MAKALAH PERISTIWA PERPINDAHAN

INSTALASI AIR DESA CILEUKSA

KELOMPOK 8

Ervandy Haryoprawironoto

Imam Taufiq Ramadhan

Mega Puspitasari

Putri Rokhmayati

Yuni Dwi Lestari

1306370461

1306370612

1306370713

1306370543

1306370575

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

2014

2

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI .......................................................................................................................2

KATA PENGANTAR ........................................................................................................3

BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................................4

1.1. Latar Belakang ...........................................................................................................4

1.2. Tujuan ........................................................................................................................5

1.3. Rumusan Masalah ......................................................................................................5

BAB II STUDI KASUS ......................................................................................................6

2.1. Studi Kasus ................................................................................................................6

2.2. Penyelesaian ...............................................................................................................6

2.3. Analisis .................................................................................................................... 8

BAB III LANDASAN TEORI.......................................................................................... 11

BAB IV KESIMPULAN .................................................................................................. 22

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................... 23

3

KATA PENGANTAR

Segala puji hanya milik Allah SWT. Shalawat dan salam selalu tercurahkan

kepada Rasulullah SAW. Berkat limpahan rahmat dan karuniaNya penyusun dapat

menyelesaikan tugas makalah ini guna memenuhi tugas mata kuliah Peristiwa Perpindahan

yang terkait dengan penerapan prinsip-prinsip kalkulasi peristiwa perpindahan dalam

kehidupan sehari-hari.

Dalam penyusunan tugas atau materi ini, tidak sedikit hambatan yang penulis hadapi.

Namun penulis menyadari bahwa kelancaran dalam penyusunan materi ini tidak lain berkat

bantuan, dorongan, dan bimbingan orang tua, sehingga kendala-kendala yang penulis hadapi

teratasi.

Makalah ini disusun agar pembaca dapat memperluas ilmu tentang mata kuliah

peristiwa perpindahan yang penulis sajikan berdasarkan pengamatan dari berbagai sumber

referensi. Makalah ini di susun oleh penyusun dengan berbagai rintangan. Baik itu yang datang

dari diri penyusun maupun yang datang dari luar. Namun dengan penuh kesabaran dan

terutama pertolongan dari Allah SWT akhirnya makalah ini dapat terselesaikan.

Semoga makalah ini dapat memberikan wawasan yang lebih luas dan menjadi

sumbangan pemikiran kepada pembaca khususnya para mahasiswa Universitas Indonesia.

Saya sadar bahwa makalah ini masih banyak kekurangan dan jau dari sempurna. Untuk

itu, saya meminta masukannya demi perbaikan pembuatan makalah saya di masa yang

akan datang dan mengharapkan kritik dan saran dari para pembaca.

Depok, Desember 2014

Penyusun

4

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Desa Cileuksa berada di Kabupaten Bogor, merupakan salah satu desa terpecil

yang jauh dari perkotaan. Desa dengan populasi penduduk yang hanya terdiri atas 4

rusun tetangga (RT) dan 1 rusun warga (RW). Bentuk permukaan desa dapat dikatakan

tidak merata seperti pemukiman pada umumnya. Karena setiap RT menempati daerah

dengan ketinggian berbeda. Warga rusun 1 menempati daerah paling bawah, dan warga

rusun 4 berada di daeran paling atas. Karena permukaan tanah yang tidak rata, maka

warga yang berada di rusun 3 dan 4 tidak memiliki sumber air bersih sendiri. Warga

biasa memanfaatkan air dari kali yang jaraknya sangat jauh.

Keadaan berbeda terlihat pada warga rukun 1. Kebanyakan warga sudah memiliki

sumur sendiri. Agar sumur yang dibuat mampu menghasilkan air yang bersih

kedalaman sumur harus mencapai lebih dari 10 meter. Dan untuk daerah rusun

diatasnya sumur baru dapat menghasilkan air jika kedalamannya lebih dari 25 meter.

Karena hal itulah maka kebanyakan warga yang bukan rusun 1 tidak memiliki sumur

sendiri, karena mahalnya biaya yang harus dikeluarkan untuk menggali kedalaman dan

besarnya pompa yang dibutuhkan untuk mampu menghisap air dengan kedalaman

tersebut.

Desa ini tergolong baru, warga desa Cileuksa merupakan warga pindahan dari

desa sebelumnya. Dikarenakan desa yang ditempati terkena bencana longsor, maka

pemerintah kota Bogor memindahkan sebagian warganya ke desa Cileuksa. Bukan

hanya air yang menjadi masalah utama, di desa ini sebagian warga juga belum memiliki

listrik di rumahnya sehingga sangat mustahil untuk mampu membuat sumur. Hal itu

disebabkan faktor ekonomi dari warga yang umumnya memiliki mata pencaharian

sebagai penambang emas musiman, pedagang kecil, dan bahkan kebanyakan warganya

lebih memilih merantau ke kota untuk mencari nafkah. Akses yang harus ditempuh

untuk mencapai desa Cileuksa sangat jauh, karena aksesnya yang jauh dari desa lain,

maka dapat dikatakan bahwa desa ini terpencil.

