4 4 2.1
2.1 Peneliti TerdahuluPeneliti Terdahulu
Menurut penelitian yang dilakukan oleh Candra, S.A (2017) dalam jurnal Menurut penelitian yang dilakukan oleh Candra, S.A (2017) dalam jurnal pertambangan Unsri Volume 1 No.4 Agustus 2017, Jurusan Teknik Pertambangan pertambangan Unsri Volume 1 No.4 Agustus 2017, Jurusan Teknik Pertambangan
Universitas Sriwijaya dengan judul “
Universitas Sriwijaya dengan judul “Analisis Kinerja Pompa Tanah Agar SesuaiAnalisis Kinerja Pompa Tanah Agar Sesuai Dengan Kapasitas Feed Yang Dibutuhkan Jig Primer Pada
Dengan Kapasitas Feed Yang Dibutuhkan Jig Primer Pada Kapal Isap Produksi 17Kapal Isap Produksi 17 Di Laut Cupat Luar, Unit Penambangan Laut Bangka Pt Timah (Persero) Tbk Di Laut Cupat Luar, Unit Penambangan Laut Bangka Pt Timah (Persero) Tbk ”,”, metode pemecahan masalah yang diterapkan dengan melakukan perhitungan metode pemecahan masalah yang diterapkan dengan melakukan perhitungan terhadap kecepatan angkut dan debit material, perhitungan terhadap laju terhadap kecepatan angkut dan debit material, perhitungan terhadap laju pemindahan
pemindahan tanah tanah dan dan perhitungan perhitungan head head pompa pompa dalam dalam penentuan penentuan kemampuankemampuan angkut dan RPM Pompa. Data yang diperlukan pada penelitian ini terdiri atas data angkut dan RPM Pompa. Data yang diperlukan pada penelitian ini terdiri atas data primer dan data sekunder. Data
primer dan data sekunder. Data primer yang dibutuhkan dalam penelitian iprimer yang dibutuhkan dalam penelitian ini yaituni yaitu panjang ekuivalen dan
panjang ekuivalen dan diameter pipa diameter pipa tekan dan tekan dan pipa hisap, pipa hisap, ketinggian outlet pipa,ketinggian outlet pipa, jenis
jenis pipa pipa yang yang digunakan, digunakan, kondisi kondisi pipa, pipa, rpm rpm pompa pompa tanah tanah yang yang digunakan digunakan dandan hasil sampling. Data pendukung berupa data sekunder yang digunakan dalam hasil sampling. Data pendukung berupa data sekunder yang digunakan dalam penelitian
penelitian ini ini adalah adalah seperti seperti peta peta lokasi lokasi kerja, kerja, profil profil bor bor lokasi lokasi kerja, kerja, laporanlaporan penggalian, tabel
penggalian, tabel pasang surut pasang surut air laut, air laut, spesifikasi spesifikasi KIP 17 KIP 17 dan karakteristik dan karakteristik setiapsetiap lapisan penggalian.
lapisan penggalian.
Didapatkan hasil perhitungan kecepatan mesin penggerak pompa tanah Didapatkan hasil perhitungan kecepatan mesin penggerak pompa tanah yangyang digunakan pada Kapal Isap Produksi 17 adalah 1550 RPM. Feed jig primer yang digunakan pada Kapal Isap Produksi 17 adalah 1550 RPM. Feed jig primer yang dihasilkan pada lapisan pasir kasar kerikil (kaksa) dengan kedalaman 26,3 meter dihasilkan pada lapisan pasir kasar kerikil (kaksa) dengan kedalaman 26,3 meter adalah sebesar 89,27 m3/jam, kedalaman 28,3 meter adalah sebesar 86,74 adalah sebesar 89,27 m3/jam, kedalaman 28,3 meter adalah sebesar 86,74 m3/jam, kedalaman 30,2 meter adalah sebesar 84,46 m3/jam, kedalaman 32,3 m3/jam, kedalaman 30,2 meter adalah sebesar 84,46 m3/jam, kedalaman 32,3 meter adalah sebesar 82,07 m3/jam, kedalaman 36,5 meter adalah sebesar 77,69 meter adalah sebesar 82,07 m3/jam, kedalaman 36,5 meter adalah sebesar 77,69 m3/jam, kedalaman 37,5 meter adalah sebesar 76,71 m3/jam. Permasalahan yang m3/jam, kedalaman 37,5 meter adalah sebesar 76,71 m3/jam. Permasalahan yang terjadi pada KIP 17 adalah jumlah produksi yang tidak sesuai dengan target terjadi pada KIP 17 adalah jumlah produksi yang tidak sesuai dengan target produksi.
produksi. Rata-rata Rata-rata jumlah jumlah produksi produksi periode periode Januari Januari 2016 2016 sampai sampai dengan dengan JuliJuli 2016 adalah 16,60 ton/bulan dan produksi pada Agustus 2016 adalah sebesar 9,40 2016 adalah 16,60 ton/bulan dan produksi pada Agustus 2016 adalah sebesar 9,40
ton. Rata-rata target produksi periode Januari 2016 sampai dengan Juli 2016 ton. Rata-rata target produksi periode Januari 2016 sampai dengan Juli 2016 yaitu24,53 ton/bulan dan target produksi Agustus 2016 adalah 21,79 ton.
yaitu24,53 ton/bulan dan target produksi Agustus 2016 adalah 21,79 ton.
