TINJAUAN PUSTAKA. Air merupakan sumber energi yang murah dan relatif mudah didapat,

Transkripsi

1 TINJAUAN PUSTAKA Tenaga Air Air merupakan sumber energi yang murah dan relatif mudah didapat, karena pada air tersimpan energi potensial (pada air jatuh) dan energi kinetik (pada air mengalir). Tenaga air (hydropower) adalah energi yang diperoleh dari air yang mengalir. Energi yang dimiliki air dapat dimanfaatkan dan digunakan dalam wujud energi mekanis maupun energi listrik. Pemanfaatan energi air banyak dilakukan dengan menggunakan kincir air atau turbin air yang memanfaatkan adanya suatu air terjun atau aliran air di sungai. Sejak awal abad 18 kincir air banyak dimanfaatkan sebagai penggerak penggilingan gandum, penggergajian kayu dan mesin tekstil. Memasuki abad 19 turbin air mulai dikembangkan (Agungchynta, 2007). Energi potensial adalah energi yang dimiliki suatu benda akibat adanya pengaruh tempat atau kedudukan dari benda tersebut. Energi potensial disebut juga dengan energi diam karena benda yang dalam keadaan diam dapat memiliki energi. Jika benda tersebut bergerak, maka benda itu mengalami perubahan energi potensial menjadi energi gerak. Contoh misalnya seperti buah kelapa yang siap jatuh dari pohonnya, air terjun, dan lain sebagainya. Energi kinetik adalah energi dari suatu benda yang dimiliki karena pengaruh gerakannya. Makin besar kecepatan benda bergerak makin besar energi kinetiknya dan semakin besar massa benda yang bergerak makin besar pula energi kinetik yang dimilikinya. Setiap benda yang bergerak memberikan gaya pada benda lain dan memindahkannya sejauh jarak tertentu. Benda yang bergerak

2 memiliki kemampuan untuk melakukan kerja, karenanya dapat dikatakan memiliki energi. Kata kinetik berasal dari bahasa yunani, kinetikos, yang artinya gerak. ketika benda bergerak, benda pasti memiliki kecepatan. Dengan demikian, kita dapat menyimpulkan bahwa energi kinetik merupakan energi yang dimiliki benda karena gerakannya atau kecepatannya. Energi mekanik adalah penjumlahan antara energi kinetik dengan energi potensial suatu benda atau secara matematisnya dapat dituliskan sebagai berikut: EM=Ep+Ek (Sugandi, 2011). Besarnya tenaga air yang tersedia dari suatu sumber air bergantung pada besarnya head dan debit air. Dalam hubungan dengan reservoir air maka head adalah beda ketinggian antara muka air pada reservoir dengan muka air keluar dari kincir air/turbin air. Total energi yang tersedia dari suatu reservoir air adalah merupakan energi potensial air yaitu: dengan E = mgh... (1.1) m adalah massa air h adalah head (m) g adalah percepatan gravitasi m 2 s Selain memanfaatkan air jatuh, tenaga air (hydropower) dapat diperoleh dari aliran air datar. Dalam hal ini energi yang tersedia merupakan energi kinetik

3 1 E = mv 2... (1.2) 2 dengan v adalah kecepatan aliran air m s Daya air yang tersedia dinyatakan sebagai berikut: P 1 ρ Qv 2 2 =... (1.3) atau dengan menggunakan persamaan kontinuitas Q = Av maka dengan P 1 ρ Av 2 3 =... (1.4) 2 A adalah luas penampang aliran air ( m ) (Agungchynta, 2007). Kincir Air Kincir air dapat didefenisikan sebagai peralatan mekanis berbentuk roda (wheel) dengan sudu (bucket atau vane) pada sekeliling tepi-tepinya, yang diletakkan pada poros horizontal. Kincir air berarti kincir dengan media air, di samping ada juga kincir angin dengan media kerja angin. Pada kincir air, air beroperasi pada tekanan atmosfer dan air mengalir melalui sudu-sudu, yang mengakibatkan kincir berputar pada putaran tertentu. Air mengalir dari permukaan atas (head race) ke permukaan (tail race) melalui sudu-sudu tersebut (Paryatmo, 2007).

