INSTALASI POMPA AIR UNTUK KEBUTUHAN AIR BERSIH DI KOTA DENPASAR SAMPAI TAHUN 2010
Oleh:
Ir. I Dewa Gede Putra Swastika, M. Erg NIP. 195511221988031003
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS UDAYANA 2017
INSTALASI POMPA AIR UNTUK KEBUTUHAN AIR BERSIH DI KOTA DENPASAR SAMPAI TAHUN 2010
I Dewa Gede Putra Swastika
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Udayana
Abstract
In the third millenium, water will be the most important natural resouces, both economically and human living, since it has been predicted that the population in the development countries will grow rapidly. In accordance to the rapid increase of water demand, the goverment of Denpasar should design the method to cover this problem since in the other hand the water resouces themselves have already decrease. This paper describes the method to predict water demand for ten years in Denpasar area and the mechanical pump that should be prepared to anticipate. Three methods are used to find a better solution on these projections. Results show that the quadratic method has possible to give a better calculation and can be used to predict the projection demand of water and the mechanical pump that should be prepared in Denpasar area. The prediction shows that water installaion of Denpasar area can supply only 55% of the total water demand. It is suggested that the city of Denpasar must taking into consideration a better method to anticipate the rest of this demand.
Keyword: Population growth, water demand and mechanical pump
Abstraksi
Pada milenium ketiga, air akan menjadi sumber daya alam yang sangat penting, baik secara ekonomi maupun untuk kehidupan, karena diprediksikan populasi penduduk di negara berkembang akan meningkat secara tajam. Dalam kaitannya dengan semakin berkembangnya kebutuhan air minum, pemerintah kotamadya Denpasar seharusnya merencanakan metoda yang tepat untuk mengatasi masalah tersebut karena pada sisi yang lain sumber daya air itu sendiri juga mengalami pengurangan yang cukup berarti. Makalah ini menyajikan metoda untuk memprediksikan kebutuhan air bersih untuk sepuluh tahun di kota Denpasar dan pompa mekanis yang harus dipersiapkan untuk mengantisipasinya. Hasil menunjukkan bahwa metoda kuadratik memberikan suatu perhitungan yang lebih baik dan dapat dipergunakan untuk memperkirakan proyeksi kebutuhan air bersih dan pompa mekanis yang diperlukan di kotamadya Denpasar. Hasil proyeksi juga menunjukkan bahwa PDAM kodya Denpasar hanya mampu memenuhi 55% dari kebutuhan air bersih. Sehingga disarankan agar kota Denpasar mempertimbangkan dengan cermat metoda yang tepat untuk mengantisipasi kekurangan terhadap pemenuhan air bersih tersebut.
Kata kunci: Laju pertumbuhan penduduk, proyeksi kebutuhan air dan pompa mekanis
PENDAHULUAN
Pada milenium ketiga air akan menjadi sumber daya alam (SDA) yang sangat penting.
Pentingnya air sebagai sumber daya alam dapat ditinjai dari segi ekonomi maupun nilai untuk menunjang kehidupan manusia, dan diperkirakan pada dua generasi mendatang negara- negara berkembang akan menghadapai masalah air yang serius, karena pada masa itu penduduk dunia diprediksikan akan mencapai tiga miliar.
Sejalan dengan pertambahan penduduk dan industrialisasi di indonesia, kebutuhan air bersih akan cenderung semakin menigkat, akan tetapi meningkatnya kebutuhan air ini justru diikuti dengan berkembangnya sumber-sumber air itu sendiri baik sumber air tanah maupun air permukaan. Permasalahan yang kompleks terhadap sumber-sumber air dewasa ini berpengaruh terhadap persediaan air yang ada.
Pertumbuhan penduduk yang sangat cepat merupakan suatu masalah serius yang dihadapi kota-kota besar termasuk kota Denpasar, karena meningkatnya jumlah penduduk berarti semakin meningkatnya pemenuhan akan kebutuhan air bersih. Adanya permasalahan ini harus dibarengi dengan peningkatan kinerja perusahaan terutama dalam pemilihan peralatan pompa dan distribusi air. Salah satu tolak ukur yang menunjang keberhasilan dalam melayani kebutuhan air bersih bagi masyarakat adalah tergantung dari sistem perencanaan jangka panjangnya. Berhubungan dengan masalah tersebut, makalah ini menyajikan perencanaan di Instalasi Pengelolaan Air Ayung III PDAM Kota Denpasar dalam hal pemenuhan kebutuhan peralatan produksi dan distribusi air bersih masyarakat Denpasar untuk proyeksi sepuluh tahun yang akan datang.