Oleh sebab itu pada Kerja Sosial FTUI 2014 salah satu kegiatan yang dilakukan

oleh mahasiswa FTUI memiliki program yaitu membuat ‘ Instalasi Air ‘ di desa

Cileuksa, instalasi dibangun dengan tujuan memudahkan warga rusun 3 dan 4 dalam

5

memenuhi kebutuhan air bersih. Instalasi dibuat dengan membuat sumur di daerah

rusun 4 dan kemudian disambung dengan pipa-pipa panjang hingga mampu

menjangkau warga yang berada dirusun 3 dan rusun 4.

1.2. Tujuan

Penulisan makalah ini memiliki tujuan yaitu membuat contoh kasus dan cara

penyelesaiannya berdasarkan Bab 6 dan 7 mata kuliah Peristiwa Perpindahan.

Menetukan berapa daya yang dibutuhkan oleh pompa pada program instalasi air untuk

dan seberapa besar efisiensi dari pompa yang digunakan.

1.3. Rumusan Masalah

1. Berapa daya pompa yang dibutuhkan agar dapat mengisi tangki yang menjadi

sumber pemenuh kebutuhan air bagi warga sekitar?

6

BAB II

STUDI KASUS

1.1. Studi Kasus

Warga RT 4 di desa Cileuksa mengalami kesulitan dalam memenuhi kebutuhan

airnya. Hal ini dikarenakan bentuk desa tersebut yang berupa tebing-tebing, sedangkan

sumber mata airnya terletak di daerah bawah dan RT 4 terletak di daerah atas. Untuk

mengatasi masalah ini, mahasiswa FTUI membangun instalasi air, dengan

menggunakan pompa untuk memindahkan air ke suatu bak penampung yang terletak di

RT 4. Ketika dilakukan uji coba, untuk mengisi bak sampai terisi 5 m3, diperlukan

waktu 1 jam. Jika diketahui diameter pipa yang digunakan adalah 8 cm, Hitung besar

kerja dalam hp dari pompa yang digunakan!

1.2. Penyelesaian

Gambar 1. Instalasi Air

Asumsi:

Aliran berupa air murni

𝜌 = 62,4 𝑙 𝑏𝑚 𝑓𝑡3⁄

𝜇 = 6,7 × 10−4 𝑙𝑏𝑚 𝑓𝑡 𝑠⁄

7

Fluida incompressible

∫1

𝜌

𝑝2

𝑝1

𝑑𝑝 =1

𝜌(𝑝2 − 𝑝1)

Untuk mencapai volume 𝑉 = 5 𝑚3 diperlukan waktu 𝑡 = 1,2 𝑗𝑎𝑚, sehingga besar

debitnya

𝑄 =𝑉

𝑡=

5 𝑚3

4320 𝑠=

1,16 × 10−3𝑚3

𝑠× (

1 𝑓𝑡

0,3 𝑚)

3

= 0,043 𝑓𝑡3 𝑠⁄

⟨𝑣⟩ =𝑄

𝜋𝑟2=

0,043 𝑓𝑡3 𝑠⁄

3,14× (

1

4 𝑐𝑚)

2

× (30 𝑐𝑚

1 𝑓𝑡)

