32
ANALISA SISTEM POMPA DAN PIPA TRANSMISI PADA SUMUR BOR DI DAERAH KOPRI
Edo Titor Salini
1Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Tridharma, Balikpapan
ABSTRAK
Air tanah dalam merupakan salah satu sumber air baku bagi perum Korpri Kota Balikpapan selain dari bendali V. Sumber air baku dari sumur dalam mensuplai kurang lebih 50 % dari perum Korpri Kota Balikpapan Penyediaan air bersih di Kota Balikpapan khusus nya pada IPA ZAMP(Zona Air Minum Prima) Korpri merupakan salah satu penyedia air bersih untuk kawasan Korpri dan sekitar nya yang menggunakan air tanah/sumur Bor sebagai sumber utama untuk produksi air bersih pada IPAM ZAMP Korpri. Identifikasi masalah diambil berdasarkan data data permasalahan dilapangan, diidentifikasi permasalahan sebagai berikut Apakah Pompa sudah ideal , Apakah debit air tanah tersedia, Apakah diameter pompa sudah cukup ideal. Data-data yang diperoleh dari hasil penelitian mencakup data yang dibutuhkan untuk menentukan kebutuhan Pompa sumur bor serta diameter pipa trasmisi untuk pengolahan air di site ZAMP Korpri. Data elevasi membandingkan data GPS yang ada dengan data elevasi pada Google Earth. Dari hasil perhitungan maka
perbedaan head losses yang cukup besar yaitu 5,288 m dari hasil perhitungan sedangkan head losses existing 3,085 dan perbedaan sisa head tekan dengan asumsi kedalaman pompa maksimum yaitu 10 dibawah tanah yang cukup besar yaitu 6,71 m dari hasil perhitungan sedangkan sisa tekan existing 8,91 m.
Kata Kunci : pompa, pipa, air bersih, head losses, sumur
ABSTRACT
Deep ground water is one of the sources of raw water for the Korpri City of Balikpapan apart from Bendali V. The source of raw water from deep wells supplies approximately 50% of the Korpri company in Balikpapan City. Prima) Korpri is one of the clean water providers for the Korpri area and its surroundings which uses groundwater / drilling wells as the main source for clean water production at Korpri's ZAMP IPAM. Problem identification is taken based on problem data data in the field, problems are identified as follows: Is the pump ideal, is the groundwater discharge available, is the pump diameter ideal enough. The data obtained from the research results include the data needed to determine the need for a borehole pump and the diameter of the transmission pipe for water treatment at the ZAMP Korpri site. Elevation data compares existing GPS data with elevation data on Google Earth. From the calculation results, the difference in head losses is quite large, namely 5.288 m from the calculation results, while the existing head losses are 3.085 and the difference in the remaining head press with the assumption that the maximum pump depth is 10 below the ground, which is quite large, namely 6.71 m from the calculation result, while the remaining pressure on the existing 8.91 m.
Key words : pumps, pipes, clean water, head losses, wells
33 PENDAHULUAN
Air tanah dalam merupakan salah satu sumber air baku bagi perum Korpri Kota Balikpapan selain dari bendali V. Sumber air baku dari sumur dalam mensuplai kurang lebih 50 % dari perum Korpri Kota Balikpapan Penyediaan air bersih di Kota Balikpapan khusus nya pada IPA ZAMP(Zona Air Minum Prima) Korpri merupakan salah satu penyedia air bersih untuk kawasan Korpri dan sekitar nya yang menggunakan air tanah/sumur Bor sebagai sumber utama untuk produksi air bersih pada IPAM ZAMP Korpri.
IPAM ZAMP Korpri Menggunakan sistem Membran dengan kapasitas 10 liter detik.
Sumur berada sekitar 1000 meter dari IPAM ZAMP Korpridengan selisih elevasi +- 5 meter dibawah IPAM. Lokasi sumur berada di dekat masjid Isamic Center dengan kapasitas 10 liter
perdetik IPAM Sistem membrane ini dilengkapai sistem scada yang hanya di operasikan oleh 1 operator saja karena sistemnya sudah semi outomatis
Identifikasi masalah diambil berdasarkan data data permasalahan dilapangan . dapat diidentifikasi permasalahan sebagai berikut :
a. Apakah Pompa sudah ideal b. Apakah debit air tanah tersedia .
c. Apakah diameter pompa sudah cukup ideal
Berdasarkan kajian di atas, maka penelitian yang dilakukan menetapkan tema, yaitu ANALISA SISTEM POMPA DAN PIPA TRANSMISI PADA SUMUR BOR DI DAERAH KOPRI.