Produksi
Adapun sumber air yang dimiliki oleh PDAM Kota Denpasar dalam rangka melayani kebutuhan air bersih seluruh masyarakat pelanggan yang berada di Kodya Denpasar adalah mencapai 815 liter/detik, yang terdiri dari:
- Instalasi pengolahan air Tukad Ayung III dengan kapasitas sebesar 385 liter/detik - Delapan unit sumur dalam dengan kapasitas 180 liter/detik
- Pembelian air dari PDAM Badung kapasitas sebesar 150 liter/detik - Pembelian air dari PDAM Gianyar kapasitas 25 liter/detik
- Pembelian air dari PTTB kapasitas 75 liter/detik Sistem Distribusi
Untuk dapat mendukung kontinuitas pelanggan selama 24 jam dengan tekanan yang merata, PDAM Kota Denpasar melengkapinya dengan 3 (tiga) unit bangunan penampung air (reservoir) yang lokasinya menyebar diseluruh area pelanggan. Dan untuk menyalurkan air dari sumber sampai kepada masyarakat pelanggan dipergunakan pipa transmisi dan pipa distribusi sepanjang 1.050.019m. Pipa-pipa tersebut digolongkan menjadi pipa induk dan pipa dinas. Pipa induk dapat terdiri dari pipa primer, sekunder, dan tersier, dimana fungsi pipa induk tersebut adalah menyalurkan air ke seluruh daerah distribusi. Sedangkan pipa dinas berfungsi untuk membagi air ke para pelanggan. Pipa-pipa tersebut dipasang dengan membentuk sistem jaringan sehingga air dapat disuplay secara merata sesuai dengan yang dibutuhkan.
LANDASAN TEORI
Perhitungan perencanaan pompa pada intake diawali dengan menggunakan persamaan kontinuitas,
(1) dimana:
Q = debit aliran ( ) V = kecepatan aliran ( ) A = luas penampang air (m2) Perhitungan Head Instalasi Pompa Mayor Losses (hf)
Mayor losses adalah kerugian head yang disebabkan oleh terjadinya gesekan antar fluida yang mengalir dengan dinding dalam pipa. Mayor losses dipengaruhi oleh kekasaran permukaan dinding pipa bagian dalam, kecepatan aliran fluida, serta panjang pipa.
(2) dimana:
hf = mayor losses (m) f = faktor gesek L = panjang pipa (m)
D = diameter pipa bagian dalam (m) V = kecepatan aliran fluida ( ) g = gravitasi bumi (9.81 )
Bilangan Reynolds dapat dirumuskan sebagai berikut:
(3) dimana:
Re = bilangan Reynolds
p = massa jenis fluida ( ) V = kecepatan aliran fluida ( ) D = diameter pipa (m)
µ = viskositas absolute fluida ( )
Pada temperatur 20°C air mempunyai sifat-sifat sebagai berikut:
p = 998,3 kg/m3
µ = 0.993 . 10-3 kg/m dt Faktor gesek
Faktor gesek (f) merupakan fungsi dari bilangan Reynolds (Re) dan kekasaran relatif (e/d).
Faktor gesek dapat diturunkan secara sistematis untuk aliran laminer, tetapi belum ada hubungan matematis yang sederhana untuk menyatakan variasi f dengan bilangan Reynolds untuk aliran turbulent. Apabila harga kekasaran absolute (e) diketahui, maka harga faktor gesek (f) dapat dilihat pada Moody Diagram. Sedangkan untuk pipa-pipa mulus/licin dengan
bilangan Reynolds antara 3.000 sampai 100.000, harga-harga faktor gesek dapat dicari dengan rumus:
; 3.000 < Re < 100.000 (4)
; Re ≥ 100.000 (5)
Minor Losses (hm)
Minor losses adalah kerugian yang terjadi karena adanya belokan-belokan, katup-katup, pecabangan dan juga karena adanya perubahan pada luas penampang pipa. Kerugian head tersebut ditentukan dengan menggunakan persamaan:
(6) dimana:
V = kecepatan aliran fluida (m/dt) K = koefisien minor losses
hm = minor losses
g = gravitasi (9.8 m/dt2) Head Losses Total:
HI = hf + hm (7.a)
Head Losses Instalasi Pompa:
HIip = HIs + HId (7.b)
Penentuan Putaran Spesifik (Ns):
- (8)
dimana:
Ns = putaran permintaan (rpm) n = putaran poros pompa (ns) Q = kapasitas aliran (1/dt) H = head total pompa (m) Daya pompa:
(9) dimana:
Q = debit air yang akan dialirkan/kapasitas pompa (l/dt) H = head total (m)
p = massa jenis air pada 20°C (998.3 kg/m3) g = gravitasi (9,8 m/dt2)
ƞ = effisiensi pompa µ = effisiensi transmisi = l
Pompa pada Intake instalasi Ayung III digunakan untuk menaikkan air dari sump well ke instalasi pengolahan selanjutnya dan terdiri dari empat buah pompa dengan kapasitas masing- masing adalah 165 l/dt, di dalam pengoperasiannya tiga buah pompa beroperasi dan sebuah pompa sebagai cadangan. Masing-masing pompa tersebut dilengkapi motor yang berkapasitas power 90 KW.
