BAB v Intake Afni

(1)

BAB V

ANALISIS DAN PERHITUNGAN 5.1 Intake

Jenis intake yang digunakan adalah river intake. ini memiliki kedalaman air minimum 1.8 m, struktur yang digunakan kurang lebih sama dengan struktur intake tower, Kemiringan bar screen sekitar 60º dari horizontal, kecepatan aliran air yang melalui bar screen maksimum 0.6 m/dt (Kawamura, 1991).

5.1.1 Screening

Tabel 5.1 Faktor Bentuk

Bentuk kisi _{Faktor bentuk ( )}

Persegi panjang dengan sudut tajam

Persegi panjang dengan pembulatan di depan

Persegi panjang dengan pembulatan di depan dan belakang Lingkaran 2.42 1.83 1.67 1.79 Sumber : Syed, 1985 Tabel 5.2. Kriteria Desain Intake

Keterangan Unit Kawamura Metcalf Qasim

Kecepatan m/s < 0,6 0,3 – 0,6 0,3 – 0,6 Kemiringan bar

screen

° 60 30 – 45 45 – 60

Tebal bar screen cm 1,25 – 2 5 – 15 Jarak antar bar

screen

cm 5 – 7,5 2,5 – 5 0,4 – 0,8

H : L 2,5 – 7,5

Headloss cm 15 15

Sumber : Kawamura, 1991; Metcalf, 1991; Qasim, 1985

2) Perencanaan

1. Diambil Faktor bentuk kisi persegi panjang dengan sudut tajam dengan β = 2,42

2. Kedalaman maksimum sumber air baku 400 cm 3. Debit air baku yang diperlukan 225 l/dt

(2)

4. Sudut kemiringan screen, θ = 60˚C 5. Diameter kisi, w = 0,5 inchi = 1,25 cm

3) Perhitungan a. Dimensi Screening Q = 225 liter/detik = 0,225 m3/detik 2 3 75 , 0 / 3 , 0 / 225 , 0 m dt m dt m V Q A  

Maka dengan desain kecepatan aliran 0,3 m/dt ditentukan : kedalaman (H) = 100 cm

lebar (L) = 75 cm

b. Jumlah kisi

Jika jarak antar kisi 2.5 cm maka diperlukan sebanyak 29 kisi. 29 1 5 . 2 75 1     cm cm b L n

c. Lebar saluran kisi L = (n+1)b + (n . w) = (29+1)2.5 + (29 . 1,25) = 111,25 cm

d. Lebar efektif lubang Lef = (n+1)b

= (29+1)2.5 = 75 cm

e. Tinggi efektif lubang

Tinggi efektif lubang jika kemiringan screen 60º Hef = 100 cm/sin 60º = 115.47 cm f. Luas efektif Aef = Lef x Hef = 75 cm x 115.47 cm = 8660,25 cm2 _{= 0,866 m}2

(3)

g. Kecepatan aliran saat melewati kisi det / 259 , 0 866 , 0 / 3 225 , 0 2 m m dt m A Q V ef    h. Tinggi Kecepatan (Δh) 2.g v h 2 ef   m 0,0132 h ) m/det 2.(9,81 ) t (0,259m/de h ₂ 2     i. Kehilangan Energi h b w Hf         3 4 0 60 sin 3 _{... (2.2)} 0132 , 0 025 , 0 0125 , 0 87 . 0 42 , 2 3 3 4 x x x        = 0,033 cm < 15 cm (MEMENUHI)

Jadi screen yang digunakan mempunyai karakteristik Lebar = 75 cm

Panjang = 100 cm

Kisi berbentuk persegi panjang dengan sudut tajam sebanyak 29 buah dengan lebar 75 cm, jarak antar kisi 2,5 cm.