TINJAUAN PUSTAKA
Pipa adalah saluran tertutup yang biasanya berpenampang lingkaran yang digunakan untuk mengalirkan fluida dengan tampang aliran penuh. Fluida yang di alirkan melalui pipa bisa berupa zat cair atau gas dan tekanan bisa lebih besar atau lebih kecil dari tekanan atmosfer. Aliran fluida (cairan atau gas) di dalam sebuah saluran tertutup atau pipa sangat penting di dalam kehidupan sehari-hari.
Dalam industri migas, sistem perpipaan digunakan untuk mengalirkan fluida baik dalam proses pengolahan maupun untuk mendistribusikan hasil produksi dengan menerapkan pinsip-prinsip mekanika fluida.
Beberapa komponen dasar yang berkaitan dari suatu sistem perpipaan adalah meliputi pipa-pipa itu sendiri, sambungan pipa (fitting) yang digunakan untuk menyambung masing-masing pipa guna membentuk sistem yang diinginkan, peralatan pengatur laju aliran (katup-katup) dan pompa-pompa atau turbin- turbin yang menambah energi atau mengambil energi dari fluida. Namun dalam penggunaannya selalu terjadi kerugian energi. Bentuk-bentuk kerugian energi pada aliran fluida antara lain dijumpai pada aliran dalam pipa. Kerugian- kerugian tersebut diakibatkan oleh adanya gesekan dengan dinding, perubahan luas
penampang, sambungan, katup-katup, belokan pipa dan kerugian-kerugian khusus lainnya.
Dengan mengetahui kehilangan atau kerugian energi dalam suatu sistem atau instalasi perpipaan yang memanfaatkan fluida mengalir sebagai media, efisiensi penggunaan energi dapat ditingkatkan sehingga diperoleh keuntungan yang maksimal. Faktor yang mempengaruhi kerugian di dalam aliran fluida adalah:
a. Kecepatan aliran (Velocity, V) b. Luas penampang (Diameter, D) c. Faktor friksi
d. Berat jenis fluida (Density, D) e. Kekentalan fluida (Viscosity, µ)
Dalam mempelajari aliran fluida seringkali digunakan asumsi fluida ideal. Fluida ideal diasumsikan tidak mempunyai kekentalan.
Jika memperhatikan fluida nyata, maka pengaruh- pengaruh kekentalan harus diperhitungkan ke dalam permasalahan. Fluida nyata didefinisikan sebagi zat yang mempunyai kekentalan.
Kekentalan disebabkan karena adanya sifat kohesi antara partikel zat cair. Karena adanya kekentalan zat cair maka terjadi perbedaan kecepatan partikel dalam medan aliran. Aliran fluida nyata ini disebut juga aliran viskos. Aliran viskos adalah aliran zat cair yang mempunyai kekentalan (viskositas). Viskositas terjadi pada temperature tertentu. Kekentalan adalah sifat zat cair yang
34 dapat menyebabkan terjadinya tegangan geser
pada waktu bergerak.Aliran viskos dapat dibedakan menjadi 2 (dua) macam. Apabila pengaruh kekentalan (viskositas) adalah cukup dominan sehingga partikel-partikel zat cair bergerak secara teratur menurut lintasan lurus maka aliran disebut laminar. Aliran laminar terjadi apabila kekentalan besar dan kecepatan aliran kecil. Dengan berkurangnya pengaruh kekentalan atau bertambahnya kecepatan maka aliran akan berubah dari laminar menjadi turbulen.
Aliran fluida dapat dibedakan menjadi dua tipe yaitu aliran laminar dan aliran turbulen.
Aliran dikatakan laminar jika partikel-partikel fluida yang bergerak teratur mengikuti lintasan yang sejajar pipa dan bergerak dengan kecepatan sama. Aliran ini terjadi apabila kecepatan kecil dan/atau kekentalan besar. Aliran disebut turbulen jika tiap partikel fluida bergerak mengikuti lintasan sembarang di sepanjang pipa dan hanya gerakan rata-rata saja yang mengikuti sumbu pipa.