Proyeksi kebutuhan air bersih dapat diketahui dengan mempergunakan trend linier, kuadratis dan eksponensial.
Trend Linier
Untuk memudahkan perhitungan dalam mencari persamaan trend akan digunakan tahun kode (X) sebagai pengganti tahun yang sesungguhnya (t). Persamaan dasarnya adalah - , dimana l’ = rata-rata dari tahun awal dan tahun terakhir yang dipelajari. Persamaan trend linier adalah sebagai berikut:
Yt = a + bx (10)
Keterangan:
Yt = nilai trend untuk periode tertentu
A = nilai Yt jika x = 0 atau nilai pada periode t
B = kemiringan garis trend, artinya perubahan terhadap satu besaran waktu X = kode periode waktu = t – t’
Dengan metoda least squares yang akan diperoleh suatu garis uang paling cocok untuk suatu time series. Prinsip least squares (chi2) adalah meminimumkan jumlah pangkat dua selisih antara nilai variabel yang sesungguhnya (Y) dengan nilai (Yt) sehingga metoda least squares (chi2) akan menghasilkan Ʃ (Y - Yt) yang nilainya sekecil mungkin, dengan
dan
(10.a)
dimana n adalah banyaknya pasangan data.
Trend Kuadratis
Persamaan trend kuadratis adalah:
(11)
dimana,
X = t – t’ = tahun kode
Dengan metoda least squares diperoleh:
- -
(11.a)
(11.b)
- -
(11.c)
Trend Eksponensial
Bentuk umum persamaan trend eksponensial adalah:
- (12.a)
(12.b)
dimana e = 2,71828
Nilai koeffisien persamaan, yaitu a dan b dicari dengan persamaan berikut:
Sehingga (12.c)
dan
(12.d)
Dari ketiga cara tersebut diatas akan dipilih metoda yang dapat memberikan hasil - terkecil atau harga simpangan yang terkecil.
METODOLOGI PENELITIAN
Untuk mengetahui hubungan yang lebih lanjut dari permasalahan diatas, metoda statistik digunakan sebagai alat bantu karena berkaitan dengan penggunaan data kuantitatif (numerik) dari proyeksi kebutuhan air bersih. Metoda ini dapat dipergunakan untuk penggunaan data numerik, analisa dan menarik suatu kesimpulan untuk mengetahui kebutuhan air bersih dan perencanaan alat-alat produksi pada unit intake.
Sehubungan dengan penelitian yang merupakan proyeksi jangka panjang, maka analisa time series dpilih sebagai cara untuk menganalisa data yang ada. Dari analisa time series dapat diperoleh ukuran yang tepat untuk membuat keputusan serta untuk peramalan dan perencanaan masa depan.
