreksi Ha untuk ketinggian tempat adalah sekitar 0,36 m per 300 m tinggi tempat.
Kehilangan gesekan dan tinggi angkat harus dijaga serendah mungkin. Untuk alasan tersebut umumnya diameter pipa isap lebih besar dari pipa tekan, dan pompa ditempatkan sedekat mungkin dengan muka air sumber air.
Gambar 2.2. Sistim pemompaan dimana sumber air di bawah pusat pompa keluar lewat sprinkler bertekanan
Contoh 2.1:
Tentukan maksimum tinggi isap untuk pompa dengan debit 38 lt/detik. Suhu air 20o
C. Total hilang gesekan pada pipa diameter 10 cm dan sambungan adalah 1,5 m. Pompa beroperasi pada ketinggian tempat 300 m dpl. NPSH pompa dari pabriknya 4,7 m.
Penyelesaian:
es pada 20o C = 0,24 m (dari Tabel 2.1)
Fs = 0,6 m. Tekanan atmosfir = 10,33 - 0,36 = 9,97 m
Hubungan antara ketinggian tempat dengan tekanan atmosfir dinyatakan dengan persamaan (atau Tabel 2.2):
256
dimana Pa: tekanan atmosfir (m H2O); h: ketinggian tempat di atas muka laut (m).
Tabel 2.1. Hubungan antara Suhu dengan Tekanan Uap Air
Suhu (o C) Tekanan uap air
Tabel 2.2. Hubungan antara ketinggian tempat dengan Tekanan Atmosfir
Ketinggian di atas dinyatakan dalam daya kuda (horse power).
075
• Berdasarkan sistim Inggris (UK): 1 HP (Horse Power) = 550 ft-lbsf/sec = 550 x 0,305 x 0,454 m-kgf/sec = 76,2 m-kgf/sec = 76,2 liter air. m/det = 0,746 kW. Air pada suhu 20o C, 1 liter = 1 kgf.
• Satuan Tekanan: 1 kN/m2 = 1 k Pa = 0,145 psi; 1 bar = 1 kg/cm2 = 100 kPa = 10
Shaft Horse Power adalah tenaga yang diperlukan pada poros pompa.
Pompa Efisiensi
WHP
SHP= … /2.5/
2.13 Efisiensi adalah perbandingan antara tenaga output dengan tenaga input.
SHP WHP Pompa
Efisiensi = … /2.6/
2.14 Brake Horse Power adalah aktual tenaga yang diperlukan oleh mesin untuk memompa:
Apabila digunakan sambungan langsung maka BHP = SHP
Apabila menggunakan sabuk (belt) atau penghubung lainnya maka:
drive operasional yang rendah. Umumnya Head, input tenaga dan efisiensi disusun sebagai ordinat sedangkan kapasitas sebagai absis pada kecepatan pompa konstan. NPSH apabila ditunjukan juga dipasang pada ordinat. Sekitar 6 - 12 titik digunakan selama uji pompa (pump test). Kurva yang halus dihubungkan pada titik-titik tersebut.
menurun kembali. BHP pada pompa sentrifugal biasanya naik sampai pada suatu selang sebagaimana debit bertambah, mencapai suatu titik maksimum. Kurva ini berubah dengan kecepatan pompa. Maka kecepatan harus dipertimbangkan dalam pemilihan pompa untuk mendapatkan efisiensi maksimum. Masing-masing kurva juga berubah terhadap tipe pompa.
Gambar 3.1. Tipikal Kurva Karakteristik Pompa Sentrifugal
Beberapa kurva menggambarkan kecepatan atau diameter impeller yang berbeda dapat digambarkan pada gambar yang sama. Jenis gambar ini menunjukan sejumlah kurva head-kapasitas untuk satu diameter impeller dan kecepatan berbeda, atau kurva head-kapasitas untuk diameter impeller berbeda tapi pada satu kecepatan. (Gambar 3.2). Kurva jenis ini disebut dengan Kurva Karakteristik Komposit.
Cara membaca kurva, misalnya pada Gambar 3.1, diinginkan untuk mendapatkan head, HP dan efisiensi pada kapasitas 10,7 lt/detik. Dengan membaca kurva, pada 10,7 lt/detik pompa akan menghasilkan head 38 m, memerlukan 7,1 BHP dengan efisiensi 75,5%.
Gambar 3.2. Kurva Karakteristik Komposit Pompa Sentrifugal pada Beberapa Diameter Impeller
4. PEMILIHAN POMPA
4.1 Kriteria dan Prosedur pemilihan pompa untuk irigasi
Faktor utama pemilihan pompa adalah: (1) Keperluan air Irigasi untuk tanaman, (2) Debit sumber air (sungai, kolam, sumur), (3) Ketersediaan dan biaya dari jenis pompa dan energi.
4.2 Penentuan Kapasitas Debit Pompa
Data ketersediaan debit aman dari sumur dan sumber air lainnya, serta debit air irigasi yang diperlukan tanaman harus diduga dengan perhitungan.
4.2.1 Kapasitas debit pompa berdasarkan kebutuhan tanaman
T
q: debit pompa (liter/detik); A : luas areal tanaman (hektar); y: kedalaman air irigasi (cm);
R: perioda rotasi (hari); T: lama pemompaan per hari (jam/hari)
Contoh 4.1:
Seorang petani mempunyai lahan seluas 5 hektar yang akan ditanami berbagai jenis tanaman sebagai berikut:
Jam Kerja Pemompaan (jam/hari)
1. Padi 2 10 10 10
2. Jagung 2 7,5 15 10
3. Sayuran 1 7,5 10 10
Debit pompa yang diperlukan :
4
Karakteristik surutan-debit dari suatu sumur menentukan pemilihan pompa. Pompa yang cocok akan didapat dengan cara mencocokan karakteristik pompa dengan karakteristik sumur. Hubungan debit pemompaan dengan penurunan muka air di sumur (surutan) adalah merupakan karaktersitik sumur. Hubungan tersebut digambarkan seperti pada Gambar 4.1. Penurunan elevasi muka air tanah dihitung dari permukaan tanah.
4.4 Penyesuaian antara karakteristik sumur dengan karaktersitik pompa
Kurva karakteristik sumur dan pompa dapat digunakan untuk pemilihan pompa yang sesuai dengan sumur tersebut. Karakteristik sumur dan pompa digambar pada skala yang sama pada kertas transparan (Gambar 4.2). Suatu titik perpotongan antara kurva head-kapasitas pompa dan sumur menghasilkan debit 3.150 liter/menit pada total head 13 meter, dengan efisiensi sekitar 65%. Input tenaga yang diperlukan sekitar 12 HP.
4.5 Kehilangan Head Gesekan pada Sistem Pipa
Gambar 4.1. Suatu tipikal Karakteristik Sumur
Kehilangan energi gesekan pipa umumnya dihitung dengan rumus dari Hazen-William:
54 , 0 63 , 0
849 ,
0 C R S
v = … /4.2a/
atau
L D
C Q
hf = ×
87 , 4 85 , 1
85 , 1
684 , 10
… /4.2b/
dimana: v: kecepatan rata-rata dalam pipa (m/detik); C: koefisien gesekan pipa (Lihat Tabel 4.1); R: jari-jari hidrolik (m); R = D/4 untuk penampang pipa lingkaran; L: panjang pipa (m); D: diameter dalam pipa (m); S : gradien hidrolik = hf/L; hf : kehilangan energi (m); Q : debit
aliran (m3/detik).
Nilai C pada rumus Hazen-William, tergantung pada derajat kehalusan pipa bagian dalam, jenis bahan pembuat pipa dan umur pipa (Tabel 4.1). Sebagai panduan praktis Gambar pada Lampiran 1 sampai dengan 8 dapat digunakan untuk pendugaan kehilangan energi gesekan pada berbagai jenis pipa dengan nilai C tertentu pada berbagai nilai debit aliran dan diameter pipa.
