BAB II LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 II-1 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pengairan Tanah Pertambakan Pada daerah perbukitan di Atmasnawi Kecamatan Gunung Sindur., terdapat banyak sekali tambak ikan air tawar yang tidak dapat memelihara ikan pada musim kemarau akibat kelangkaan air. Akibatnya, para petambak hanya dapat mengolah tambak mereka hanya 2 kali dari 3 kali masa memelihara ikan dalam satu tahun. Oleh sebab itu untuk meningkatakan produktifitas para petambak dan untuk memenuhi kelangkaan air pada musim kemarau, akan di rancang Instalasi Distribusi Pipa Air Untuk Tambak Ikan Air Tawar di Atmasnawi Kecamatan Gunung Sindur. 2.2 Keperluan Air Untuk Pengairan Tambak Tambak untuk memelihara ikan harus digenangi air dengan kedalaman tertentu. Untuk memelihara kedalaman tersebut diperlukan air terus menerus guna mengganti penyusutan karena transpirasi tanaman (Penguapan melalui pernapasan tanaman), penguapan tambak, dan perkolasi (Peresapan air kedalam tanah). Jadi penyusutan kedalaman air per hari h (mm/hari) = Transpirasi + Penguapan + Peresapan Curah hujan berguna tergantung pada musim, tempat, dan cuaca.

2 II-2 Komponen-komponen penyusutan air seperti tersebut diatas menurut Sularso dan Haruo Tahara dalam bukunya Pompa dan Kompresor (Daftar pustaka 4) dapat ditaksir secara kasar sebagai berikut: Transpirasi tanaman Penguapan Perkolasi : 6-7 mm/hari : 4-5 mm/hari : mm/hari (tambak lama) mm/hari (tambak baru) Adapun jumlah air yang diperlukan seluruhnya dapat dihitung dari rumus: Q = 10 h A (2.1) 1 dimana Q : Jumlah air irigasi total (m 3 /hari) h : Laju penyusutan (mm/hari) A : Luas tambak (ha) Menurut Sularso dan Haruo Tahara dalam bukunya Pompa dan Kompresor (Daftar pustaka 4) angka 10 pada persamaan 2.1 adalah perkiraan kondisi musim tambak terburuk. 2.3 Pemilihan Pompa Dalam memilih suatu pompa untuk maksud tertentu, terlebih dahulu harus diketahui kapasitas aliran serta head yang diperlukan untuk mengalirkan zat cair yang akan di pompa. Selain dari pada itu, agar pompa dapat bekerja tanpa mengalami kavitasi, perlu ditaksir berapa tekanan minimum yang tersedia pada sisi masuk pompa yang terpasang pada instalasinya. Atas dasar tekanan isap ini maka putaran pompa dapat di tentukan. 1 Ref. Pompa dan Kompresor Sularso & Haruo Tahara hal 20

3 II-3 Kapasitas aliran, head, dan putaran pompa dapat ditentukan seperti tersebut diatas. Tetapi apabila perubahan kondisi operasi sangat besar ( khususnya perubahan kapasitas dan head) maka putaran dan ukuran pompa yang akan di pilih harus di tentukan dengan memperhitungkan hal tersebut. Selanjutnya, untuk menentukan penggerak mula yang akan dipakai, harus terlebih dahulu dilakukan penyelidikan tentang jenis sumber tenaga yang akan di pergunakan di tempat yang bersangkutan. Tabel 2.1. Contoh data yang umumnya diperlukan untuk memilih pompa disajikan dalam Tabel 2.1 Data yang diperlukan untuk memilih pompa No Data yang diperlukan Keterangan 1 Kapasitas Diperlukan juga keterangan mengenai kapasitas maksimum dan minimum. 2 Kondisi isap Tinggi isap dari permukaan air isap ke level pompa. Tinggi fluktuasi permukaan air isap. Tekanan yang bekerja pada permukaan air isap. Kondisi pipa isap. 3 Kondisi keluar Tinggi permukaan keluar ke level pompa. Tinggi fluktuasi permukaan air keluar. Besarnya tekanan pada permukaan air keluar Kondisi pipa keluar. 4 Head total pompa Harus ditentukan berdasarkan kondisi-kondisi diatas. 5 Jenis zat cair Air tawar, air laut, minyak, zat cair khusus, (zat kimia), temperatur, berat jenis, viskositas, kandungan zat padat, dll. 6 Jumlah pompa 7 Kondisi kerja Kerja terus-menerus, terputus-putus, jumlah jam kerja seluruhnya dalam setahun. 8 Penggerak Motor listrik, motor bakar torak, turbin uap. 9 Poros tegak atau mendatar Hal ini kadang-kadang ditentukan oleh pabrik pembuat pompa yang bersangkutan berdasarkan instalasinya. 10 Tempat instalasi Pembatasan-pembatasan pada ruang instalasi, ketinggian diatas permukaan laut, di luar atau di dalam gedung, fluktuasi temperatur. 11 Lain-lain