Hasil penelitian yang diperoleh tidak mencapai target produksi yang telah Hasil penelitian yang diperoleh tidak mencapai target produksi yang telah diterapkan oleh perusahaan yaitu 25 ton/bulan, Untuk mengatasi hal tersebut perlu diterapkan oleh perusahaan yaitu 25 ton/bulan, Untuk mengatasi hal tersebut perlu dilakukan penyesuaian kemampuan dan RPM pompa pada
dilakukan penyesuaian kemampuan dan RPM pompa pada masing masing pompa,masing masing pompa, sehingga tidak mengakibatkan kekurangan feed pada jig primer. Untuk sehingga tidak mengakibatkan kekurangan feed pada jig primer. Untuk memperoleh feed sebesar 170 m3/jam diketahui bahwa rpm mesin penggerak memperoleh feed sebesar 170 m3/jam diketahui bahwa rpm mesin penggerak pompa
pompa tanah tanah pada pada lapisan lapisan kaksa kaksa dengan dengan kedalaman kedalaman 26,3 26,3 meter meter adalah adalah 1783,851783,85 rpm, kedalaman 28,3 meter adalah sebesar 1801,07 RPM, kedalaman 30,2 meter rpm, kedalaman 28,3 meter adalah sebesar 1801,07 RPM, kedalaman 30,2 meter sebesar 1817,13 rpm, kedalaman 32,3 meter adalah sebesar 1834,56 rpm, sebesar 1817,13 rpm, kedalaman 32,3 meter adalah sebesar 1834,56 rpm, kedalaman 36,5 meter adalah sebesar 1868,46 rpm, kedalaman 37,5 meter adalah kedalaman 36,5 meter adalah sebesar 1868,46 rpm, kedalaman 37,5 meter adalah sebesar 1876,35 rpm.
sebesar 1876,35 rpm.
Menurut penelitian dari Satria, T (2017) dalam jurnal pertambangan unsri Menurut penelitian dari Satria, T (2017) dalam jurnal pertambangan unsri Volume 1 No.3 Mei 2017 Jurusan Teknik Pertambangan Universitas Sriwijaya Volume 1 No.3 Mei 2017 Jurusan Teknik Pertambangan Universitas Sriwijaya dengan judul
dengan judul ““Kajian Teknis Kemampuan Penyaliran Pompa Slurry TerhadapKajian Teknis Kemampuan Penyaliran Pompa Slurry Terhadap Daya Tampung Jig Pada Tb. 2.1 Tempilang Pt. Timah (Persero)Tbk, Bangka Daya Tampung Jig Pada Tb. 2.1 Tempilang Pt. Timah (Persero)Tbk, Bangka Belitung
Belitung””. Metode pemecahan masalah dengan mengumpulkan data-data yang. Metode pemecahan masalah dengan mengumpulkan data-data yang dibutuhkan baik itu primer hingga sekunder, yang kemudian diteruskan dengan dibutuhkan baik itu primer hingga sekunder, yang kemudian diteruskan dengan pengolahan data yang terdiri dari :
pengolahan data yang terdiri dari : 1.
1. Menghitung Menghitung jumlah tanah (Qh) yjumlah tanah (Qh) yang akan dang akan dipompakan, ipompakan, menghitung volumemenghitung volume fluida yang
fluida yang dipompakan atau dipompakan atau debit (Q), debit (Q), merhitung vomerhitung volume pemompaan lume pemompaan (Q)(Q) dan menghitung
dan menghitung Velocity limitVelocity limit (VL)(VL) slurry slurry yang digunakan sebagai batasyang digunakan sebagai batas kecepatan aliran dalam mengangkut partikel solid yang ada dalam campuran kecepatan aliran dalam mengangkut partikel solid yang ada dalam campuran slurry.
slurry. 2.
2. MenentukanMenentukan headhead total (H) dengan melakukan perhitungan untuktotal (H) dengan melakukan perhitungan untuk headhead airair bersih terlebih
bersih terlebih dahulu, yang kemudian dahulu, yang kemudian diaplikasikan dalam diaplikasikan dalam sebuah grafik sebuah grafik yangyang menentukan
menentukan head ratiohead ratio untuk mendapatkanuntuk mendapatkan head slurryhead slurry, kemudian menghitung, kemudian menghitung head slurry
head slurry untuk pompauntuk pompa slurry slurry, didapat berdasarkan, didapat berdasarkan head ratiohead ratio (HR) yang(HR) yang mengaplikasikan
mengaplikasikan spesific gravity spesific gravity daridari slurry slurry ke grafikke grafik head ratio.head ratio. 3.