Tabel 5.3

Hasil Perhitungan Perencanaan Bar Screen Intake

No Keterangan Unit Kawamura Metcalf Qasim Hasil

(4)

1. 2. 3. 4. 5. Kecepatan Kemiringan barscreen Tebal barscreen Jarak antar barscreen Headloss m/s 0 cm cm m <0.6 60 1.25-2 5-7.5 0.3-0.6 30-45 5-15 2.5-5 15 0.3-0.6 45-60 0.4-0.8 2.5-7.5 15 0,259 60 1,25 2,5 0,033 Memenuhi (Kawamura) Memenuhi Memenuhi Memenuhi Memenuhi (Metcalf)

B. Saluran Pembawa Air Baku

1. Saluran Pembawa/Pengarah Air Baku

Saluran pembawa berfungsi untuk menyalurkan air dari intake ke bak pengumpul. 1) Kriteria desain

Tabel 5.4

Kriteria Desain Saluran Pembawa

Keterangan Kriteria Desain

Kecepatan minimum 0,3 m/dtk Kecepatan maksimum 1. Beton 2. Besi, Baja, PVC 3 m/dtk 6 m/dtk Sumber : Kawamura, 1991 2) Perencanaan Faktor bentuk = 2,42

Tinggi muka air bangunan intake = tinggi muka air sungai = 2,00 m Debit air = 25 lt/dtk = 0,25 m3_/dtk

3) Perhitungan

(5)

a. Dimensi saluran pembawa

A =

0,75 = 3,14

r = 0.488 m

D = 2r = 0,977 m

Dari Luas diatas didapat nilai D pipa sebesar 0,977 m Kedalaman saluran = 2 m Lebar saluran = m H A 375 , 0 2 75 , 0 _  Freeboard = 20 % x H = 20 % x 2 m = 0,4 m Panjang saluran = 100 cm Rumus Hazen-Williams hf = ₁_,₈₅ ₄_,₈₇ 85 , 1 67 , 10 D c xQ ... (2.3) Dimana :

hf : headloss pipa (saluran pembawa) (m) Q : debit aliran (m/dtk)

c : koefisien kekasaran Hazen-Williams (c = 60-140) L : panjang pipa (m)

D: diameter saluran pembawa (m)

hf = 10,₁67_,₈₅ ₄_,₈₇1,85  D c xQ 000093 , 0 977 , 0 130 225 , 0 67 , 10 87 , 4 85 , 1 85 , 1  x Menurut Manning 2 / 1 3 / 2 1 S R n V  ... (2.4) Dimana : 2 3 75 , 0 / 3 , 0 / 225 , 0 m dt m dt m V Q A  

(6)

v : kecepatan aliran dalam saluran pembawa (m/dtk) n : koefisien manning = 0,015 karena beton

R : jari-jari hidrolis

S : kemiringan saluran (slope) 2 / 1 3 / 2 1 S R n V  2 / 1 3 / 2 14 , 3 4 1 015 , 0 1 3 , 0 x xD S       2 / 1 3 / 2 997 , 0 14 , 3 4 1 015 , 0 1 3 , 0 x x  S       0,3 = 56,61 x S1/2 S = 0,000028

C. Bak Pengumpul dan Pompa 1. Bak Pengumpul

1) Kriteria desain

Tabel 5.5

Kriteria Desain Bak Pengumpul Keterangan Kriteria desain Waktu detensi, td  1.0 menit

Kedalaman bak , h 3 - 5 m Sumber : Kawamura, 1991

2) Perencanaan

Bentuk bak persegi panjang perbandingan panjang dan lebar 0.75 : 1 Waktu tinggal, td = 90 detik

Kedalaman air = 3 m

3) Perhitungan Volume bak, V

V = Q x td ... (2.5) = 0,225 m3_{/dtk x 90 dtk = 20,25 m}3

(7)

A = V/h = 20,25 m3_{/ 3 m} = 6,75 m2 Dimensi bak P : L = 2 : 1 P = 2L A = P x L = 2L2

Maka, lebar bak, P A 1,83m

2 75 , 6 2    Panjang bak, P = 2 x 1,84 = 3,67 m Free board = 20% x H = 20% x 3 = 0,6 m Tabel 5.6

Evaluasi dan Analisis Hasil Perhitungan Desain Bak Pengumpul

Keterangan Unit Hasil JWWA Evaluasi

Perhitungan

Kedalaman meter 3 3 - 5 Memenuhi

Tdair menit _1,5 _{> 1,5} _Memenuhi

2. Pompa

Untuk menaikkan air baku ke instalasi pengolahan air minum maka dibutuhkan pompa.