4 II Kapasitas Pompa Jumlah air yang di perlukan untuk pengairan tambak adalah untuk mengganti penyusutan air rata-rata. Jumlah ini akan bertambah sampai mencapai maksimum pada permulaan musim tambak, yaitu pada saat persiapan, pemeliharaan, dan pemanenaan ( kurang lebih hari). Jadi kapasitas pompa yang rencanakan harus di tentukan atas dasar kebutuhan maksimum. Namun untuk mengganti penyusutan air yang biasa, pompa harus di jalankan sedemikian rupa sehingga waktu kerja hariannya dapat dipersingkat. Kapasitas pompa berdasarkan kebutuhan puncak dapat dihitung dengan rumus: Q pp = Qk/T (2.2) 2 dimana Q pp : Kapasitas pompa yang direncanakan (m 3 /jam) Q : Jumlah air irigasi keseluruhan (m 3 /hari) k : Koefisien kehilangan air di saluran (=1,1) T : Jumlah kerja aliran dalam kondisi kebutuhan puncak (=18-21 jam) 2.5 Head Total Pompa Head total pompa yang harus disediakan untuk mengalirkan jumlah air seperti direncanakan, dapat ditentukan dari kondisi instalasi yang akan dilayani oleh pompa. Seperti diperlihatkan dalam Gb 2.1. Head total pompa dapat ditulis sebagai berikut: H 2 v h d a h p h 1 2g (2.3)3 dimana H : Head total pompa (m) 2 Ref. Pompa dan Kompresor Sularso & Haruo Tahara hal 20 3 Ref. Pompa dan Kompresor Sularso & Haruo Tahara hal 26

5 II-5 Ha : Head statis total (m) Head ini adalah perbedaan tinggi antara muka air disisi keluar dan disisi isap; tanda posotif (+) dipakai apabila muka air disisi keluar lebih tinggi dari pada sisi isap. h p : Perbedaan head tekanan yang bekerja pada permukaan air (m) h p h h p 2 p 1 h 1 : Berbagai kerugian head di pipa, katup, belokan, sambungan, dll (m) h1 1 h1 d h s v 2 /2g : Head kecepatan keluar (m) g : Percepatan grafitasi (=9,8 m/s 2 ) Gb 2.1 Head pompa 2.6 Head Kerugian Head kerugian (yaitu head untuk mengatasi kerugian-kerugian) terdiri atas head kerugian gesek di dalam pipa-pipa, dan head kerugian didalam belokan-belokan, reduser, katup-katup, dsb.

6 II-6 Sebelum menghitung kerugian gesek dalam pipa terlebih dahulu dihitung aliran yang terjadi didalam pipa. Apakah aliran yang terjadi bersifat laminer atau turbulen. Sebagai patokan, dipakai bilangan Reynolds: v D Re (2.4) 4 dimana Re : Bilangan Reynold (tak berdimensi) ρ : Rapat massa (densitas) zat cair (kg/m 3 ) v : Kecepatan rata-rata aliran di dalam pipa (m/s) D : Diameter dalam pipa (m) μ : Viskositas dinamik zar cair (Ns/m 2 ) Aliran bersifat laminer jika Re < 2300 Aliran bersifat Turbulen jika Re > 4000 Pada Re = terdapat daerah transisi, dimana aliran dapat bersifat laminer atau turbulen tergantung pada kondisi pipa dan aliran. (I) Aliran laminer Dalam hal aliran laminer, koefisien kerugian gesek untuk pipa (f) dalam pers. 2.6 dapat dinyatakan dengan : f 64 (2.5) 5 Re (II) Aliran Turbulen Untuk menghitung kerugian gesek dalam pipa pada aliran turbulen terdapat berbagai rumus. Dibawah ini akan diberikan cara perhitungan menggunakan rumus Darcy-Wiesbach. 4 Ref. Pompa dan Kompresor Sularso & Haruo Tahara hal 28 5 Ref. Pompa dan Kompresor Sularso & Haruo Tahara hal 29

