Prosiding Konferensi N
Prof.D
Pro
Prof.
Dra. Ida A
Prof. D
Prof.D
Prof. Ir.
Prof.Ir
Prof.Ir. IA Dwi Giri
Ir. IN Ary
Dr. I
Hak Cipta @ 2013 oleh KNEP I
Dilarang mereproduksi dan me
media apapun tanpa seijin Jurus
Dipublikasikan dan didistri
Udayana, Kampus Bukit Jim
i
IS
erensi Nasional Engineering Perhotelan
27 – 28 Juni, 2013
Ketua Editor
Dr. Ir. I K. G. Sugita, MT.
Editor Pelaksana
Ainul Ghurri, S.T., M.T., Ph.D.
I Made Gatot Karohika, S.T., M.T.
I Ketut Adi Atmika, S.T., M.T.
I G. Teddy Prananda, ST., MT.
Dr. I Made Parwata, ST., MT.
Penyunting Ahli
Prof.Dr. Tjok Gd. Tirta Nindhia (UNUD)
Prof.Dr. ING Antara M.Eng. (UNUD)
Prof.Dr.Ir. IGB Wijaya Kusuma (UNUD)
Prof Johny Wahyuadi M, DEA (UI)
Fauzun, S.T., M.T., Ph.D. (UGM)
ra. Ida Ayu Suryasih, M.Par .(Pariwisata,UNUD)
Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, ST,MT. (UNS)
Dr Sularjoko (UNDIP)
Dr Caturwati (UNTIRTA)
Prof.Dr.Ing. Mulyadi Bur (Sekjen BKSTM)
Prof. Ir. I Nyoman Sutantra M.Sc., Ph.D. (ITS)
Prof.Ir. ING Wardana, M.Eng., Ph.D. (UB)
Dwi Giriantari, MEng.Sc., Ph.D. (Teknik Elektro, UNU
Ir. IN Arya Thanaya, ME, Ph.D. (T. Sipil, UNUD)
Dr. Ir. I Wayan Surata, MErg (UNUD)
KNEP IV – 2013 Jurusan Teknik Mesin – Universitas U
mendistribusi bagian dari publikasi ini dalam
ijin Jurusan Teknik Mesin – Universitas Udayana.
didistribusikan oleh Jurusan Teknik Mesin
ukit Jimbaran, Bali 80362, Indonesia.
ISSN 2338 - 414X
rhotelan IV – 2013
tro, UNUD)
versitas Udayana.
i dalam bentuk maupun
ii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena
berkat rahmatNya acara Konferensi Engineering Perhotelan IV (KNEP-IV) bisa
terselenggara dengan sukses pada tanggal 27-28 Juni 2013 di Bali. KNEP-IV ini
diselenggarakan oleh jurusan Teknik Mesin Universitas Udayana dalam rangkaian
kegiatan BKFT ke 48 dan Dies Natalis ke 51 Universitas Udayana, didukung oleh
Badan Kerjasama Teknik Mesin (BKSTM) seluruh Indonesia.
KNEP IV – 2013 ini merupakan forum untuk mendiskusikan dan
mengkomunikasikan hasil-hasil penelitian terkini engineering dalam konteks
perhotelan; dan topik-topik pendukung lain dalam lingkup Teknik Mesin. Disamping
itu untuk meningkatkan kerja sama dengan organisasi profesi engineering perhotelan.
Hasil yang dihapakan adalah meningkatnya mutu riset-riset yang akan dilakukan,
meningkatnya daya kompetisi untuk mendapatkan grant penelitian, hubungan yang
baik inter akademisi dan antara akademisi dengan praktisi.
Konferensi ini mengangkat beberapa Grup topik yang meliputi:
1. Engineering perhotelan (EP): manajemen dan optimasi energi, manajemen
air, AC dan Chiller, pompa, perpipaan, maintenance, elektrikal, sistem
pengamanan, boiler, building service, bangunan hemat energi, dll.
2. Konversi energi (KE): Perpindahan panas, mekanika fluida, termodinamika,
sumber energi alternatif.
3. Teknik
dan
manajemen
manufaktur
(TMM): proses permesinan,
pembentukan, fabrikasi, sistem manufaktur, CAD-CAM, otomasi industri,
sistem pengontrolan.
4. Teknologi, pengujian dan pengembangan material (TPPM): Korosi,
pengelasan, pengecoran, polimer dan komposit, analisis kegagalan.
5. Bidang umum (BU): pendidikan Teknik Mesin, metode pengajaran, kebijakan
energi, pengelolaan dampak lingkungan.
Adapun jumlah artikel yang dipresentasikan dalam konferensi ini adalah
sebanyak 87 makalah yang mencakup ke lima topik di atas.
Kami mengucapkan terima kasih kepada Keynote speaker, para akademisi,
peneliti, praktisi dan professional di bidang perhotelan yang telah mengirimkan
artikelnya, serta semua pihak yang meliputi panitia pengarah, panitia pelaksana,
scientific committee dan sponsor yang telah terlibat dan membantu terselenggaranya
kegiatan ini dengan sukses.
Denpasar, Bali 28 Juni 2013
iii
DAFTAR ISI
Kata Pengantar
ii
Daftar Isi
iii
Makalah KNEP IV - 2013
iii
Grup Engineering Perhotelan
EP02
Studi perencanaan atap panel surya di hotel The Royale Krakatau Cilegon - Zawahar Islamy, Agung Sudrajad.
1
EP04
Aplikasi teknologi radio frequency identification (RFID) pada sistem monitoring kehadiran karyawan terintegrasi dengan teknologi informasi (TI) - N.M.A.E.D. Wirastuti, IGAK Diafari Djuni
5
Grup konversi energi
KE01Kaji eksperimental penurunan tekanan air dalam filter pasir aktif - Toto Supriyono, Herry Sonawan, Rizal A. P.