3. Menghitung volume solid (Qs) yang dipompakan dihitung berdasarkan jumlahMenghitung volume solid (Qs) yang dipompakan dihitung berdasarkan jumlah konsentrasi volume (Cv) solid yang terdapat pada
4. Setelah diketahui volume solid (Qs), maka dihitunglah selisih volume solid yang dipompakan oleh pompa slurry dengan kemampuan daya tampung jig berdasarkan standar perusahaan tersebut.
Berdasarkan hasil penelitian diperoleh jumlah volume slurry yang dipompakan dengan berat jenis slurry 1,353 dan konsentrasi berat (Cw) solid sebesar 30% mencapai 464,153 m3/jam dengan konsentrasi volume (Cv) solidnya 17,6%. Dari hasil perhitungan, evaluasi untuk performa pompa, ternyata terjadi penurunan jumlah debit yang dipompakan, yang seharusnya jumlah debit slurry 660 m3/jam diakibatkan karena terjadinya kavitasi pada pompa, sedangkan performa untuk head, dan velocity limit sudah dalam keadaan standar. Volume pemindahan solid dengan menggunakan pompa slurry sebanyak 81,69 m3/jam untuk 2 jig primer, dan volume solid yang terbuang sebesar 27,268 m3/jam sehingga memerlukan penambahan 1 buah jig primer untuk menampung solid yang dipompakan. Kinerja penyaliran menggunakan pompa slurry terhadap daya tampung jig pada TB 2.1 Tempilang ternyata belum optimal, karena 2 buah jig yang digunakan saat ini tidak mampu menampung jumlah solid yang dialirkan oleh pompa slurry, sehingga menimbulkan overblast yang menyebabkan banyaknya solid yang terbuang atau terbawa ke tailing dan oleh karena itu maka diperlukan penambahan 1 buah jig primer.
2.2 Identifikasi Timah
Timah adalah sebuah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki simbol Sn (bahasa Latin: stannum) dan nomor atom 50. Unsur ini merupakan logam miskin keperakan, dapat ditempa ("malleable"), tidak mudah teroksidasi dalam udara sehingga tahan karat, ditemukan dalam banyak aloy, dan digunakan untuk melapisi logam lainnya untuk mencegah karat. Timah diperoleh terutama dari mineral cassiterite yang terbentuk sebagai oksida.
Mineral yang terkandung di dalam bijih timah pada umumnya mineral utama, yaitu cassiterite. Timah tidak ditemukan dalam unsur bebasnya dibumi akan tetapi diperoleh dari senyawaannya. Timah pada saat ini diperoleh dari mineral cassiterite atau tinstone.Cassiterite merupakan mineral oksida dari timah
SnO2, dengan kandungan timah berkisar78%. Contoh lain sumber biji timah yang lain dan kurang mendapat perhatian daripada cassiterite adalah kompleks mineral sulfide yaitu stanite (Cu2FeSnS4) merupakan mineral kompleks antara tembaga- besi-timah-belerang dan cylindrite (PbSn4FeSb2S14) merupakan mineral kompleks dari timbal-timah-besi-antimon-belerang dua contoh mineral ini biasanya ditemukan bergandengan dengan mineral logam yang lain.
Timah merupakan unsur ke-49 yang paling banyak terdapat di kerak bumi dimana timah memiliki kandungan 2 ppm jika dibandingkan dengan seng 75 ppm, tembaga 50 ppm, dan 14 ppm untuk timbal. Cassiterite banyak ditemukan dalam deposit alluvial/alluvium yaitu tanah atau sediment yang tidak berkonsolidasi membentuk bongkahan batu dimana dapat dapat mengendap di dasar laut, sungai, atau danau. Alluvium terdiri dari berbagai macam mineral seperti pasir, tanah liat, dan batu-batuan kecil. Hampir 80% produksi timah diperoleh dari alluvial/alluvium atau istilahnya deposit sekunder. Diperkirakan untuk mendapatkan 1 Kg Cassiterite, maka sekitar 7 samapi 8 ton bijih timah/alluvial harus ditambang disebabkan konsentrasi cassiterite sangat rendah.