DATA DAN PEMBAHASAN
Prakiraan jumlah penduduk
Tabel 1. Jumlah penduduk kota Denpasar Tahun
1996
Penduduk (jiwa) 371.424
1997 373.272
1998 382.555
1999 390.230
Produksi dan Proyeksi Air Bersih
Tabel 2. Produksi air bersih IPA Ayung III Belusung Tahun Air Bersih (m3)
1996 8.757.210 1997 8.861.219 1998 11.178.491 1999 11.737.560 Harga -
Contoh, untuk t = 1996 Trend linier
- = 8.444.717
maka:
- = 8.757.210 – 8.444.717
= 31.338,3
(Y - Yt) = 9761010 Trend kuadratis
Y1996 = 9.991.413,75 + 1.125.832,2 (1996 – 1997,5) + 113.765 (1996 – 1997,5)2 = 8.558.636,7
maka:
(Y – Y1996) = 8.757.210 – 8.558.636,7 = 198.573,3
(Y – Y1996)2 = 3941010 Trend eksponensial
Y1996 = 10.129.085,71 – 2,718280,1126(1996-1997,5)
= 8.470.520,145
maka:
(Y – Y1996) = 8.757.210 – 8.470.520,145 = 2.868.709,9
(Y – Y1996) = 8,21010
Tabel 3. Harga Ʃ(Y - Yt)2 dari masing-masing trend
Tahun T linier T kuadratis T eksponensial
(Y - Yt)2 (Y - Yt)2 (Y - Yt)2
1996 1,4381 1012 3,93 1010 8,220 1010
1997 1,4879 1012 3,5488 1011 3,8295 1011
1998 9,77289 1011 3,54882 1011 3,23273 1011
1999 2,05941 1012 3,9431 1010 1,8739 1010
Ʃ(Y - Yt)2 = 5.97 1012 Ʃ(Y - Yt)2 = 7.89 1011 Ʃ(Y - Yt)2 = 8.07 1011
Harga Ʃ(Y - Yt)2 untuk trend kuadratis memiliki nilai paling minimum, sehingga dipilih untuk memproyeksikan kebutuhan air, seperti disajikan di Tabel 4.
Tabel 4. Hasil proyeksi produksi air bersih
Tahun Trend linier Trend kuadratis Trend eksponensial
(m3) (m3) (m3)
2001 14.174.132,7 15.325.447,7 13.813.620,05
2002 15.199864,9 17.361.399,9 16.646.318,84
2003 16.345.697,1 19.624.882,1 19.684.655,26
2004 17.451.659,3 22.115.894,3 20.850.729,8
2005 18.703.193,7 24.834.436,5 23.335.804,95
2006 19.703.193,7 27.780.508,7 26.117.061,51
2007 20.829.024 30.954.110,9 29.229.779,59
2008 21.954.858,1 34.355.234,1 32.713.526,51
2009 23.080.690,3 37.983.905,3 36.612.458,23
2010 24.206.522,4 41.840.097,5 40.976.080,56
Produksi Air Bersih IPA Ayung III Terhadap Kebutuhan Penduduk
Dalam menentukan kebutuhan penduduk atau konsumen terhadap air bersih terlebih dahulu ditentukan standar konsumsi air untuk daerah perkotaan yakni sebesar 1601/orang /hari (0,160 m3/h). Untuk proyeksi direncanakan jumlah produksi dengan ketentuan pelayanan sebagai berikut:
- Pemenuhan pelayanan domestik sebesar 80% dari jumlah penduduk. Pelayanan domestik mencakup pelanggan rumah tangga dan kran umum.
- Pemenuhan pelayanan nondomestik sebesar 23% dari pelayanan domestik. Pelanggan nondomestik mencakup instansi pemerintah/sosial, industri, perdagangan dan pelabuhan dll.
- Kehilangan air sebesar 20% dari pelanggan domestik dan nondomestik.
Dari ketentuan diatas maka dapt dibuatkan tabel mengenai proyeksi jumlah kebutuhan air Kota Denpasar untuk tahun 2001.
Tabel 5. Proyeksi kebutuhan air bersih Kota Denpasar tahun 2001
Uraian Satuan Jumlah
Kebuthan Air
Keterangan
Jumlah penduduk (402520) jiwa
m3/h 64.403,2 Kebutuhan = 0,160 m3/h
Pelanggan domistik m3/h 51.522,6 Dengan prosentase 80% dari jumlah penduduk yang terlayani
Pelanggan nondomistik
m3/h 11.850,2 Dengan prosentase 23% dari kebutuhan domistik
Kehilangan air m3/h 12.674,6 Dengan prosentase 20% dari kebutuhan domistik dan nondomistik
Total jumlah kebutuhan
m3/h 76.047,4
Dari tabel diatas maka didapatkan bahwa jumlah kebutuhan produksi PDAM Kota Denpasar adalah sebesar 76.047,4 m3/h untuk proyeksi tahun 2001. Sementara itu jika dibandingkan dengan proyeksi produksi air bersih pada IPA Ayung III tahun 2001 yang besarnya 15.325.447,7 m3/h (41.987,5 m3/h), maka besarnya prosentase produksi IPA Ayung III untuk mensuplai air bagi kebutuhan PDAM Kota Denpasar dalam melayani kebutuhan penduduk adalah sebagai berikut:
= 55,2%
Sehingga IPA Ayung III mampu mensuplay 55,2% dari total kebutuhan air bersih PDAM Kodya Denpasar.