13
KE02
Koefisien Perpindahan Panas dan Kerugian Jatuh Tekanan Aliran di dalam Pipa - Rr. Sri Poernomo Sari, T. Aswinsyah Hassan, D. Saputra, R. Malau
21
KE03
Pengaruh variasi pembebanan terhadap efisiensi ideal dan aktual trubin gas unit Y.Z pada PLTGU X - Yusvardi Yusuf, Santoso Budi, dan Ian Hardiyanto
27
KE04
Metoda pengukuran performansi pengujian turbin angin di terowongan angin - Subagyo
33
KE05
Studi Eksperimental Medan Aliran Hilir Dibelakang Internal Flow Double Skewed Wall Cyclone (IFC2SW) - Gede Widayana, Herman Sasongko
37
KE06
analisa performa mesin dengan biodiesel terbuat dari virgin coconut oil pada mesin diesel - Annisa Bhikuning
43
KE07
Pengaruh bentuk mur pengunci impeller terhadap karakteristik pompa sentrifugal tipe aliran radial - Allo Sarira Pongsapan, Syamsul Arifin, Syukri Himran, Hafrison Salamba
49
KE08
Studi eksperimental pemanfaatan temperatur gas buang dari kendaran bermotor roda dua untuk pemanas kotak makanan pada layanan pesan antar (delivery service box) - Ismail Thamrin, Surya Hadi
59
KE09
Analisa karakteristik kebisingan yang ditimbulkan oleh rem drum kendaraan bermotor - Zulkarnain
iv
KE11Frekuensi pola aliran Vortex disekitar geometri dek jembatan - Subagyo
71
KE12
Peningkatan Kinerja Sepeda Motor 4 Tak Dengan Menambahkan Bubble Water Injection Pada Ruang Bakar Motor - NK. Caturwati
79
KE13
Studi karakteristik bahan bakar solar emulsi air - Agung Sudrajad, Ahmad Gofur.
85
KE14
Studi kemampuan tanaman rumah dalam penyerapan panas matahari untuk mengatasi panas local - Ahmad Syuhada dan Dharma Dawood
89
KE15
Waktu Ekstraksi Polutan Formaldehyde oleh Ventilasi Mekanik Aliran Sederhana, Bagian Kamar Tidur 1 untuk Rumah Tinggal dengan Menggunakan Simulasi untuk Kondisi Cuaca Perancis dan Indonesia - Dwinanto, Erni Listijorini
97
KE16
Analysis of rewetting time and temperature distributions during cooling process in vertical rectangular narrow channel - IGN. Bagus Catrawedarma, Indarto, Mulya Juarsa
103
KE17
Pemanfaatan energi angin pantai Anyer sebagai pembangkit listrik skala kecil – Erwin,Slamet Wiyono,Andri nofa
109
KE18
Simulasi numerik pemisahan aliran dingin-panas di dalam tabung vortex - Radi Suradi K, Sugianto
115
KE19
Karakterisasi sifat biolistrik lengkeng diamond river (dimocarpus longan) tambulampot terhadap perbedaan cuaca hujan dan tidak hujan - Hamdan Akbar Notonegoro, Rina Lusiani, Najmi Firdaus
123
Ke20
Pengujian nozzle flow meter sederhana dengan variasi rasio diameter - Ainul Ghurri, AA Adhi Suryawan dan IG Teddy Prananda Surya
129
KE21
Analisis performansi kolektor surya terkonsentrasi menggunakan receiver berbentuk silinder - Ketut Astawa, I Ketut Gede Wirawan, I Made Budiana Putra
137
KE22
The influence of compression ratio to performance of four stroke engine with used arak bali as a fuel - IGK. Sukadana, IKG. Wirawan
145
KE23
Study eksperimental geometri sirif kondensor terhadap unjuk kerja refrigerator - IGA Kade Suriadi, IGK. Sukadana
153
KE24
Pengaruh Besar Butiran Biji Jarak Dan Arang Sekam Padi Pada Briket Dengan Perekat Kanji Dan Tanah Liat Terhadap Kadar Air, Nilai Kalor Dan Laju Pembakarannya - Panca Sunu Pamungkas , I Wayan Joniarta, Made Wijana
v
KE25Pengaruh Penggunaan Cdi Standard Dangan Programmable Cdi terhadap Performance Sepeda Motor Empat Langkah 100 Cc - I GNP Tenaya, I GK Sukadana, Hendra Cipta
167
KE26
Kecepatan Api Laminar Pada Pembakaran Premixed Minyak Jatropha - I.K.G. Wirawan,I.N.G. Wardana, Rudy Soenoko, Slamet Wahyudi
175
KE27
Studi gasifikasi downdraft berbahan bakar biomasa - I Nyoman Suprapta Winaya, Made Sucipta, Nur Khotim Romadan
181
KE28
Evaluasi Sistem Pompa Booster
(Studi Kasus : di PDAM Kota Denpasar) - Made Suarda, I Putu Yasa
189
Grup Teknik dan Manajemen Manufaktur
TMM01
Redesain traktor capung meningkatkan kesehatan dan kepuasan petani di Subak Teba Mengwi Badung - I Ketut Widana
199
TMM02
Proses bubut pada berbagai jenis kayu untuk furniture - Rusnaldy, Achmad Widodo, Norman Iskandar, Berkah Fajar T.K
205
TMM03
Analisa kinerja traksi transmisi standar dan modifikasi pada berbagai kondisi jalan dengan kendaraan Suzuki Escudo 2.0 - Ketut Gunawan, I.N. Sutantra
211
TMM04
Analisa Stabilitas Kendaraan Dalam Rangka Meningkatkan Keamanan dan Kenyamanan Pengendara - Kadek Rihendra Dantes, I.N. Sutantra
219
TMM06
Pengaruh Perubahan Bentuk Bead Panel Kendaraan terhadap Frekuensi Alamiah pada Kondisi Batas Bebas-bebas - Sukanto I Made Miasa, R. Soekrisno
227
TMM07
Kaji Teoritik dan Eksperimental Defleksi Balok Dengan Penampang Yang Tidak Seragam - Mukhtar Rahman, Hammada Abbas,Ivonne Fredrika Yunita Polii
233
TMM08