2.3 Definisi Kapal Isap Produksi
Kapal Isap Produksi disingkat KIP adalah alat gali yang digunakan untuk menggali endapan mineral di bawah permukaaan air laut. Dimana peralatan mekanis dan pengolahan materialnya bertumpu pada sebuah ponton. Selanjutnya material hasil penggalian tersebut dipindahkan ke bagian pengolahan sementara, yaitu: instalasi pencucian. Bagian pengolahan sementara ini berfungsi sebagai media pemisah antara material yang mengandung endapan bijih timah (Sn) dengan material pengotor lainnya. Material endapan bijih timah (Sn) hasil pencucian ditampung di dalam karung bijih timah, sedangkan material pengotornya langsung terbuang sebagai tailing.
Kemampuan dalam melakukan operasi penggalian KIP dapat dinilai dari kedalaman maksimal yang mampu dilakukan serta jumlah material yang dapat dihisap per jamnya. Untuk kedalaman maksimal penggalian KIP dapat ditentukan dari panjang ladder serta sudut kemiringan maksimal ladder , sedangkan untuk
kemampuan hisap materialnya dilihat dari kapasitas hisap per jam dari pompa tanah yang digunakan pada pipa hisap.
2.3.1 Peralatan Gali Utama KIP 1. Ladder
Ladder berfungsi untuk menempatkan alat penggalian pada KIP seperti cutter , pipa tekan, pompa tanah dan pipa hisap. Panjang ladder sangat menentukan untuk mencapai kedalaman gali. Konstruksi ladder terdiri dari besi siku dan plat sebagai dinding. Ujung ladder dipasang cutter dan pangkal ladder
dipasang as sebagai tumpuan bagi naik turunnya ladder . Pompa isap tanah diletakkan di ladder dengan jarak 18 m dari cutter . Ladder digerakkan turun atau naik menggunakan kawat ladder yang dibantu oleh empat buah skep penghantar. 460 590 ` 500 mm ` 650 mm
drum Skep 4 Skep 2
Skep 3 Skep 1 400 mm ` 750 mm
Ladder
Skema
Ladderdan Kawat Penggerak
LadderCutter
Gambar 2.1 Skema ladder dan kawat penggerak ladder (Studi Kelayakan PT Bangka Prima Tin, 2010)
2. Cutter
Cutter merupakan alat utama yang berfungsi sebagai alat gali, alat potong dan alat memberai lapisan tanah. Cutter terletak di ujung ladder, sehingga dapat melakukan kontak langsung dengan lapisan tanah yang akan digali. Bentuk dan konstruksi cutter dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Cutter (Studi Kelayakan PT Bangka Prima Tin, 2010) 3. Pipa Hisap
Pipa hisap merupakan pipa yang terletak di depan pompa tanah berfungsi sebagai saluran untuk menghisap material yang telah dihancurkan oleh cutter dengan sumber kemampuan hisap berasal dari pompa tanah. Ujung dari pipa hisap berbentuk seperti mulut bebek dan terletak pada bagian bawah cutter. 4. Pompa Tanah
Pompa tanah dengan pipa hisapnya berfungsi untuk menghisap material hasil galian dari cutter yang selanjutnya ditransportasikan menuju saring putar melalui pipa tekan untuk diproses lebih lanjut diunit pencucian (Jig).
5. Pipa Tekan
Pipa tekan merupakan pipa yang berada di belakang pompa tanah berfungsi sebagai jalur untuk mengalirkan feed hasil hisapan pompa tanah menuju saring putar untuk diproses lebih lanjut.
2.4 Definisi Pompa Tanah
Pompa tanah merupakan peralatan mekanis yang digunakan untuk memindahkan cairan dari dataran rendah ke dataran tinggi atau untuk mengalirkan cairan dari daerah bertekanan rendah ke daerah yang bertekanan tinggi dan juga sebagai penguat laju aliran pada suatu sistem jaringan perpipaan. Pompa beroperasi dengan prinsip membuat perbedaan tekanan bagian masuk ( suction)
dengan bagian keluar (discharge). Dengan kata lain, pompa berfungsi mengubah tenaga mekanis dari suatu sumber tenaga (pengerak) menjadi tenaga kinetis (kecepatan), dimana tenaga ini berguna untuk mengalirkan cairan dan mengatasi hambatan yang ada disepanjang pengaliran.
Pompa tanah merupakan alat penambangan yang terdapat pada KIP yang berfungsi untuk memompakan material hasil penggalian cutter dari dasar laut
menuju saring putar. Kinerja pompa tanah sangat tergantung dengan kecepatan aliran yang dihasilkan oleh pompa tanah. Kecepatan aliran tersebut dipengaruhi oleh jenis material yang dipompakan. Material penggaliannya pun terdiri dari beberapa lapisan. Jenis-jenis lapisan tersebut dapat diketahui dengan profil bor
lokasi kerja. Data tersebut dipakai sebagai landasan atau dasar untuk mengidentifikasi sifat-sifat material penggalian seperti ukuran material dan berat jenis material.