Berdasarkan perhitungan diatas, terdapat kesenjangan antara proyeksi produksi pada instalasi pengolahan Ayung III Belusung terhadap kebutuhan PDAM kodya Denpasar dalam melayani kebutuhan penduduk akan air bersih. Dalam mengatasi permintaan akan air bersih yang diproyeksikan terus meningkat dan diperngaruhi oleh pertumbuhan penduduk, perubahan pola konsumsi masyarakat, terbatasnya sumber air serta untuk mengantisipasi peningkatan tersebut, PDAM Kota Denpasar merencanakan pembuatan sumur-sumur dalam (bor) baru disamping pembelian air dari perusahaan lain.
Sementara itu, sampai saat ini sumber air yang dimiliki oleh PDAM Kota Denpasar dalam rangka melayani kebutuhan akan air bersih kepada seluruh masyarakat pelanggan yang berada dalam Kotamadya Denpasar terdiri dari:
- Instalasi pengolahan air Ayung III Belusung - Sumur bor (sumur dalam)
- Pembelian air dari PDAM Badung Gianyar dan PLTB
Penggunaan sumur bor (sumur dalam) semakin alam akan sangat membahayakan lapisan bumi, karena bila penggunaannya semakin meluas akan dapat menurunkan permukaan bumi secara bertahap, sehingga dampaknya akan sangat berbahaya bagi keselamatan makhluk hidup yang ada dipermukaan bumi termasuk umat manusia, walaupun dampaknya tidak terasa sekarang akan tetapi suatu saat kedepan akan dirasakan oleh generasi berikutnya.
Sementara itu pembelian air dari perusahaan lain dapat ditekan melalui pembuatan instalasi pengolahan air permukaan yang baru atau memaksimalkan kapasitas produksi pada instalasi pengolahan yang sudah ada termasuk IPA Ayung III Belusung.
Dengan memperhatikan faktor perkalian sebesar (1-1,15) dan dipilih sebesar 1,111 sebagai awal perencanaan untuk mengimbangi kebocoran pipa atau pemakain air kerja di pusat penjernihan maka kebutuhan air baku dapat ditulis sebagai berikut:
Kebutuhan air baku = 1,111 ∙ 489 l/dt
= 543,3 l/dt
Untuk menentukan instalasi air pusat air minum perlu diperhatikan faktor kebutuhan puncak yang besarnya (1,3 1,5) dan dipilih untuk perencanaan awal sebesar 1,35 sehingga kebutuhan puncak air baku menjadi:
Kebutuhan puncak = 1,35 ∙ 543,3 l/dt = 733,455 ≈ 733,5 l/dt Selengkapnya disajikan pada Tabel 6 dan 7.
Tabel 6. Proyeksi produksi air bersih IPA Ayung III
Tahun Proyeksi produksi air bersih (IPA Ayung III)
m3/tahun m3/dt l/dt
2001 15.325.447,7 0,489 489
2002 17.361.399,9 0,550 550,05
2003 19.624.882 0,662 622
2004 22.115.894,3 0,770 700
2005 24.834.436,5 0,787 787
2006 27.780.508,7 0,880 880
2007 30.954.110,9 0,980 980
2008 34.355.243,1 1,088 1088
2009 37.983.905,3 1,203 1203
2010 41.840.097,5 1,326 1326
Tabel 7. Proyeksi kebutuhan air IPA Ayung III Tahun Kebutuhan air baku
(l/dt)
Kebutuhan puncak (l/dt)
2001 543,3 733,5
2002 611,6 825
2003 691 932
2004 777,7 1049,4
2005 874,4 1180,4
2006 977,7 1319,9
2007 1088,8 1469,8
2008 1208,8 1631,8
2009 1336,5 1804,3
2010 1473,2 1988,8
Berdasarkan jumlah air baku yang telah ditentukan selanjutnya dilanjutkan dengan mencari kapasitas pomap. Kapasitas pompa adalah besarnya laju air yang harus dialirkan dari sumur pengumpul (intake) ke unit pengolahan. Besarnya kapasitas pompa pada sistem penyediaan air bersih biasanya berkisar 2/3 dari kebutuhan puncak. Dari perhitungan kebutuhan puncak sebesar 733,5 l/dt.