Contoh 4.2:
Gambar 4.2. Penggabungan Kurva Karaktersitik Sumur dengan Karakteristik Pompa
4.6 Kehilangan energi pada perlengkapan lainnya (minor losses):
Saringan pompa:
Tabel 4.1. Kondisi pipa dan nilai C (Hazen-William)
Jenis pipa Koefisien Kehalusan “C”
Pipa besi cor, baru 130
Pipa besi cor, tua 100
Pipa baja, baru 120 ~ 130
Pipa baja, tua 80 ~ 100
Pipa dengan lapisan semen 130 ~ 140 Pipa dengan lapisan asphalt 130 ~ 140
Pipa PVC 140 ~ 150
Pipa besi galvanis 110 ~ 120
Pipa beton (baru, bersih) 120 ~ 130
Pipa beton (lama) 105 ~ 110
Alumunium 135 ~ 140
Pipa bambu (betung, wulung, tali) 70 ~ 90
Untuk jaringan pipa bambu, kehilangan energi karena pelebaran mendadak dapat
1,57. Pada penyempitan mendadak head loss dihitung dengan
g
4.7 Rancangan Instalasi Pemompaan
Contoh 4.3:
Suatu pompa diperlukan untuk debit 93.600 liter/jam dengan total head 21 meter. Hitung besarnya WHP. Jika pompa mempunyai efisiensi 72%, berapa HP tenaga penggerak diperlukan. Jika motor listrik dengan drive langsung dengan efisiensi 80% digunakan sebagai tenaga penggerak. Hitung biaya energi listrik dalam sebulan 30 hari. Pompa dioperasikan 12 jam/hari untuk 30 hari. Biaya listrik adalah Rp
langsung, maka SHP = BHP
Contoh 4.4:
Suatu pompa sentrifugal yang digerakkan langsung dengan motor listrik dipasang dalam sumur gali. Debit pompa 18 liter/detik. Efisiensi pompa 67%. Pusat pompa berada 60 cm vertikal di atas muka air statik dan 6,2 meter di atas muka air selama pemompaan berlangsung. Panjang pipa isap 7,5 m dengan diameter 8 cm. Klep kaki dan saringan dipasang pada pipa isap. Pipa isap disambung pada inlet pipa dengan siku (long sweep bend) diameter sama. Air dipompa sampai ke puncak pipa yang disambungkan dengan sistem distribusi pipa dalam tanah. Jarak vertikal dari pusat pompa ke puncak pipa hantar adalah 16 m. Panjang total pipa hantar 24 m berdiameter 7 cm. Sambungan pipa pada pipa hantar adalah 3 buah siku (sweep bend), 1 kran (gate valve) dan 1 reflux valve (disebut juga check valve atau non-return valve), semuanya dengan diameter pipa sama. Semua pipa terbuat dari pipa besi baru. Berdasarkan data tersebut di atas,
HITUNG: (a) Total head; (b) WHP; (c) BHP motor penggerak
Penyelesaian:
• Total Head = Total head tinggi isap + Total head tinggi tekan.
• Tinggi Isap Statik = 6,2 m. Head loss pada pipa isap (Q = 18 lt/det, diameter 8 cm, panjang 7,5 m, C = 130) = 0,171 x 7,5 m = 1,28 m (Gunakan rumus).
• Head loss pada siku, diameter 8 cm : Gambar 4.3: panjang ekuivalen = 1,5 m; Head loss = 0,171 x 1,5 m = 0,256 m . Head loss pada saringan = 0,95 x (3,6)2/(2x9,81) = 0,63 m.
• Head loss pada klep kaki = 0,80 x (3,6)2/(2x9,81) = 0,53 m. • Velocity Head pada pipa isap = v12/2g = 3,62/(2x9,8) = 0,66 m.
• Total Head pada pipa Isap = 6,2 + 1,28 + 0,26 + 0,63 + 0,53 + 0,66 = 9,56 m.
• Tinggi Tekan Statik = 16 m. Head loss pada pipa hantar (diameter 7 cm; panjang 24 m): 0,33 x 24 = 7,92 m.
• Head loss pada 3 buah siku (diameter 7 cm): 3 x (1,4 x 0,33) = 1,39 m. Head loss pada gate valve, diameter 7 cm = 0,55 x 0,33 = 0,18 m. Head loss pada Reflux Gate = 0,8 x (4,742/2x9,81) = 0,92 m (menggunakan persamaan untuk klep kaki). • Velocity Head pada outlet = (4,742/2x9,81) = 1,14 m.
• Total Head pada pipa hantar = 16 + 7,92 + 1,39 + 0,18 + 0,92 + 1,14 m = 27.55 m
• Total Head = 9,56 + 27,55 m = 37,11 m
• WHP = (18 x 37,11)/75 = 8,9 HP
• BHP motor penggerak = 8,9/0,67 = 13,3 HP
5. EKONOMI POMPA
Pendugaan ekonomi pompa diperlukan untuk membandingkan biaya relatif dari berbagai instalasi pemompaan dan untuk menilai ekonomi irigasi. Biaya pemompaan terdiri dari Biaya Tetap (Fixed Cost) dan Biaya Operasional (variable cost). Biaya tetap adalah besarnya biaya (Rp/tahun) yang tidak merupakan fungsi dari jam pemakaian pompa. Sedangkan Biaya tak-tetap besarnya berubah untuk setiap jam pemakaian pompa.
5.1 Biaya Tetap
5.1.1 Bunga modal (Interest) dihitung pada nilai rata-rata instalasi yakni (Nilai instalasi awal - Nilai akhir) dibagi 2:
( )
5.2 Biaya Operasional (Biaya Tak Tetap):
5.2.1 Bahan bakar/konsumsi energi
5.2.1.1 Motor Listrik: Efisiensi motor listrik umumnya 80-90%.
0,74
Konsumsi bahan bakar yang teliti diberikan oleh pabrik pembuatnya. Secara kasar konsumsi bahan bakar mesin diesel adalah 0,23 liter per BHP-jam.
Biaya per jam operasi = BHP x konsumsi liter/jam x Harga bahan bakar per liter.. /5.4/
5.2.2 Oli pelumas dan gemuk
5.2.2.1 Pompa listrik umumnya diabaikan
5.2.3 Pemeliharaan dan perbaikan Pompa
5.2.4 Pemeliharaan dan Perbaikan Mesin
Sulit untuk diduga, tapi nilai nominal harus ditambahkan untuk keperluan ini
Biaya Pemeliharaan dan Perbaikan
jam
Tabel 5.1. Dugaan umur ekonomi
Perlengkapan Pompa Umur ekonomi
Pipa besi 25 tahun
Sumur pompa dan casing 20 tahun
Pompa Sentrifugal 16 tahun atau 32.000 jam Transmisi Tenaga:
Roda gigi (gear head) 15 tahun atau 30.000 jam
V-belt 3 tahun atau 6.000 jam
Flat belt, karet 5 tahun atau 10.000 jam Flat belt, kulit 10 tahun atau 20.000 jam
Motor listrik 25 tahun atau 50.000 jam
Mesin diesel 14 tahun atau 28.000 jam
5.2.5 Gaji operator
Contoh 5.1:
Pompa sentrifugal dipasang pada sumur gali dengan menggunakan motor listrik. WHP pompa = 2,3 Hp. Efisiensi pompa dan motor listrik berturutan 68% dan 76%. Pompa dioperasikan dalam setahun selama 210 hari atau 2.600 jam. Duga biaya operasional pompa tahunan. Harga pompa Rp 2 juta dan harga motor Rp 5,5 juta. Total biaya pipa isap, hantar, sambungan, saringan dan klep kaki adalah Rp 2,375 juta. Biaya perlengkapan listrik Rp 2 juta. Harga listrik Rp 450/KWH. Bunga modal 8%, Nilai akhir pompa dan motor masing-masing diduga Rp.50.000 dan Rp. 75.000. Nilai akhir alat lainnya diabaikan. Gaji operator Rp 10.000/hari.