2.4.1 Prinsip Kerja Pompa Tanah
Prinsip kerja pompa tanah adalah menghisap dan melakukan penekanan terhadap fluida. Pada sisi hisap ( suction) elemen pompa akan menurunkan tekanan dalam ruang pompa, sehingga akan terjadi perbedaan tekanan antara ruang pompa dengan permukaan fluida yang dihisap, akibatnya fluida akan mengalir ke ruang pompa. Elemen pompa akan diberikan tekanan sehingga fluida akan mengalir ke dalam saluran tekan (discharge) melalui lubang tekan.
Kemampuan dari luar diberikan kepada poros pompa untuk memutarkan impeller di dalam zat cair, maka zat cair yang ada di dalam impeller , oleh dorongan sudu-sudu ikut berputar. Timbul gaya sentrifugal, maka zat cair mengalir dari tengah impeller ke luar melalui saluran diantara sudu-sudu. Disini head tekan zat cair menjadi lebih tinggi. Demikian pula head kecepatannya bertambah besar karena zat cair mengalami percepatan. Zat cair yang keluar dari impeller akan ditampung oleh saluran berbentuk volute ( spiral ) dikelilingi impeller dan disalurkan ke luar pompa melalui nosel. Di dalam nosel ini sebagian head kecepatan aliran dibuat menjadi head tekanan. Jadi impeller pompa berfungsi memberikan kerja kepada zat cair, sehingga energi yang dikandungnya menjadi bertambah besar. Selisih energi per satuan berat atau head total zat cair antara
flens isap dan flens keluar disebut head total pompa. 2.4.2 Bagian-Bagian Komponen Pompa Tanah 1. Komponen yang Bergerak
a. Shaft (Poros), bagian ini berfungsi untuk meneruskan momen putar dari penggerak selama pompa dalam kondisi beroperasi, komponen ini berfungsi
sebagai dudukan impeller dan bagian yang bergerak lainnya.
b. Impeller , berfungsi untuk mengubah energi mekenis dari pompa menjadi energi kecepatan pada fluida yang dipompakan secara continue (terus-menerus). Dengan adanya proses ini maka aluran suctioni (hisap) akan bekerja secara maksimal dan terus menerus sehingga tidak ada kekosongan
fluida dalam rumah pompa.
c. Shaft Sleeve, berfungsi untuk melindungi shaft dari erosi, korosi dan keausan pada stuffing box, komponen ini bisa sebagai internal bearing , leakage joint dan distance sleever .
d. Wearing Ring , komponen ini dipasang pada casing (wearing ring casing ) dan impeller (wearing ring impeller ). Fungsi utama dari komponen ini yaitu agar meminimalisir kebocoran yang terjadi akibat adanya celah antara casing dan impeller .
a. Casing (rumah pompa), merupakan bagian terluar pompa sebagai pelindung elemen yang berada didalamnya, tempat kedudukan diffuser, intlet nozzle, outlet nozzle dan sebagai pengaruh aliran dari impeller yang mengubah energi kecepatan menjadi energi tekan.
b. Base Plate, berfungsi sebagai tempat dudukan seluruh komponen pompa. c. Disuffer, alat ini diletakkan pada pipa dengan cara dibaut. Fungsi dari alat
ini adalah mengarahkan aliran pada stage berikutnya dan mengubah energi kinetik pada fluida menjadi energi tekanan.
d. Wearing Ring Asing, alat ini dipasang pada casing untuk mencegah kebocoran yang terjadi akibat adanya celah pada casing dan impeller .
e. Stuffing Box, pada umumnya memiliki fungsi sebagai tempat kedudukan beberapa mechanical packing yang mengelilingi shaft sleve. Fungsi dari alat ini ialah mencegah kebocoran pada daerah dimana pompa menembus casing seperti udara yang dapat masuk kedalam pompa dan cairan yang keluar dari dalam pompa.
f. Discharge Nozzle, yaitu tempat keluarnya cairan yang bertekanan dari dalam pompa.
2.5 Variabel Perhitungan Kemampuan Pompa Tanah
Kemampuan adalah laju penggunaan energi yang biasanya diukur dengan satuan kilowatt (kW)
.