2

= 0,77 𝑓𝑡 𝑠⁄

Menghitung besar bilangan reynold

𝑅𝑒 =𝜌⟨𝑣⟩𝐷

𝜇=

62,4 𝑙𝑏𝑚 𝑓𝑡3 × 0,77 𝑓𝑡 𝑠⁄ × 8 𝑐𝑚 ×1 𝑓𝑡

30 𝑐𝑚⁄

6,7 × 10−4 𝑙𝑏𝑚 𝑓𝑡 𝑠⁄= 1,9 × 104

Re > 2100, sehingga alirannya merupakan aliran turbulen

Persamaan Bernouli

∆1

2⟨�̅�⟩2 + 𝑔∆ℎ + ∫

1

𝜌

𝑝2

𝑝1

𝑑𝑝 + �̂� + 𝐸�̂�𝑝𝑖𝑝𝑎 + 𝐸�̂� 𝑛𝑜𝑛𝑝𝑖𝑝𝑎 = 0

𝑔∆ℎ + �̂� + 𝐸�̂�𝑝𝑖𝑝𝑎 + 𝐸�̂� 𝑛𝑜𝑛𝑝𝑖𝑝𝑎 = 0

Menghitung 𝐸�̂�𝑝𝑖𝑝𝑎

𝑓 =0,0791

𝑅𝑒14

= 6, 74 × 10−3

𝐸�̂�𝑝𝑖𝑝𝑎 =2⟨𝑣⟩2𝑓

𝐷∑ 𝐿

=2 × (0,77 𝑓𝑡 𝑠⁄ )26, 74 × 10−3

8 𝑐𝑚 ×1 𝑓𝑡

30 𝑐𝑚

× (3 + 2 + 15 + 2 + 7 + 3 + 0,5 + 1)𝑐𝑚 ×1 𝑓𝑡

30 𝑐𝑚= 3,35 𝑓𝑡2 𝑠2⁄

Menghitung 𝐸�̂� 𝑛𝑜𝑛𝑝𝑖𝑝𝑎

𝐸�̂� 𝑛𝑜𝑛𝑝𝑖𝑝𝑎 = ∑ (1

2⟨𝑣⟩2𝑒𝑣)

𝑖𝑖

= 1

2× (0,77 𝑓𝑡 𝑠⁄ )2(0,45 + 4 × 0,5 + 1)

= 1,02 𝑓𝑡2 𝑠2⁄

8

Menghitung besar energi potensial

𝑔∆ℎ = 9,8 𝑚 𝑠2 × (12 − 1) 𝑚⁄

=117,6 𝑚2

𝑠2× (

1 𝑓𝑡

0,3 𝑚)

2

= 1,31 × 103 𝑓𝑡2 𝑠2⁄

Menghitung besar �̂�

Berdasarkan persamaan bernouli

𝑔∆ℎ + �̂� + 𝐸�̂�𝑝𝑖𝑝𝑎 + 𝐸�̂� 𝑛𝑜𝑛𝑝𝑖𝑝𝑎 = 0

1,31 × 103 𝑓𝑡2 𝑠2⁄ + �̂� + 3,35 𝑓𝑡2 𝑠2⁄ + 1,02 𝑓𝑡2 𝑠2⁄ = 0

�̂� =−1.314,37 𝑓𝑡2

𝑠2×

𝑙𝑏𝑓 𝑠2

32,2 𝑙𝑏𝑚 𝑓𝑡= 40,82 𝑓𝑡 𝑙𝑏𝑓 𝑙𝑏𝑚⁄

Besar kerja yang dilakukan oleh pompa

−𝑊 = −�̂� × 𝑤

= �̂� × 𝑄 × 𝜌

= 40,82 𝑓𝑡 𝑙𝑏𝑓 𝑙𝑏𝑚⁄ × 0,043 𝑓𝑡3 𝑠⁄ × 62,4 𝑙 𝑏𝑚 𝑓𝑡3⁄

= 109, 52 𝑓𝑡 𝑙𝑏𝑓 𝑠⁄ = 0,2 ℎ𝑝

Jadi besar kerja yang dilakukan oleh pompa adalah 0,2 hp

1.3. Analisis

Suplai air di daerah pemukiman warga RT 4 desa Cileksa Kabupaten Bogor masih

terbilang sulit. Keterbatasan kondisi pemukiman di daerah tebing yang cukup jauh dari

sumber air mengakibatkan sulitnya warga untuk mendapatkan ketersediaan air yang

cukup. Oleh sebab itu perlu dibangun sistem penyalur air di daerah tersebut. Suplai air

didapat dari sumber air yaitu sungai yang terletak di bawah tebing. Dengan kondisi

daerah tebing yang memiliki ketinggian 12 m dari sumber air (sungai) maka diperlukan

sistem penyalur air yang membutuhan tenaga pompa. Sistem pompa ini bertujuan untuk

menambah energi pada aliran sehingga dapat mencapai daerah tebing.

Untuk mengetahui seberapa besar kerja pompa yang dibutuhkan untuk

mengalirkan air ke tangki bagian atas tebing maka dilakukan uji coba sistem penyalur

air. Uji coba dilakukan dengan memperhatikan aspek waktu yang dibutuhkan untuk

mengisi volume tangki sebesar 5 m3 secara penuh. Dimana tangki tersebut akan menjadi

media penampung air bagi warga sekitar. Dalam pengujian yang dilakukan ternyata

9

diperlukan waktu 1,2 jam untuk mengisi tangki hingga penuh, dengan mengasumsikan

bahwa air adalah fluida yang mempunyai sifat incompressible dan tidak mengalami

perubahan volume apabila terjadi tekanan. Maka besarnya debit air (Q) pada reservoir

dapat dhitung melalui persamaan:

𝑄 =𝑉

𝑡

Sehingga diperoleh nilai debit air sebesar 0,043 𝑓𝑡3 𝑠⁄ . Dengan diameter pipa

yang digunakan sebesar 8 cm dan fluida yang bergerak di dalam pipa dianggap

mempunyai kecepatan yang konstan dari waktu ke waktu melalui suatu pipa dengan

diameter yang sama (steady state), maka hubungan debit air dan kecepatan air pipa

adalah :

⟨𝑣⟩ =𝑄

𝜋𝑟2

Berdasarkan hubungan tersebut diperoleh laju alir pipa adalah 0,77 𝑓𝑡 𝑠⁄ .