Mesin pengasah batu permata - M. Yusuf dan Made Anom Santiana
241
TMM09
Online monitoring keausan cutting tool menggunakan audio signal - Ahmad Atif Fikri dan Muslim Mahardika, Teguh Pudji Purwanto, Andi Sudiarso, Herianto
247
TMM10
Pendekatan baru penentuan kemudahan proses m-EDM dengan menggunakan analisis dimensional teorema Buchingham π - Nidia Lestari dan Muslim Mahardika
vi
TMM11Identifikasi, pemodelan dan kompensasi ketidaktelitian pada konstruksi mesin CNC milling mini 5-axis tipe tilt – rotary table - Eri Yulius Elvys, Herianto, Subarmono
259
TMM12
Analisa bentuk profil dan dimensi supporting profile terhadap defleksi dan tegangan pada base kondensor unit - Purna Anugraha Suarsana , Ahmad Hanif Firdaus, Ismi Choirotin, Moch. Agus Choiron
265
TMM13
Simulasi 2D dan 3D pada proses multi-pass equal channel angular pressing (ECAP) - Khairul Anam, Moch. Agus Choiron
273
TMM14
Pemodelan hyper elastic material untuk pengembangan desain baru gasket karet - Fikrul Akbar Alamsyah, Moch. Agus Choiron
279
TMM15
Analisa lebar kontak dan tegangan kontak untuk pengembangan desain gasket tipis - Moch. Agus Choiron, Avita Ayu Permanasari, I Made Gatot Karohika
285
TMM16
Analisis kekuatan struktur pallet menggunakan metode elemen hingga - Tria Mariz Arief, Sugianto
291
TMM17
Analisa kekuatan desain meja kursi lipat dengan simulasi computer - Jatmoko Awali, Dicky Adi Tyagita, dan Moch. Agus choiron
299
TMM19
Perancangan trolli barang yang ergonomis dan efisien untuk pramuniaga pertokoan Glodok Jakarta - I Wayan Sukania, Silvi Ariyanti, Ivan Wibowo
305
TMM20
Proses produksi pembuatan kapal layar phinisi untuk meminimalkan waktu produksi dengan model pert ( programming evaluation dan review technique ) - dirgahayu lantara
311
TMM21
karakteristik traksi dan kinerja transmisi pada sistem gear transmission dan gearless transmission - A.A.I.A. Sri Komaladewi, I Ketut Adi Atmika
319
TMM22
analisis sistem pengapian : distributor ignition system dan distributorless ignition system sebagai upaya meningkatkan kualitas pembakaran - Liza Rusdiyana, Bambang Sampurno, Syamsul hadi, I.N. Sutantra
325
TMM23
the dexterous of smooth motion for a three fingered robot gripper – Wayan Widhiada, S.S.Douglasand J.B.Gomm
333
TMM24
Teknologi Tepat Guna Peralatan Sterilisasi Baglog untuk Meningkatkan Kualitas Produk Jamur Tiram pada UKM Jamur Tiram Pacet Mojokerto - Liza Rusdiyana, Eddy Widiyono, Suhariyanto
vii
TMM25Aplikasi Electronic Control MODULE (ECM) pada pengendalian emisi gas buang - I Ketut Adi Atmika
349
Grup Teknologi, Pengujian dan Pengembangan Material
TPPM01Pengaruh perlakuan quench temper 600oC ,640oC, 690oC dan pengelasan terhadap sifat mekanik dan struktur mikro baja perkakas untuk aplikasi mold dan dies - Abdul Azis
355
TPPM02
Analisis karakteristik getaran pada balok jepit bebas yang terbuat dari material komposit serat bamboo - Hammada Abbas dan Mukhtar Rahman
361
TPPM03
Penerapan metode sentrifugal pada proses pengecoran produk komponen otomotif dalam rangka peningkatan fasilitas praktikum di Laboratorium Bahan dan Metalurgi Polban - Waluyo M Bintoro, Undiana B, dan Duddy YP
369
TPPM04
Kekuatan tarik komposit matrik polimer berpenguat serat alam bambu gigantochloa apus jenis anyaman diamond braid dan plain weave - Sofyan Djamil, Sobron Y Lubis, dan Hartono
377
TPPM05
Analisis perubahan laju korosi dan kekerasan pada pipa baja ASTM A53 akibat tegangan dalam dengan metode C-ring - Johannes Leonard
385
TPPM06
Pengaruh proses penghalusan butir dengan metode pengerolan panas terkontrol dan pengerolan dingin-anil terhadap struktur mikro baja SCM 445 - I Gusti Bagus Eka Nitiya
389
TPPM07
Penambahan cil pada desain sistem saluran (gating system) low pressure die casting (LDPC) untuk mereduksi kebocoran akibat hole pada produk kran hotel dengan simulasi Procast V2008 - Muhammad Fitrullah, Koswara, dan Ricky Parmonangan
395
TPPM08
Analisis J-Integral dengan ADVENTURE System - Irsyadi Yani
405
TPPM09
Aplikasi Multichart Diagram Dalam Desain Dan Manufaktur Tungku Pengecoran Kuningan CuZn30 Menggunakan Bahan Bakar Briket Batubara Kalori Rendah - Diah Kusuma Pratiwi
411
TPPM10
Seal performance of centrifugal pump mechanical seals - Cokorda Prapti Mahandari, Ariyanto
419
TPPM11
Pengaruh komposisi larutan, variasi arus dan waktu proses pelapisan Chrome pada plastik ABS terhadap kekerasannya - Ahmad Zohari, Kusmono, Soekrisno
425
TPPM12
Pengaruh Perlakuan Alkali pada Kekuatan Tarik Serat Kenaf - Henny Pratiwi, R. Soekrisno, Harini Sosiati
viii
TPPM13Peningkatan kekuatan tekan dan impak material rotan dengan proses laminasi resin epoksi - Agustinus P.Irawan, Frans J. Daywin, Fanando, Tommy A.