Perencanaan

Koefisien kekasaran untuk PVC = 130

Digunakan 2 pompa dan 1 pompa cadangan, dimana Q tiap pompa = 112,5 lt/dtk = 0,1125 m3_/dtk.

Kecepatan air dalam pipa untuk air baku (0,6 - 2) m/dt, diambil 1 m/dt Beda tinggi dari Pompa-Bak Pengumpul = 0,5 m

Panjang pipa (L) = 2,5 m

Efisiensi 75 % (Kriteria efisiensi pompa 40 – 90 % dalam Sularso, 2000)

(8)

a. Diameter pipa inlet (hisap) atau outlet pada pompa Q = V.A Q = V . (1/4  D2₎ V = 1 m/dtk (direncanakan) m x x V Q D 0,39 1 14 , 3 1125 , 0 4 4     = 39 cm, digunakan pipa  = 50 cm.

Maka  pipa = 50 cm  pipa inlet atau outlet pada pompa

b. Kehilangan Tekanan xL xCxD Q Hmayor 2.63 85 . 1 2785 . 0  x m x x130 0,50 2,5 2785 , 0 1125 , 0 63 . 2 85 . 1  = 0,0075 m Tabel. 5.7

Nilai K pada Aksesoris Pipa Tekan

No Aksesoris Jumlah (n) K 1 Check Valve 1 1,5 2 Gate Valve 1 0,20 3 Bend 90° 1 0,3 4 Bend 135°*) ₁ _0,41 Sumber : Kawamura, 1991 Hminor = k x (v2/2g) = 0,3 x (12_{/2 x 9,81) = 0,0015 m} Hf = Hmayor + Hminor = 0,0075 + 0,0015 = 0,009 m

c. Hs = beda tinggi dari pompa-bak pengumpul = 5 m

(9)

Tabel 5.3

Tekanan Atmosferik Dan Barometrik Air Menurut Ketinggian

Ketinggian Tekanan Barometrik Tekanan Atmosferik Titik Didih Kaki (Feet) Meter Inch Hg mm Hg Psia Feet

Water Air -1000 -304.8 31.0 788 15.2 35.2 213.8 -500 -152.4 30.5 775 15.0 34.6 212.9 0 0.0 29.9 760 14.7 33.9 212.0 500 152.4 29.4 747 14.4 33.3 211.1 1000 304.8 28.9 734 14.2 32.8 210.2 1500 457.2 28.3 719 13.9 32.1 209.3 2000 609.6 27.8 706 13.7 31.5 208.4 2500 762.0 27.3 694 13.4 31.0 207.4 3000 914.4 26.8 681 13.2 30.4 206.5 3500 1066.8 26.3 668 12.9 29.8 205.6 4000 1219.2 25.8 655 12.7 29.2 204.7 4500 1371.6 25.4 645 12.4 28.8 203.8 5000 1524.0 24.9 633 12.2 28.2 202.9 5500 1676.4 24.4 620 12.0 27.6 201.9 6000 1828.8 24.0 610 11.8 27.2 201.0 6500 1981.2 23.5 597 11.5 26.7 200.1 7000 2133.6 23.1 587 11.3 26.2 199.2 7500 2286.0 22.7 577 11.1 25.7 198.3 8000 2438.4 22.2 564 10.9 25.2 197.4 8500 2590.8 21.8 554 10.7 24.7 196.5 9000 2743.2 21.4 544 10.5 24.3 195.5 9500 2895.6 21.0 533 10.3 23.8 194.6 10000 3048.0 20.6 523 10.1 23.4 193.7 15000 4572.0 16.9 429 8.3 19.2 184.0 Sumber :http://mikhamarthen.wordpress.com/2011/01/18/cara-menghitung-net-positive-suction-head-npsh-pompa/ Tabel 5.4 Tekanan Uap Air