Dengan laju alir pipa tersebut dapat diketahui bilangan reynolds dengan massa jenis air

62,4 𝑙𝑏𝑚 𝑓𝑡3⁄ dan viskositas air 6,7 × 10−4 𝑙𝑏𝑚 𝑓𝑡 𝑠⁄ sebesar 1,9 × 104. Ini

memberikan informasi bahwa aliran fluida dalam pipa tersebut merupakan aliran

turbulen.

Mengacu pada kenyataan di lapangan yang memungkinkan terjadinya kondisi

yang tidak sesuai dengan harapan, maka sebagai salah satu faktor yang penting dalam

perhitungan hidrolis perpipaan perlu dilakukan perhitungan kehilangan tekanan karena

friksi. Mengingat dalam rangkaian perlengkapan pipa terdapat sudden contraction,

elbow, dan sudden expansion yang perlu diperhitungkan. Besarnya kehilangan tekanan

karena friksi dalam pipa maupun non pipa dapat dihitung dengan persamaan :

𝐸�̂�𝑝𝑖𝑝𝑎 =2⟨𝑣⟩2𝑓

𝐷∑ 𝐿

dan

𝐸�̂� 𝑛𝑜𝑛𝑝𝑖𝑝𝑎 = ∑ (1

2⟨𝑣⟩2𝑒𝑣)

𝑖𝑖

Dari persamaan di atas diperoleh nilai 𝐸�̂�𝑝𝑖𝑝𝑎 dan 𝐸�̂� 𝑛𝑜𝑛𝑝𝑖𝑝𝑎 secara

berturut-turut sebesar 3,35 𝑓𝑡2 𝑠2⁄ dan 1,02 𝑓𝑡2 𝑠2⁄ .

Menggunakan persamaan Bernoully maka dihasilkan besar �̂� =

40,82 𝑓𝑡 𝑙𝑏𝑓 𝑙𝑏𝑚⁄ . Sehingga dapat diketahui besar kerja yang dilakukan oleh pompa

adalah 0,2 hp. Dengan kerja pompa sebesar 0,2 hp maka dapat memenuhi tangki

10

dengan volume 5 m3 hingga penuh dengan debit air sebesar 0,043 𝑓𝑡3 𝑠⁄ dan laju alir

0,77 𝑓𝑡 𝑠⁄ selama 1,2 jam.

Besarnya kerja pompa yang dihasilkan dapat memudahkan pemindahan air dari

sumber air (sungai) melalui aquifer bawah tanah ke tangki penyimpan air di atas tebing.

Jika dirasa waktu yang dibutuhkan untuk pemindahan air tersebut masih terbilang

cukup lama maka kecepatan aliran dapat ditingkatkan dengan meningkatkan tekanan

air oleh pompa. Namun perlu diperhatikan kapasitas peralatan dan ukuran pipa-pipa,

karena dalam perancangan sistem penyalur air hal tersebut didasarkan pada jumlah dan

laju aliran air yang harus disediakan pada kondisi tempat tersebut.

Selain itu tekanan air yang digunakan juga perlu ditinjau. Tekanan air yang

kurang cukup akan menimbulkan kesulitan dalam pemakaian air. Sementara tekanan

yang berlebihan juga dapat mempercepat kerusakan peralatan plambing, dan

menambah kemungkinan timbulnya pukulan air. Kecepatan aliran air yang terlampau

tinggi akan dapat menambah kemungkinan timbulnya pukulan air, dan menimbulkan

suara berisik dan kadang-kadang menyebabkan ausnya permukaan dalam dari pipa.

Batas kecepatan 2,0 m/detk sebaiknya diterapkan dalam penentuan pendahuluan ukuran

pipa. Kecepatan yang terlampau rendah juga dapat menimbulkan efek kurang baik dari

segi korosi, pengendapan kotoran, ataupun kualitas air.

11

BAB III

LANDASAN TEORI

Ditinjau dari mekanika aliran, terdapat dua macam aliran yaitu aliran saluran

tertutup dan aliran saluran terbuka. Dua macam aliran tersebut dalam banyak hal

memiliki kesamaan, tetapi berbeda pada satu ketentuan penting. Perbedaan tersebut

teretak pada keberadaan permukaan bebas, dimana aliran pada saluran terbuka harus

memiliki permukaan bebas yang dipengaruhi oleh tekanan udara bebas ( P Atmosfer),

sedangkan aliran pada saluran tertutup tidak dipengaruhi oleh tekanan udara secara

langsung kecuali oleh tekanan hidrolik (y) karena air mengisi seluruh penampang

saluran (Nasution 2005).