Aliran ini terjadi apabila kecepatan besar dan kekentalan zat cair kecil. Pengaruh kekentalan sangat besar sehingga dapat meredam gangguan yang dapat menyebabkan aliran menjadi turbulen.
Dari hasil eksperimen diperoleh bahwa koefisien gesekan untuk pipa silindris merupakan fungsi dari bilangan Reynold (Re). Dalam menganalisa aliran di dalam saluran tertutup, sangatlah penting untuk mengetahui type aliran yang mengalir dalam pipa tersebut.
𝑁
𝑅𝐸= 𝜌𝐷𝐷 𝑉𝑉 𝜇
ρ
= massa jenis fluida, kg/m3 D = diameter pipa, mV = kecepatan alir fluida, m/detik µ = Viskositas dinamik, Pa.s Kerugian Head (Head Loss)
Aliran di dalam suatu saluran selalu
disertai dengan friksi. Aliran yang terlalu cepat akan menimbulkan pressure drop yang tinggi sedangkan aliran yang terlalu lambat pressure drop-nya akan rendah akan tetapi tidak efisien.
Kecepatan aliran perlu dibatasi dengan memperhatikan :
Besarnya daya yang dibutuhkan
Masalah erosi pada dinding pipa
Masalah pembentukan deposit/endapan
Tingkat kebisingan yang terjadi
Aliran fluida yang melalui pipa akan selalu mengalami kerugian head. Hal ini disebabkan oleh gesekan yang terjadi antara fluida dengan dinding pipa atau perubahan kecepatan yang dialami oleh aliran fluida (kerugian kecil).
METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian ini menggunakan metode deskriptif kualitatif menurut Mukhtar (2013: 10) metode penelitian deskriptif kualitatif adalah sebuah metode yang digunakan peneliti untuk menemukan pengetahuan atau teori terhadap penelitian pada satu waktu tertentu. Metode yang diterapkan dalam penelitian ini adalah metode deskriptif kualitatif.
Persamaan Darcy – Weisbach:
𝐻𝐻𝐿𝐿 = 𝑓𝑓𝐿𝐿 𝐷𝐷
𝑉𝑉2 2𝑔𝑔 Keterangan:
HL= Head Loss / kerugian head karena gesekan, m
F = faktor gesekan (diperoleh dari diagram Moody)
L = Panjang pipa, m
V = Laju alir fluida dalam pipa, m/detik D = Inside diameter pipa,
Mg = Percepatan gravitasi, 9.81 m/detik2.
ANALISA DAN PEMBAHASAN
Data-data yang diperoleh dari hasil penelitian mencakup data yang dibutuhkan untuk menentukan kebutuhan Pompa sumur bor serta diameter pipa trasmisi untuk pengolahan air di site ZAMP Korpri. Data elevasi
membandingkan data GPS yang ada dengan data elevasi pada Google Earth. Sedangkan data debit ideal didapatkan dari data pumping test yang dilakukan oleh Kontraktor pelaksanan pekerjaan sumur bor tersebut. Data-data yang diperoleh dari lapangan, diantaranya adalah :
a) Data Debit Rata Rata Pompa Sumur b) Data Hasil Logging
35 c) Data pompa yang digunaakan
d) Data diameter sistem perpipaan,.
e) Data elevasi dan panjang dari GPS dan Google Earth
a) Data Debit Rata Rata Pompa Sumur Uji coba pompa sumur dalam 1 minggu:
Tabel 1. Uji coba pompa sumur
Berdasarkan hasil wawancara dari petugas dan data tabel diatas debit ideal yang mampu di tarik dari sumur secara kontinue adalah sebesar 7 s/d 9 liter per detik namun lebih disarankaan dibawah 8 liter per detik.
b) Data Hasil Loging
Data hasil loging merupakan data kontruksi sumur yang disana terdapat keterangan yang rinci mengenai kontruksi sumur.
c) Data Pompa Sumur
Debit Pompa (Q) :10 l/dt Total Head (H) :150 Meter
Tipe Pompa :Submersible pump Casing :Stainless steel Impeller/shaft :Stainless steel Efisiensi pompa :80 %
Kapasitas motor :3P/400 V/22KW Frequency motor :50 Hz
Amper full load :3P.45,9 A
Sistem kontrol : Otomatis/manual Power faktor :0,84
RPM motor :2.900
Data diameter dan panjang perpipaan
Berikut ini adalah diameter dan panjang pipa transmisi air baku yang digunakan pada sumur bor tersebut. Pipa yang digunakan adalah pipa PVC dengan diameter 100 mm dengan panjang pipa 1000 m. Elevasi pada sumur bor adalah 27 meter sedangkan elevasi pada pada IPAM adalah 18 meter atau memiliki selisih 9 meter.