Penyelesaian:
Biaya Tetap:
1. Bunga Modal Tahunan = (11.875.000-125.000)/2 x 0,08 =470.000 2. Penyusutan:
2.4. Alat listrik = 2.000.000/25 = 80.000
Total Biaya Tetap (Rp/tahun) = 983.875
Biaya Operasional Tahunan:
1. Konsumsi energi = 2,3/(0,68 X 0,76) x 0,74 x 2.600 = 8.563 KWH 2. Biaya energi = 8.563 x Rp.450 = 3.853.212
3. Pemeliharaan dan Perawatan Pompa = 2.000.000/16 = 125.000 4. Pemeliharaan dan Perawatan Motor listrik = 5.500.000/25 = 220.000 5. Gaji Operator = 210 x 10.000 = 2.100.000
Total Biaya Tidak Tetap = 6.298.212
Total Biaya Pemompaan (Rp/tahun) = 7.282.087
Jika Total head = 20 meter, maka Debit pompa = 8,6 liter/detik. Volume air dalam setahun = 80.730 m3. Biaya Air per m3
= Rp. 90,20
Cara Perhitungan seperti di atas telah dibuat dalam bentuk Spread Sheet dengan Program Excel, seperti tercantum pada Tabel 5.2 di bawah ini. Dengan memasukan variable DATA, maka perhitungan biaya air langsung dapat diperoleh.
5.3 Pemilihan Ukuran Pipa yang Ekonomis
Pemilihan ukuran pipa untuk instalasi pompa harus dihitung berdasarkan analisis ekonomi. Pipa kecil mungkin memerlukan investasi awal yang rendah akan tetapi head loss gesekan yang dihasilkan akan lebih besar dan mengakibatkan menambah biaya tenaga yang diperlukan untuk pemompaan. Pipa yang lebih besar dalam beberapa kasus akan menghemat biaya tenaga dengan penambahan biaya investasi.
Contoh 5.2:
Suatu pompa dioperasikan dengan debit 7,5 liter/detik melalui pipa besi sepanjang 300 m. Total efisiensi pompa dan motor sebesar 70%. Biaya tarif listrik Rp.90/KWH. Ukuran pipa yang tersedia di pasaran dengan harganya adalah seperti pada Tabel 5.3. Bunga modal yang berlaku 7%. Pompa akan dioperasikan 2.600 jam per tahun. Pilih ukuran diameter pipa yang paling ekonomis?
Tabel 5.2. Analisis ekonomi pompa
Biaya Tetap
DATA HARGA Rp 1. Bunga tahunan 470,000 Pompa sentrifugal 2,000,000 2. Penyusutan
Motor listrik 5,500,000 a. Pompa 121,875 Pipa dll 2,375,000 b. Motor 217,000 Perlengkapan Listrik 2,000,000 c. Pipa dll 95,000 JUMLAH 11,875,000 d. Alat listrik 80,000 Nilai Akhir Pompa 50,000 Total 983,875 Nilai Akhir Motor listrik 75,000
Jumlah 125,000 Baya Operasional:
WHP 2.30 1. Konsumsi energi tahunan 8,563 Efisiensi pompa 0.68 2. Biaya listrik 3,853,212 Efisiensi Motor 0.76 3. Pemeliharaan dan Perbaikan
Pompa
125,000 Pompa beroperasi
setahun
2,600 Jam 4. Pemeliharaan dan Perbaikan Motor
220,000 210 Hari 5. Gaji Operator 2,100,000 Harga Listrik/KWH 450 Total 6,298,212 Bunga modal 0.08 Biaya Total Operasi Tahunan
(Rp/tahun)
7,282,087
Gaji operator Rp/hari) 10,000
Volume air (m3
/tahun) 80,730 Total Head (m) 20 Biaya AIR (Rp/m3
) 90.20
Debit (liter/detik) 8.63
Umur ekonomi (tahun):
Pompa 16 tahun Motor listrik 25 tahun Pipa 25 tahun Alat listrik 25 tahun
Tabel 5.3. Daftar harga pipa besi
Diameter (cm) 5 6 7 8 10 12.5
Rp/m 14.600 18.000 21.840 25.210 32.000 40.750
Tabel 5.4. Analisis ekonomi pipa
PEMILIHAN EKONOMI UKURAN PIPA
DATA kolom NILAI Debit pompa (lt/det) (a) 7,5 Panjang pipa hantar (m) (b) 300 Total Efisiensi Pompa dan
Motor
Ukuran
Berdasarkan hasil analisis pada Tabel 5.4 di atas, maka pipa diameter 10 cm, akan menghasilkan total biaya tahunan yang paling kecil dan layak untuk dipilih.
Total Biaya (Rp/Tahun) untuk Setiap Diameter Pipa Daftar Harga (15 Juni 1998, sebelum KRISMON) sebagai berikut:
Diameter 1 15.975 4 117.150 1 1/4 24.000 5 190.515
1 1/2 27.075 6 267.375
6. Perencanaan Instalasi Pompa
6.1. Tata letak pompa
Ruang pompa harus direncanakan dengan memperhatikan jalan masuk mesin, tempat dan ruangan untuk membongkar dan memasang pompa, jalan untuk pemeliharaan dan pemeriksaaan, papan tombol, pipa-pipa, penopang pipa, saluran pembuang air, drainase ruangan, ventilasi, penerangan, keran pengangkat dan lain-lain.Jika beberapa pompa akan dipasang di dalam ruangan yang sama perlu diperhatikan jarak antar pompa, sekitar 1~1,5 meter.
6.2. Pipa Isap
Hal-hal yang harus diperhatikan:
a. Hindari terjadinya penyimpangan aliran atau pusaran pada nosel isap (Gambar 6.1)
b. Pipa harus sependek mungkin dan jumlah belokan harus sesedikit mungkin agar kehilangan energi sekecil mungkin
c. Hindari terjandinya kantong udara di dalam pipa dengan membuat bagian pipa yang mendatar agak menanjak ke arah pompa dengan kemiringan 1/100-1/50. (Gambar 6.2)
d. Hindari kebocoran dalam sambungan pipa
e. Bila saringan atau katup isap akan dipasang maka perlu disediakan cara untuk membersihkan kotoran yang menyumbat. Hal ini dapat dilakukan misalnya dengan membuat pipa isap yang mudah dilepas dan tidak ditanam dalam beton (Gambar 6.3)
f. Kedalaman ujung pipa: Ujung pipa isap harus dibenamkan dibawah muka air dengan kedalaman tertentu untuk mencegah terisapnya udara dari permukaan (minimal 60 cm), dan minimal 60 cm dari dasar sungai untuk mencegah terisapnya lumpur.
6.3. Pipa Keluar
6.3.1. Diameter dan kecepatan
Diameter pipa keluar dihitung berdasarkan perhitungan ekonomi seperti diuraikan di atas. Pada umumnya kecepatan aliran pipa diambil 1 sampai 2 m/detik untuk pipa berdiameter kecil, dan 1,5 sampai 3,0 m/det untuk pipa berdiameter besar. Kecepatan tidak boleh lebih dari 6 m/det karena akan terjadi penggerusan, sehingga mempercepat keausan pipa.
Biasanya ukuran pompa dinyatakan dengan kapasitas (debit) dan ukuran pipa keluar. Secara umum sebagai pegangan ukuran diameter pipa keluar dan debit pompa seperti pada Tabel 6.1 di bawah ini.
Tabel 6.1. Pegangan umum kapasitas pompa berdasarkan diameter pipa keluar
Diameter pipa (mm) 50 75 100 125 150 (inchi) 2 3 4 5 6 Debit (m3/jam) 30 ~ 60 60 ~ 100 100 ~ 140 140 ~ 180 180 ~ 220
6.3.2. Ujung pipa keluar
Untuk pompa dengan head rendah, ujung pipa keluar umumnya dibuat terbuka dengan arah mendatar, di bawah permukaan air pada bak penampung. Jika pompa akan dipasang di atas muka air bak penampung, maka harus dibuat sifon dengan membengkokan pipa keluar ke bawah, seperti pada Gambar 6.4.
6.4. Penumpu pipa
Dalam instalasi, pipa harus ditumpu untuk menahan beratnya sendiri, berat zat cair di dalamnya, gaya tekanan dan aliran air, dan gaya lainnya. Tumpuan ini harus dipasang sedemikian rupa hingga pipa tidak membebani pompa dan katup-katup yang ada.
6.5. Pondasi
6.5.1. Kekuatan
Pondasi harus dapat sepenuhnya menyerap getaran pompa dan penggeraknya, selain harus dapat menahan beratnya sendiri. Untuk pompa yang dikopel lamgsumg dengan motor listrik, berat pondasi harus lebih dari 3 kali berat mesin. Untuk pompa yang dikopel langsung dengan motor bakar torak, berat pondasi harus lebih dari 5 kali berat mesin.