Gambar 2. Aliran pada permukaan terbuka dan tertutup

Perbedaan bentuk kedua aliran tersebu Perbandingan rumus energi untuk kedua

tipe aliran tersebut adalah:

Aliran pada saluran tertutup

12

Aliran pada saluran terbuka

Aliran turbulen dapat merupakan topik yang sangat kompleks dan sulit—

setidaknya yang telah menimbulkan perdebatan dalam pembahasan-pembahasan

teoretis yang sangat rumit. Jadi, kebanyakan analisis aliran pipa turbulen didasarkan

pada data-data eksperimen dan rumus-rumus semiempiris, meskipun alirannya telah

berkembang penuh. Hasil-hasil ini diberikan dalam bentuk tak berdimensi dan meliputi

kisaran parameter aliran yang luas, termasuk berbagai jenis fluida, pipa dan laju aliran.

Sebagai tambahan dalam pertimbangan aliran-aliran berkembang penuh ini, berbagai

data yang berguna telah tersedia ber-kaitan dengan aliran yang melalui sambungan

pipa, seperti elbow, sambungan T, katup, dan yang sejenisnya. Data-data ini sangat

mudah dinyatakan dalam bentuk-bentuk tak berdimensi.

Hidrolika Perpipaan

Perilaku air secara fisik yang dipelajari dalam hidrolika meliputi hubungan antara

debit air yang mengalir dalam pipa dikaitkan dengan diameter pipa, sehingga dapat

diketahui gejala-gejala timbulnya tekanan, kehilangan energi, dan gaya lainnya yang

timbul. Pada dasarnya dalam menelaah aspek hidrolika dalam pipa selalu diasumsikan

bahwa air adalah fluida yang mempunyai sifat incompresible atau diasumsikan tidak

mengalami perubahan volume apabila terjadi tekanan. Selain itu fluida yang bergerak

di dalam pipa juga dianggap mempunyai kecepatan yang konstan dari waktu ke waktu

apabila melalui suatu pipa dengan diameter yang sama (steady state), dan dianggap

mempunyai kecepatan yang konstan sepanjang apabila melalui suatu pipa dengan

diameter yang sama (Dharmasetiawan 2004).

Pada kenyataanya di lapangan kondisi yang dijelaskan tersebut tidak selalu tercapai.

Penyimpangan keadaan tersebut disebut keadaan transient. Efek yang timbul disebut

sebagai water hammer yang terefleksi dengan kejadian pengempisan pipa, pecahnya

pipa, atau dalam keadaan yang ringan adalah terdengarnya suara seperti ketukan palu

di pipa besi.

13

A. Kehilangan Tekanan

Salah satu faktor yang penting dalam perhitungan hidrolis perpipaan adalah

perhitungan kehilangan tekanan. Terdapat beberapa rumusan yang dapat dipakai dalam

menghitung kehilangan tekanan, yaitu:

Hazen William

Darcy Weisbach

De Chezy

1. Persamaan Hazen William

Persamaan Hazen William cocok untuk menghitung kehilangan tekanan untuk

pipa dengan diameter besar yaitu diatas 100 mm. Selain itu persamaan ini sering

digunakan karena mudah dipakai. Persamaan Hazen William secara empiris

menyatakan bahwa debit yang mengalir didalam pipa adalah sebanding dengan

diameter pipa dan kemiringan hidrolis (S) yang dinyatakan sebagai ratio antara

kehilangan tekanan (hL) terhadap panjang pipa (L) atau S= (hL/L).

Faktor C yang menggambarkan kondisi fisik dari pipa seperti kehalusan dinding

dalam pipa yang menggambarkan jenis dan umur pipa. Secara umum rumus Hazen

William adalah sebagai berikut:

Keterangan:

d = Diameter pipa dalam (m)

S = Kemiringan lahan

hL = Head loss mayor (m)

L = Panjang pipa (m)

C = Koefisien Hazen William

2. Persamaan Darcy Weisbach

Persamaan Darcy Weisbach diturunkan secara sistematis dan menyatakan bahwa

kehilangan tekanan sebanding dengan kecepatan kuadrat dari aliran air, panjang pipa

dan berbanding terbalik dengan diameter. Secara umum rumus Darcy Weisbach adalah

sebagai berikut.

14

Keterangan:

hL= Headloss

f = Faktor gesekan

L = Panjang pipa

d = Diameter pipa

V = Kecepatan aliran

Re= Bilangan Reynold

ԑ = Ketidaksempurnaan permukaan

3. Persamaan De Chezy

Persamaan ini umum dipakai di saluran terbuka, tetapi dapat pula dipakai di

jaringan perpipaan. Secara umum persamaan de Chezy adalah sebagai berikut.

