BAB 2 DASAR TEORI
2.1 AIR BAKU
2.1.1 Pengertian Air Baku
Air baku adalah air yang dipersiapkan untuk dijadikan air bersih/air minum yang berasal dari daerah tangkapan pada suatu daerah tersebut.
2.1.2 Fungsi Penyediaan Air
Guna dari sistem penyediaan air baku adalah untuk menyediakan sumber air, menggunakan air sehingga dapat bermanfaat, dan mengantarkan air kepada para pengguna tepat waktu dan dalam jumlah yang diinginkan. Karena beberapa faktor kuantitas dan kualitas dari sumber air, topografi dan geologi, dan jumlah kepadatan penduduk dari suatu daerah pelayanan dan kegunaan dari air sangatlah beragam, namun pada kenyataannya tidak semua penyediaan air baku sama. Paling tidak ada suatu pertimbangan umum yang diambil oleh perencana dalam suatu perhitungan perancangan suatu sistem persdiaan air baku.
2.1.3 Badan Pengatur dan Pengawas Air Baku
Peraturan yang berkenaan dalam merancang, pembangunan, dan pengoperasian dari sistem persediaan air sangat dipertimbangkan di Indonesia. Sistem persediaan air sering menghasilkan dampak pada cara dalam penggunaan. Selain itu pentingnya suatu konsultasi awal dan koordinasi dengan pihak-pihak yang terlibat, khususnya badan perencaan pembangunan daerah dan kesehatan masyarakat, tidak dapat diabaikan begitu saja. Susunan dari badan-badan yang mungkin terlibat di Indonesia dalam hal pemberian kebijakan dalam suatu penyusunan, pembangunan, atau pengoperasian dari sistem persediaan air antara lain:
a. Departemen Pekerjaan Umum. b. Perusahaan Daerah Air Minum.
c. Badan Pengendali Dampak Lingkungan. d. Departemen Kesehatan.
e. Badan Perencanaan Pembangunan Daerah. f. Departemen Perhubungan.
g. Perusahaan Listrik Negara.
Walaupun dari daftar yang ada tidak semua berhubungan atau secara umum terkait, namun ini cukup memberikan suatu penilaian dalam mendapatkan izin dan persetujuan yang diperlukan untuk mengatakan bahwa sistem persediaan dan pelayanan air tidaklah sederhana. Pada kenyataannya di Indonesia keterkaitan koordinasi antara instansi-instansi tersebut tidak jelas dan dapat menimbulkan
benar sejak kebutuhan dari bermacam badan yang terlibat sering terjadi pertentangan. Hal ini dan kesulitan lainnya sebenarnya dapat dikerjakan dengan hasil yang memuaskan semua pihak yang terlibat jika mereka dapat mengerjakannya lebih awal. Jika tidak, biaya yang tinggi dan waktu yang dibutuhkan untuk perbaikan dan perubahan dalam perancangan, pembangunan, pembangunan dan atau pengoperasian dari sistem persediaan air akan seperti apa yang kita bayangkan.
2.1.4 Kualitas Air Baku
Dalam merencanakan air baku yang harus dipertimbangkan pada daerah tangkapan air baku adalah memperhatikan kandungan yang terdapat pada air baku. Air baku untuk memenuhi kebutuhan air bagi masyarakat harus mempunyai seminimal mungkin kandungan racun, logam berat, serta zat-zat yang mempengaruhi kesehatan seperti merkuri, flourida, dan nitrat. Air yang mengandung banyak polutan, BOD, COD, dan bakteri penyakit tidak layak untuk menjadi sumber air baku.
Parameter-parameter yang menjadi acuan standar kualitas air bersih Menurut PP No.82 Tahun 2001 Tentang Baku Mutu Kelas I adalah:
a. Suhu.
Suhu berpengaruh pada pemakaiannya. b. Zat Padat Terlarut.
c. Kekeruhan.
Kekeruhan disebabkan oleh banyak faktor, antara lain adanya bahan yang tidak terlarut seperti debu, tanah liat, bahan organik dan anorganik dan mikroorganisme air. Disini berakibat air akan menjadi kotor dan tidak jernih.
Turbidity (kekeruhan) mengganggu penetrasi sinar matahari sehingga
mengganggu proses fotosintesis tanaman air. Selain itu bakteri patogen dapat berlindung di dalam atau sekitar bahan penyebab kekeruhan.
d. pH.