6.5.2. Landasan
Jika pompa dikopel langsung dengan penggerak atau digerakkan melalui roda gigi, maka semuanya harus dipasang pada satu landasan. Apabila digunakan transmisi sabuk (belt), pompa dan motor penggerak dapt dipasang dengan landasan terpisah. Namun harus dijaga agar sabuk tidak slip atau landasan tidak miring atau bergeser karena tegangan sabuk.
Gambar 6.1. Penyimpangan aliran karena belokan dan cara mencegahnya
Gambar 6.2. Contoh pemasangan pipa isap yang salah dan benar
Gambar 6.4. Pipa Sifon
Gambar 6.5. Landasan dan Pondasi
6.5.3. Lain-lain
Bahan Ajar 2: Pompa Hidram
POMPA AIR TANPA MESIN
POMPA AIR TANPA MESIN
atau
POMPA HIDRAM (HYDRAULIC RAM)
POMPA HIDRAM (HYDRAULIC RAM)
PETUNJUK PENGOPERASIAN, PEMELIHARAAN
DAN PERENCANAAN
OLEH
Dedi Kusnadi Kalsim
LABORATORIUM TEKNIK TANAH DAN AIR
JURUSAN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR PO Box 220 Bogor, Tilp. (0251) 627.225
POMPA AIR TANPA MESIN (PATM) atau HIDRAM (Hydraulic Ram) PETUNJUK PENGOPERASIAN, PEMELIHARAAN DAN PERENCANAAN
Oleh: Dedi Kusnadi Kalsim (Ir, M.Eng., Dip.HE)
Bagian Teknik Tanah dan Air, Departemen Teknik Pertanian, FATETA, IPB Tilp/Fax: (0251) 627.225, E-mail: dedkus@telkom.net
1. Pengantar
Pompa air tanpa mesin (PATM) biasa disebut juga HIDRAM (Hydraulic Ram) pertama kali dikembangkan oleh Montgolfier tahun 1796 di Italia. PATM adalah suatu alat untuk memompa atau menaikkan air dari tempat yang rendah ke tempat yang lebih tinggi dengan cara kerja yang sederhana dan efektif sesuai persyaratan teknis dan operasionalnya.
Buku petunjuk pengoperasian, pemeliharaan dan perencanaan PATM ini disusun berdasarkan booklet yang dibuat oleh PT Banyu Barakarsa tahun 1994, dilengkapi dengan beberapa hasil penelitian Laboratorium Teknik Tanah dan Air, IPB (tahun 1992) di beberapa PATM yang telah terpasang di Jawa Tengah dan Jawa Barat.
Cara kerja PATM hanya memanfaatkan tekanan dinamik air yang timbul karena adanya aliran air dalam pipa yang tiba-tiba berhenti karena tertutupnya katup. Fenomena itu biasa disebut sebagai “palu air” (water hammer)2. Dalam operasinya PATM mempunyai beberapa keuntungan dibandingkan dengan pompa jenis lainnya sebagai berikut:
a. Unik : bekerja dengan kekuatan alami berdasarkan tekanan air b. Hemat : tidak memerlukan motor penggerak, sumber listrik dan BBM c. Awet : daya tahannya lama dengan pemeliharaan yang murah d. Efisien : beroperasi secara terus-menerus 24 jam per hari
e. Mudah : dijalankan secara manual tetapi bekerja secara otomatis
2. Komponen PATM
Gambar 1. Komponen PATM
Bagian utama PATM adalah sebagai berikut (Lihat Gambar 1 dan 2) 1. Blok cor pompa; 2. Tabung pompa; 3. Bingkai pompa; 4. Katup pompa; 5. Paking karet; 6. Tuas
3. Prinsip Kerja
Prinsip kerja PATM adalah apabila aliran air dalam pipa tertutup tiba-tiba berhenti, maka terjadi proses perubahan energi kinetik air menjadi tekanan dinamik yang disebut sebagai fenomena palu air (water hammer), sehingga terjadi tekanan tinggi dalam pipa. Dengan mengusahakan katup limpah dan katup hantar dalam tabung pompa bekerja menutup dan membuka secara bergantian, maka tekanan dinamik diteruskan sehingga energi yang terjadi dalam pipa masuk (inlet) akan memaksa air naik ke pipa pengeluaran (outlet) dan diteruskan ke pipa hantar. Teori rinci mengenai water hammer dapat dilihat pada Lampiran 3.
4. Sistem Kerja
Ada tiga bagian utama jaringan PATM, yakni :
a. sumber air dapat berupa danau, aliran sungai, kolam atau bendungan kecil dengan debit paling sedikit 20 lt/det/1 PATM.
b. satuan pompa dipasang minimum 2 meter di bawah sumber air, dengan menggunakan pipa (diameter 6”) dengan panjang antara 18 dan 24 meter dari sumber air
c. jaringan pipa pengeluaran dan pipa penghantar sampai ke bak penampung.
5. Cara Kerja PATM
Air mengalir dari sumber air melalui pipa inlet dan keluar dari katup limpah. Jika aliran air cukup besar maka tekanan dinamik akan mendorong katup limpah dan menutup katup secara tiba-tiba sehingga menghentikan aliran air dalam pipa inlet. Aliran air yang tiba-tiba berhenti mengakibatkan terjadinya penambahan tekanan
tinggi dalam pompa.
Tekanan ini akan mendorong klep katup hantar ke atas dan air masuk ke tabung pompa sehingga tekanan udara dalam tabung menjadi naik. Kenaikan tekanan udara tersebut akan menekan klep katup hantar (menutup) dan menekan air dalam pipa hantar ke atas. Pada waktu itu tekanan dalam pompa kembali normal sehingga katup limpah kembali terbuka dan aliran air dalam pipa inlet terjadi kembali. Siklus ini terjadi berulang-ulang sehingga air
mengalir keluar dari pipa outlet secara berkelanjutan.
6. Teknis Pemasangan PATM
Pekerjaan utama konstruksi PATM adalah :
a. Pembuatan Bendung, dapat dikerjakan dengan cara:
(1) Non-permanen : dibuat dengan tumpukan karung pasir, jika lebar sungai kurang dari lima meter.
(2) Semi-permanen dibuat dengan kawat bronjong, jika debit air besar dan lebar sungai antara 15 dan 25 meter.
(3) Permanen : dibuat dengan pasangan batu dan beton bertulang, pondasi bendungan harus sampai pada tanah keras atau cadas
(4) Tambahan pintu air : untuk mempermudah pengurasan apabila bendungan sudah penuh dengan pasir atau batu-batuan
(5) Di salah satu sisi bendung dibuat bangunan pelimpah untuk melimpahkan air pada waktu banjir
b. Pekerjaan dudukan PATM
PATM dapat dipasang lebih dari satu, berjejer sesuai dengan debit air yang diperlukan. Setiap satuan PATM diletakkan pada dudukan, yakni pasangan batu atau cor, agar stabil dan tidak berubah posisi saat dioperasikan. Dudukan harus kuat karena tekanan aliran air melalui pipa pemasukkan ke dalam tabung pompa dapat menimbulkan getaran yang sangat kuat. Pompa dipasang dengan menggunakan angker.
c. Penampang gambar konstruksi bendung dan dudukan pompa (Lihat Gambar Lampiran)
d. Pengurasan bendung
Apabila bendung sudah penuh dengan pasir atau batu-batuan maka dilakukan pengurasan dengan membuka pintu penguras yang terbuat dari buis beton.
e. Pemasangan pipa pemasukan (inlet)
Pipa inlet terbuat dari pipa Galvanis ukuran 6”. Setiap sambungan pipa harus
diperkuat dengan plenes, baud-mur, dan paking karet supaya tidak terjadi kebocoran air. Pipa inlet harus disangga oleh pipa penyangga atau pasangan batu yang
disesuaikan dengan kecuraman sungai.
f. Pemasangan pipa outlet
7. Cara Operasional
PATM dapat dioperasikan jika pengerjaan seluruh konstruksi telah selesai. Pintu air atau lubang penguras bendungan harus dalam keadaan tertutup rapat dengan papan berukuran lebar 25 cm dan panjang 1 meter. Apabila bendungan sudah penuh dan permukaan air telah mencapai puncak ketinggian, pengoperasian PATM dapat dilaksanakan melalui tahapan berikut :
(1)Papan pada mulut pipa pemasukan perlahan-lahan dibuka dan katup limpah dibiarkan terbuka selama 5 detik agar air mengalir. Tuas katup limpah harus ditahan dengan bambu atau kayu sepanjang 1,5 m agar “udara palsu” dalam pipa pemasukan keluar.