Apabila atau

Maka, persamaan di atas menjadi

Keterangan:

V= Kecepatan (m/dt)

R= Radius hidrolils pipa

S= Slope hidrolis

C= koefisien Manning dimana C= R1/6/n

B. Kehilangan Tekanan Di Perlengkapan Pipa

1. Fitting-fitting pipa

Penyempitan

Belokan atau bend

Percabangan atau tee

15

2. Valve (katup)

Kehilangan tekanan berbanding kuadrad dengan kecepatan aliran pipa, yang

secara matematika dinyatakan sebagai berikut.

Keterangan:

hm = Headloss minor (m)

n = Jumlah aksesoris

K = Koefisien Kehilangan tekanan minor

V = Kecepatan aliran (m/detik)

g = Gaya gravitasi (m2/detik)

Dalam jaringan perpipaan kehilangan tekanan ini jauh lebih kecil dibandingkan

dengan kehilangan akibat gesekan di dalam pipa, maka kehilangan tekanan ini disebut

sebagai kehilangan minor atau minor loses (Dharmasetiawan, 2004).

Dasar-dasar Sistem Pemompaan

Pompa adalah alat untuk memberikan energi mekanis kepada cairan. Secara

umum pompa memiliki dua kegunaan, yaitu untuk memindahkan cairan dari satu

tempat ke tempat lainnya (misalnya air dari aquifer bawah tanah ke tangki penyimpan

air), dan untuk mensirkulasikan cairan sekitar sistem (misalnya air pendingin atau

pelumas yang melewati mesin-mesin dan peralatan). Adapun komponen utama sistem

pemompaan adalah sebagai berikut.

Pompa

Mesin penggerak: motor listrik, mesin diesel atau sistim udara

Perpipaan, digunakan untuk membawa fluida

Kran, digunakan untuk mengendalikan aliran dalam sistim

Sambungan, pengendalian dan instrumentasi lainnya

Peralatan pengguna akhir, yang memiliki berbagai persyaratan

A. Karakteristik Sistem Pemompaan

1. Tahanan sistem (Head)

Tekanan diperlukan untuk memompa cairan melewati sistim pada laju tertentu.

Tekanan ini harus cukup tinggi untuk mengatasi tahanan sistem, yang juga disebut

head. Head total merupakan jumlah dari head statik dan head gesekan atau friksi.

16

Gambar 3. Tahanan Sistem

a. Head static

Head statik merupakan perbedaan tinggi antara sumber dan tujuan dari cairan

yang dipompakan seperti terlihat pada gambar di atas bagian kiri. Head statik

merupakan aliran yang independen sepeti terlihat pada gambar di atas bagian

kanan. Head statik pada tekanan tertentu tergantung pada berat cairan dan dapat

dihitung dengan persamaan berikut.

Head statik terdiri dari:

Head hisapan statis (hS) dihasilkan dari pengangkatan cairan relatif

terhadap garis pusat pompa. hS bernilai positif jika ketinggian cairan

diatas garis pusat pompa, dan negatif jika ketinggian cairan berada

dibawah garis pusat pompa atau disebut juga pengangkat hisapan

Head pembuangan statis (hd) merupakan jarak vertikal antara garis pusat

pompa dan permukaan cairan dalam tangki tujuan.

b. Head gesekan atau friksi

Head gesekan atau friksi merupakan kehilangan yang diperlukan untuk

mengatasi tahanan sehingga dapat mengalir dalam pipa dan sambungan-

sambungan. Head ini bergantung pada ukuran, kondisi dan jenis pipa, jumlah

dan jenis sambungan, debit aliran, dan sifat dari cairan. Head esekan atau friksi

juga sebanding dengan kuadrat debit aliran seperti terlihat pada gambar di

bawah. Loop tertutup sistem sirkulasi hanya menampilkan head gesekan atau

friksi bukan head statik.

17

Dalam hampir kebanyakan kasus, head total sistem merupakan gabungan antara

head statik dan head gesekan seperti terlihat pada gambar di bawah ini

Gambar 4. Kurva Head Total Sistem

2. Kurva kinerja pompa

Head dan debit aliran menentukan kinerja sebuah pompa yang secara grafis

ditunjukkan dalam gambar di bawah sebagai kurva kinerja atau kurva

karakteristik pompa. Gambar memperlihatkan kurva pompa sentrifugal

dimana head secara perlahan turun dengan meningkatnya aliran. Dengan

meningkatnya tahanan sistim, maka head juga akan naik. Hal ini pada

gilirannya akan menyebabkan debit aliran berkurang dan akhirnya mencapai

nol. Debit aliran nol hanya dapat diterima untuk jangka pendek tanpa

menyebabkan pompa terbakar.