Air yang keruh mempunyai pH yang rendah karena dipengaruhi oleh keasaman dari asam arang/karbonat. Pada banyak kasus, pH rendah disebabkan oleh banyaknya kandungan karbon dioksida yang bebas. Dapat dikatakan bahwa pH yang rendah mengandung tingkat alkalin dan keasaman yang tinggi disebabkan oleh keasaman dari asam arang/karbonat. Rendahnya pH air harus ikoreksi sehingga nilai pH antara 6,5 - 8,5 dengan menambahkan alkalin seperti kapur mati atau abu soda.
e. Oksigen Terlarut. f. Besi (Fe).
g. Mangan (Mn). h. Seng (Zn).
j. Nitrit (NO2-N) k. Nitrat (NO3-N) l. Sulfat (SO4) m. Klorida (Cl)
n. Sulfida sebagai H2S
o. BOD (Biochemical Oxygen Demand)
BOD mengukur oksigen terlarut yang dipakai oleh mikroorganisme dalam proses oksidasi biokimia zat organik pada air buangan. Semakin besar angka BOD suatu limbah maka semakin besar beban pengolahan yang diperlukan (semakin banyak oksigen diperlukan oleh mikroorganisme untuk menggunakan zat organik dalam air buangan).
p. COD
COD mengukur jumlah zat organik dalam air buangan dan air alami. Berikut ini tabel standar air baku berdasarkan PP No. 82 tahun 2001 :
Tabel 0.1 Parameter Kualitas Air Bersih Menurut PP No.82 Tahun 2001 Tentang
Baku Mutu Kelas I
No Jenis Parameter Satuan Baku Mutu *)
1 Suhu °C Deviasi 3
2 Zat Padat Terlarut mg/l 1000 3 Kekekruhan Skala NTU -
4 pH 6-9
5 Oksigen Terlarut (DO) mg/l > 6
6 Besi (Fe) mg/l < 0.6 7 Mangan (Mn) mg/l < 0.1 8 Seng(Zn) mg/l < 0.05 9 Amoniak.Bebas (NH3-N) mg/l < 0.5 10 Nitrit (NO2-N) mg/l < 0.06 11 Nitrat (NO3-N) mg/l < 10 12 Sulfat (SO4) mg/l < 400 13 Klorida (Cl-) mg/l < 600 14 Sulfida (H2S) mg/l < 0.002 15 BOD mg/l < 2 16 COD mg/l < 10
2.1.5 Kuantitas Air Baku
Alasan yang tepat memperkirakan jumlah air baku yang dapat disuplai adalah karena hal ini sangat dibutuhkan dalam tahap perencanaan suatu proyek
kebutuhan rata-rata harian tersebut digunakan dalam memperkirakan kemampuan dari sumber yang ada dalam memenuhi permintaan yang terus-menerus dan ukuran wadah penampung yang diperlukan untuk dapat memenuhi permintaan selama musim kering. Kemudian selama proses, permintaan akhir harus diketahui untuk mendapatkan ukuran saluran atau pompa dan garis-garis pipa yang cocok, memperkirakan kehilangan tekanan dan menentukan permintaan penyimpanan air agar tersedia air yang cukup pada saat permintaan mencapai puncaknya. Sebagai suatu aturan umum, semakin besar rasio perbandingan permintaan puncak terhadap permintaan rata-rata. Dengan demikian perancangan sistem air baku lebih dipengaruhi oleh permintaan puncak dari penggunaan air rata-rata suatu wilayah tujuan.
2.1.5.1Metode Proyeksi Penduduk
Salah satu faktor kebutuhan air (water demand) yang berpengaruh pada cukup tidaknya suatu potensi sumber air yang ada adalah faktor pemakaian air oleh penduduk untuk kebutuhan sehari-hari. Penduduk merupakan konsumen penting yang harus mendapatkan prioritas dalam pemenuhan pelayanannya. Hal tersebut disebabkan karena kesejahteraan penduduklah yang pada akhirnya merupakan parameter keberhasilan pembangunan suatu daerah.