4 Kincir air merupakan sarana untuk mengubah energi air menjadi energi mekanik berupa torsi pada poros kincir. Ada beberapa tipe kincir air yaitu: 1. Kincir Air Overshot Kincir air overshot bekerja bila air yang mengalir jatuh ke dalam bagian sudu-sudu sisi bagian atas dan karena gaya berat air roda kincir berputar. Kincir air overshot adalah kincir air yang paling banyak digunakan dibandingkan dengan jenis kincir air yang lain. Gambar 1. Kincir air Overshot Sumber: Keuntungan Tingkat efisiensi yang tinggi yang dapat mencapai 85% Tidak membutuhkan aliran yang deras Konstruksi yang sederhana Mudah dalam perawatan Teknologi yang sederhana mudah diterapkan di daerah yang terisolir Kerugian Karena aliran ini berasal dari atas maka biasanya reservoir air atau bendungan air, sehingga memerlukan investasi yang lebih banyak Tidak dapat diterapkan untuk mesin putaran tinggi Membutuhkan ruang yang lebih luas untuk penempatan Daya yang dihasilkan relatif kecil

5 2. Kincir Air Undershot Kincir air undershot bekerja bila air yang mengalir, menghantam dinding sudu yang terletak pada bagian bawah dari kincir air. Kincir air tipe undershot tidak mempunyai tambahan keuntungan dari head. Tipe ini cocok dipasang pada perairan dangkal pada daerah yang rata. Tipe ini disebut juga dengan Vitruvian. Disini aliran air berlawanan dengan arah sudu yang memutar kincir. Gambar 2. Kincir air Undershot Sumber: Keuntungan Konstruksi lebih sederhana Lebih ekonomis Mudah untuk dipindahkan Kerugian Efisiensi kecil Daya yang dihasilkan relatif kecil 3. Kincir Air Breastshot Kincir air Breastshot merupakan perpaduan antara tipe overshot dan undershot dilihat dari energi yang diterimanya. Jarak tinggi jatuhnya tidak melebihi diameter kincir, arah aliran air yang menggerakkan kincir air disekitar sumbu poros dari kincir air. Kincir air jenis ini menperbaiki kinerja dari kincir air tipe undershot.

6 Gambar 3. Kincir air Breastshot Sumber: Keuntungan Tipe ini lebih efisien dari tipe undershot Dibandingkan tipe overshot tinggi jatuhnya lebih pendek Dapat diaplikasikan pada sumber air aliran datar Kerugian Sudu-sudu dari tipe ini tidak rata seperti tipe undershot (lebih rumit) Diperlukan dam pada arus aliran datar Efisiensi lebih kecil dari pada tipe overshot 4. Kincir Air Tub Kincir air Tub merupakan kincir air yang kincirnya diletakkan secara horisontal dan sudu-sudunya miring terhadap garis vertikal dan tipe ini dapat dibuat lebih kecil dari pada tipe overshot maupun tipe undershot. Karena arah gaya dari pancuran air menyamping maka energi yang diterima oleh kincir yaitu energi potensial dan kinetik. Gambar 4. Kincir air Tub Sumber:

7 Keuntungan Memiliki konstruksi yang lebih ringkas Kecepatan putarnya lebih cepat Kerugian Tidak menghasilkan daya yang besar Karena komponennya lebih kecil membutuhkan tingkat ketelitian yang lebih teliti (Santoso, R., 2009). Komponen Kincir Air Dayung kincir air Dayung pada kincir air ini disebut juga sudu, bucket, vane, ataupun blade, terdapat pada sekeliling roda kincir. Luasan sebuah blade yang tercelup didalam air tentunya berubah-ubah karena blade itu berputar dengan pusat rotasinya yaitu poros. Prinsip kerja dari kincir air tipe undershot adalah ketika aliran sungai menumbuk salah satu dari blade maka blade akan bergerak dan secara bergantian masing-masing blade akan tertumbuk oleh aliran air sehingga kincir air akan memutarkan poros dan kincir ini akan menimbulkan torsi putaran yang akan dipakai untuk memutarkan pompa sehingga pompa dapat memompa fluida (Sunarwo, S., 2011). Material dayung kincir pada penelitian ini terbuat dari polikarbonat. Polikarbonat merupakan salah satu jenis dari thermoplastik polimer. Sifatnya mudah dikerjakan (easily worked), dicetak (easily moulded) dan mudah terbentuk dengan panas (easily thermoformed). Material ini banyak digunakan pada industri kimia modern. Material ini memiliki identifikasi kode plastik 7. Polikarbonat lebih banyak dikenal sebagai penutup atap. Material ini dua ratus lima puluh kali lebih kuat dibandingkan kaca, dan duapuluh kali lebih kuat dibandingkan akrilik.