Pompa tanah digerakkan oleh mesin penggerak yaitu mesin hidrolik pompa tanah. Kemampuan yang dibutuhkan pompa tanah harus sesuai dengan debit angkut material dari masing-masing lapisan penggalian.Variabel yang mempengaruhi perhitungan kemampuan pada pompa seperti kecepatan angkut material, debit angkut material dan head dinamik yang harus dipenuhi oleh pompa tanah dan mesin penggeraknya. (Warman International, 2000)2.5.1 Kecepatan Angkut Material (
Lifting Velocity
)Kecepatan angkut material (lifting velocity) merupakan kecepatan aliran yang dibutuhkan untuk dapat menghisap dan memompakan suatu jenis material berdasarkan berat jenis, ukuran butir material dan diameter pipa pompa tanah
Menurut Warman International (2000), untuk mengetahui nilai dari kecepatan angkut yang dibutuhkan untuk dapat menghisap dan memompakan suatu material dapat dihitung dengan menggunakan rumusan yang terlihat pada persamaan 2.10 dengan terlebih dahulu mengetahui nilai dari konstanta durands
yang ditentukan dari grafik pompa yang diberikan oleh pihak Warman International kepada PT Timah Tbk seperti yang terlihat pada gambar 2.4 berikut :
Gambar 2.4 Durand’s limitting settling velocity parameter (Warman International, 2000)
Setelah diketahui nilai dari konstanta durand’s, maka dapat ditentukan nilai dari kecepatan angkut material yang dibutuhkan dalam proses pemompaan material menggunakan persamaan sebagi berikut :
... (2.1)
Keterangan :
VL = Kecepatan angkut material (m/detik) FL = Konstanta durand’s
g = Percepatan gravitasi (m/detik 2) S = Berat jenis material
Sl = Berat jenis air laut
Berikut merupakan tabel klasifikasi dan ukuran material berdasarkan Skala Wentworth yangmembagi ukuran material sedimen menjadi 11 jenis ukuran partikel yang ada pada tabel 2.1. Dimana ukuran butir material ini merupakan salah satu variabel yang dibutuhkan untuk menentukan nilai dari konstanta durand’s.
Tabel 2.1 Skala wentworth (Gary Nichols, 1999)
No. Nama Partikel Ukuran (mm)
1. Batuan ( Boulder ) >256
2. Batuan bulat (Cobble) 256 – 64
3. Batuan kerikil ( Pabble) 64 – 4
4. Butiran (Granule) 4 – 2
5. Pasir paling kasar (Very coarse sand ) 2 – 1
6. Pasir kasar (Coarse sand ) 1 – 0,5
7. Pasir sedang ( Medium sand ) 0,5 – 0,25
8. Pasir halus ( Fine sand ) 0,25 – 0,125
9. Pasir sangat halus (Very fine sand ) 0,125 – 0,0625
10. Lumpur (Silt ) 0,0625 – 0,0039
11. Liat (Clay) <0,0039
Adapun untuk berat jenis dari masing-masing material lapisan penambangan yang di hisap oleh pompa tanah menurut Harry Christady H (2002) diketahui melalui data tabel berat jenis material seperti yang terlihat pada tabel 2.2 dibawah ini.
Tabel 2.2 Berat jenis material penambangan (Harry Christady H, 2002)
No. Lapisan Penambangan Berat Jenis(SG)
1 Pasir kasar 2,65 2 Pasir halus 2,751 3 Pasir timah 7 4 Lanau anorganik 2.58 5 Lempung anorganik 2,75 6 Lempung organik 2,65 7 Kerikil 2,68 8 Humus 1,37 9 Gambut 1,8
2.5.2 Debit Angkut Material Pompa Tanah
Pada prinsipnya, pompa tanah memindahkan material tanah dari dasar laut dalam bentuk slurry. Dan debit pemompaan dari pompa tanah yang dilakukan akan sangat bergantung pada diameter pipa yang digunakan dan kecepatan angkut material yang direncanakan untuk diterapkan pada proses penambangan. Dalam menentukan debit dari sebuah pompa, harus diketahui terlebih dahulu kecepatan angkut yang dibutuhkan dan kemudian berapa diameter pipa tekan yang digunakan serta hitung luas penampangnya, kemudian untuk melakukan perhitungan debit dilakukan dengan perumusan sebagai berikut : (Bruce R
Munson, 2002)
... (2.2) Keterangan :
Q = Debit (m3/jam)
VL = Kecepatan angkut (m/jam)
A = Luas penampang pipa tekan (m2) 2.5.3 Laju Pemindahan Tanah
Laju pemindahan tanah merupakan debit angkut material dalam bentuk solid. Debit angkut material solid tersebut dapat dihitung dengan menggunakan
persamaan sebagai berikut (Anaperta, 2012). Persentase solid pada material penggalian adalah sebesar 10%, sehingga didapat persamaan sebagai berikut :
Laju Pemindahan Tanah =
9
x Debit angkut material (Q) ... (2.3) 2.5.4 Panjang Pipa EkuivalenPanjang pipa merupakan salah satu faktor utama yang mempengaruhi kinerja pompa. Pemilihan jenis pipa yang tepat dan perawatan pipa sangat diperlukan dalam mengalirkan suatu material, sehingga pipa dalam kondisi bagus. Rangkaian pipa terdiri dari pipa lurus dan aksesoris pipa. Panjang ekuivalen pipa dapat diketahui dengan menghitung belokan, panjang pipa lurus dan variasi pipa yang digunakan, sehingga kerugian akibat gesekan yang terjadi pada pipa dapat diatasi dengan baik (Warman International, 2000). Panjang belokan pipa dan variasi pipa dapat dilihat dari tabel 2.4 dan tabel 2.5.