Kebutuhan air rumah tangga dan perkotaan (domestic and municipal) biasa disebut juga sebagai air baku pada saat kondisi belum diolah, sedangkan setelah mengalami proses pengolahan disebut air bersih atau air minum. Kebutuhan ini sangat penting untuk selalu dapat terpenuhi, sebab kegagalan pemenuhan kebutuhan air domestik (air rumah tangga dan perkotaan) akan menimbulkan keresahan masyarakat serta dapat menimbulkan penyakit.
Berdasarkan data penduduk dan laju pertumbuhan penduduk dapat dihitung prediksi pertambahan penduduk dengan beberapa metode yaitu :
t o
t P r
P = (1+ )
Keterangan :
Pt = jumlah penduduk pada tahun ke-t Po = jumlah penduduk
r = pertumbuhan penduduk rata-rata (%)
Hubungan dengan laju pertumbuhan penduduk dengan ketersediaan air adalah sebagai berikut : ) 60 60 24 ( x x qxPxTp Q= Keterangan:
Q = Kebutuhan air bersih (lt/org/det).
q = Kebutuhan air bersih rata-rata per orang. P = Jumlah penduduk.
Tp = Tingkat Pelayanan (diasumsikan 100%).
Besarnya kebutuhan air sektor ini bergantung pada jumlah penduduk, pola konsumsi yang sejalan dengan naiknya tingkat kesejahteraan, serta ukuran besarnya kota (perkotaan atau pedesaan) yang dapat diasumsikan bergantung pada pertumbuhan penduduk.
Kecenderungan populasi dan sejarah populasi dipakai sebagai dasar perhitungan air domestic terutama dalam penentuan kecenderungan laju pertumbuhan (Growth
Rate Trends). Pertumbuhan ini juga tergantung dari rencana pengembangan dari
tata ruang kota. Standar kebutuhan air domestik menurut Pedoman Penentuan Air Baku Rumah Tangga, Perkotaan, Industri; Kimpraswil, 2003 dapat dilihat pada Tabel 2.2.
Tabel 0.2 Standar Kebutuhan Air Domestik (LKH).
No. Kategori Kota Jumlah Penduduk (kapita) Kebutuhan Air (LKH) 1. Metropolitan >1.000.000 150-210 2. Besar 500.000-1.000.000 120-150 3. Sedang 100.000-500.000 100-120 4. Kecil 20.000-100.000 90-120 5. Semi Urban 3.000-20.000 60-90
Sumber: Pedoman Penentuan Kebutuhan Air Baku Rumah Tangga, Perkotaan, Industri, Ditjen SDA Dep, Kimpraswil, 2003
Catatan : LKH = Liter perKapita perHari
2.1.5.2Jenis-Jenis Kebutuhan Air
Kebutuhan air di suatu daerah secara umum dapat diklasifikasikan berdasarkan sifat pengguna air. Klasifikasi yang biasa digunakan adalah sebagai berikut :
• Kebutuhan Domestik
Kebutuhan domestik mencakup kebutuhan air bersih untuk kegiatan rumah tangga, seperti mencuci, memasak, dan keperluan lainnya. Kebutuhan domestik bervariasi sesuai dengan tingkat ekonomi pengguna air.
• Kebutuhan Komersial
Yang dikategorikan sebagai fasilitas komersial antara lain adalah pertokoan, perkantoran, pasar, dan sebagainya.
• Kebutuhan Industri
Yang dikategorikan sebagai fasilitas industri antara lain adalah pabrik, industri kerajinan, dan sebagainya.
• Keperluan untuk Fasilitas Umum dan Faktor Kehilangan Air
Yang termasuk fasilitas umum adalah gedung-gedung pertemuan untuk umum, sekolah, tempat ibadah, tempat rekreasi, dan hidran kebakaran. Sedangkan faktor kehilangan air mencakup kesalahan bacaan pada alat ukur, sambungan yang kurang baik, dan kebocoran.
Klasifikasi kebutuhan berdasarkan pengguna air didapatkan dari data WHO. Tabel klasifikasi kebutuhan berdasarkan pengguna air dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 0.3 Kebutuhan Air Berdasarkan Klasifikasi Pengguna Berdasarkan WHO
PENGGUNAAN MIN MAX
Domestik 150 260
Komersial 90 160
Industri 40 65
Umum & Kehilangan Air 70 115
2.2 KONSEP PERENCANAAN BANGUNAN SIPON
Sipon adalah bangunan yang membawa air melewati bawah saluran lain atau jalan. Pada sipon air mengalir karena tekanan. Perencanaan hidrolis sipon harus mempertimbangkan kecepatan aliran, kehilangan pada peralihan masuk, kehilangan akibat gesekan, kehilangan pada bagian siku sipon serta kehilangan pada peralihan keluar.
Diameter minimum sipon adalah 0,60 m untuk memungkinkan pembersihan dan inspeksi. Agar sipon tidak tersumbat dan tidak ada orang atau binatang yang masuk, maka mulut sipon ditutup dengan kisi-kisi penyaring (trashrack).
2.2.1 Kecepatan Aliran
Untuk mencegah sedimentasi kecepatan aliran dalam sipon harus tinggi. Tetapi kecepatan yang tinggi menyebabkan bertambahnya kehilangan tinggi energi. Oleh
sebab itu keseimbangan antara kecepatan yang tinggi dan kehilangan tinggi energi yang diizinkan harus tetap dijaga. Kecepatan aliran dalam sipon harus dua kali lebih tinggi dari kecepatan normal aliran dalam saluran dan tidak boleh kurang dari 1 m/det, lebih disukai lagi kalau tidak kurang dari 1,5 m/det. Kecepatan maksimum sebaiknya tidak melebihi 3 m/det.
2.2.2. Percepatan Pada Lubang Masuk Pipa
Bagian atas lubang pipa berada sedikit di bawah permukaan air normal. Ini akan mengurangi kemungkinan berkurangnya kapasitas sipon akibat masuknya udara ke dalam sipon. Kedalaman tenggelamnya bagian atas lubang sipon disebut air perapat (water seal).
Tinggi air perapat bergantung kepada kemiringan dan ukuran sipon, pada umumnya:
1,1 ∆hv < air perapat < 1,5 ∆hv dimana:
∆hv = beda tinggi kecepatan pada pemasukan.
2.2.3. Kehilangan Tinggi Energi
Kehilangan tinggi energi pada sipon terdiri dari: a. Kehilangan Masuk dan Keluar
(
)
g v v H a masuk masuk 2 2 1 − = ∆ξ
(
)
g v v keluar H a keluar 2 2 2 − = ∆ξ
dimana :ξmasuk,keluar : faktor kehilangan energi yang bergantung pada bentuk hidrolis va : kecepatan rata-rata yang dipercepat dalam sipon
v1 : kecepatan rata-rata di saluran hulu v2 : kecepatan rata-rata di saluran hilir
Gambar 0.1 Koefisien kehilangan energi untuk peralihan-peralihan dari saluran
trapesium ke pipa. b. Kehilangan akibat gesekan
g v R C gL Hf 2 2 2 2 = ∆ dimana :
∆Hf : kehilangan akibat gesekan v : kecepatan dalam bangunan L : panjang bangunan
R : jari-jari hidrolis (A/P) A : luas basah
P : keliling basah
C : koefisien Chezy (k R1/6)
k : koefisien kekasaran Strickler (tabel 2.4) g : percepatan gravitasi
Tabel 0.4 Harga k Bahan k (m1/3/dt) Baja beton 76 Beton 70 Baja 80 Pasangan batu 60
c. Kehilangan pada siku
g v K H a b b 2 2 = ∆ dimana :
∆Hb : kehilangan pada siku
Kb : koefisien kehilangan energi (tabel)
va : kecepatan rata-rata yang dipercepat dalam sipon
Tabel 0.5 Harga Kb
Potongan Sudut δδδδ
5o 10o 15o 22,5o 30o 45o 60o 75o 90o
Bulat 0,02 0,03 0,04 0,05 0,11 0,24 0,47 0,80 1,1
Segi empat 0,02 0,04 0,05 0,06 0,14 0,3 0,6 1,0 1,4
Gambar 0.2 Peralihan aliran pada bagian siku. 2.2.4. Kisi-kisi Penyaring
Kisi-kisi penyaring dibuat dari jeruji-jeruji baja dan mencakup seluruh bukaan. Jeruji tegak dipilih agar bisa dibersihkan dengan penggaruk.