8 Mengapa kedua bahan ini yang dijadikan perbandingan? Kaca dan akrilik merupakan bahan transparan yang banyak digunakan untuk berbagai keperluan. Polikarbonat pun memiliki sifat transparan yang setara dengan kaca, namun punya kekuatan lebih baik. Selain kuat, polikarbonat juga tahan panas, alias baru meleleh sampai 2000 derajat celcius. Bila material ini terbakar, lelehannya tidak akan menyebar (Naftali, Y.,2008). Gambar 5. Polikarbonat Sumber: Poros Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin. Hampir setiap mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Peranan utama dalam transmisi seperti itu dipegang oleh poros (Sularso dan Sugo, 2007). Dalam hal ini poros dapat dibedakan atas dua jenis: 1. Poros dukung; poros yang khusus diperuntukkan mendukung elemen mesin yang berputar. 2. Poros transmisi atau poros perpindahan; poros yang terutama dipergunakan untuk memindahkan momen puntir. Poros dukung dapat dibagi dalam poros tetap atau poros berhenti atau poros berputar. Pada umumnya poros dukung tetap itu pada kedua atau salah satu

9 ujungnya ditumpu dan sering ditahan terhadap perputaran. Poros dukung pada umumnya dibuat dari baja bukan paduan (Stolk dan Kros, 1986). Alat Pompa Air Semi Mekanis Bertenaga Semi Aliran Alat ini berfungsi untuk memompa air pada daerah aliran sungai. Pompa ini memiliki beberapa komponen penting, antara lain: 1. Kerangka alat, berfungsi sebagai tempat penyangga dan peletakkan lilitan selang tempat mengalirnya. 2. Badan lilitan selang, berfungsi sebagai tempat lilitan selang. 3. Kincir air, berfungsi sebagai sumber tenaga yang menampung aliran air dan mengubahnya menjadi putaran. (Syahputra, 2010). Pengukuran Aliran Sungai Pancaran energi (panas) matahari menimbulkan siklus-siklus berikut: a. Arus sungai mengalir ke laut b. Air laut menguap, membentuk awan (kumpulan uap air) c. Awan bergerak ke atas tanah daratan d. Pada suatu ketinggian, temperatur turun sehingga uap air menjadi air dan turunlah hujan e. Air hujan mengalir ke sungai dan seterusnya. Karena siklus ini tetap berlangsung selama masih ada matahari, maka sepanjang tahun akan ada tenaga air. Lain halnya dengan tenaga uap, tenaga nuklir yang menggunakan bahan bakar, yang suatu saat akan habis persediaannya (Patty, 1995).

10 Pengukuran debit sungai yang lebih teliti sangat penting. Berbagai metode pengukuran telah berkembang pesat khususnya dari sisi instrumentasi. Kini tersedia berbagai alat ukur tinggi air yang sangat praktis dan dapat diprogram untuk mengakuisisi data secara otomatis. Beberapa alat telah pula dilengkapi fasilitas pengiriman data nirkabel sehingga dapat dilakukan pengamatan debit sungai dari waktu ke waktu. Namun demikian, metode pengukuran debit sungai tidak banyak berubah. Metode yang dipakai sama seperti sediakala, yaitu dengan melakukan pengukuran penampang basah dan arus sungai (Sosrodarsono dan Takeda, 1980; Loebis, dkk., 1993). Debit sungai sering diperkirakan pula secara empiris menggunakan persamaan Manning (Chow, 1989; Suresh, 1993;), yang melibatkan luasan penampang basah dan radius hidrolika, kemiringan hidrolika, dan faktor kekasaran/dinding sungai. Radius hidrolika merupakan luasan dibagi permeter penampang basah (Budi, dkk, 2007). Dalam hidrologi dikemukakan, debit air sungai adalah tinggi permukaan air sungai yang terukur oleh alat ukur pemukaan air sungai. Pengukurannya dilakukan tiap hari atau dengan pengertian yang lain debit atau aliran sungai adalah laju aliran air (dalam bentuk volume air) yang melewati suatu penampang melintang sungai per satuan waktu. Dalam sistem satuan SI (Standar Internasional) besarnya debit dinyatakan dalam satuan meter kubik per detik (m 3 /detik) (Suwandi, 2009). Survei aliran sungai bermaksud untuk mendapat gambaran perilaku fisik sungai termasuk diantaranya besar aliran (discharge). Banyak cara pengukuran aliran yang dapat dibedakan berdasarkan jenis alat yang digunakan, yaitu:

11 Alat Ukur Debit Pengukuran debit aliran yang paling sederhana dapat dilakukan dengan metode apung (floating method). Caranya dengan menempatkan benda yang tidak dapat tenggelam di permukaan aliran sungai untuk jarak tertentu dan mencatat waktu yang diperlukan oleh benda apung tersebut bergerak dari suatu titik pengamatan ke titik pengamatan lain yang telah ditentukan. Benda apung yang dapat digunakan dalam pengukuran ini pada dasarnya adalah benda apa saja sepanjang dapat terapung dalam aliran sungai. Pemilihan tempat pengukuran sebaiknya pada bagian sungai yang relatif lurus dengan tidak banyak arus tidak beraturan. Jarak antara dua titik pengamatan yang diperlukan ditentukan sekurang-kurangnya yang memberikan waktu perjalanan selama 20 detik. Pengukuran dilakukan beberapa kali sehingga dapat diperoleh angka kecepatan aliran rata-rata yang memadai. Besarnya kecepatan permukaan aliran sungai (V perm dalam m/dt) adalah: V perm = L/t L = jarak antara dua titik pengamatan (m) t = waktu perjalanan benda apung (detik) (Asdak, 2007). Alat Duga Kedalaman Setiap pengukuran harus diikuti dengan melakukan pendugaan kedalaman. Pendugaan ini dapat dilakukan dengan bermacam-macam alat, tergantung dari kondisi aliran sungai yang akan diukur. Macam-macam alat duga kedalaman tersebut adalah: 1. Batang duga (wading road) 2. Alat pemberat (sounding weight)

12 3. Alat penggulung (sounding reel) 4. Alat tangan penggulung (hand line) 5. Alat duga sonik (sonic sounder) Pengukuran yang dapat dilakukan pada penelitian ini adalah dengan menggunakan alat batang duga. Sesuai dengan pernyataan Loebis (1993) yang menyatakan bahwa pengukuran aliran dengan cara merawas (menggunakan perahu) maka kedalaman dapat dilakukan dengan menggunakan batang penduga. Batang duga yang biasanya terdiri dari empat meter yang masing-masing terdiri dari satu meteran dan alat penunjuk arah yang mempertahankan posisi sumbu alat ukur arus menuju ke arah aliran. Kedalaman aliran yang dapat diukur dengan alat ini maksimum tiga meter dari atas perahu. Akan tetapi apabila aliran yang diukur mempunyai kedalaman lebih dari tiga meter maka pendugaan kedalaman harus menggunakan kabel yang dilengkapi alat pemberat. Alat Pengukur Lebar Sungai Setiap pengukuran aliran selain menduga kedalaman juga harus mengukur jarak dan lebar aliran. Untuk sungai yang ada jembatannya atau kabel gantung melintang maka lebar sungai dapat diukur dengan menggunakan penggaris atau pita ukur. Untuk pengukuran dengan cara merawas atau dengan perahu, lebar sungai dapat diukur dengan kabel baja (tag line). Sedangkan untuk sungai yang sangat lebar dan tidak ada jembatan maupun kabel gantung melintang lebar sungai dapat diukur dengan menggunakan teodolith. Ada beberapa ukuran diameter kabel ukur baja, antara lain: 1/32, 1/16, 3/32, atau 1/8 inci (Loebies, 1993).