(2)Tuas dilepas secara tiba-tiba sehingga katup tertutup rapat. Usahakan tidak ada kebocoran di seputar katup agar air tidak masuk ke dalam tabung sehingga menimbulkan tekanan balik ke bendungan dan menyebabkan adanya gelembung-gelembung udara di mulut pipa pemasukan. Apabila gelembung-gelembung-gelembung-gelembung udara sudah tidak keluar berarti pipa pemasukan sudah terisi penuh oleh air.
(3)Siapkan dua orang tenaga yang masing-masing membawa tongkat kayu atau tongkat bambu pengungkit membuka tuas katup pompa selama 5 detik. Tuas yang semula ditahan dan kemudian dilepas secara tiba-tiba dan bersamaan akan membuat gerakan membuka dan menutup secara berulang-ulang. Jumlah tenaga kerja ini dapat disesuaikan dengan jumlah PATM yang terpasang.
(4)Apabila katup berjalan terlalu cepat, terlalu lambat, atau tidak ajeg penyetelan katup limbah dilakukan dengan cara membuka baud-mur tuas. Jarak baku lebar katup limbah adalah antara 17 dan 19 cm. Penyetelan katup limbah diperlukan untuk memperoleh debit air secara maksimal. Sebelum penyetelan katup, pompa harus dihentikan lebih dahulu dengan jalan menutup mulut pipa pemasukan. Stop kran yang ada pada pipa penghantar pun harus ditutup agar air tidak turun dan pipa tetap terisi air sehingga memudahkan pengoperasian kembali.
(5)Apabila penyetelan sudah selesai dan PATM siap dioperasikan kembali, stop kran harus terbuka, jika tetap tertutup akan mengakibatkan pompa dapat pecah atau meledak.
8. Pemeliharaan
Agar awet dan berdaya guna maksimal PATM harus dirawat secara teratur. Dalam keadaan pompa bekerja selama 24 jam terus menerus tanpa gangguan, pemeriksaan dapat dilakukan setiap tiga atau empat bulan sekali sebagai berikut:
a. Periksa baut-mur yang ada pada pipa pemasukan dan bingkai pompa b. Kencangkan baud-mur yang kendor, kalau rusak ganti dengan yang baru
c. Periksa Klep katup hantar dalam tabung pompa, lakukan pengecatan dengan cat anti karat pada rangka klep dan tabung pompa
d. Periksa apakah pegas masih lentur, jika sudah tidak lentur ganti dengan yang baru dan pasanglah seperti keadaan semula.
9. Peralatan yang Digunakan
Peralatan yang digunakan untuk membongkar-pasang dan merawat PATM adalah sebagai berikut : (a) Kunci inggris (dua buah); (b) Kunci pas (dua buah); (c) Obeng dan palu karet; (d) Papan (panjang 1 m dan lebar 25 cm); (e) Baud dan mur cadangan; (f) Suku cadang: per, gula-gula katup hantar, katup limpah
10. Mengatasi Kerusakan
Beberapa hal yang umumnya menyebabkan PATM tidak berfungsi sebagaimana mestinya, antara lain :
(a) Bunyi pompa terlalu keras disebabkan oleh udara dalam tabung pompa kurang banyak
(b) Per katup hantar patah (c) Las-lasan rangka klep patah
(d) Baud mur lepas dan terpisah dengan as klep dalam tabung pompa (e) As katup hantar dan katup limpah patah
(f) Karet pembantu putus
(g) Kebocoran di katup limpah dan bingkai katup (h) Baud dan mur pada bingkai pompa patah (i) Las-lasan pada pipa pemasukan patah
(j) Blok pompa kemasukan sampah dan terjepit oleh klep (k) Debit air dari sumber air berkurang
(l) Bendungan penuh lumpur, pasir dan batu.
Untuk mengatasi hal-hal di atas dilakukan hal-hal berikut : (a) Tutup pipa pemasukan dengan papan agar PATM berhenti
(b) Tutup stop kran agar air dari pipa penghantar tidak turun kembali (hal ini tidak perlu dilakukan jika menggunakan check valve)
(c) Jangan menutup pompa pada bagian katup limbah karena per terus bergerak sehingga penutupan dapat mengakibatkan per cepat aus
(d) Buka tabung pompa dengan kunci inggris atau kunci pas, lihatlah kerusakan yang ada pada komponen klep, mungkin per, as atau rangka klep harus diganti (e) Bila as katup patah, bukalah katup limpah dan gantilah dengan klep baru (f) Bila perlu, gunakan paking karet rangkap agar bingkai katup tidak bocor
(g) Bila katup limpah berfungsi untuk beberapa saat namun kemudian berhenti, biasanya hal ini menunjukan mulut pipa pemasukan tidak terbenam ke air (h) Bila pompa dapat berfungsi namun air tidak keluar kemungkinan katup sudah
lemah
(i) Bila air tidak keluar tetapi membalik ke bendungan, kemungkinan per patah atau baud-mur terlepas dan dapat diperbaiki dengan membuka tabung pompa.
11. Karakteristik Pompa Hidram
Pada Gambar 3 diperlihatkan skhematik instalasi PATM. Beberapa parameter yang penting adalah Hs: tinggi terjun, Hd: tinggi tekan; Qs: debit masuk; Qd: debit keluar;
Ql: debit limpah (Qs = Qd + Ql). Berdasarkan penelitian yang dilakukan IPB sejak
tahun 1992 terhadap PATM buatan PT Banyu Barakarsa (Bandung) yang telah dipasang di beberapa daerah dengan berbagai nilai Hs, maka hubungan Qd dengan Hd
Tabel 1. Hubungan antara Qd dengan Hd pada berbagai Hs
Hs (m) Persamaan: Qd (lt/menit), Hd (m) R2
4,7 Qd = −141,2 ln
( )
Hd + 607,62 0,984 3,5 Qd = −130,3 ln( )
Hd + 546,75 0,996 3,2 Qd = −132,6 ln( )
Hd + 536,11 0,991 2,8 Qd = −105,6 ln( )
Hd + 435,91 0,995Efisiensi PATM dihitung dengan persamaan /1/
/ 1 / % 100
× × × =
s s
d d
Q H
Q H EF
Nilai Qs umumnya sekitar 20 liter/detik. Kurva Hubungan Qd dengan Hd berbagai
nilai Hs dapat dilihat pada Gambar 4. Berdasarkan data tersebut, maka perencanaan
pemasangan PATM untuk berbagai keperluan dapat dikaji seperti pada diagram alir Gambar 5.
Gambar 3. Skhema instalasi PATM
CONTOH:
• DATA: Jumlah penduduk = 1.000 orang; Keperluan air = 100 lt/orang/hari; Hs = 3
m; Hd = 40 m, Q sungai pada musim kemarau = 50 lt/det.