Kehilangan tinggi energi pada kisi-kisi penyaring dihitung dengan: g v c Hf 2 2 = dan
β
sinδ
3 / 4 = b s c dimana:Hf : kehilangan tinggi energi v : kecepatan melalui kisi-kisi g : percepatan gravitasi c : koefisien berdasarkan:
β : faktor bentuk (2,4 untuk segi empat dan 1,8 untuk jeruji bulat) s : tebal jeruji
b : jarak bersih antar jeruji
δ : sudut kemiringan dari bidang horizontal
2.3 KONSEP PERENCANAAN SALURAN MELALUI PIPA
2.3.1. Pengertian Saluran Melalui Pipa
Pipa adalah saluran tertutup yang digunakan untuk mengalirkan cairan atau fluida. Apabila pipa terisi penuh, cairan mengalir dibawah pengaruh tekanan dan cairan tidak mempunyai permukaan bebas. Dalam Hidraulika, istilah pipa dipakai untuk saluran tertutup dengan bentuk penampang yang bagaimanapun.
Salah satu faktor yang dominan untuk diperhatikan pada aliran di dalam pipa, adalah tinggi hilang energi. Secara umum, tinggi kehilangan energi dapat dikelompokkan menjadi kehilangan energi utama atau major loss akibat gesekan dengan dinding pipa dan kehilangan energi minor akibat sambungan-sambungan, belokan-belokan, valve, dan aksesoris pipa lainnya. Pada pipa-pipa yang panjang, kehilangan tinggi tekan minor ini sering diabaikan tanpa kesalahan yang berarti, tetapi dapat menjadi cukup penting untuk pipa yang pendek.
2.3.1.1Perencanaan Diameter Pipa
Formula yang digunakan untuk menghitung diameter pipa adalah sebagai berikut : 4 / 1 2 2 55 . 3 = gH Q D dimana: D : Diameter pipa Q : Debit H : Beda ketinggian g : percepatan gravitasi
2.3.1.2Perencanaan Tebal Pipa
Tebal minimum pipa dihitung dengan menggunakan Cylinder Formula sebagai berikut : + = 400 800 D t dimana : t : Tebal Pipa (mm) D : Diameter pipa (mm)
2.3.1.3Kehilangan Energi Akibat Gesekan (Major Loss)
Kehilangan energi akibat gesekan dengan dinding pipa-pipa yang panjang, lurus, dan sama diameternya dapat dihitung dengan persamaan Darcy – Weisbach.
g v D L f hf 2 2 = dimana:
hf : kehilangan tinggi tekan akibat gesekan f : faktor gesek
L : panjang pipa D : diameter pipa v : kecepatan aliran g : gravitasi
Diantara faktor-faktor diatas, faktor gesek (f) merupakan salah satu faktor yang sulit penentuannya. Kesulitan ini karena faktor gesek f juga sangat tergantung pada kondisi aliran didalam pipa tersebut. Secara umum, faktor gesek f dapat dihitung dengan persamaan Colebrook – White sebagai berikut:
+ − = f D k f Re 51 , 2 7 , 3 log 2 1 dimana:
k : kekasaran efektif dinding dalam pipa D : diameter dalam pipa
Re : bilangan Reynolds = ν vD Re
Untuk nilai kekasaran efektif dinding pipa k dan kekentalan kinematik ν dapat ditentukan menurut tabel dibawah ini:
Tabel 0.6 Nilai Kekentalan Kinematik (υ).
T υυυυ T υυυυ T υυυυ o C 10-6 oC 10-6 oC 10-6 0 1,780 18 1,062 36 0,712 2 1,667 20 1,006 38 0,685 4 1,564 22 0,963 40 0.659 6 1,471 24 0,920 42 0,634 8 1,387 26 0,879 44 0,611 10 1,310 28 0,841 46 0,590 12 1,240 30 0,806 48 0,570 14 1,175 32 0,772 50 0,550 16 1,115 34 0,741
Tabel 0.7 Kekasaran Efektif Pipa (k).
Bahan Kekasaran efektif pipa
[k (mm)]
Tembaga, kuningan 0,00135 - 0,00152
Baja yang dikeling 0,9-9,0
Beton 0,3-3,0
Kayu 0,18-9,0
Besi cor 0,26
Besi digalvanisir 0,15
Besi cor diaspal 0,12
Baja yang diperdagangkan 0,045
Besi tempa 0,045
Dari persamaan Colebrook – White di atas terlihat bahwa variabel f terdapat diruas kiri dan ruas kanan. Sehingga persamaan di atas merupakan persamaan implisit yang penyelesaiannya hanya dapat dilakukan secara coba-coba. Untuk mempermudah perhitungan, Moody (1944) menampilkan persamaan Colebrook – White menjadi suatu diagram. Sehingga diagram ini sering disebut diaram Moody. Diagram ini dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 0.3 Diagram Moody.
Untuk keperluan perencanaan dan perancangan aliran dalam pipa, persamaan Colebrook – White dapat digabung dengan persamaan darcy – wiesbach menjadi persamaan : + − = f f gDS D D k gDS v 2 51 , 2 7 , 3 log 2 2
ν
dimana: L h Sf = f2.3.1.4Kehilangan Energi Minor
Selain kehilangan energi akibat gesekan, terjadi pula kehilangan energi akibat perubahan tampang saluran, sambungan-sambungan, belokkan, valve, dan aksesoris lainnya. Kehilangan energi ini disebut kehilangan energi minor.
• Kehilangan energi akibat penyempitan (contraction)
g v K hc c 2 2 2 = dimana :
hc : tinggi hilang akibat penyempitan
v2 : kecepatan rerata aliran dengan diameter D2 (yaitu di hilir penyempitan)
Nilai Kc untuk berbagai nilai D2/D1 tercantum pada tabel di bawah ini.
Tabel 0.8 Nilai Kc
D2/D1 0 0,2 0,4 0,6 0,81 1
Kc 0,5 0,45 0,38 0,28 0,14 0
• Kehilangan energi akibat pembesaran (expantion)
g v K he e 2 2 2 = dimana: 2 1 2 1 − = A A Ke
• Kehilangan energi akibat valve,sambungan, belokan dan asesoris pipa
g v K hv v 2 2 = dimana:
Kv adalah koefisien tinggi hilang di valve, sambungan, belokan, dan asesoris lainnya. Nilai Kv ini sangat tergantung pada jenis valve dan bukaannya.
Tabel 0.9 Harga koefisien kehilangan untuk aksesoris pipa
AKSESORIS PIPA KOEFISIEN KEHILANGAN
Katup bulat, terbuka penuh 10
Katup persegi, terbuka penuh 5
Katup putar, terbuka penuh 2,5
Katup pintu, terbuka penuh 0,2
Penyiku lingkar pendek 0,9
Penyiku lingkar medium 0,8
Penyiku lingkar panjang 0,6
Penyiku 45o 0,4
Penutup balik pengalihan 2,2
Sambungan standar percabangan 1,8
Kotak kontrol 0,5
Keluaran 1
2.4 POMPA
2.4.1 Data-Data untuk Menentukan Jenis Pompa
Dalam memilih jenis pompa haru diketahui data-data awal yang berkaitan dengan pemilihan ukuran, jenis dan kemampuan pompa. Karena itu disain dari distribusi dan pipa harus harus masuk pada proses seleksi pompa. Berdasarkan pada kebutuhan persediaan memerlukan lebih atau kurang pompa seleksi simultan. Data-data spesifik yang harus tersedia sebagai berikut :
1. kecepatan aman maksimum pada setiap air dapat disuplai pada pompa
2. kecepatan rata-rata dan maksimum dimana air harus dialirkan oleh pompa ke sistem distribusi atau sistem penyimpanan
3. kapasitas minimum dari kepala pipa pengisap harus tersedia (ini membutuhkan kemampuan angkat maksimum dan semua kehilangan tinggi tekan dari pompa) 4. karakteristik dari air yang akan dipompa (temperatur, kandungan pasir, korosis) 5. tersedianya kekuatan listrik yang mencukupi
6. tempat menaruh pompa 7. periode desainnya
2.4.2 Penentuan Jenis Pompa
Pompa air diperlukan untuk menaikkan tekanan air agar aliran air sampai pada tempat yang direncanakan. Hal yang harus diperhatikan dalam memilih jenis
pompa adalah menyesuaikan dengan kebutuhan yang diinginkan, seperti debit yang mesti dialirkan.
Untuk menentukan jenis pompa maka perlu dihitung kecepatan spesifik (ns). Persamaan yang menyatakan kecepatan spesifik adalah :
75 , 0 5 , 0 − =nQ H ns Dimana : ns : kecepatan spesifik (rpm) n : putaran pompa (rpm) Q : debit (m3/det) H : tinggi angkat (m)
Tabel 0.10 Kecepatan spesifik dan jenis pompa
Kecepatan spesifik, ns Jenis pompa
100-250 Pompa sentrifugal diffuser
100-700 Pompa sentrifugal volut
350-1400 Pompa aliran campur
> 1400 Pompa aksial
2.4 KONSEP PERENCANAAN SALURAN TERBUKA
Untuk membatasi biaya pelaksanaan saluran terbuka, kecepatan aliran di bangunan tersebut dibuat lebih besar dari pada kecepatan di ruas saluran hulu dan hilir. Untuk menghindari terjadinya gelombang-gelombang tegak dipermukaan air dan untuk mencegah agar aliran tidak menjadi kritis akibat berkurangnya kekasaran saluran atau gradien hidrolis yang lebih curam, maka bilangan Froude dari aliran yang dipercepat tidak boleh lebih dari 0,5. Dengan istilah lain :
5 , 0 / ≤ = B gA v Fr a Dimana : Fr : bilangan Froude Va : keceptan rata-rata g : kecepatan gravitasi A : luas aliran
B : lebar permukaan air terbuka
Kecepatan aliran rata-rata disaluran terbuka dapat dihitung dengan persamaan Manning: 2 / 1 3 / 2 1 S R n v= Dimana :
v : keepatan aliran rata-rata n : koefisien manning R : jari-jari hidrolik S : kemiringan saluran
2.5.1 Definisi Ekonomi Rekayasa
Ekonomi rekayasa adalah ilmu yang merencanakan agar melakukan pengambilan keputusan yang tepat secara ekonomi. Dalam hal ini, agar bisa mengambil keputusan yang optimal dari beberapa alternatif yang ada dengan mengetahui nilai ekonomis suatu proyek. Nilai ekonomis suatu proyek dapat dilihat dengan menghitung estimasi biaya proyek untuk saat ini dan saat yang akan datang.
2.5.2 Present Worth (PW)
Present worth atau nilai sekarang diartikan suatu besaran nilai yang berasal baik di
masa lalu maupun masa akan datang yang dikonversikan menjadi nilai sekarang dengan mengikuti prosedur yang berlaku. Metode ini digunakan agar diketahui besarnya dana atau biaya dan keuntungan suatu proyek dengan nilai riil sekarang. Nilai yang akan datang dari suatu keuntungan ataupun biaya apabila dikonversi ke kondisi sekarang akan memberi nilai yang lebih kecil dengan suku bunga acuan lebih besar dari 0 (nol). Secara matematis hubungan nilai sekarang (Present Worth = PW) dengan nilai awal (P), nilai yang akan datang (Future Value = F) dan nilai tahunan (Annual value = A) seperti dibawah ini :
) , , / ( ) , , / (P A i n F P F i n A P PW =± ± ± Dimana: PW : present worth P : nilai awal A : nilai tahunan
F : nilai yang akan datang i : tingkat bunga
n : usia layan (tahun)
Nilai (P/A,i,n) dan (P/F,i,n) dapat dilihat pada tabel (terlampir) untuk nilai i dan n tertentu. Nilai PW yang dipilih adalah nilai PW yang terbesar untuk keuntungan dan nilai PW yang terkecil untuk biaya.
2.5.3 Annual Worth (AW)
Annual worth atau nilai tahunan diartikan suatu besaran nilai yang berasal baik di
masa lalu maupun masa akan datang yang dikonversikan menjadi nilai tahunan dengan mengikuti prosedur yang berlaku. Metode ini digunakan agar diketahui besarnya dana atau biaya dan keuntungan suatu proyek setiap tahunnya.
Secara matematis hubungan Annual Worth (AW) dengan nilai awal (P), nilai yang akan datang (Future Value = F) dan nilai tahunan (A) seperti dibawah ini :
dimana:
AW : annual worth P : nilai awal A : nilai tahunan
F : nilai yang akan datang i : tingkat bunga
n : usia layan (tahun)
Nilai (A/P,i,n) dan (A/F,i,n) dapat dilihat pada tabel (terlampir) untuk nilai i dan n tertentu. Nilai AW yang dipilih adalah nilai AW yang terbesar untuk keuntungan dan nilai AW yang terkecil untuk biaya.