Gambar 5. Kurva Kinerja Pompa

Kerja yang ditampilkan oleh sebuah pompa merupakan fungsi dari head total

dan berat cairan yang dipompa dalam jangka waktu yang diberikan. Power

Hydraulics (Ph) merupakan adalah daya cairan yang dikirimkan oleh pompa,

dan dapat dihitung sebagai berikut:

18

Keterangan:

Ph = Power (kW)

Q = Debit aliran (m3/jam)

ρ = Massa jenis fluida (kg/m3)

H = Perbedaan Head

g = Percepatan gravitasi (m/detik2)

Sedangkan Power Shaft atau daya batang torak pompa (Ps) adalah daya yang

dikirimkan ke batang torak pompa.

Keterangan:

Ps = Shaft Power (kW)

η = pump efficiency (80%)

3. Titik operasi pompa

Debit aliran pada head tertentu disebut titik tugas. Kurva kinerja pompa

terbuat dari banyak titik-titik tugas. Titik operasi pompa ditentukan oleh

perpotongan kurva sistem dengan kurva pompa sebagaimana ditunjukkan

dalam gambar di bawah ini.

Gambar 6. Titik Operasi Pompa

4. Kinerja hisapan pompa (NPSH)

Kavitasi atau penguapan adalah pembentukan gelembung dibagian dalam

pompa. Hal ini dapat terjadi manakala tekanan statik fluida setempat menjadi

lebih rendah dari tekanan uap cairan (pada suhu sebenarnya). Kemungkinan

penyebabnya adalah jika fluida semakin cepat dalam kran pengendali atau

disekitar impeler pompa.

19

Penguapan itu sendiri tidak menyebabkan kerusakan. Walau demikian, bila

kecepatan berkurang dan tekanan bertambah, uap akan menguap dan jatuh. Hal

ini memiliki tiga pengaruh yang tidak dikehendaki:

o Erosi permukaan baling-baling, terutama jika memompa cairan berbasis air.

o Meningkatnya kebisingan dan getaran, mengakibatkan umur sil dan bearing

menjadi lebih pendek.

o Menyumbat sebagian lintasan impeler, yang menurunkan kinerja pompa

dan dalam kasus yang ekstrim dapat menyebabkan kehilangan head total.

Head Hisapan Positif Netto Tersedia/Net Positive Suction Head Available

(NPSHA) menandakan jumlah hisapan pompa yang melebihi tekanan uap

cairan, dan merupakan karakteristik rancangan sistim. NPSH yang diperlukan

(NPSHR) adalah hisapan pompa yang diperlukan untuk menghindari kavitasi,

dan merupakan karakteristik rancangan pompa.

B. Jenis-Jenis Pompa

Pompa hadir dalam berbagai ukuran untuk penggunaan yang luas. Pompa-pompa

dapat digolongkan menurut prinsip operasi dasarnya seperti pompa dinamik atau

pompa pemindahan positif.

1. Pompa perpindahan positif

Pompa perpindahan positif dikenal dengan caranya beroperasi, yaitu cairan

diambil dari salah satu ujung dan pada ujung lainnya dialirkan secara positif untuk

setiap putarannya. Pompa perpindahan positif digunakan secara luas untuk

pemompaan fluida selain air, biasanya fluida kental. Pompa jenis ini selanjutnya

digolongkan berdasarkan cara perpindahannya, yaitu sebagai berikut.

Pompa Reciprocating, jika perpindahan dilakukan oleh maju mundurnya

jarum piston. Pompa reciprocating hanya digunakan untuk pemompaan

cairan kental dan sumur minyak.

Pompa Rotary, jika perpindahan dilakukan oleh gaya putaran sebuah gir,

cam atau baling-baling dalam sebuah ruangan bersekat pada casing yang

tetap. Pompa rotary selanjutnya digolongkan diantaranya sebagai gir dalam,

gir luar, lobe, dan baling-baling dorong. Pompa tersebut digunakan untuk

layanan khusus dengan kondisi khusus yang ada di lokasi industri.

20

2. Pompa dinamik

Pompa dinamik juga dikarakteristikkan oleh cara pompa beroperasi, yaitu impeler

yang berputar mengubah energi kinetik menjadi tekanan atau kecepatan yang

diperlukan untuk memompa fluida. Terdapat enam jenis pompa dinamik, yaitu

sebagai berikut.

Pompa sentrifugal ini paling banyak dipakai karena daya kerjanya yang baik

dan ekonomis. Aliran air dalam pompa ini berubah – ubah menurut tinggi

tekanannya, karena itu diperlukan suatu kendali tekanan yang dapat diubah

– ubah bila diinginkan aliran yang tetap besarnya pada berbagai tekanan.