(10)

Temperatur Specific Grafity Kepadatan Tekanan Uap Air Tekanan Uap Air °F °C 60°F (Psi) (Feet Abs.) 32 0 1.002 62.42 0.0885 0.204 40 4.4 1.001 62.42 0.1217 0.281 45 7.2 1.001 62.40 0.1475 0.340 50 10.0 1.001 62.38 0.1781 0.411 55 12.8 1.000 62.36 0.2141 0.494 60 15.6 1.000 62.34 0.2563 0.591 65 18.3 0.999 62.31 0.3056 0.706 70 21.1 0.999 62.27 0.6331 0.839 75 23.9 0.998 62.24 0.4298 0.994 80 26.7 0.998 62.19 0.5069 1.172 85 29.4 0.997 62.16 0.5959 1.379 90 32.2 0.996 62.11 0.6982 1.617 95 35.0 0.995 62.06 0.8153 1.890 100 37.8 0.994 62.00 0.9492 2.203 110 43.3 0.992 61.84 1.2750 2.965 120 48.9 0.990 61.73 1.6920 3.943 130 54.4 0.987 61.54 2.2230 5.196 140 60.0 0.985 61.39 2.8890 6.766 150 65.6 0.982 61.20 3.7180 8.735 160 71.1 0.979 61.01 4.7410 11.172 170 76.7 0.975 60.79 5.9920 14.178 180 82.2 0.972 60.57 7.5100 17.825 190 87.8 0.968 60.35 9.3390 22.257 200 93.3 0.964 60.13 11.5260 27.584 212 100.0 0.959 59.81 14.6960 35.353 220 104.4 0.956 59.63 17.1860 41.343 240 115.6 0.984 59.10 24.9700 60.770 260 126.7 0.939 58.51 35.4300 87.050 280 137.8 0.929 58.00 49.2000 122.180 300 1148.9 0.919 57.31 67.0100 168.220 320 160.0 0.909 56.66 89.6600 227.550 340 171.1 8.898 55.96 118.0100 303.170 360 182.2 0.886 55.22 153.0400 398.490 380 193.3 0.874 54.47 195.7700 516.750 Sumber :http://mikhamarthen.wordpress.com/2011/01/18/cara-menghitung-net-positive-suction-head-npsh-pompa/

(11)

Perhitungan:

a. Hv pada 27o_{C dilihat pada tabel, dalam}o_{F yaitu 80}o_F

Maka,

Hv = 1,172 ft x 0,3048 m = 0,357 m

b. Ha dengan elevasi pompa 0 m yang dilihat pada pompa, maka: Ha = 33,9 ft x 0,3048 m = 10,333

c. Head pompa = Hf + Hs + Hv +Ha

= 0,009 + 5 + 0,357 + 10,333 m = 15,699 m

d. WHP _ Q.Hp_.A

Keterangan : P = daya pompa (kg m/dtk) Q = debit (m3_/dt)

 = efisiensi pompa, diasumsikan 75 %

= berat jenis air (pada suhu 27o_{C = 1017,1 kg/m}3₎

95 , 23 75 1 , 1017 699 , 15 1125 , 0 _  x x WHP kg m/dtk

Karena 1 Hp = 75 kg. m/dtk maka daya pompa = 23,951 / 75 = 0,319 Hp. 1 Hp =745,7 watt, maka

Daya pompa = 0,35 Hp = 237,89 watt BHP = WHP/ = 237,89/0,75 = 317,18 watt