Gambar 1
diameter dan panjang pipa transmisi air baku
Hasil Perhitungan Hidrolika
Dalam melakukan analisa terhadap sistem perpipaan, ada 3 faktor penting yang menjadi perhatian yaitu kapasitas pengaliran, pipa dan Pompa. Pada penelitian ini pembahasan hanya dilakukan pada kapasitas pengalirannya saja. Skema hidrolika aliran pada pipa transmisi adalah sebagai berikut:
Gambar 2 skema hidrolika sumur bor
Posisi pompa Submersible Berada di dalam sumur dengan kedalaman 150 meter dibawah sedangkan untuk melakukan pengambilan air ke treatment masih ada selisih 9 meter. Jarak antara sumur dan treatmen adalah 1000 meter.
Koefisien gesek untuk pipa PVC =120 .Diameter pipa yang terpasang = 150 mm
Sehingga Total head yang diperlukan adalah Panjang Pipa total = Jarak + kedalaman = 1000 +150 = 1500 m
H = Kedalam sumur + AH + HL H = 150 + 9 + HL
HL dihitung dengan mengunakan humus Hazen Williems
Htotal = 140 +5+15,5 = 160 m
36 Berdasarkan kecepatan minimal yang akan
dicapai. Kecapatan aliran dalam pipa yang di inginkan adalah 3 m/dt, Maka
D = √((4xA/3,14)) A = Q/V
A = 0,387/3 = 0,129 m, Maka d minimal =129 mm
Sedangkan jika berdasarkan slope dimater minimal adalah 150 mm.
Perhitungan untuk Head Pompa dan debit
Gambar 3 head pompa dan debit perhitungan
Head Pompa dan debit yang terpasang
Gambar 4 head pompa dan debit terpasang
Gambar 5 a
Gambar 5b
Dari gambar 5 a dan b terlihat perbedaan head losses yang cukup besar yaitu 5,288 m dari hasil perhitungan sedangkan head losses existing 3,085 dan perbedaan sisa head tekan dengan asumsi kedalaman pompa maksimum yaitu 10 dibawah tanah yang cukup besar yaitu 6,71 m dari hasil perhitungan sedangkan sisa tekan existing 8,91 m.
KESIMPULAN
Dari hasil penelitian dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Perbedaan diameter seharus tidak menjadi masalah karena pada umum nya diameter pipa yang ada dipasaran adalah 25 mm, 50 mm, 75mm, 100mm dan 150mm.
2. Dengan head losses yang cukup besar seharus nya diameter pipa bisa diperbesar pula. Pemilihan pompa dengan debit lebih besar 15 lps dan head lebih tetap 150 kemungkinan juga disebabkan karena spek tersebut yang ada dipasaran.
3. Dengan spek pompa exsiting bisa dipastikan pompa submersible tidak ditaruh di kedalam maksimum, kemungkin pompa berada di elevasi 100 di dalam tanah.
DAFTAR PUSTAKA
Boonstra, J., 1999. Well Hydraulic and Akuifer Test. In Hand Book of Groundwater Engineering. Delleur, J. CRC Press LLC. Boca Raton, FL, USA.
Bouwer, H. 1978. Groundwater Hydrology.
McGraw-Hill Book Company, New York.
Kruseman, G. P. and N. A. de Ridder, 1991.
Analysis and Evaluation of Pumping Test Data, 2nd Edition. International Institute for Land Reclamation and Improvement, Wageningen, The Netherlands, 377 pp.
Peabody, A.W., 2001. Control Of Pipeline Corrosion. Bianchetti. L. Ronald., Editor. Second Edition, NACE International The Corrosion Society, Houston, Texas, 347 p.
HEADLOSS
Q = 10 L/s H.St = 12 m
d = 150 mm
A = 0,017671 m2 HGL 3,09 m (HL)
L = 1000 m Head
chw = 120 12 m
Hl = 3,085433 m 0,89 atm (h)
head = 12 m
sisa head = 8,914567 m Q = 10 lps
= 0,891457 atm D = 150 mm
L = 1000 m