• Dengan menggunakan persamaan pada Table 1: Hs = 3,2 m; Hd = 40 m; Dihitung
Qd = 0,78 lt/det; Hs = 2,8 m; Hd = 40 m; Dihitung Qd = 0,77 lt/det
• Interpolasi untuk Hs = 3,0 m; Dihitung Qd = 0,775 lt/det = 66.960 lt/hari
• D = 1.000 x 100 = 100.000 lt/hari
Qp = 2 x 20 = 40 lt/det < Q = 50 lt/det → maka OK
Gambar 4. Kurva Karakteristik PATM 6” Kurva Karakteristik PATM (ukuran 6 inchi)
y = -141.19Ln(x) + 607.62 Hs = 4.7; R2 = 0.9842
y = -130.33Ln(x) + 546.75 Hs = 3.5; R2 = 0.9957
y = -132.6Ln(x) + 536.11 Hs = 3.2; R2 = 0.9908
y = -105.65Ln(x) + 435.91 Hs = 2.8; R2 = 0.9946
0 50 100 150 200 250 300 350 400
0 10 20 30 40 50 60 70
Total Head Tekan (meter)
D
eb
it
(
li
te
r/
m
e
n
it
)
Gambar 5. Alur Perencanaan PATM
DATA DIPERLUKAN:
1. Jumlah penduduk, 2. Keperluan air (lt/orang/hari), 3. Luas lahan pertanian (ha), 4. Keperluan air irigasi tanaman (lt/det/ha), 5. Beda elevasi pompa dengan outlet (Hd dalam m), 6. Tinggi terjunan (Hs dalam m),
7. Debit sungai (Q dalam lt/det)
Dari Tabel 1 atau Gambar 4 s/d 7, Debit 1 PATM (Qd) dapat diduga
Hitung Total Debit yang diperlukan (D) (lt/hari)
Hitung jumlah PATM yang diperlukan n = D/Qd
Debit pasok
Qp = n x Qs; Qs = 20 lt/det
Q > Qp? Kurangi n
Hitung Biaya Konstruksi
Ya
Lampiran 1. Contoh Analisa Ekonomi Pompa PATM Kasus Bringin Sila NTB 1999
DATA HARGA Biaya Tetap
PATM 10 unit 250,000,000 15 1. Bunga tahunan 85,500,000 Pipa, Infrastructure dan
Assecories lainnya 600,000,000 15 2. Penyusutan
Mobilisasi dan demobilisasi 100,000,000 a. PATM 15,83
Bak Penampung Biaya Tak Tetap:
TOTAL INVESTASI 1,000,000,00
0
1. Pergantian per (2x/tahun)
Tinggi terjun (m) 4.70 Total Biaya Tak Tetap (Rp/tahun)
5,94 5,000 Tinggi tekan (m) 35.00
Lampiran 2. Contoh Analisa Ekonomi Pompa PATM Kasus Lido 1994
Item Harga Rp
Umur ekonomi
(tahun)
Item Rp/Tahun
DATA HARGA Biaya Tetap
PATM 3 unit 12,150,000 10.00 1. Bunga tahunan 8,129,760 Pipa dan Assecories
lainnya 11,514,000 10.00 2. Penyusutan Mobilisasi dan
demobilisasi 750,000 a. PATM 1,093,500 Jasa konsultan
10% 2,441,000 b. Pipa dll 4,000,000 PPN 10% 2,441,000 c. Bendung 4,000,000 Nilai Akhir Pompa 1,215,000 d. Bak penampung 2,000,000 Nilai Akhir Pipa 1,151,400 Total 19,223,260 Bendung 40,000,000 10.00
Bak Penampung 20,000,000 10.00 Baya Operasional:
TOTAL INVESTASI 89,296,000 1. Pemeliharaan bak 2,000,000 Nilai Ahir bendung
Nilai Ahir Bak
penampung 2. Pemeliharaan bendung 4,000,000 Pompa beroperasi
setahun 8,640 jam
3. Pemeliharaan dan
Perbaikan Pompa 1,215,000
DATA 360 hari 4. Pemeliharaan dan
Perbaikan Pipa dll 1,151,400 5. Gaji Operator 5,400,000 Bunga modal 0.20 Total 13,766,400 Gaji operator
(Rp/hari) 15,000
Biaya Total Operasi
Tahunan (Rp/tahun) 32,989,660
Tinggi terjun (m) 5.50
Tinggi tekan (m) 56.00 Volume air (m3/tahun) 93,312 Debit (liter/detik) 3.00 Biaya AIR (Rp/m3) 353.5
Lampiran 3. Teori Water Hammer
1. Water Hammer (Palu Air)
HIDRAM (Hydraulic Ram) pertama kali dikembangkan oleh Montgolfier tahun 1796 di Italia. Water hammer (palu air): suatu fenomena yang menggambarkan adanya tekanan gelombang (shock atau pressure wave) yang dihasilkan akibat dari penurunan kecepatan aliran fluida secara tiba-tiba. Pada aliran air dalam pipa yang tiba-tiba klep outletnya ditutup, maka waktu rambatan yang diperlukan oleh tekanan gelombang untuk bergerak ke inlet dan kembali ke klep (round trip) dinyatakan dengan:
det)
Penutupan klep seketika (rapid closure) didefinisikan jika waktu penutupan t ≤ T
Kenaikan tekanan akibat dari penutupan klep seketika dapat dihitung dengan:
tan
atau jika tekanan dinyatakan dengan head (m) maka /2b/ g
V c h= × ∆
∆
Untuk pipa kaku (rigid), kecepatan tekanan gelombang atau celerity, dinyatakan:
/
dimana, E: modulus elastisitas dinding pipa (N/m2); d : diameter dalam pipa (m);
t : tebal dinding pipa (m)
Bulk modulus atau Elastisitas fluida menggambarkan compressibility dari fluida
/
2.1. Hitung dan bandingkan kecepatan tekanan gelombang yang merambat sepanjang pipa kaku yang mengalirkan: (a) air pada suhu 160C; (b) glycerin pada 200C; (c)
(b) 1.854 /det
2.2. Apabila pada soal 1 tersebut, fluida mengalir dalam suatu pipa dengan kecepatan 1,2 m/det. Kemudian tiba-tiba klep di outlet menutup, berapa kenaikan tekanan dihasilkan jika pipanya kaku?
Jawab:
2.3. Pipa baja diameter 1,2 m; tebal 10 mm, mengalirkan air pada suhu 160 C dengan
kecepatan 1,8 m/det (debit = 2,04 m3/det). Jika panjang pipa 3.000 m dan jika
klep pada ujung outlet ditutup tiba-tiba pada waktu 2,5 detik, berapa kenaikan tegangan (stress) dalam dinding pipa?
Jawab:
Tekanan gelombang akan merambat dari klep ke inlet dan kembali lagi ke klep dalam waktu: T = 2L/c. Celerity untuk pipa lentur baja dimana E baja =207 x 109 N/m2.
Karena waktu penutupan klep t = 2,5 det < T, maka termasuk “sudden closure”, karena gelombang air sebelum mencapai klep harus berbalik kembali.
Kenaikan tekanan = 1000 x 979 x (1,8-0) = 17,6 bar
Dari rumus “hoop tension” untuk “thin-shelled cylinders”:
Kenaikan stress ini dijumlahkan dengan nilai design 110 x 106 Pa mendekati batas
elastisitas baja E = 207 x 109 Pa. Maka waktu penutupan klep harus diperlambat
beberapa kali dari 6,1 detik.