Tabel 2.3 Panjang ekuivalen belokan pipa pompa tanah (Warman International, 2000) Internal Diameter (mm) 90° Long Radius Bend 90° Short Radius Bend
Elbow Tee Rubber
Hose Diaphrag m Velve Full Open 100 2,12 2,77 3,35 6,71 1,16 7,62 115 2,41 3,05 3,66 7,32 1,28 -125 2,71 3,66 4,27 4,88 1,06 1,55 150 3,35 4,27 4,88 10,06 1,55 18,29 200 4,27 5,49 5,40 13,11 2,41 19,81 250 5,18 6,71 7,92 17,07 2,99 21,34 300 6,10 7,92 9,75 20,12 3,35 28,96 350 7,01 9,45 10,97 23,16 4,27 28,96 400 8,23 10,67 12,80 26,52 4,88
-Tabel 2.4 Panjang pipa ekuivalen (Haruo Tahara, 2000)
No. Nama Alat Panjang Pipa Lurus Ekuivalen
1 Belokan 10° 10,67 D 2 Belokan 20° 13,3 D 3 Belokan 30° 16,5 D 4 Belokan 45° 20 D 5 Belokan 90° 32 D 6 Pipa U 75 D 7 Pipa T 60 D 8 Pipa Y 500 D 9 Flowmeter 300 D 10 Katup Sorong 7 D 11 Katup bola (DN 150) 60 D 12 Katup bola (DN 200) 67 D 2.5.4
H ead
PompaHead pompa adalah sebuah saluran linier vertikal untuk menunjukkan ketinggian maksimum sebuah pompa spesifik saat memompa fluida menuju outletnya (Sularso, Haruo Tahara, 2000). Sebuah pompa dengan spesifikasi tertentu akan menghasilkan “meter ketinggian” (head ) yang berbeda-beda pada fluida yang berbeda jenis pula.
Menurut Warman Internasional Ltd (2000), besar nilai dari Total Head Dinamik (Ht) yang bekerja pada rangkaian pompa tanah dapat diketahui melalui rumusan total head dinamik sebagai berikut :
Ht = Total Head Tekan (Hd) – Total Head Isap (Hs)... (2.4) 1. Total
H ead
Isap (Hs)Menurut Warman Internasional Ltd (2000), total head isap merupakan total head yang bekerja pada bagian pipa isap dari pompa tanah. Untuk mengetahui nilao dari total head isap dapat dihitung dengan perhitungan yang menggunakan beberapa variabel berikut ini :
a. Head Loss Kecepatan (Hvs)
Merupakan Head Loss yang disebabkan dari kecepatan material yang dipompakan, dimana head ini terdapat pada sepanjang bagian pipa isap pompa tanah. Untuk menentukan besar nilai dari head loss kecepatan (Hvs), diketahui melalui perhitungan dengan rumusan sebagai berikut. (Warman Internasional Ltd, 2000)
... (2.5)
Keterangan :
Hvs = Head gesek kecepatan pada pipa isap (m) v = Kecepatan material (m/detik)
g = Percepatan gravitasi (m/detik 2) b. Head Friksi Pipa (Hfs)
Merupakan head loss akibat gesekan yang terjadi pada bagian pipa isap pompa tanah. Dimana variabel yang mempengaruhinya yaitu jenis dan kondisi pipa, panjang pipa equivalen, debit aliran dan diameter pipa. Besar nialai dari head friksi pipa yang bekerja pada pipa isap pompa tanah, dapat diketahui melalui perhitungan, dengan rumusan sebagai berikut : (Hazen – William)
... (2.6)
Keterangan :
Hfs = Head friksi pipa isap (m)
L = Panjang ekuivalen pipa isap (m)
C = Konstanta berdasarkan jenis pipa dan kondisi pipa yang digunakan D = Diameter pipa (m)
Q = Debit material (m2/s)
Untuk menentukan besar nilai konstanta (C) maka dapat dilihat dalam tabel, dengan memperhatikan jenis dan kondisi pipa yang digunakan. Semakin
Hvs=
2.g
baik kondisi pipa, semakin besar nilai dari C, maka head friksi akan semakin kecil. Demikian juga sebaliknya, semakin buruk kondisi pipa semakin kecil nilai C maka head friksi akan semakin besar. Untuk mengetahui besarnya nilai C, dapat dilihat pada tabel 2.5.