13 Aliran Fluida Secara khusus, fluida didefenisikan sebagai zat yang berdeformasi terus menerus selama dipengaruhi suatu tegangan geser. Sebuah tegangan (gaya per satuan luas) geser terbentuk apabila sebuah gaya tangensial bekerja pada sebuah permukaan. Apabila benda-benda padat biasa seperti baja atau logam-logam lainya dikenai oleh suatu tegangan geser, mula-mula benda ini akan berdeformasi (mengalir). Namun cairan yang biasa seperti air, minyak dan udara yang akan memenuhi defenisi dari sebuah fluida. Artinya, zat-zat tersebut akan mengalir apabila padanya bekerja sebuah tegangan geser. Beberapa bahan seperti lumpur, aspal, dempul, odol, dan lain sebagainya tidak mudah untuk diklasifikasikan karena bahan-bahan tersebut akan berperilaku seperti benda padat jika tegangan geser yang bekerja kecil (Munson, dkk, 2003). Debit aliran adalah laju aliran air yang melewati suatu penampang melintang pada sungai persatuan waktu. Fungsi dari pengukuran debit aliran adalah untuk mengetahui seberapa banyak air yang mengalir pada suatu sungai dan seberapa cepat air tersebut mengalir dalam waktu satu detik. Cara mengetahui aliran tersebut laminar atau turbulen yaitu dengan melihat bagaimana air tersebut mengalir apakah dia membentuk benang atau membentuk gelombang. Hal-hal yang akan mempengaruhi aliran antar lain besar kecilnya aliran dalam sungai itu dapat dilihat apakah aliran tersebut membentuk benang-benang atau membentuk gelembung yang tidak beraturan (Asdak, 2007). Aliran viskos dapat dibedakan dalam aliran laminar dan turbulen. Aliran adalah laminar apabila partikel-parikel zat cair bergerak teratur dengan membentuk garis lintasan yang kontiniu dan tidak saling berpotongan. Apabila zat

14 warna dinjeksikan pada satu titik dalam aliran, maka zat warna tersebut akan mengalir menurut garis aliran yang teratur seperti benang tanpa terjadi difusi atau penyebaran. Pada aliran di saluran/pipa yang mempunyai bidang batas sejajar, garis-garis lintasan akan sejajar. Sedang di dalam saluran yang mempunyai sisi tidak sejajar, garis aliran akan menguncup atau mengembang sesuai dengan bentuk saluran. Kecepatan partikel zat cair pada masing-masing garis lintasan tidak sama tetapi bertambah dengan jarak dari dinding saluran. Aliran laminer dapat terjadi apabila kecepatan aliran rendah, ukuran saluran sangat kecil dan zat cair mempunyai kekentalan besar. Gambar ini adalah contoh dari aliran laminer di dalam pipa dengan penampang konstan dan tidak konstan. Gambar 6. Aliran laminar Sumber: Triatmodjo, 1993 Pada aliran turbulen, partikel-partikel zat cair bergerak tidak teratur dan garis lintasannya saling berpotongan. Zat warna yang dimasukkan pada suatu titik dalam aliran akan terdifusi dengan cepat ke saluran aliran. Aliran turbulen terjadi apabila kecepatan aliran besar, saluran besar dan zat cair mempunyai kekentalan kecil. Aliran di sungai, saluran irigasi/drainase, dan di laut adalah contoh dari aliaran turbulen (Triatmodjo, 1993).

15 Gambar 7. Aliran turbulen Sumber: Triatmodjo, 1993 Tekanan terjadi dalam suatu fluida bila fluida tersebut dikenai suatu gaya. Dengan menaikkan gaya, tekanan akan naik secara proposional. Tekanan dalam fluida dapat didefenisikan sebagai gaya yang bekerja per satuan luas, atau: P = Tekanan juga dapat muncul dalam suatu fluida akibat berat fluida itu sendiri. Tekanan ini biasanya dikenal sebagai tekanan head dan bergantung pada ketinggian fluida. Pada gambar di bawah ini, tekanan di dasar fluida sebanding dengan ketinggian h. F A h tekanan fluida di dasar P= ρ h (psi atau kgcm -2 ) pascal Gambar 8. Tekanan head dalam fluida Sumber: Parr, 2003 Dalam sistem Imperial dan sistem metrik, tekanan head diberikan oleh: P = ρ h