2.4. Pada pipa baja diameter 75 mm, tebal 2 mm mengalir air pada suhu 160 C,
tiba-tiba klep ditutup. Kenaikan tekanan tercatat 7 bar. Berapa debit air yang
3. Beberapa Data Performance Hidram buatan pabrik luar negeri
Tabel 1a. Hubungan antara Qd (lt/hari) dengan Hs (m), Hd (m)
untuk setiap Qs = 1 liter/menit (Blake Hydrams, John Blake Ltd, UK)
Hs (m) Hd (m)
5 7.5 10 15 20 30 40 50 60 80 100 125 1 144 77 65 33 29 19 12
2 220 156 105 79 53 33 25 20 13
3 260 180 130 87 65 51 40 27 18 12 4 255 173 115 86 69 53 36 23 16 6 282 185 140 112 94 65 48 35 7 216 163 130 109 82 60 48 8 187 149 125 94 69 55 9 212 168 140 105 84 62 10 245 187 156 117 93 69 12 295 225 187 140 113 83 14 265 218 167 132 97 16 250 187 150 110 18 280 210 169 124 20 237 188 140
Tabel 1b. Hubungan antara Qd (lt/detik) dengan Hs (m), Hd (m)
untuk setiap Qs = 1 liter/detik (Blake Hydrams, John Blake Ltd, UK)
Hs (m) Hd (m)
5 7.5 10 15 20 30 40 50 60 80 100 125 1 0.100 0.053 0.045 0.023 0.020 0.013 0.008
2 0.153 0.108 0.073 0.055 0.037 0.023 0.017 0.014 0.009
Tabel 2. Nilai Qs yang dapat digunakan pada berbagai ukuran
diameter pipa masuk (Blake Hydrams, John Blake Ltd, UK)
Ukuran Hidram 1 2 3 3.5 4 5 6 7 Diameter pipa masuk (inchi) 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 Qs (lt/mnt) dari 7 12 27 45 68 136 180 270
Sampai 16 25 55 96 137 270 410 615 Qs (lt/detik) dari 0.12 0.20 0.45 0.75 1.13 2.27 3.00 4.50
Sampai 0.27 0.42 0.92 1.60 2.28 4.50 6.83 10.25 Max. Hd (m) 150 150 120 120 120 105 105 105
Tabel 3. Hidram buatan Jepang (Japanese Cataloque)
Deskripsi Kecil Besar Diameter pipa masuk (inchi) 1.5 12 Diameter pipa keluar (inchi) ¾ 6 Operational head Hs (m) 0.5-4 1-10
Qd (lt/det)
Hd = 2 Hs 0.216 16
Hd = 4 Hs 0.15 13.6
Hd = 6 Hs 0.12 10.6
Hd = 8 Hs 0.08 7.5
Tabel 4. Hidram merk RIFE “Everlasting”, New Jersey 07041 USA
Maksimum Hs = 8.3 m; Maksimum Hd = 83 m
Diameter pipa (inchi) Qs Minimum Hs
Masuk Keluar Minimum Normal Maximum (m) (lt/menit) (lt/detik) (lt/menit) (lt/detik) (lt/menit) (lt/detik)
1.25 0.75 11 0.183 27 0.450 38 0.633 1 1.5 0.75 19 0.317 42 0.700 57 0.950 1 2.0 1.0 38 0.633 76 1.267 95 1.583 1.2 2.5 1.0 57 0.950 114 1.900 171 2.850 1.2 3.0 1.25 95 1.583 171 2.850 266 4.433 1.3 4.0 2.0 133 2.217 342 5.700 475 7.917 1.3 6.0 3.0 285 4.750 855 14.250 1330 22.167 1.3
Sumber: National Academy of Sciences, 1976. Energy for Rural Development. Washington DC
4. Evaluasi Perbandingan Performance Hidram Matahari dengan Pompa Hidram buatan luar negeri
• Data: Hs = 4 m, Pipa masuk = 6”, Hd = 40 m :
• Blake Hydrams: Minimum Qd = 4,5 x 0,06 = 0,27 lt/det; Maksimum = 10,25 x 0,06
= 0,62 lt/det.
• Hidram RIFE “Everlasting” USA: hanya menyatakan Qs: min = 4,75 lt/det, normal
= 14,25 lt/det; max = 22,17 lt/det. Data Qd tidak diketahui
• Hidram buatan Jepang: Hanya tersedia data untuk diameter pipa masuk 12”; Hs = 4
m ⇒ Hd = 8 x 4 = 32 m ⇒ Qd = 7,5 lt/det
• PATM Matahari: Hs = 3,5 m, Hd = 40 m ⇒ Qd = 0,98 lt/det
Hs = 5,3 m, Hd = 40 m ⇒ Qd = 1,15 lt/det
Interpolasi untuk Hs = 4,0 m, Hd = 40 m ⇒ Qd = 1,03 lt/det
Lampiran 4. Beberapa contoh pemasangan pompa hidram
Foto 3. Pemasangan PATM di Gunung Kidul
Penutup
Pertanyaan:
(1) Sebutkan jenis pompa yang sering digunakan dalam irigasi dan drainase
(2) Dikenal dua buah jenis pompa yakni pompa Aksial dan pompa Sentrifugal, untuk keperluan irigasi biasanya digunakan jenis pompa apa. Untuk keperluan drainase biasanya digunakan jenis pompa apa. Terangkan alasannya?
(3) Bagaimana prinsip kerja pompa sentrifugal
(4) Jelaskan yang dimaksud dengan: (a) statik head, (b) suction head, (c) dinamik head, (d) friction head, (e) total head
(5) Jelaskan yang dimaksud dengan minor losses dan major losses. Bagaimana cara menghitungnya
(6) Bagaimana hubungan antara total head, debit, daya dan efisiensi
(7) Dalam suatu sistim pemompaan diketahui: tinggi isap statik = 4m, tinggi tekan statik = 10 m, kehilangan energi di pipa isap = 3 m, kehilangan energi di pipa tekan = 5 m, debit keluar = 4 liter/detik. Ditanyakan: (a) Berapa besarnya WHP (dalam satuan HP)? (b) Berapa besarnya WHP dalam satuan KW?
(8) Diberikan beberapa data harga pompa, umur ekonomis, bunga modal, perpipaan, tinggi isap, tinggi tekan, HP mesin dan data lainnya. Hitung biaya air (Rp/m3 air
irgasi)
DATA HARGA Rp
Pompa sentrifugal 3,000,000 Motor listrik 5,500,000 Pipa dll 2,375,000 Perlengkapan Listrik 2,000,000
JUMLAH 12,875,000
Nilai Akhir Pompa 50,000 Nilai Akhir Motor listrik 75,000
Jumlah 125,000 2
WHP 2.30
Efisiensi pompa 0.68 Efisiensi Motor 0.76 Pompa beroperasi setahun 2,600 jam
210 hari Harga Listrik: Rp/KWH 500 Bunga modal 0.10 Gaji operator Rp/hari) 20,000
Total Head (m) 20
Debit (liter/detik) 8.63
Umur ekonomi (tahun):
Pompa 16
Motor listrik 25
Pipa 25
Alat listrik 25
(9) Diberikan beberapa data harga pompa, umur ekonomis, bunga modal, perpipaan, tinggi isap, tinggi tekan, HP mesin dan data lainnya. Hitung biaya air (Rp/m3 air
irgasi)
No DATA HARGA Rp (tahun)
1 Rumah pompa 2,000,000 10
15 Harga Solar (Rp/liter) 550
16 Konsumsi solar (L/jam/BHP) 0.23 17 Oli dan Gemuk (L/1000 HP.jam) 4.5 18 Harga Oli (Rp/L) 10,000
(10)Diberikan beberapa data instalasi pompa. Hitung berapa PK pompa dan mesin yang harus disiapkan
DATA
Tanaman Ha mm/hari Rotasi Jam Kerja
(hari) (jam/hari)
Isap statik (m) 6.2 Jenis Pipa (C) 140
Diameter (mm) 80
Klep kaki 1
Saringan 1
Panjang pipa (m) 7.5
PIPA TEKAN:
Tekan statik (m) 16 Jenis Pipa (C) 140
Klep balik 1
Siku 3
Gate valve 1
Diameter (mm) 70
Panjang (m) 24
DEBIT POMPA 18 lt/det
Ef.Pompa 0.67
Ef.penyalur tenaga 1
(11)Hitung besarnya Kehilangan Energi (Hf) karena gesekan pada kondisi nilai C, D (diameter pipa), Q (Debit) dan Panjang Pipa (L) seperti pada Tabel di bawah ini:
Nomor C D (inchi) Q (liter/detik) L (meter) Hf (meter)
1 130 3 18 100
2 120 2 5 150
3 130 1 0,5 100
(12)Pada Contoh 4.4 (halaman 21). Hitung kembali soal pada Contoh 4.4 dengan menggunakan pipa jenis PVC
(13)Pada Contoh 5.2 (halaman 26). Hitung kembali soal pada contoh 5.2, jika akan digunalan pipa PVC merk WAVIN dengan Daftar Harga (15 Juni 1998, sebelum KRISMON) sebagai berikut: 1 15.975 4 117.150 1 1/4 24.000 5 190.515 1 1/2 27.075 6 267.375 2 35.175 8 456.450
(14)Bagaimana prinsip kerja pompa axial
(15)Suatu pompa diperlukan untuk debit 90.000 liter/jam dengan total head 20 meter. a) Hitung besarnya WHP?.
b) Jika pompa mempunyai efisiensi 70%, berapa HP tenaga penggerak (SHP) yang diperlukan?.
c) Jika motor listrik dengan efisiensi 80% digunakan sebagai tenaga penggerak. Hitung biaya energi per bulan?. Pompa dioperasikan 12 jam/hari. Biaya listrik Rp 200/KWH.