Sehingga kapasitas pompa pengisi (Qpu)
Qpu = 2/3 ∙ Qp
= 2/3 ∙ 733,5 l/dt
= 489 l/dt – 29340 l/min
Pompa yang digunakan untuk memindahkan air dari sumur pengumpul pada instalasi pengolahan air Ayung III Belusung untuk saat ini sebanyak empat buah yang dipasang paralel. Sehingga masing-masing pompa berdasarkan proyeksi mempunyai kapasitas sebesar:
Qpu = 1/4 ∙ 29340 l/min = 7335 l/min = 7,335 m3/min
Penentuan jumlah dan daya pompa berdasarkan kapasitas daya kerja
Spesifikasi pemilihan type pompa telah ditentukan dengan memilih pompa yang berkapasitas 165 l/dt, sehingga jumlah pompa yang dibutuhkan pada tahun perencanaan dapat diketahui berdasarkan kapasitas pompa (Qpu), maka:
Jumlah pompa =
= 2,95 ≈ 3
Pada tahun 2001 diproyeksikan membutuhkan 3 (tiga) buah pompa yang beroperasi penuh, dimana masing-masing pompa berkapasitas 165 l/dt dan memiliki daya sebesar 90 KW (Daya tersedia = 270 KW)
Daya Pompa
Daya pompa diperlukan (Preq) =
dimana:
Qpu = debit air yang akan dialirkan kapasitas pompa (0,488) H = head total pompa (45m)
p = massa jenis air pada 20°C (998,3 kg/m3) ƞp = effisiensi pompa (0,8)
g = percepatan gravitasi (9,81 m/dt2)
Daya pompa =
= 268,8 KW
Tabel 8. Hasil perhitungan kebutuhan pompa Tahun Jumlah
pompa
Daya pompa (P) KW Diameter pipa isap (in)
Diameter pipa tekan (in)
Pavaible Prequired Dhit Dnom Dhit Dnom
2001 3 270 268,8 9,60 10,00 18,20 20,00
2002 4 360 323,2 9,60 10,00 19,20 20,00
2003 4 360 342,09 10,26 12,00 20,40 22,00
2004 5 450 385,6 10,80 12,00 21,80 22,00
2005 5 450 433,5 11,58 12,00 23,10 24,00
2006 6 540 487,8 12,00 12,00 24,40 26,00
2007 6 540 539,9 13,00 14,00 25,00 26,00
2008 7 630 544,24 13,59 14,00 27,00 28,00
2009 8 720 662,7 14,27 16,00 28,58 30,00
2010 9 810 730,4 14,90 16,00 30,06 32,00
Net Positive Suction head (NPSH)
Untuk mengukur keamanan pompa terhadap kavitasi dapat diketahui dari nilai NPSH.
Kavitasi adalah gejala menguapnya zat cair yang sedang mengalir, karena tekanannya berkurang sampai dibawah tekanan uap jenuhnya. Kavitasi akan timbul bila tekanan uap terlalu rendah, dalam hal ini perlu diperhatikan dua macam tekanan yang memegang peranan.
Pertama tekanan yang ditentukan oleh kondisi lingkungan dimana pompa dipasang, dan kedua tekanan yang ditentukan oleh keadaan aliran didalam pompa.