16 Dengan r adalah identitas dan h adalah ketinggian (keduanya dalam satuan yang benar) sehingga menghasilkan P dalam psi atau kgcm -2. Dalam sistem SI persamaan ditulis ulang sebagai: P = ρ gh Dengan g adalah percepatan yang disebabkan gravitasi (9,81 ms -2 ) sehingga dihasilkan tekanan dalam pascal (Parr, 2003). Pompa Pompa adalah jenis mesin fluida yang digunakan untuk memindahkan fluida melalui pipa dari satu tempat ke tempat lain. Dalam menjalankan fungsinya tersebut, pompa mengubah energi gerak poros untuk menggerakkan sudu-sudu menjadi energi tekanan pada fluida. Pada pemasangan pompa dapat dibedakan atas pemasangan kering dan pemasangan basah. Kita namakan pemasangan kering bila motor pompa dan pompa sendiri tidak ditempatkan dalam zat cair yang akan dipompakan. Pada pemasangan basah, motor pompa dan/atau pompa benar berada dalam air. Selain itu, masih dapat pula dibedakan atas pemasangan horizontal dan pemasangan vertikal (tegak). Misal pada pompa sentrifugal, pompa sekrup dan sebagainya, kita melihat pada poros dari bagian-bagian pompa yang berputar bila poros itu duduk horizontal, maka kita menamakannya pompa horizontal. Jika poros berdiri vertikal, maka pompa dinamakan juga pompa vertikal (Nouwen, 1994). Pompa dapat diklasifikasikan atas dasar: 1. Cara memindahkan fluidanya 2. Jenis penggerak 3. Sifat zat cair yang dipindahkan

17 Menurut cara memindahkan fluidanya, pompa dapat dibedakan atas: a. Positive Displacement Pump (Displacement Pump) Displacement Pumpa adalah pompa dengan volume ruangan yang berubah secara periodik dari besar ke kecil atau sebaliknya. Pada waktu pompa bekerja, energi yang dimasukkan ke fluida adalah energi potensial sehingga fluidanya berpindah dari volume per volume. b. Non-positive Displacement Pump (Dynamic Pump) Pada pompa jenis dynamic, volume ruangannya tidak berubah. Waktu pompa bekerja, energi yang dimasukkan ke dalam fluida adalah energi kinetik sehingga perpindahan fluida terjadi akibat adanya perubahan kecepatan. Berdasarkan jenis penggeraknya, pompa dibagi atas: a. Pompa tangan (hand driven pump) b. Pompa mekanis (dengan penggerak mesin uap, motor bakar maupun motor listrik). Menurut sifat zat cair yang dipindahkan, pompa dibagi atas: a. Pompa air b. Pompa panas berlumpur c. Pompa untuk cairan kental d. Pompa untuk cairan korosif e. Pompa minyak, bensin, solar, residu. (Pudjanarsa dan Nursuhud, 2008). Dengan aliran volume dari suatu pompa yang dimaksud, volume zat cair yang dipindahkan oleh pompa dalam tiap satuan waktu. Dalam teknik pompa kita

18 sering mempergunakan istilah kapasitas, hasil, dan penyerahan. Ketiga istilah inilah mempunyai pengertian yang sama dengan aliran arus. Aliran volume dapat dinyatakan dalam berbagai macam satuan. Bila dinyatakan dalam satuan dasar SI, satuan itu adalah m 3 /s. Dalam praktek sering pula dipergunakan m 3 /h (meter kubik tiap jam) dan dm 3 /men (desimeter kubik atau liter tiap menit). Hanya pada pompa yang sangat besar aliran volume itu dinyatakan dalam m 3 /s (Nouwen, 1994). Untuk membangun teori dasar tentang unjuk kerja pompa, kita mengandaikan bahwa alirannya satu dimensi, dan kita menggabungkan vektorvektor kecepatan fluida yang diperoleh dengan pengidealan ini dalam bilah-bilah pendesak, dengan kecepatan tertentu maka akan memberikan tekanan yang menimbulkan kecepatan pada aliran keluar (Munson, dkk, 2002). Pompa spiral Pompa spiral adalah suatu alat untuk memompakan air dari sungai dengan memanfaatkan tenaga arus sungai itu sendiri. Prinsip kerjanya adalah sistem kumparan hidrostatik yaitu air yang dimasukkan ke dalam selang berbentuk spiral, diputar dan timbul tekanan. Pompa spiral yang dibuat merupakan pompa yang pengoperasiannya tanpa menggunakan bahan bakar, tetapi dengan menggunakan aliran air sungai. Bagian penting dari pompa spiral berupa kumparan pipa plastik pada suatu silinder. Besarnya head dan debit yang dihasilkan dapat diatur sesuai dengan kumparan, diameter pipa plastik serta tenaga aliran air sungai yang tersedia (Zakaria, 1990). Pompa sentrifugal Salah satu mesin turbo aliran-radial yang paling umum adalah pompa sentrifugal. Jenis pompa ini mempunyai dua komponen utama: sebuah impeller