pompa air yang akan digunakan untuk memenuhi keperluan ini secara optimum. Head loss diasumsikan 2 m. Jam kerja pompa per hari 10 jam
(17)Suatu kelompok tani di daerah pertanian tadah hujan terdiri dari 10 orang petani dengan luas areal 10 hektar. Merencanakan untuk meningkatkan intensitas tanam dari 100% menjadi 200% dengan mengusahakan pertanaman pada musim kemarau melalui bantuan kredit pompanisasi. Untuk mengajukan kredit pompa ke Kantor Departemen Koperasi, kelompok tani tersebut harus mengajukan proposal mengenai jenis dan ukuran pompa yang diperlukan. Anda sebagai lulusan S1 Program Studi Teknik Pertanian diminta untuk membantu kelompok tani tersebut. Data yang diketahui adalah sebagai berikut: Rencana pertanaman pada musim kemarau dan kebutuhan air tanaman pada kondisi puncak adalah sebagai berikut:
Jenis Tanaman
Luas areal (hektar)
Keperluan air irigasi tanaman netto pada kondisi puncak
(mm/hari)
Efisiensi irigasi sekitar 70%. Sumber air yang akan digunakan adalah air sungai dengan debit minimum pada musim kemarau sekitar 10 m3/menit. Rencana
instalasi pompa sentrifugal adalah sebagai berikut: Pusat pompa diletakkan 5 m vertikal di atas permukaan air sungai, dengan pipa isap pralon (PVC, nilai C = 140) ukuran 4”, panjang 10 meter, head loss lainnya pada pipa isap = 2 m. Pipa tekan terdiri dari pipa PVC ukuran 4”, panjang 100 meter, head loss lainnya = 5 m. Pipa pengeluaran terletak 15 meter vertikal dari pusat pompa. Efisiensi Pompa 0,70. Pompa digerakkan oleh motor bakar melalui sabuk (belt), dengan efisiensi sambungan tenaga 0,80.
Hitung:
a. Kapasitas pompa yang diperlukan (liter/detik) b. Total head (meter) yang diperlukan
c. WHP (water horse power) d. BHP (brake horse power)
(18)Suatu kelompok tani di daerah pertanian tadah hujan terdiri dari 5 orang petani dengan luas areal 5 hektar. Merencanakan untuk meningkatkan intensitas tanam dari 100% menjadi 200% dengan mengusahakan pertanaman pada musim kemarau melalui bantuan kredit pompanisasi. Untuk mengajukan kredit pompa ke Kantor Departemen Koperasi, kelompok tani tersebut harus mengajukan proposal mengenai jenis dan ukuran pompa yang diperlukan. Anda sebagai lulusan S1 Program Studi Teknik Pertanian diminta untuk membantu kelompok tani tersebut. Rencana pertanaman pada musim kemarau dan kebutuhan air tanaman pada kondisi puncak adalah sebagai berikut:
Jenis Tanaman
Luas areal (hektar)
Keperluan air irigasi tanaman netto pada
1. Kacang panjang 1 5 10 10
2. Kubis 1 5 10 10
3. Timun 1 5 10 10
4. Kedele 2 4 14 10
Efisiensi irigasi sekitar 75%. Sumber air yang akan digunakan adalah air sungai dengan debit minimum pada musim kemarau sekitar 15 m3/menit. Rencana
instalasi pompa sentrifugal adalah sebagai berikut: Pusat pompa diletakkan 5 m vertikal di atas permukaan air sungai, dengan pipa isap pralon (PVC, nilai C = 140) ukuran 2”, panjang 10 meter, head loss lainnya pada pipa isap = 2 m. Pipa tekan terdiri dari pipa PVC ukuran 2”, panjang 100 meter, head loss lainnya = 5 m. Pipa pengeluaran terletak 15 meter vertikal dari pusat pompa. Efisiensi Pompa 0,70. Pompa digerakkan oleh motor bakar melalui sabuk (belt), dengan efisiensi sambungan tenaga 0,80.
Hitung:
a. Kapasitas pompa yang diperlukan (liter/detik) b. Total head (meter) yang diperlukan
c. WHP (water horse power) d. BHP (brake horse power)
HIDRAM
(19)Bagaimana prinsip kerja pompa Hidram (PATM)
(20)Bagaimana menghitung efisiensi pada pompa hidram
(21)Jelaskan kurva karakteristik pompa hidram dan bagaimana penggunaannya dalam rancangan aplikasi
(22)Dalam operasional pompa hidram, diketahui: tinggi terjun 3 meter, tinggi tekan 30 meter, debit masuk 20 liter/detik dan debit keluar 1 liter/detik. Berapa besarnya efisiensi pompa hidram?
(23)Apa keuntungan dan kerugian dari pompa Hidram?
Kunci Jawaban
(1)Pompa centrifugal dan axial
(2) Irigasi diperlukan head besar sehingga yang cocok pompa centrifugal. Drainase diperlukan debit besar biasanya pada head yang rendah, yang cocok pompa axial (3) Lihat teks
(4) Lihat teks
(5)Minor losses kehilangan head pada sambungan, belokan dan asesoris pipa. Major losses hehilangan energi pada pipa karena gesekan. Menggunakan persamaan Hazen William atau Nomogram
(6) Lihat teks, persamaan
(7)WHP = 1,17 HP = 0,87 kW
(8)Harga Air (Rp/m3 air) = 125
(11)
Nomor C D (inchi) Q (liter/detik) L (meter) Hf (meter)
1 130 3 18 100 23.4
2 120 2 5 150 27.4
3 130 1 0,5 100 6.5
(12)Hitung seperti Contoh 4.4, tetapi anda gunakan nilai C dari PVC = 145. Total Head = 34,9 m; WHP = 8,4; BHP = 12,5
(13)Gunakan nilai C dari PVC Wafin = 140. Daftar harga tahun 1998. Umur ekonomi = 25 tahun. Optimum diameter 3 inchi.
(14)Lihat teks
(15)(a) WHP = 6,67. (b) SHP = 9,52. (c) Rp 634.286 (16)Q = 96 lt/det; TH = 10 m; WHP = 12,8; BHP = 21,3
(17)Perhitungan:
DATA
Tanaman Ha mm/hari Rotasi Jam Kerja (hari) (jam/hari)
Jagung 3 6 10 8
Kedele 5 5 14 8
Kc Pnjang 1 7 10 8
Tomat 1 8 7 8
TOTAL 10
Efisiensi Irigasi 0.7 INSTALASI
PIPA ISAP
Isap statik (m) 5 Jenis Pipa (C) 140 Diameter (mm) 100
Klep kaki 0
Saringan 0
Siku 0
Panjang pipa (m) 10 Head loss lain (m) 2 PIPA TEKAN:
Tekan statik (m) 15 Jenis Pipa (C) 140
Klep balik 0
Siku 0
Gate valve 0
Diameter (mm) 100 100
Panjang (m) 100
Head loss lain (m) 5
Ef.Pompa 0.7
Ef.penyalur tenaga 0.8
lt/det 166.67
1. Kap.Pompa 28.77 lit/det 1.73
m3/meni t
TOTAL HEAD
PIPA ISAP PIPA TEKAN
V (m/det) 3.665 V(m/det) 3.665
Tinggi Isap Statik (m) 5 5 Tekan statik (m) 15 15
Hf/L 0.0126 Hf/L 0.0126
Hf (m) 0.126
0 Hf siku 0.000 0.000
Hf saringan 0.000
0.00
0 Hf Reflux gate 0.000 0.000
Hf klep kaki 0.000
0.00
0 Hf gate valve:
Velocity head 0.000
0.00
0 Panj.ekiv (m) 0
TH pipa Isap (m)
7.12
6 Hf gate valve 0.000 0.000 Velocity head 0.000 0.000 TH pipa Hantar
(m) 21.258
2. TOTAL HEAD (m) 28.384
Daftar Pustaka
1. A.M. Michael, 1978. Irrigation: Theory and Practice.
2. Bruce Withers; Stanley Vipond, 1980. Irrigation Design and Practice.Cornel University Press, NY.
3. Dedi Kusnadi K., 2001. Irigasi Pompa. Bagian Teknik Tanah dan Air, Fateta IPB. 4. Kay, M.; N. Hatcho, 1992. Small-scale Pumped Irrigation: Energy and Cost. FAO,
Rome, Italy.