Head isap positip netto (NPSH), yang dipakai sebagai ukuran keamanan pompa akan diuraikan menjadi dua macam yaitu:
- NPSH yang tersedia pada sistem kemudian disebut NPSHA - NPSH yang diperlukan pompa kemudian disebut NPSHR
Agar pompa dapat bekerja tanpa mengalami kavitasi, maka harus dipenuhi persyaratan berikut:
NPSHA > NPSHR NPSH yang tersedia (NPSHA)
NPSH yang tersedia adalah head yang dimiliki oleh zat cair pada sisi isap pompa (ekivalen dengan tekanan mutlak pada sisi isap pompa), dikurangi dengan tekanan uap jenuh ditempat tersebut. Pada IPA Ayung II Belusung pompa menghisap zat cair dari sumur pengumpul yang terbuka dimana tekanan permukaan zat cair tersebut pada tekanan atmosfir, maka besarnya NPSH yang tersedia dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
NPSHA = - - -
dimana:
Pa = tekanan absolute permukaan air isap (1 atm = 10330 kg/m2) Pu = tekanan uap air jenuh pada temperatur 20°C (238,3 kg/m2) Hs = head isap statis (1,8m)
H1s = head losses total pipa isap
Y = berat jenis air pada temperatur 20°C (997,9 kg/m3)
dari besaran-besaran yang diketahui, maka besarnya NPSHA adalah:
NPSHA =
– - -
= 7,56 m NPSHA yang diperlukan (NPSHR)
Harga NPSHR harus diperoleh dari pabrik yang bersangkutan. Namun untuk penafsiran secara kasar NPSHR dapat dihitung dari konstanta kavitasi thoma (σ). NPSHR dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:
NPSHR = σ ∙ H
dimana:
σ = koeffisien kavitasi thoma H = head total pompa
Dari masing-masing besaran yang diketahui, maka putaran soesifik (N3) masing-masing pompa didapat:
Ns = n x
;Qpu1 = kapasitas untuk suatu pompa Ns = 1500 x
= 229,99 rpm
Dalam hal ini σ dapat ditentukan dari gb 5.5 maka koeffisien kavitasi thoma (σ) didapat sebesar 0,095, sehingga:
NPSHR = σ ∙ H = 0,095 ∙ 46 = 4,37
Persyaratan agar pompa dapat bekerja tanpa mengalami kavitasi adalah: NPSHA > NPSHR, serta dari hasil perhitungan didapatkan bahwa:
7,56 > 4,37
Ternyata kondisi pemasangan pompa telah memenuhi syarat untuk tidak terjadi kavitasi.
Pengaruh massa jenis fluida terhadap adanya kavitasi NPSH yang tersedia (NPSHA)
NPSHA = - - –
dimana:
Pa = 10330 kg/m2 Y = 999,1 kg/m3 Pu = 147,74 kgf/m2 Hs = 1,8 m
H1s = 0,866 m maka:
NPSHA =
–
- - = 7,52
Berdasarkan perhitungan diatas dapat dilihat adanya pengaruh perubahan massa jenis fluida terhadap NPSHA, dimana pada perhitungan awal NPSHA sebesar 7,56 dan untuk perhitungan terakhir pada fluida yang berlumpur sebesar 7,52. Sehingga ada penurunan NPSHA sebesar 0,04 yang berpengaruh terhadap adanya kavitasi. Semakin kecil nilai NPSHA berarti semakin besar kemungkinan terjadi kavitasi.
KESIMPULAN
Dari hasil pembahasan dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut:
1. Instalasi Pengolahan Air Ayung III Belusung mampu mensuplay sebesar 55% dari total kebutuhan air PDAM kota Denpasar dalam melayani kebutuhan penduduk akan air bersih.
2. Kapasitas pompa yang diperlukan sampai akhir tahun perencanaan sebesar 1326 1/dt.
3. Jumlah pompa yang dibutuhkan sampai akhir tahun perencanaan sebanyak 9 unit pompa dengan kapasitas masing-masing sebesar 165 1/dt dan memiliki daya masing-masing 90 KW.
4. Untuk kerja pompa dipengaruhi oleh besarnya massa jenis fluida dan kekentalannya.
Kekentalan yang besar menyebabkan pengaruh yang dramatik pada hulu dan debit, dan meningkatkan kebutuhan daya serta effisiensi pompa.
DAFTAR PUSTAKA
1. Dinas Catatan Sipil Kodya Denpasar (2000), Data Kependudukan Tahun 2000 di Kotamadya Denpasar, Denpasar.
2. Nouwen (1994), Pompa, Jilid 2, Alih bahasa oleh B. S. Anwir, Penerbit Bharata-Jakarta.
3. White F M (1998), Mekanika Fluida, edisi kedua, Erlangga Jakarta.
4. Sularso dan Haruo Tahara (1996), Pompa & Kompresor, Cetakan ke 6, Penerbit PT.
Pradnya Paramita-Jakarta.
5. Streeter VI, dan Wylie, RF, (1990), Mekanika Fluida, edisi delapan, Alih bahasa oleh Arko Prijono, Penerbit Erlangga-Jakarta.
6. Walpole R.E. dan Myers R.H. (1995), Ilmu Peluang dan Statistik untuk Insinyur dan Ilmuwan, alih bahasa Sembiring R. K, edisi IV, ITB, Bandung.