Tabel 2.5 Kondisi pipa dan nilai c (Reuben M Olson)
Jenis Pipa C
Pipa sangat mulus
Pipa baja atau besi tuang baru Pipa kayu atau beton biasa
Pipa baja berkeling baru, pipa gerabah Pipa besi tuang lama, pipa bata
Pipa baja berkeling lama Pipa besi tua berkarat
Pipa besi atau baja sangat berkarat
140 130 120 110 100 95 80 60 c. Head Statik Pipa Isap (Zs)
Merupakan perbedaan tinggi vertikal dari bagian ujung bawah pipa hisap sampai kepada bagian ujung atas pipa hisap yang memompakan material hasil galian dari dasar laut.
Zs = Tg – Ti ... (2.7) Keterangan :
Zs = Head Statik Pipa Isap (m) Tg = Kedalaman gali (m)
Ti = Beda tinggi vertikal mulut isap dan pompa (m) d. Total Head Isap (Hs)
Merupakan jumlah total dari head yang berada pada bagian sisi isap pompa yang terdiri dari head loss kecepatan (Hvs), head loss gesekan pipa hisap (Hfs), dan juga head statik pipa isap (Zs).
Keterangan :
Hs = Total head isap (m)
Hvs = Head loss kecepatan pipa isap (m) Hfs = Head loss gesekan pipa isap (m) Zn = Head statik pipa hisap (m)
2. Total
H ead
Tekan Pompa (Hd) a. Head Loss Kecepatan (Hvd)Merupakan head loss yang diakibatkan karena kecepatan material yang dipompakan, dimana head ini bekerja pada sepanjang bagian pipa tekan dari pompa tanah.
... (2.9) Keterangan :
Hvd = Head gesek tekan (m)
v = Kecepatan material (m/detik) g = Percepatan gravitasi (m/detik 2) b. Head Statik Pipa Tekan (Zd)
Merupakan perbedaan tinggi vertikal antara awal material masuk di pipa tekan hingga ke bagian keluaran dari pompa tanah. (Warman International, 2000)
Zd = (Tg – Zs) + Tk ... (2.10) Keterangan :
Zd = Head statik pipa tekan (m) Tg = Kedalaman gali KIP (m) Tk = Tinggi pipa outlet (m) Zs = Ketinggian isap (m) c. Head Gesekan Pipa Tekan (Hfd)
Merupakan head pompa tanah yang timbul karena gesekan material yang terjadi sepanjang pipa tekan yang mengalirkan material hasil galian tersebut. (Warman International, 2000)
... (2.11)
Keterangan :
Hfd = Head friksi pipa tekan (m)
L = Panjang ekuivalen pipa tekan (m)
C = Konstanta berdasarkan jenis pipa dan kondisi pipa yang digunakan D = Diameter pipa (m)
Q = Debit material (m2/s) d. Total Head Tekan (Hd)
Merupakan total head dari bagian pipa tekan pompa tanah, yang terdiri dari head statik pipa tekan, head loss kecepatan dan juga head yang diakibatkan oleh gesekan sepanjang pipa tekan pompa tanah. (Warman International, 2000)
Hd = Zd + Hvd + Hfd ... (2.12)
Keterangan:
Hd = Total head tekan (m)
Hvd = Head loss kecepatan pipa tekan (m) Hfd = Head loss gesekan pipa tekan (m) Zd = Head statik pipa tekan (m)
2.5.5 Kemampuan Angkut Material Pompa Tanah
Kemampuan angkut material pompa tanah merupakan kemampuan yang dibutuhkan untuk dapat memompakan material penambangan menuju outlet pipa pompa tanah (Bruce R Munson, 2002). Perhitungan kemampuan pompa tanah
dengan formulasi dapat dilakukan dengan menggunakan rumus :
... (2.13)
Keterangan :
KW = Jumlah kemampuan yang dibutuhkan (Kilo Watt)
KW=Q.Ht.Sg
1,02.
Q = Jumlah debit pompa tanah (m3/jam) Ht = Total head dinamik (m)
η
= Efisiensi pompa tanah (%)Sg = Berat jenis slurry material
Adapun untuk menentukan berat jenis material slurry yang dihisap dan dipompakan oleh pompa tanah, menurut Baha Abulnaga (2002) dapat dihitung melalui persamaan berikut :
... (2.14)
Keterangan :
Sg
=
Berat jenis material slurry cw = Persentase solid slurry (%)ρ
s=
Berat jenis materialρ
l = Berat jenis air lautProduktivitas kapal isap produksi dipengaruhi oleh kinerja pompa tanah. Pompa tanah merupakan alat yang berfungsi untuk mengangkut material dalam bentuk pulp dari bawah dasar laut dan kemudian dialirkan menuju instalansi pencucian. Faktor yang mempengaruhi keberhasilan pada proses penggalian adalah kinerja dari pompa tanah sehingga perlu dilakukan penyesuaian terhadap kemampuan pompa tanah untuk masing-masing jenis lapisan yang digali.
Sg