7 II-7 (1) Head kerugian gesek dalam pipa Untuk menghitung kerugian gesek di dalam pipa dipakai rumus : 2 L v h f f (2.6) 6 D 2g dimana h f f L D : Head kerugian gesek (m) : Koefisien kerugian gesek : Panjang pipa (m) : Diameter dalam pipa (m) g : Percepatan grafitasi (m/s 2 ) v : Kecepatan rata-rata aliran didalam pipa (m/s) (2) Kerugian head dalam jalur pipa Dalam aliran melalui jalur pipa, kerugian juga akan terjadi apabila ukuran pipa, bentuk penampang, atau arah aliran berubah. Kerugian head di tempat-tempat transisi yang demikian itu dapat dinyatakan secara umum dengan rumus: 2 v h f f (2.7) 7 2g dimana h f : Head kerugian (m) v : Kecepatan rata-rata aliran didalam pipa (m/s) f : Koefisien kerugian g : Percepatan grafitasi ( 9,8 m/s 2 ) Menurut Sularso di bukunya Pompa dan Kompresor Cara menentukan harga f untuk berbagai bentuk transisi pipa adalah sebagai berikut: (a) Ujung masuk pipa 6 Ref. Pompa dan Kompresor Sularso & Haruo Tahara hal 28 7 Ref. Pompa dan Kompresor Sularso & Haruo Tahara hal 32

8 II-8 Jika v menyatakan kecepatan aliran setelah masuk pipa, maka harga koefisien kerugian f dari rumus (2.7) untuk berbagai bentuk ujung masuk pipa seperti diperlihatkan dalam Gb. 2.2 sebagai berikut: (i) f = 0,5 (ii) f = 0,25 (iii) f = 0,06 (untuk r kecil) sampai 0,005 (untuk r besar) (iv) f = 0,56 (v) f = 3,0 (untuk sudut tajam) sampai 1,3 (untuk sudut 45º) (vi) f = f 1 + 0,3 cos θ + 0,2 cos 2 θ dimana f 1 adalah koefisien bentuk dari ujung masuk dan mengambil harga (i) sampai (v) sesuai dengan bentuk yang dipakai. Bila ujung pipa isap menggunakan mulut lonceng yang tercelup dibawah permukaan air maka harga f adalah seperti yang diperlihatkan dalam Gb. 2.3 Gb. 2.2 Berbagai bentuk ujung masuk pipa Gb. 2.3 Koefisien kerugian mulut lonceng pada pipa isap (b) Koefisien kerugian pada belokan Ada dua macam belokan pipa, yaitu belokan lengkung dan belokan patah (miter atau multipiece band). Koefisien kerugian untuk belokan lengkung adalah sebagai berikut:

9 II-9 1. Belokan standar 90º 2. Belokan standar 45º Koefisien kerugian untuk miter adalah sebagai berikut: Sudut kemiringan K 0º 2.f 15º 4.f 30º 8.f 45º 15.f 60º 25.f 75º 40.f 90º 60.f

10 II-10 (c) Ujung keluar pipa Kerugian keluar pada ujung pipa keluar diberikan menurut persamaan: 2 v h f f (2.10) 8 2g dimana f = 1,0 dan v adalah kecepatan rata-rata di pipa keluar. Gb. 2.4 Koefisien kerugian pada pipa keluar 2.7 Daya Pompa (P w ). Energi yang diterima oleh air per satuan waktu disebut daya pompa atau daya air, yang dapat di tulis sebagai berikut: P w = Q p H (2.11) 9 = (ρ air. g) Q p H Dimana: P w = Daya pompa (kw) = Berat air persatuan volume (kgf/l) ρ air = Rapat massa air (kg/m 3 ) (pada temperatur 30º C) Q p H = Kapasitas pompa (m 3 /s) = Head total pompa (m) 8 Ref. Pompa dan Kompresor Sularso & Haruo Tahara hal 38 9 Ref. Mekanika Fluida Frank White hal 260

11 II Energi yang Diserap Pompa Energi yang diserap pompa adalah daya pompa per jumlah kerja aliran dalam kondisi kebutuhan puncak. Energi yang diserap pompa dapat dapat dituliskan sebagai berikut: E p = P w x t puncak 2.9 Perkiraan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Konsumsi bahan bakar spesifik di definisikan sebagai banyaknya bahan bakar yang terpakai per jam untuk menghasilkan setiap kw daya mesin. Untuk menentukan berapa banyak bahan bakar untuk menggerakan motor bakar penggerak pompa, dilakukan perhitungan perbandingan antara banyaknya energi yang diserap pompa dengan LHV bahan bakar bensin. Jadi: Bahan bakar bensin yang diperlukan = Energi yang diserap pompa ( LHV E p ) x 1 kg Bahan bakar