2.5.4 Internal Rate of Return (IRR)
Nilai IRR adalah nilai discount rate (i) sehingga PW atau AW proyek sama dengan 0 (nol). IRR dapat dinyatakan dengan persamaan:
0 0 2 1 2 1 = + = + AW AW atau PW PW Dimana :
PW1 dan PW2 : nilai PW untuk alternatif 1 dan 2 AW1 dan AW2 : nilai AW untuk alternatif 1 dan 2
Lalu dicari suatu nilai i atau IRR dengan cara iterasi yang memenuhi persamaan diatas.
Bila nilai IRR > social discount rate (Minimum Attractive Rate of Return = MARR), maka proyek layak untuk dilaksanakan, dan bila IRR < MARR, maka proyek tidak layak untuk dilaksanakan, kecuali dengan pertimbangan non ekonomi, seperti politik, pertahanan dan keamanan.
2.5.5 Benefit Cost Ratio (B/C)
Metode benefit cost ratio ini digunakan untuk menganalisis kelayakan ekonomi suatu proyek, yaitu dengan membandingkan antara manfaat (Benefit) proyek dengan biaya (Cost) proyek. Prinsip dasar ini bisa diambil kesimpulan keputusan ekonomi proyek, apabila rasio ini lebih besar atau sama dengan satu (B/C ≥ 1) maka investasi proyek dapat diterima. Sedangkan jika rasio lebih kecil dari satu (B/C < 1) maka investasi proyek dianggap merugikan. Dalam menganalisis investasi proyek dengan benefit cost ratio ada beberapa indikator ekonomi yang digunakan, yaitu: benefit, disbenefit, cost, initial cost, operation and maintenance.
Metode ini kadang-kadang dianggap sebagai metode analisis tambahan, karena biasanya digunakan bersamaan dengan Present Worth, Future worth atau Annual
Worth Analysis. Jadi dalam penggunaan Benefit Cost Ratio posisi angka-angkanya
harus disamakan, baik Present Worth, Future worth atau Annual Worth Analysis. Dalam perhitungan B/C ratio, komponen biaya (Cost = C) dianggap positif.
2.5.5.1Pengertian
• Benefit (B) adalah keuntungan yang didapat oleh pemilik proyek (owner) atau investor, dipresentasikan dalam bentuk mata uang.
• Disbenefit (D) adalah kerugian yang diterima secara tidak langsung akibat dari dilaksanakannya proyek.
• Cost (I) adalah biaya yang harus dikeluarkan untuk keperluan proyek, operasi dan pemeliharaan.
• Initial Cost (IC) adalah biaya awal atau biaya total dikurangi biaya operasi dan pemeliharaan.
• Operation and Maintenance (O & M) adalah biaya yang dikeluarkan untuk operasional dan pemeliharaan hasil proyek.
2.5.5.2Jenis B/C ratio
a. Conventional B/C ratio
Metode perhitungan B/C rasio ini yang sering digunakan, apabila dijelaskan bahwa analisis menggunakan B/C rasio tanpa disebutkan jenisnya maka yang dimaksudkan adalah Conventional B/C ratio. Perhitungan Conventional B/C ratio ini menggunakan persamaan berikut:
C D B C
B/ = −
Jika nilai B/C lebih besar atau sama dengan satu, mengindikasikan bahwa proyek mempunyai keuntungan ekonomis.
b. Modified B/C ratio
Dalam menghitung B/C rasio yang dimodifikasi akan memasukan unsur biaya operasi dan pemeliharaan sebagai komponen tersendiri yang dipisahkan dari komponen biaya. Komponen O dan M akan ditempatkan sebagai faktor pengurang benefit bersama dengan disbenefit. Sedangkan faktor pembagi oleh biaya awal (initial cost). Berikut ini persamaan matematisnya:
M O D B C B/ = − − &
c. Analisis Optimasi Pemilihan Alternatif dengan Peningkatan B/C ratio
Dalam persoalan pemilihan beberapa alternatif investasi dimana kondisinya tidak sama atau nilai biayanya mengalami kenaikan antara alternatif yang satu dengan yang lainnya, maka akan dilakukan analisis benefit cost ratio secara incremental (kenaikan B/C). Hal ini berfungsi untuk membandingkan antara investasi proyek yang satu dengan yang lainnya, dimana pembandingnya adalah investasi proyek yang mempunyai perbandingan benefit dan cost lebih besar. Prinsip perbandingannya bisa lebih dari satu alternatif investasi, kemudian dibandingkan secara bertingkat atau bersifat mutually exclusive.