433
TPPM14
Perancangan dan pembuatan cetakan sampel multi komposisi untuk aplikasi blok rem komposit kereta api - Agus Triono, IGN Wiratmaja Puja, Satryo Soemantri B., Aditianto R.
437
TPPM16
Sifat mekanik dan struktur mikro paduan cu-sn bahan genta dengan metode investment casting –
I Made Gatot Karohika, I Nym Gde Antara
.
441
TPPM17
Sifat Mekanis Komposit Berpenguat Serat Tapis Kelapa Sebagai Bahan Alternatif Bumbung Gender Wayang - I Putu Lokantara, Ngakan Putu Gede Suardana, I Made Gatot Karohika
449
TPPM18
Pengaruh Komposisi Penguat SiC Wisker dan Al2O3 pada Aluminium Matrix Composite (AMC) terhadap Kekerasan Setelah Proses Sintering - Ketut Suarsana, Rudy Soenoko, Agus Suprapto, Anindito Purnowidodo, Putu Wijaya Sunu
459
TPPM19
Karakterisasi serbuk hasil produksimenggunakan metode atomisasi - M. Halim Asiri
465
TPPM20
identifikasi unsur utama penyusun permukaan bahan baja ringan dengan laser-induced breakdown spectroscopy (libs) - Hery Suyanto
473
TPPM21
Karakteristik kekuatan bending komposit polyester diperkuat serat pandan wangi dengan filler serbuk gergaji kayu 5% - Nasmi Herlina Sari, IGNK Yudhyadi, Emmy Dyah S
477
TPPM22
Analisa kekuatan impact komposit serat pandan wangi-polyester dengan filler serbuk gergaji kayu - IGNK Yudhyadi, Nasmi Herlina Sari
487
TPPM23
Distribusi Kekerasan Baja AISI 1045 Akibat Pemberian Proses Pack Carburizing dengan Media Karburasi Arang Batok Kelapa dan Arang Tulang Sapi - Dewa Ngakan Ketut Putra Negara, I Ketut Gde Sugita, I Dewa Made Kirshna Muku
495
TPPM24
uji fourier transform infrared spectroscopy tentang pengaruh perlakuan naoh dan koh pada serat arenga pinnata - Nitya Santhiarsa,Eko Marsyahyo, Achmad Assad Sonief, Pratikto
503
TPPM25
Keausan cylinder liner blok mesin kendaraan roda dua akibat beban kontak ring piston - I Made Widiyarta, Tjok Gde Tirta Nindhia dan Arif Widyanto
513
TPPM26
Analisis kegagalan Korosi Pada Tangki Penyimpan Air Panas Terbuat Dari Baja Nirkarat - Tjokorda Gde Tirta Nindhia, I Putu Widya Semara , I Wayan Putra Adnyana, I Putu Gede Artana
ix
TPPM27Kekuatan Tarik dan Lentur Komposit Berpenguat Serat Bambu Orientasi Acak yang Dicetak dengan Teknik Hand Lay-Up - I Wayan Surata, I Putu Lokantara, Adhika Rakhmatullah
523
TPPM28
Fenomena beating padagamelan Bali sebagai local genius akustik musik tradisionalBali. - I Ketut Gede Sugita, I Made Kartawan
529
TPPM29
Karakteristik sifat tarik dan mode patahan komposit polimer dengan penguat serat sabut kelapa - I Made Astika, I Putu Lokantara, I Made Gatot Karohika dan I Gusti Komang Dwijana
535
TPPM30
Penerapan model ergo termal injektor udara pembakaran dapat mempercepat proses peleburan perunggu serta mengurangi kadar polutan pada perajin gamelan Bali di desa Tihingan –
Priambadi,Si Putu Gede Gunawan Tista
543
TPPM31
Sifat tarik komposit unsaturated polyester serat sisal local - NPG. Suardana, I Made Astika , Ikhsan Dwi Gusmanto
549
Grup Bidang Umum
BU01Analisis profesionalisme lulusan Program Studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Bali yang bekerja pada industry - Made Anom Santiana dan M. Yusuf
555
BU02
Tingkat Pencemaran Udara Pada Areal Parkir Bawah Tanah
Di Kota Denpasar - Cok Istri Putri Kusuma Kencanawati dan AAIA Sri Kumala Dewi
561
BU03
Penerapan desain sistem pembelajaran melalui model contextual teaching learning (CTL) untuk meningkatkan kualitas dan efektifitas pembelajaran mata kuliah fisika dasar II - I Made Dwi Budiana Penindra, I Gede Teddy Prananda Surya
565
BU04
Pengembangan media pembelajaran berbasis komputer guna meningkatkan pemahaman mahasiswa pada mata kuliah aljabar linier – I Made Gatot Karohika dan I Gusti Ngurah Putu Tenaya
571
BU05
Pembelajaran Ilmu Metrologi Industri Dengan Student Centered Learning Dan Multimedia - I Gede Putu Agus Suryawan
577
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
189
Evaluasi Sistem Pompa Booster
(Studi Kasus : di PDAM Kota Denpasar)
Made Suarda
1), I Putu Yasa
2)1)
Jurusan Teknik Mesin, Universitas Udayana, Bali-Indonesia
2)
Kepala Bagian Perencanaan PDAM Kota Denpasar, Bali-Indonesia made.suarda@me.unud.ac.id
Abstrak
Secara keseluruhan spesifikasi pompa booster PDAM Kota Denpasar dengan kapasitas total terpasang 1.225 liter/detik. Salah satu pompa booster yang ada di PDAM Kota Denpasar adalah pompa booster jalur selatan di IPA Ayung III – Belusung Denpasar. Pompa booster ini dipergunakan untuk memperkuat aliran dari reservoir Belusung ke jalur Selatan melalui pipa 8 inchi. Sistem pompa booster ini mempunyai kapasitas total terpasang 45 liter/detik, namun pada operasionalnya sistem pompa booster ini yang telah dilengkapi dengan sistem variable-speed pada setting tekanan 4,3 bar hanya mampu mengalirkan air rata-rata hanya sekitar 18,65 liter/detik, hampir setara dengan hanya performansi satu unit pompa. Padahal pompa ini sudah diseting bekerja pada Best Efficiency Point-nya, namun aktualnya pompa bekerja jauh menyimpang. Untuk itu perlu dilakukan evaluasi untuk mengidentifikasi penyebab penyimpangan unjuk kerja pompa booster tersebut. Berdasarkan hasil evaluasi yang telah dilakukan penyimpangan performansi pompa booster jalur selatan tersebut diakibatkan karena ketidak sesuaian sistem perpipaan isap dan tekan serta header pompa. Secara keseluruhan spesifikasi pompa booster jalur selatan PDAM Kota Denpasar dengan kapasitas terpasang 45 liter/detik melalui pipa berdiameter 8 inchi tidak sesuai dengan debit air yang dialirkan yaitu hanya 18,65 liter/detik pada setting tekanan 4,3 bar. Jadi unjuk kerja pompa booster jalur selatan ini hanya 41 persen dari yang direncanakan. Secara umum pompa dapat bekerja dengan baik, penyimpangan performansi pompa booster tersebut teridentifikasi disebabkan karena sistem perpipaan yang tidak sesuai sehingga mengakibatkan turbulensi atau shock losses yang tinggi. Diantaranya adalah diameter pipa header pompa booster jalur selatan yang hanya 8 inchi semestinya minimal 12 inchi; jarak antara pompa dan pipa header sangat pendek dimana semestinya (ditambahkan pipa spacer) minimal 1 meter; koneksi ke pipa heade menggunakan Tee-T dengan Tee-Y.
Kata kunci: pompa booster, performansi pompa, perpipaan pompa, PDAM Kota Denpasar
1. Latar belakang
Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) kota Denpasar menggunakan 3 unit Instalasi Pengolah Air (IPA) dengan total kapasitas 725 l/dt yang menggunakan sumber air baku permukaan, 2 unit dengan kapasitas 550 l/dt menggunakan air baku dari Tukad Ayung dan 1 unit dengan kapasitas 175 l/dt dengan air baku dari Tukad Waribang. Total kapasitas IPA ini adalah 62% dari kapasitas total produksi (1.165 l/dt). Wilayah administrasi kota Denpasar memiliki keterbatasan kapasitas sumber air baku permukaan yang ada, sehingga penambahan kapasitas produksi harus menggunakan air bawah tanah yaitu sumur bor.
Pada tahun 2012, PDAM kota Denpasar menggunakan 21 unit sumur bor yang terletak di Kecamatan Denpasar Utara sebanyak 5 unit, Kecamatan Denpasar Barat ada 2 unit, Kecamatan Denpasar Timur sebanyak 8 unit dan Kecamatan Denpasar Selatan ada 6 unit. Kapasitas produksi dari 20 unit sumur bor tersebut adalah 440 l/dt, atau 38% dari kapasitas unit produksi tahun 2012 (1.208 l/dt). Secara keseluruhan spesifikasi pompa sumur bor dengan kapasitas total terpasang 469 liter/detik telah sesuai dengan kapasitas sumur total yang ada yaitu 497 liter/detik. Kapasitas produksi dari tiap unit sumur bor bervariasi antara 2 – 70 l/dt. Ada 7 unit dari 20 unit sumur bor yang berkapasitas dibawah 10 l/dt, yaitu seluruh sumur bor yang ada di Kecamatan Denpasar Utara (5 unit) dan Kecamatan Denpasar Barat (2 unit). Dari data produksi 5 tahun terakhir, kapasitas setiap produksi setiap sumur bor relatif tetap.
Pada sistem IPA Ayung dan Waribang, air hasil produksi disimpan ke dalam reservoir. Kemudian dari reservoir hasil produksi dialirkan ke jaringan pipa distribusi dengan menggunakan pompa booster/distribusi. Semula pengaliran air dari reservoir R1 di Belusung ke jaringan pipa distribusi hanya dilakukan secara gravitasi. Ternyata dengan pengaliran secara gravitasi ada beberapa daerah yang tidak mendapat pelayanan air minum. Untuk meningkatkan debit dan tekanan air di jaringan distribusi pada daerah-daerah tertentu, maka di reservoir R1 di Belusung dipasang pompa booster sebagai berikut :
1. Tiga unit pompa yang dipasang pada ruang booster di komplek IPA Ayung III, yang masing-masing
berkapasitas 15 l/dt dan head 40 meter dialirkan melalui pipa 8”, untuk meningkatkan pelayanan di daerah
Denpasar Barat. Pada saat peninjauan lapangan awal bulan Februari 2012, ke 3 pompa ini dalam keadaan operasi dengan debit total 22 l/dt dan tekanan 50 meter.
2. Empat unit pompa yang dipasang pada ruang booster di komplek IPA Ayung III, yang masing-masing
berkapasitas 25 l/dt dan head 40 meter dialirkan melalui pipa 10”, untuk meningkatkan pelayanan di daerah
Denpasar Timur. Pada saat peninjauan lapangan awal bulan Februari 2012, ke 4 pompa ini dalam keadaan operasi dengan debit total 25 l/dt dan tekanan 50 meter.
3. Lima unit pompa submersible yang dipasang pada atap reservoir R1 di komplek IPA Ayung III, yang masing-masing berkapasitas 60 l/dt dan head 40 meter dialirkan melalui pipa diameter 16”, yang direncanakan untuk menambah air yang mengalir ke inline booster pump Lembusura.
Prosiding KNEP IV 2013
• ISSN 2338 - 414X
190
menambah tekanan air di jaringan pipa distribusi, khususnya di wilayah Denpasar Barat, maka di Lembusura dipasang 2 unit booster pump dengan debit 90 l/dt dan tekanan 80 m, yang dialirkan melalui pipa diameter 10”. Penambahan booster pump ini cukup membantu meningkatkan tekanan pada daerah yang direncanakan. Namun sistem pengaliran ini perlu dievaluasi kembali secara menyeluruh dengan modeling hidrolis, termasuk dengan memperhitungkan perkembangan kapasitas produksi air minum pada masa yang akan datang.
Salah satu pompa booster yang ada di PDAM Kota Denpasar adalah pompa booster jalur selatan di IPA Ayung III – Belusung Denpasar. Pompa booster ini dipergunakan untuk memperkuat aliran dari reservoir Belusung ke jalur Selatan melalui pipa 8 inchi. Sistem pompa booster ini mempunyai kapasitas total terpasang 45 liter/detik, namun pada operasionalnya sistem pompa booster ini yang telah dilengkapi dengan sistem variable-speed pada setting tekanan 4,3 bar hanya mampu mengalirkan air rata-rata hanya sekitar 18,65 liter/detik, hampir setara dengan hanya performansi satu unit pompa. Padahal pompa ini sudah diseting bekerja pada Best Efficiency Point-nya, namun aktualnya pompa bekerja jauh menyimpang. Untuk itu perlu dilakukan evaluasi untuk mengidentifikasi penyebab penyimpangan unjuk kerja pompa booster tersebut.
2.
Tinjauan Pustaka
Sistem instalasi pompa booster pada umunya menggunakan dua atau lebih unit pompa yang disusun operasinya secara paralel. ada di PDAM Kota Denpasar adalah Pompa booster jalur selatan di IPA Ayung III – Belusung Denpasar seperti pada Gambar 1. Mengoperasikan dua pompa secara paralel dan mematikan salah satu jika kebutuhan menjadi lebih rendah, dapat menghasilkan penghematan energi yang signifikan. Dapat digunakan pompa yang memberikan debit aliran yang berbeda-beda. Pompa yang dipasang secara paralel merupakan sebuah opsi jika head statik lebih dari lima puluh persen head total. Gambar 2 memperlihatkan kurva pompa untuk pompa tunggal, dua pompa yang beroperasi secara paralel. Gambar ini juga memperlihatkan bahwa kurva sistim pada umumnya tidak berubah dengan jalannya pompa secara paralel. Debit aliran lebih rendah dari penjumlahan debit aliran berbagai pompa.
Gambar 1 Instalasi sistem pompa
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
191
Operasi pompa paralel bertujuan untuk mendapatkan kapasitas aliran yang lebih besar (karena satu pompa tidak mencukupi), atau jika sistem aliran membutuhkan debit yang dibutuhkan bervariasi yaitu dengan menghidup-matikan satu atau lebih unit pompanya. Jika tiga unit pompa yang sama dengan kapasitas Q diparalel maka debit yang dihasilkan secara teoritis (Qp) adalah [9] :
Qp = 3 x Q (1)
Namun karena makin besar debit aliran mengakibatkan kecepatan aliran dalam perpipaannya meningkat sehingga head losses yang terjadi meningkat pula maka debit aktual (Qpa) yang dihasilkan lebih kecil.
Qp < 3 x Q (2)
Perencanaan pompa pada umumnya adalah over-design atau melibihi spesifikasi kebutuhan awalnya untuk mengantisipasi kebutuhan di masa akan datang, sehingga operasi pompa harus dicekik pada katup dischargenya untuk menyesuaian kondisi operasi pompa dengan spesifikasi pompanya. Memang hal ini dapat menghemat investasi di hari yang akan datang, namun mengakibatkan permasalahan di saat ini yaitu biaya pemeliharaan yang muncul. Karena pencekikan kontrol valve yang berlebihan akan mengakibatkan proses throttling. Operasi
throttling akan mengakibatkan :
a) kerugian energi akibat head losses pada kontrol valvenya b) memperpendek umur pompa dan perlengkapan perpipaannya c) energi akibat throtling dirubah menjadi panas dan getaran
d) dapat mengakibatkan defleksi pada poros pompa, dan mempercepat kerusakan pada seal dan bantalan poros pompa
e) pompa akan berisik/bising
Persamaan kontinyuitas untuk aliran tak termampatkan (incompressible),
2 1 .
.v v
Q (3)
Persamaan ini adalah sangat bermanfaat dalam analisa aliran dalam pompa.
Performansi pompa yang utama adalah kapasitas discharge atau laju aliran (Q), dan head total pompa (H). Kedua parameter tersebut harus diketahui dalam pemilihan pompa, disamping karakteristik lainnya seperti efisiensi, daya, putaran dan lain sebagainya. Kapasitas pompa dihitung berdasarkan kebutuhan air yang harus ditransmisikan untuk memenuhi kebutuhan penduduk, atau berdasarkan kapasitas sumber air yang tersedia yang akan dipompa jika kapasitas sumber air lebih kecil dari kapasitas yang dibutuhkan. Maka kapasitas pompa dapat dihitung dengan persamaan berikut:
)] / ( , ].[ [ )] / ( , [ 3
ha r i ja m P ompa Oper a si La ma
P ompa Jumla h
ha r i m Dibutuhka n ya ng
Air Volume
Qp (4)
Head merupakan energi spesifik yang dihasilkan oleh pompa. Head pada umumnya dinyatakan dalam tinggi kolom air dan umumnya dalam satuan meter. Persamaan energi per satuan berat fluida untuk sistem pompa Gambar 4.1 adalah:
L d d d p s s s H g v p z H g v p
z
2 2 2 2
Dimana: zs = head statis elevasi isap/suction pompa (m) zd = head statis elevasi buang/discharge pompa (m) ps = head statis tekanan isap/suction pompa (N/m2) pd = head statis tekanan buang/discharge pompa (N/m2)
vs = head dinamis kecepatan fluida pada ujung isap/suction pompa (m/det) vd = head dinamis kecepatan fluida pada ujung buang/discharge pompa (m/det) Hp = head pompa (m)
HL = head losses total instalasi perpipaan sistem pompa (m) Oleh karena itu head total pompa adalah:
L s d s d s d p H g v v p p z z
H )
2 ( ) ( ) ( 2 2 (5)
Head kerugian (head losses) yang terjadi pada instalasi pompa terdiri atas head kerugian gesek di dalam pipa (mayor losses) dan head kerugian di dalam asesories perpipaan (minor losses) seperti belokan-belokan,
reducer/diffuser, katup-katup dan sebagainya. Untuk menghitung kerugian gesek di dalam pipa dapat dipakai persamaan berikut, yaitu:
HM = ƒ.
g V D L 2 2 (6) Dimana:
HM = Head kerugian gesek dalam pipa (m) f = Koefisien kerugian gesek
G = Percepatan gravitasi (m/dt2) L = Panjang pipa (m)
D = Diameter dalam pipa (m)
Sedangkan kerugian pada assesories pipa dapat dihitung dari persamaan :
Hm = K.
Prosiding KNEP IV 2013
• ISSN 2338 - 414X
192
Hm = Head kerugian gesek dalam pipa (m) K = Koefisien kerugian assesories pipa
Daya poros pompa adalah daya yang masuk pada poros pompa yang diberikan oleh mesin penggerak mula (prime-mover), yaitu :
op p p sh
H Q P
. .
(8)
Dimana:
Psh = Daya poros pompa (Watt) = Berat jenis air (/m3) op = Efisiensi total pompa
Sedangkan daya listrik yang dibutuhkan pompa adalah :
mot sh mot
P P
(9)
Cos I V
Pmot 3. .. (10)
Dimana:
Pmot = Daya motor pompa (Watt) mot = Efisiensi motor listrik pompa V = Tegangan suplai listrik (volt) I = Arus listrik (Amp.)
Cos= Faktor daya listrik
Shock losses adalah bentuk kerugian energi yang diakibatkan oleh turbulensi atau shock pada aliran fluida, biasanya berhubungan dengan perubahan arah aliran atau perubahan tiba-tiba pada ukuran pipa yang mengakibatkan perubahan kecepatan yang drastis. Profil kecepatan yang telah stabil terganggu dan mengakibatkan kerugian tekanan yang mana ditandai dengan adanya arus pusar (eddy current). Pemisahan aliran yang utamanya terjadi pada pengecilan ataupun pembesaran pipa juga menjadi sebab terbentuknya shock losses. Pemisahan terjadi ketika aliran utama fluida tidak lagi mengikuti dinding dan berpisah, menyebabkan arus yang tidak biasa di daerah yang kosong [10].
Salah satu bentuk shock losses yang terjadi pada sambungan atau fitting yaitu shock losses pada tee T. Adapun skema aliran fluida yang mengalir didalam tee T dan dampak dari shock losses yang terjadi adalah adalah seperti pada Gambar 3.
Gambar 3. Aliran fluida pada dua buah tee T
Seperti telah dijelaskan sebelumnya, arus pusar yang terjadi akan menyebabkan kekacauan aliran fluida di dalam pipa. Gambar 3 menunjukkan bahwa aliran yang mengalir dari A menuju B akan terhalang oleh arus pusar yang terjadi di tee T1 dan di tee T2 sehingga fluida yang mengalir menuju B jumlahnya mengalami penurunan.
Sistem pompa terdiri dari tiga komponen utama, yaitu unit pompa, perpipaan dan panel kontrol. Jai perpipaan merupakan bagian integral dari sistem pompa[1], sehingga perpipaan suatu sistem perpipaan sangat mempengaruhi unjuk kerja pompa tersebut. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam merencanakan sistem perpipaan suau pompa antara lain yaitu :
a. Desain bak intake
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
193
Gambar 4. Pipa inflow dan buffle pada bak intake pompa[1]
b. Jarak antara pipa isap pompa
Jarak minimal antara pipa isap adalah tiga kali diameter pipa isap pompa.
Gambar 5. Jarak minimum pipa isap pompa[1] c. Percabangan Tee-Y
Untuk mengurangi turbulensi aliran maka hindarkan pengunaan percabangan Tee-T, akan tetapi gunakan Tee-Y.
Gambar 6. Tee-Y d. Panjang minimum pipa isap pompa
Panjang pipa lurus minimal sebelum isap pompa dan belokan adalah sepuluh kali diameter pipa isap pompa.
Gambar 7. Pipa lurus minimum pada sisi isap pompa e. Diameter pipa isap dan tekan
Prosiding KNEP IV 2013
• ISSN 2338 - 414X
194
f. Penggunaan eccentric reducer
Gunakan eccentric reducer untuk menghubungkan nozel (mulut) isap pompa.
Gambar 8. eccentric reducer pada mulut isap pompa[1]
3.
Hasil dan Pembahasan
3.1. Spesifikasi dan Kondisi Operasi Pompa Booster PDAM Kota Denpasar
Secara keseluruhan spesifikasi pompa booster PDAM Kota Denpasar dengan kapasitas total terpasang 1.225 liter/detik, dimana untuk pompa booster jalur selatan dengan kapasitas 45 liter/detik, seperti ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2. Spesifikasi pompa booster PDAM Kota Denpasar
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
195
Tabel 3. Operasi pompa booster jalur selatan PDAM Kota Denpasar
Prosiding KNEP IV 2013
• ISSN 2338 - 414X
196
Efficiency Point-nya (titik A), namun aktualnya pompa bekerja jauh menyimpang yaitu di titik C, seperti pada Gambar 10.
Gambar 10. Kurve performansi Pompa booster (jalur selatan) di IPA Ayung III – Belusung
Ada beberapa kemungkinan penyebab kurang optimalnya performansi sistem pompa booster ini yaitu : 1. Sistem perpipaan header isap pompa yang bergabung dengan pipa isap booster jalur Barat akan
mengakibatkan turbulensi pada isap pompa. Phenomena tersebut sama dengan yang ditekankan oleh Bachus (2003), seperti pada Gambar 11.
Gambar 11. Pompa yang lebih kuat akan menghalangi (asphyxiate) isap pompa yang lainnya[1] 2. Diameter pipa header isap pompa induknya kurang besar. Pada diameter pipa 14 inchi (350 mm) dimana
kapasitas aliran total (jalur Selatan dan Barat) sebesar 145 liter/detik (0,145 m3/detik) berarti kecepatan alirannya adalah 1,5 meter/detik, seperti terlihat pada Tabel 4. Sebagai referensi bahwa kecepatan aliran dalam pipa domestic water supplay adalah 0,6 sampai dengan 1,5 meter/detik. Pada kecepatan yang tinggi akan mengakibatkan kehilangan energi (head losses) yang tinggi pula. Mengingat pipa header induk isap tersebut relatif pendek, berkisar 20 meter maka sebaiknya digunakan pipa berdiameter minimal 20 inchi (500 mm) untuk menghindari terjadinya turbulensi.
3. Diameter pipa header isap pompa booster jalur selatan kurang besar. Pada diameter pipa 8 inchi (200 mm) dimana kapasitas aliran total pompa booster jalur Selatan sebesar 45 liter/detik (0,045 m3/detik) berarti kecepatan alirannya adalah 1,5 meter/detik, seperti terlihat pada Tabel 4. Sebagai referensi bahwa kecepatan aliran dalam pipa domestic water supplay adalah 0,6 sampai dengan 1,5 meter/detik. Pada kecepatan yang tinggi akan mengakibatkan kehilangan energi (head losses) yang tinggi pula. Mengingat pipa header induk isap tersebut relatif pendek, berkisar 3 meter maka sebaiknya digunakan pipa berdiameter minimal 12 inchi (300 mm) untuk menghindari terjadinya turbulensi.
A
B
Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013
197
Tabel 4. Karakteristik aliran pada pipa header induk dan pipa header jalur Selatan
4. Penggunaan T-plane bukan T-Y akan mengakibatkan shock losses akibat turbulensi pada pipa isap dan tekan pompa yang terlalu besar.
5. Jarak pompa dengan pipa header isap dan tekan pompa terlalu pendek, bahkan tidak terdapat pipa lurus (spacer). Sebagai referensi yang disarankan bahwa pada isap pompa harus dipasang pipa lurus sepanjang sepuluh kali diameter pipa (10xD), seperti pada Gambar 7. Dengan diameter isap pompa 4 inchi (0,100 m) maka pipa lurus minimal antara pompa dan pipa header adalah 1 meter untuk menghindari turbulensi
6. penyerapan yang masih kurang sehingga mengakibatkan hambatan yang terlalu besar pada jaringan pipa distribusinya.
Dengan sistem perpipaan yang benar disamping akan dapat memberikan performansi pompa booster yang optimal juga life-time pompa akan lebih lama. Jika performansi pompa optimal dan juga life-time pompa akan lebih lama akan dapat meminimalkan biaya operasional pompa.
Dari pembahasan di atas maka direkomendasikan beberapa hal sebagai berikut :
Kalau memungkinkan, perbesar diameter pipa header induknya menjadi 20 inchi (500 mm). Diameter Pipa Header pompa jalur Selatan sendiri direkomendasikan berdiameter 12 inchi (300 mm).
Gunakan pipa isap dan discharge dengan diameter 150 mm, sehingga kecepatan alirannya kurang dari 1
meter/detik. Disamping itu agar digunakan eccentric reducer 150x100 mm pada sisi isap dan concentric
enlargment 100x150 mm pada sisi tekan pompa.
Tambahkan pipa lurus (spacer) dengan panjang minimal 1 meter sehingga jarak antara pompa dan pipa
header lebihh panjang.
Ganti seluruh Tee-T dengan Tee-Y, baik pada sisi isap maupun pada sisi tekan pompa.
4.
Simpulan
Dari kajian yang telah dilakukan, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :
1) Secara keseluruhan spesifikasi pompa booster jalur selatan PDAM Kota Denpasar dengan kapasitas terpasang 45 liter/detik melalui pipa berdiameter 8 inchi tidak sesuai dengan debit air yang dialirkan yaitu hanya 18,65 liter/detik pada setting tekanan 4,3 bar. Jadi unjuk kerja pompa booster jalur selatan ini hanya 41 persen dari yang direncanakan.
2) Secara umum pompa dapat bekerja dengan baik, penyimpangan performansi pompa booster tersebut teridentifikasi disebabkan karena sistem perpipaan yang tidak sesuai sehingga mengakibatkan turbulensi atau shock losses yang tinggi. Diantaranya adalah diameter pipa header pompa booster jalur selatan yang hanya 8 inchi semestinya minimal 12 inchi; jarak antara pompa dan pipa header sangat pendek dimana semestinya (ditambahkan pipa spacer) minimal 1 meter; koneksi ke pipa heade menggunakan Tee-T dengan
Prosiding KNEP IV 2013
• ISSN 2338 - 414X
198
Daftar Pustaka
[1]. Bachus L., Custodio A., 2003, Know and Understanding Centrifugal Pumps, Elsevier Ltd., UK.
[2]. Dietzel F. (Alih Bahasa: Sriyono D.),1990, Turbin, Pompa dan Kompresor, Erlangga, Jakarta.
[3]. Karassik I.J., Messina J.P., Cooper P., Heald C.C, 2001. Pump Handbook, 3th edition, McGraw-Hill Book Company, New York.
[4]. Lobanoff V.S., Ross R.R. 1992, Centrifugal Pumps: Design and Application, Jaico Publishing House, Bombay
[5]. Streeter V. L., Wylie E. B., 1975. Fuid Mechanics, 6th edition, McGraw-Hill Book Company, New York
[6]. Sularso, dan Tahara H., 2000, Pompa dan Kompresor: Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan, Edisi ke-7, PT Pradnya Paramita, Jakarta.
[7]. Rajput R.K., 2002, A Textbook of Fluid Mechanics and Hydraulics Machines, S. Chand & Company Ltd, New Delhi
[8]. United Nations Environment Programme, 2006, Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri : Pompa dan
Sistem Pemompaan, URL://www.energyefficiencyasia.org