Berbeda dengan pompa sentrifugal, pompa bolak – balik ini debitnya hanya

tergantung tekanan air. Oleh karena itu pompa bolak-balik cocok untuk tinggi

tekanan yang besar. Namun pompa ini tidak ekonomis karena biasanya

harganya mahal dan sulit untuk menjaga efisiensi kondisi operasinya.

Pemakaian pompa hidro automatik banyak membutuhkan air, namun

mungkin menguntungkan apabila dipergunakan pada saat di mana tidak ada

tenaga lain dari luar yang tersedia. Perbandingan antara air yang terbuang

dan yang dipompa untuk pompa hidro automatik yang direncanakan dengan

baik berkisar antara 6 : 1 hingga 2 : 1 tergantung pada tinggi tekanan

pengisian, tinggi angkatan air dan faktor – faktor lainnya.

Untuk pemakaian pompa putaran harus benar – benar diperhatikan jenis

airnya, karena air yang mengandung pasir halus akan merusak pompa.

Pompa putaran ini paling baik digunakan untuk tekanan yang rendah dengan

debit yang kurang dari 30 l/dt, meskipun dapat juga digunakan pada tekanan

hingga 7000 KN / m2 dan menghasilkan aliran 1900 l/dt. Pompa putaran tidak

perlu dipancing terlebih dahulu, dan sering digunakan memancing pompa

sentrifugal dan pompa bolak – balik yang besar, karena tidak mempunyai

katup – katup, maka pompa putaran lebih sederhana dan pemeliharaannya

lebih mudah dari pompa boak – balik. Pompa putaran sering digunakan untuk

sistem pemadam kebakaran bangunan – bangunan serta untuk instalasi

penyediaan air bersih yang kecil.

Pompa hisap udara digunakan pada sumur – sumur air tanah. Pompa jenis ini

dapat dipakai untuk air hingga setinggi 150 m, tetapi efisiensinya hanya 25 -

50 %. Pompa hisap ini mencapai operasi yang terbaik bila angka

perbandingan Hp/Hs bervariasi sekitar 2 s/d 0,5 sedangkan untuk mencapai

21

keadaan yang demikian sumur harus diperdalam yang berarti ada kenaikan

biaya. Walaupun efisiensinya rendah, pompa hisap udara ini dapat

menyalurkan air dalam jumlah besar dari sumur yang garis tenaganya kecil.

Pompa inipun tahan terhadap air yang berpasir. Namun pompa ini tidak

cocok untuk menaikkan air yang terlalu tinggi, sedangkan bila terpaksa

dilakukan juga memerlukan tambahan pompa lagi.

Pompa dengan efek khusus merupakan pompa terutama digunakan untuk

kondisi khusus di lokasi industri.

22

BAB IV

KESIMPULAN

Prinsip-prinsip kalkulasi dalam ilmu peristiwa perpindahan dapat diaplikasikan untuk

mengatasi berbagai persoalan nyata dalam kehidupan sehari-hari, salah satunya dalam

kasus ini yakni menghitung kerja pompa yang dibutuhkan untuk mengisi tangki

penampungan air sebagai sumber air warga desa cileuksa.

Tenaga pompa yang dibutuhkan agar dapat mengalirkan air ke dalam tangki 5 m3

hingga penuh selama 1.2 jam adalah 0.2 hp.

Kecepatan aliran air dapat ditingkatkan dengan meningkatkan tekanan air oleh pompa.

Agar didapatkan kecepatan aliran air yang optimal dan efisien maka diperlukan

peninjauan pada tekanan pompa. Tekanan air yang kurang cukup akan menimbulkan

kesulitan dalam pemakaian air. Sementara tekanan yang berlebihan juga dapat

mempercepat kerusakan peralatan plambing, dan menambah kemungkinan timbulnya

pukulan air.

23

DAFTAR PUSTAKA

Asdak, Chay. 2007. Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Gadjah mada

University Press: Yogyakarta

Departemen Pekerjaan Umum. 2007. Peraturan Menteri Pekerjaan Umum No:

18/PRT/M/2007. Pedoman Penyusunan Perencanaan Teknis Pengembangan Sistem

Penyediaan Air Minum. Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta

Dharmasetiawan, Martin. 2004. Sistem Perpipaan Distribusi Air Minum. Ekamitra

Engineering: Jakarta

Herdianto. Erri Dwi. 2011. Analisis Finansial Pengoperasian Unit Pengolahan Air Bersih

(Water Treatment Plant) Kampus IPB Dramaga Bogor [skripsi]. Fakultas Teknologi

Pertanian.Institut Pertanian Bogor: Bogor

Triatmodjo, Bambang. 2008. Hidrologi Terapan. Beta Offset Yogyakarta: Yogyakarta