19 yang terpasang pada poros yang berputar, selubung diam, tumah keong yang menutupi impeller. Impeller terdiri dari beberapa pisau (blade) dan biasanya melengkung, dan kadang-kadang disebut sudu (vanes), dipasang dengan pola yang teratur di sekeliling poros. Sebuah sketsa yang memperlihatkan ciri-ciri utama sebuah pompa sentrifugal ditunjukkan pada gambar berikut: Gambar 9. Sketsa pompa sentrifugal Sumber: Munson, dkk, 2003 Pompa sentrifugal dapat mempunyai bermacam-macam variasi susunan (impeller terbuka atau terselubung, rumah berbentuk keong atau difuser, hisapan tunggal atau ganda, satu tingkat atau bertingkat banyak), tetapi prinsip dasarnya tetap sama. Kerja diberikan pada fluida oleh perputaran sudu (gerakan sentrifugal dan gaya tangensial sudu bekerja pada fluida dalam suatu jarak tertentu) menghasilkan kenaikan energi kinetik yang besar pada fluida yang mengalir melalui impeller. Energi kinetik ini diubah menjadi kenaikan tekanan saat fluida mengalir dari impeller ke dalam rumah yang menutupi impeller (Munson, dkk, 2003). Faktor utama penentu kinerja pompa sentrifugal adalah desain impeller dan casing. Dalam mendesain sebuah impeller, diperlukan konstanta desain yang secara langsung berhubungan dengan total head dan debit pada titik pengoperasian terbaiknya. Penggunaan konstanta desain yang tepat untuk impeller

20 dapat meminimunkan kehilangan yang terjadi pada impeller yang besarnya 2-10% dari total debit yang dihasilkan pompa. Total head yang dihasilkan impeller bergantung pada permukaan sudu. Kehilangan pada impeller dapat ditekan dengan memperhalus permukaan impeller dan mengatur sudu-sudu impeller sehingga gesekan pada bagian permukaan dan impeller berkurang (Prabowo, dkk, 2004). Efisiensi pompa sentrifugal ditentukan oleh jenis impeller. Baling-baling dan perangkat lainnya yang dirancang untuk memenuhi kondisi tertentu dalam pengoperasian. Jumlah baling-baling dapat bervariasi dari satu sampai delapan, atau lebih, tergantung pada jenis penggunaan, ukuran dan sebagainya. Baling tunggal dengan impeller semi terbuka jenis baling-baling disesuaikan pada bentuk khusus dari masalah pompa industri yang memerlukan pompa berat untuk menangani cairan yang mengandung bahan berserat dan beberapa padatan, sedimen, atau bahan suspensi asing lainnya. Jenis baling-baling terbuka ini cocok untuk cairan yang tidak mengandung benda asing atau materi yang mengandung beberapa zat padat yang mungkin tersangkut diantara impeller dan stationer pelat samping (seperti yang ditemukan dalam limbah atau drainase dimana terdapat sejumlah pasir didalamnya). Di samping tipe terbuka dan semi-terbuka impeller, tipe tertutup atau impeller terselubung dapat digunakan tergantung perawatan, efisiensi yang diinginkan, dan biaya. Jenis impeller tertutup ini dirancang untuk bermacammacam aplikasi pengunaan. Bentuk dan sejumlah baling-baling dibangun oleh kondisi perawatan. Hal itu, lebih efisien, tetapi biaya awal juga lebih tinggi. Impeler tertutup tidak memerlukan piring. Impeller tertutup mengurangi pemakaian minimum, dipastikan dapat beroperasi dengan kapasitas penuh dengan

21 efisiensi awal yang tinggi untuk jangka waktu lama, dan tidak menyumbat, karena tidak tergantung pada jarak pengoperasian dalam waktu dekat (Miller, et al, 2004). Gambar 10. Tipe-tipe impeller Sumber: