makalah Fluida
-
Upload
hady-arifin -
Category
Documents
-
view
313 -
download
8
description
Transcript of makalah Fluida
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar belakang
Salah satu kebutuhan manusia adalah energi, akan tetapi seperti yang kita
ketahui bahwa sumber energi yang diandalkan saat ini sudah semakin menipis.
Untuk itu perlu dicari sumber energi lain, dan batubara dianggap mempunyai
potensi sebagai sumber energi pengganti. Hal ini terlihat dengan semakin
intensifnya penggunaan batubara tidak hanya di Indonesia tetapi juga di dunia.
Penambangan adalah suatu kegiatan mengambil bahan galian yang
terdapat didalam kerak bumi yang bersifat ekonomis sehingga bahan galian
tersebut dapat dimanfaatkan dan digunakan untuk kepentingan manusia melalui
suatu tahapan proses yang menjadikan bahan galian tersebut menjadi bahan yang
siap pakai bagi kepentingan umat manusia. Dalam melakukan kegiatan
penambangan sangat membutuhkan modal yang sangat banyak. Tahapan yang
pertama dalam mengambil bahan galian yaitu tahapan eksplorasi, dimana tahapan
ini bertujuan untuk mengetahui bahwa disuatu daerah tersebut terdapat cebakan
bahan galian. Tahapan eksplorasi ini mencakup eksplorasi umum dan eksplorasi
khusus yang secara detail mencari informasi tentang cebakan bahan galian yang
terdapat dalam suatu daerah sehingga kita dapat melakukan tahapan berikutnya
yaitu studi kelayakan. Studi kelayakan merupakan tahapan berikutnya untuk
mengkaji dan memproses data yang diperoleh dalam tahapan eksplorasi Apakah
daerah tersebut mempunyai potensi cebakan bahan galian yang sangat besar dan
Apabila daerah tersebut ditambang akan mendapatkan untung yang besar.
Tahapan berikutnya yaitu tahapan eksploitasi yaitu tahapan untuk mengambil
bahan galian didalam kerak bumi.
PT Adaro Indonesia adalah salah satu perusahaan yang bergerak dalam
bidang pertambangan batubara yang terletak di Kabupaten Tabalong Provinsi
Kalimantan Selatan. Sistem penambangan yang diterapkan adalah tambang
terbuka. Kegiatan pertambangan tersebut mempunyai dampak negatif yang sangat
1
besar karena merusak lingkungan disekitar areal penambangan. Lingkungan bekas
areal penambangan tersebut rusak berat karena kegiatan tersebut dan dapat
menyebabkan tergenangnya air asam tambang akibat lubang bekas bahan galian
tambang tersebut tidak ditutup. Air asam tambang merupakan dampak negatif
yang paling nyata dalam kegiatan penambangan (sump). Air asam tambang
tersebut harus dibuang, dengan cara membuat instalasi pipa pembuangan yang
tepat sehingga air asam tersebut dapat dibuang dengan benar.
a. Aspek topografi
- peta
- kontur tanah
- luas tanah
- elevasi
b. Aspek hidrologi
- data curah hujan
- debit
c. Aspek hidrolika
- saluran (pipa, panjang pipa, diameter pipa dll)
- saluran terbuka
d. Aspek perancangan
- gambar
- rancangan anggaran biaya / cost
- tender
e. Aspek pemasangan
f. Aspek perawatan
2
B. Maksud danTujuan
Maksud dan tujuan dari pembuatan laporan ini adalah untuk memenuhi
tugas besar mata kuliah pengantar teknik dan mesin fluida tentang pembuatan
rancangan instalasi pipa pembuangan air asam tambang dari lubang bekas bahan
galian (sump) akibat dari kegiatan penambangan yang tidak ditutup secara baik
dan benar sehingga air asam tambang tersebut dapat dibuang dari lokasi
penambangan dan memahami teknik pemasangan perpipaan pada daerah tambang
dengan metode yang benar.
C. Keadaan Umum Daerah
a. Letak Geografis
Daerah penambangan batubara PT Adaro Indonesia merupakan daerah
yang termasuk dalam wilayah kuasa pertambangan Eksploitasi DU. 182/Kal-Sel
Daerah operasional PT Adaro Indonesia secara geogarafis terletak pada :
1. 115033’30’’ sampai dengan115026’10’’ Bujur Timur
2. 207’30’’ sampai dengan 2055’30’’ Lintang Selatan
3. Lokasi penambangan berjarak 220 km ke arah Timur Laut kota
Banjarmasin
Ga
mbar 1 Peta Wilayah Kerja PT. Adaro
3
Gambar 2 Geologi Regional Kalimantan ( Moify from Moss & Finch, 1997)
b. Lokasi dan Kesampaian Daerah
Lokasi Kuasa Pertambangan Eksplorasi PT Adaro Indonesia terletak di
Kabupaten Tabalong (Kecamatan Muara Harus, Murang Pudak, Upau Tanta dan
Kelua), dan Kabupaten Balangan (Paringin, Lampihong, Awayan dan
Batumandi). Tambang PT Adaro Tutupan berjarak 220 dari Banjarmasin Ibukota
Provinsi Kalimantan Selatan yang biasanya ditempuh selama 4-5 jam, dan 15 km
dari kota Tanjung dengan jalan beraspal. Jalan raya ini adalah bagian dari ruas
jalan trans Kalimantan yang menghubungkan Banjarmasin dan Balikpapan, salah
satu Kotamadya di Provinsi Kalimantan Timur.
Wilayah kabupaten banjar memiliki 12 kecamatan yang terbagi dalam 283
desa/kelurahan. Berdasarkan data yang diperoleh dari Kantor Statistik Kabupaten
Banjar (Kabupaten Banjar Dalam Tahun 1998) jumlah penduduk Kabupaten
Banjar sebanyak 395.251 jiwa. Secara rinci keadaan penduduk Kabupaten Banjar
setiap kecamatan dapat dilihat pada tabel 1 berikut, yaitu :
4
Tabel 1
Keadaan Desa dan Penduduk Kabupaten Banjar
Tahun 1998
No Kecamatan Luas (Km2) Jumlah Desa Jumlah
Penduduk
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Aluh-aluh
Kertak Hanyar
Gambu
Sungai Tabuk
Martapura
Astambul
Mataraman
Simpang Empat
Karang Intan
Aranio
Pengaron
Sungai Pinang
143,90
81.30
129,30
147,30
221,40
216,50
148,40
611,30
215,35
1.166,35
567,90
1.019,50
31
26
13
20
58
22
15
27
26
12
19
14
39.367
32.002
25.816
42.392
99.542
31.085
21.667
34.107
24.609
7.689
21.713
15.259
Jumlah 4.668,50 283 395.251
5
c. Iklim dan Curah Hujan
1. Temperatur
Temparatur udara di Kalimantan Selatan secara umum beriklim sedang,
dimana temparatur udara rata-rata berkisar antara 25,7 °C hingga 26,9°C. Pada
tahun 2008, temparatur tertinggi terjadi pada bulan Mei dengan temparatur 34,4°C,
dan temparatur terendah pada bulan Agustus 20,2°C. Kalau dilihat dari tren
temparatur yang terjadi di Kota Banjarbaru, maka dapat dilihat adanya
kecenderungan meningkat dari tahun 2004 ke tahun 2006 kemudian menurun dari
tahun 2006 ke tahun 2008 yang dapat dilihat pada tabel berikut ini:
Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa pada tahun 2004 temparatur udara rata-
rata per tahunnya adalah 26,5°C, sedangkan pada tahun 2008 temparatur mencapai
24,4°C. Namun jika dilihat temparatur yang paling tinggi justru terjadi pada tahun
2006 yang mencapai 26,9°C. Temparatur tertinggi pada tahun 2006 mencapai
28,4°C yang terjadi pada bulan Oktober dan terendah terjadi pada bulan Agustus
tahun 2004 dengan temparatur 25,3°C.
6
2. Kelembaban
Kelembaban udara mempunyai kecenderungan peningkatan kualitas,
dimana pada tahun 2004 kelembaban 78,0% dan tahun 2008 kelembaban 85,50%.
Pada tahun 2004 masih ditemukan bulan yang mempunyai kelembaban 85,0%,
sedangkan pada tahun 2008 kelembaban tertinggi 89,1%. Kelembaban udara di
Kota Banjarbaru tahun 2004-2008 dapat dilihat pada tabel berikut ini :
3. Curah Hujan
Curah hujan di Kota Banjarbaru dalam kurun waktu tahun 2004-2008
menggambarkan pola perkembangan kearah tren tertentu, terjadi kenaikan dari
tahun ketahun. Curah hujan yang terjadi di Kota Banjarbaru periode tahun 2004-
2008 cukup bervariasi. Curah hujan terbesar terjadi pada tahun 2008 dengan rata-
rata perbulannya mencapai 427,2 mm per detiknya. Sehingga pada tahun 2008
tersebut Kota Banjarbaru mengalami genangan air hujan yang cukup besar pada
beberapa tempat di Kota Banjarbaru akan tetapi tidak mengalami terjadinya
benjana banjir.
7
Perkembangan curah hujan di Kota Banjarbaru tahun 2004-2008 dapat
dilihat pada tabel berikut ini :
Dari tabel di atas diketahui bahwa jumlah hari hujan juga mempengaruhi
kestabilan musim di Kota Banjarbaru. Hari hujan yang terjadi pada periode tahun
2004-2008 di Kota Banjarbaru cukup bervariasi. hal ini menunjukkan bahwa telah
terjadi pegeseran waktu dan musim yang berakibat pada sistem tata air yang ada di
Kota Banjarbaru. Berikut ini adalah keadaan hari hujan rata-rata di Kota
Banjarbaru tahun 2004-2008 sebagai berikut:
8
BAB II
LANDASAN TEORI
A. Pengertian Pompa
Pompa adalah suatu peralatan mekanik yang digerakkan oleh tenaga mesin
yang digunakan untuk memindahkan cairan (fluida) dari suatu tempat ke tempat
lain, dimana cairan tersebut hanya mengalir apabila terdapat perbedaan tekanan.
Pompa juga dapat diartikan sebagai alat untuk memindahkan energi dari pemutar
atau penggerak ke cairan ke bejana yang bertekanan yang lebih tinggi. Selain
dapat memindahkan cairan pompa juga berfungsi untuk meningkatkan kecepatan,
tekanan dan ketinggian cairan.
B. Klasifikasi Pompa
Berdasarkan klasifikasi standart yang sering dipakai. Ada tiga kelas yang
digunakan sekarang ini, sentirifugal, rotari, dan torak reciprocating. Istilah ini
hanyak berlaku pada mekanik fluida bukan pada desain pompa itu sendiri.Ini
penting karena banyak pompa yang dijual untuk keperluan yang khusus hanya
melihat detail dan desain yang terbaik saja sehingga masalah yang berdasarkan
9
kepada kelas dan jenis pompa menjadi sejumlah yang berbeda-beda sesuai dengan
pompa tersebut,
Untuk lebih jelas dapat dilihat klasifikasi pompa di bawah ini:
a. Pompa Sentrifugal
Pompa sentrifugal mempunyai kontruksi sedemikian rupa sehingga aliran
zat cair yang keluar darimupller akan melalui sebuah bidang tegak lurus pompa
impeller di pasang kopling untuk meneruskan daya dari penggerak. Poros dan
pada ujung yang lain di pasang kopling untuk meneruskan daya dari penggerak
Pompa ditumpu oleh dua buah bantaklan. Sebuah packing atau perapat ipasang
pada bagian rumah yang ditempu untuk mencegah air yang bocor keluar atau
udara masuk ke dalam pompa
Gambar 2.1 Jenis – jenis Pompa Sentipugal
b. Pompa Rotari
10
Pompa jenis rotari terdiri dari casing tetap yang didalamnya terdapat roda -
roda gigi (gerak), sudu-sudu (vanes), torak-torak, bumbungan (cam), segmen,
sekrup-sekrup dan lain-lain yang beroperasi dengan jarak ruangan (regangan
/clerence) yang minimum. Pada pompa rotari cairan diperangkap atau dijebak, di
dorong ke casing yang tertutup, sama seperti torak pada pompa torak.
c. Pompa Torak (Reciprocating)
Pompa reciprocating mempunyai torak, plunger, diafragma yang bergerak
maju mundur didalam sebuah silinder. Silinder dilengkapi dengan katup – katup
isap dan buang. Gerakan dari torak, plunger, diafragma bersama – sama dengan
gerak yang sesuai dari katup – katup yang menyebabkan cairan mengisi dan
tersalur secara silih berganti dari silinder.
C. Gangguan Kerja Pompa
Pada setiap keterpasangan peralatan di pabrik terdapat gangguan kerja baik
gangguan yang datang dari luar peralatan maupun gangguan yang ada pada
peralatan tersebut. Gangguan kerja mempengaruhi kondisi peralatan sehingga
peralatan tidak beroperasi sesuai dengan standart yang ditentukan.
Pada pompa reciprocating, gangguan sering terjadi/terdapat adalah sebagai
berikut :
1. Turunnya tekanan pompa.
2. Adanya getaran bunyi yang tidak wajar.
3. Turunnya kapasitas pompa.
4. Berkurangnya daya motor penggerak.
5. Adanya kebocoran pada pompa.
11
Gangguan – gangguan kerja tersebut diatas dapat terjadi sewaktu – waktu,
untuk itu perlu direncanakan bagaimana penganggulangan yang dilakukan
terhadap setiap gangguan tersebut.
D. Tinggi Tekan Pompa
Selama perencanaan sistem pemompaan ada sejumlah elemen yang harus
diperhatikan tanpa memandang kelas dan jenis pompa apa yang dipilih untuk
instalasi tersebut. Elemen ini termasuk tinggi tekan (head), kapasitas, sifat cairan
yang dipompakan, pemipaan, penggerak dan ekonomi. Jadi, secara umum,
pembahasan salah satu faktor ini sama-sama berlaku untuk pompa sentrifugal,
rotari atau torak. Dengan demikian, tinggi tekan pompa biasanya tidak akan
diubah oleh kelas unit yang di pilih. Beberapa perkecualiannya yang timbul
umumnya terbatas pada jenis pompa tertentu dan akan ditunjukkan nanti.
Yang kadang-kadang dilalaikan selama perencanaan sisten adalah konsep
penting ekonomi desain yang bermula dari proyek dan berkelanjutan selama
pemakaiannya. Misalnya pengkajian tentang kondisi tinggi tekan dan lokasi
pompa dapat menghasilkan penghematan daya yang berharga dalam periode yang
lama tanpa memperbesar harga awal proyek tersebut. Pemilihan ukuran pipa yang
bijak, yang didasarkan pada beban yang dapat ditaksir atau beban masa
mendatang yang dihitung, adalah contoh lain tentang bagaimana perencanaan
pendesainan dapat dilaksanakan untuk mengimbanginya dalam bentuk
keekonomian operasi. Jadi sementara bab ini membahas tinggi tekan (head) pada
pompa, ditinjau juga dari segi hidraulik praktis, juga diperhatikan bagaimana
persiapan pemilihan dapat mempengaruhi keseluruhan instalasi.
E. Sistem Pemipaan
Sistem pemipaaan berfungsi untuk mengantarkan atau mengalirkan suatu
fluida dari tempat yang lebih rendah ke tujuan yang diinginkan dengan bantuan
mesin atau pompa. Misalnya pipa yang dipakai untuk memindahkan minyak dari
tangki ke mesin, memindahkan minyak pada bantalan-bantalan dan juga
mentransfer air untuk keperluan pendinginan mesin ataupun untuk kebutuhan
sehari-hari diatas kapal serta masih banyak lagi fungsi lainnya. Sistem perpipaan
12
harus dilaksanakan sepraktis mungkin dengan minimum bengkokan dan
sambungan las atau brazing, sedapat mungkin dengan flens atau sambungan yang
dapat dilepaskan dan dipisahkan bila perlu. Semua pipa harus dilindungi dari
kerusakan mekanis. Sistem perpipaan ini harus ditumpu atau dijepit sedemikian
rupa untuk menghindari getaran. Sambungan pipa melalui sekat yang diisolasi
harus merupakan sambungan flens yang diijinkan dengan panjang yang cukup
tanpa merusak isolasi.Pada perancangan sistem instalasi diharapkan menghasilkan
suatu jaringan instalasi pipa yang efisien dimana aplikasinya baik dari segi
peletakan maupun segi keamanan dalam pengoperasian harus diperhatikan sesuai
peraturan-peraturan klasifikasi maupun dari spesifikasi installation guide dari
sistem pendukung permesinan. Sistem perpipaan merupakan sistem yang
kompleks di kapal untuk perencanaan dan pembangunannya. Sistem perpipaan
mempunyai hubungan yang sangat erat dengan prinsip-prinsip analisa static dan
dinamic stress, thermodinamic, teori aliran fluida untuk merencanakan keamanan
dan efisiensi jaringan pipa (network piping). Peletakan komponen yang akan
disambungkan dengan pipa perlu diperhatikan untuk mengurangi hal-hal yang
tidak diinginkan seperti : panjang perpipaan, susunan yang kompleks,
menghindari pipa melalui daerah yang tidak boleh ditembus, menghindari
penembusan terhadap struktur kapal, ddl. Jalur instalasi pipa sedapat mungkin
direncanakan untuk mengindari stress yang terlalu tinggi pada struktur. Oleh
karena itu sebagai langkah awal maka dibuatlah suatu gambar diagram yang akan
menjelaskan keterkaitan antar komponen dalam suatu instalasi. Gambar diagram
sistem dibuat guna memastikan sistem akan memenuhi kebutuhan spesifikasi dan
seluruh elemen dari sistem saling compatible dengan yang lainnya. Diagram pipa
merupakan point awal untuk mengembangkan seluruh gambar-gambar perpipaan.
Diagram pipa menggambarkan komponen sistem dan hubungannya satu sama lain
dalam bentuk skematik.
F. Koefisien Limpasan
Koefisien limpasan (C) merupakan angka yang secara empiris dihitung
berdasarkan tiga parameter DAS, yakni tutupan lahan, tekstur tanah dan
kemiringan lereng. Pada penelitian ini,penentuan harga C diambil dari Soil and
13
Water Conservation Engineering, John Wiley & Son,1985 (tabel 2).Metode yang
digunakan untuk overlay ketiga data di atas adalah “intersect”, yakni pertama
meng-overlay tutupan lahan dan tekstur tanah, kemudian layer tersebut dioverlay
dengan peta kemiringan lereng.
1 Daerah pegunungan yang curam 0,75-0,9
2 Daerah pegunungan tersier 0,7-0,8
3 Tanah bergelombang dan hutan 0,5-0,75
4 Tanah dataran yang ditanami 0,45-0,6
5 Persawahan yang diairi 0,7-0,8
6 Sungai di daerah pegunungan 0,75-0.85
7 Sungai kecil di dataran 0,45-0,75
8 Sungai yang lebih besar dari setengah daerah
pengalirnnya
0,5-0,75
G. Catchment Area.
Untuk perencanaan suatu bangunan pemanfaatan air, system pemipaan dan
pemopaan, pengendalian banjir, bendung dan waduk ataupun bangunan air
lainnya, salah satu faktor yang sangat penting diketahui adalah sifat dan karakter
pengaliran daerah yang bersangkutan. Studi seperti yang dimaksudkan di atas
adalah sangat luas dan memerlukan data-data penunjang yang cukup, namun oleh
karena kita ingin mengetahui besaran debit banjir atau air, maka pembahasan
dipersempit pada pengetahuan tentang hujan yang jatuh dalam daerah pengaliran
atau catchment area.
Definisi catchment area ialah luas suata daerah yang dapat menangkap
jatuhnya hujan dan mengalirkan air limpasan (run-off), baik berupa limpasan
permukaan (surface run-off) maupun limpasan bawah permukaan (sub surface
run-off), ke arah stream sungai. Cara membuat catchment area adalah sebagai
berikut :
14
1. Ambil peta situasi skala 1 : 50.000 atau 1 : 100.000.
2. Pilih sungai utama yang akan diamati.
3. Tentukan lokasi rencana bangunan air sebagai titik observasi.
4. Buat garis batas catchment mulai dari titik observasi ke hulu meliputi
seluruh anak-cabang sungai-sungai yang berorientasi dengan sungai
utama.
5. Garis batas catchment berupa garis kontur atau garis tinggi atau puncak
gunung yang memisahkan dua atau lebih daerah pengaliran.
6. Jika garis batas catchment sudah sempurna, maka ukurlah luas catchment
dan panjang sungai utama dari anak-cabang sungai terpanjang hingga ke
titik observasi dalam satuan Km panjang. Perhatikan nilai konversi satuan
peta , misal untuk skala 1 : 50.000 angka konversi 1 cm = 500 m.
7. Tempatkan posisi stasiun-stasiun Penakar Hujan yang ke atas gambar peta.
H. Bilangan Reynolds
Dalam mekanika fluida, bilangan Reynolds
adalah rasio antara gaya inersia (vsρ) terhadap gaya viskos (μ/L) yang
mengkuantifikasikan hubungan kedua gaya tersebut dengan suatu kondisi aliran
tertentu. Bilangan ini digunakan untuk mengidentikasikan jenis aliran yang
berbeda, misalnya laminar dan turbulen. Namanya diambil dari Osborne
Reynolds(1842–1912) yang mengusulkannya pada tahun 1883.
Bilangan Reynold merupakan salah satu bilangan tak berdimensi yang
paling penting dalam mekanika fluida dan digunakan, seperti halnya dengan
bilangan tak berdimensi lain, untuk memberikan kriteria untuk menentukan
dynamic similitude. Jika dua pola aliran yang mirip secara geometris, mungkin
15
pada fluida yang berbeda dan laju alir yang berbeda pula, memiliki nilai bilangan
tak berdimensi yang relevan, keduanya disebut memiliki kemiripan dinamis.
Rumusan :
Rumus bilangan Reynolds umumnya diberikan sebagai berikut:
dengan:
vs – kecepatan fluida,
L – panjang karakteristik,
μ – viskositas absolut fluida dinamis,
ν – viskositas kinematik fluida: ν = μ / ρ,
ρ – kerapatan (densitas) fluida.
Misalnya pada aliran dalam pipa, panjang karakteristik adalah diameter pipa, jika
penampang pipa bulat, atau diameter hidraulik, untuk penampang tak bulat.
16
BAB III
ASPEK DALAM PERENCANAAN
A. Aspek Topografi
a. Luas Area Tambang
Lokasi tambang berjarak 220 km dari Banjarmasin Ibukota Provinsi
Kalimantan Selatan. PT Adaro Indonesia memulai kegiatan eksplorasi pada tahun
1982. Studi kelayakan dibuat pada tahun 1998, dan pada tahun 1990 kegiatan
konstruksi tambang dimulai. Wilayah kontrak PT Adaro Indonesia yang pada
awalnya seluas 1.480 km persegi, diciutkan berdasarkan hasil eksplorasi menjadi
335 km persegi saja.
b. Kontur Tanah
Keadaan topografi didaerah tambang PT Adaro adalah landai dari
ketinggian 30 meter diatas permukaan laut dan kondisi berawa, sedangkan daerah
perbukitannya stinggi 200 meter dan banyak dialiri sungai-sungai kecil. Pada
daerah yang lebih rendah dipenuhi oleh sawah masyarakat, perkebunan karet dan
padang rumput, sedangkan daerah perbukitannya dipenuhi dengan hutan.
c. Elevasi Permukaan Tanah
Di daerah sekitar lokasi penambangan PT Adaro Indonesia
merupakan daerah dengan relief permukaan yang didominasi oleh pegunungan,
hutan, perkebunan dengan kemiringan yang tidak begitu curam. Hal ini tidak
berbeda jauh dengan daerah lingkar tambang. Daerah sekitar tambang juga
merupakan daerah pegunungan dengan elevasi sekitar –.
17
B. Aspek Hidrologi
a. Data Curah Hujan
Curah hujan adalah Besaran yang menyatakan tebalnya air hujan yang
jatuh ke tanah dalam waktu tertentu dimana tidak terserap ataupun menguap
kembali ke atmosfer
Curah hujan 1 (satu) millimeter, artinya dalam luasan satu meter persegi
pada tempat yang datar tertampung air setinggi satu millimeter atau tertampung
air sebanyak satu liter.
Tebalnya hujan pada setiap tempat dapat diketahui dengan pengukuran
curah hujan. Alat pengukur hujan disebut penakar hujan. Diseluruh indonesia
pada saat ini terdapat lebih kurang 4000 unit alat penakar hujan. Alat pengukur
curah hujan biasa berfungsi untuk mengukur jumlah hujan yang jatuh selama 24
jam pada suatu gelas ukur. Sedangkan alat pancatat hujan otomatis mencatat
jumlah curah hujan pada kertas pencatat yang setiap hari atau minggunya diganti
dengan baru.
Tabel 2
Jumlah Curah Hujan dan Hari Hujan Setiap Bulan
Tahun 2006
NO BULANJumlah Curah
Hujan (mm)
Jumlah Hari Hujan
(mm)
1. Januari 362,6 28
2. Pebruari 345,9 26
3. Maret 294,8 26
4. April 219,3 20
5. Mei 72,5 15
6. Juni 188,2 30
7. Juli 24,7 11
8. Agustus 4,6 6
18
9. September 2,9 2
10. Oktober 16,5 1
11. Nopember 155,6 18
12. Desember 408,4 21
Rata-rata 174,7 17
Sumber : Stasiun Klimatologi Banjarbaru
b. Data Debit Air
Debit adalah laju aliran sungai (dalam bentuk volume air) yang melewati
suatu penampang melintang sungai per satuan waktu.
Dalam sistem satuan SI besarnya debit dinyatakan dalam satuan meter
kubik perdetik (m3/s).
Rumus Menghitung Debit Air Limpasan, yaitu :
Q = 0,278 C I A
Keterangan :
C : Koefisin Limpasan
I : Intensitas Hujan (mm/Jam)
A : Luas Daerah (Km2)
Pada lokasi penambangan PT Adaro Indonesia yang berada di lokasi
Kabupaten Tabalong curah hujan tertinggi tahun 2006 pada bulan Desember yaitu
sebanyak 408 mm/21 hari.
Dengan menggunakan rumus diatas dapat dicari besarnya debit pada lokasi
penambangan PT Adaro Indonesia adalah :
Diketahui : C = 0,9
I = 408 mm/ 21 hari = 408 mm/504 jam
A = 3 Hektar = 0,03 Km2
19
Ditanya : Q ...?
Penyelesaian :
Q = 0,278 C I A
= 0,278 x 0,9 x 408/504 x 0,03
= 0,00607 m3/s
Jadi besarnya debit air limpasan pada lokasi PT Adaro Indonesia adalah
sebesar 0,00607 m3/s.
c. Saluran Air Yang Ada
Saluran air yang biasa digunakan untuk membuang sisa air asam tambang
dapat berupa :
1. Aliran saluran terbuka (Open Channel Flow)
2. Aliran Saluran tertutup
Keduanya dalam beberapa hal adalah sama, berbeda dalam satu hal yang
penting, yaitu :
1. Aliran pada saluran terbuka harus memiliki permukaan bebas
yang dipengaruhi oleh tekanan udara bebas (P atmosphere)
2. Aliran pada pipa tidak dipengaruhi oleh tekanan udara secara
langsung kecuali oleh tekanan hydraulic (y)
3. Perhitungan pada saluran terbuka lebih rumit dari pada
perhitungan pipa.
4. Bentuk penampang yang tidak teratur (terutama sungai)
5. Sulit menentukan kekasaran (sungai berbatu sedangkan pipa
tembaga licin).
6. Kesulitan pengumpulan data di lapangan.
20
Perbandingan dari rumus energi untuk kedua tipe aliran tersebut adalah :
Aliran pada saluran tertutup
h1 + = h2 +hf
Aliran pada saluran terbuka
h1 + = h2 + + hf
Pada perancangan instalasi pembuangan air asam tambang (sump) ini kita
menggunakan instalasi dengan saluran tertutup mengingat karena debit air pada
lubang galian ini kecil sehingga, jenis saluran tertutup sangat cocok pada lubang
galian ini. Jadi dalam rancangan instalasi pembuangan air asam tambang ini kita
cukup memakai pipa sebagai saluran pembuangannya dan juga biaya yang kita
keluarkan lebih kecil apabila kita menggunakan jenis saluran terbuka.
C. Aspek Perancangan
a. Gambar Sump
21
b. Biaya Rancangan
Di dalam perencanaan masalah biaya, kita harus benar-benar teliti,
sehingga cost yang digunakan dalam pengolahan instalasi ini tidak terlalu besar
sehingga berpengaruh pada profit tambang yang kita peroleh. Tentu saja hal ini
bukan menjadi patokan utama, kualitas material yang digunakan dalam
pembangunan instalasi ini tetap juga harus kita pertimbangkan. Apabila harga
material tersebut murah, tetapi kualitasnya jelek, hal ini malah memerlukan biaya
yang mahal (perawatan).
Untuk menghitung cost, terlebih dahulu kita menentukan jenis pipa dan
pompa yang akan kita gunakan. Untuk pipa, kita menggunakan pipa dengan
diameter 3 inch, hal ini dikarenakan debit limpasan lubang galian ini cukup besar.
Untuk pompa, kita terlebih dahulu harus menghitung berapa kapasitas pompa
yang digunakan.
Diketahui : Q = 0,00607 lt/s t = 143 hari
D1 = 3 inch = 0,0762 m
D2 = 2 inch = 0,0508 m
Ditanya : V...?
Jawab :
A1 = 0,25 л D12
= 0,25 x 3,14 x (0,07622)
= 0,0045 m2
A2 = 0,25 л D22
= 0,25 x 3,14 x (0,05082)
= 0,00202 m2
V1 = Q / A1
= 0,00607 / 0,0045
= 1,33 m/s
V2 = Q / A2
= 0,00607 / 0,00202
22
= 2,99 m/s
v = Q l
= 0,00607 x 12337920
= 74891,174 m3
= 74891174 liter
Jadi volume air yang menggenangi area tambang adalah sebesar 74891174 liter.
H = v / Luas area
= 74891,174 / 30000 m
= 2,5 m
Jadi, tinggi genangan air adalah 2,5 m
Setelah diketahui jenis pompa yang digunakan, kita dapat menghitung
berapa cost yang akan kita anggarkan untuk pengerjaan instalasi ini. Akan tetapi
pada pengerjaan instalasi anggaran dibatasi, yaitu tidak lebih dari anggaran yang
telah ditetapkan.
Tabel 3
Anggaran biaya pemasangan instalasi pipa pembuangan
No Bahan Jumlah Harga/satuan Pengeluaran
A Bahan
1 Pipa PVC D = 3
inch
7 btg @Rp. 60.000/ 4
m
Rp. 420.000
2 Pipa PVC D = 2
inch
15 btg @Rp. 40.000/ 4
m
Rp. 600.000
3 Sambungan Elbow
900
8 buah @Rp. 5.000 Rp. 40.000
4 Sambungan Datar 16 buah @Rp. 4.500 Rp. 72.000
5 Katup 2 buah @Rp. 10.000 Rp. 20.000
6 Saringan 1 Buah @Rp. 20.000 Rp. 20.000
7 Pompa 1 Buah @Rp. 3.200.000 Rp. 3.400.000
8 Lem Pipa 5 Buah @Rp. 11.000 Rp. 55.000
B Upah Pekerja
1 Mandor 1 @Rp.50.000/hari Rp. 50.000
23
2 Pekerja 3 @Rp.30.000/hari Rp. 90.000
Total Pengeluaran Rp. 4.767.000
BAB IV
INSTALASI DAN PERAWATAN
A. Pemasangan Pompa dan Pipa Lokasi Tambang
a. Pemasangan Pompa
Pada pemasangan pompa untuk instalasi air ini menggunakan
pompa berukuran biasa mengingat jumlah air yang terdapat pada
bekas galian yang tidak terlalu banyak. Pemasangan pompa haruslah
berada lebih dekat dengan sisi hisap daripada sisi buang, hal ini
dilakukan agar pompa tidak menghisap air terlalu jauh yang dapat
berakibat cepat rusaknya pompa. Pemasangan pompa hruslah berada
pada posisi yang stabil dan aman serta terlindung adari hujan agar
pompa tidak cepat mengalami korosi(berkarat).
b. Pemasangan Jaringan Pipa
Pada dasarnya sistem pipa dan detail untuk setiap industri
atau pengilangan tidaklah jauh berbeda, perbedaan-perbedaan
mungkin terjadi hanya pada kondisi khusus atau batasan tertentu yang
diminta pada setiap proyek.
Jenis pipa secara umum dapat dikelompokkan menjadi dua
bagian, yaitu:
1. Jenis pipa tanpa sambungan (Pembuatan pipa tanpa sambungan)
2. Jenis pipa dengan sambungan (Pembuatan pipa dengan
pengelasan)
Adapun bahan-bahan pipa secara umum adalah :
1. Carbon Steel
2. Carbon Moly
3. Galvenees
4. Ferro Nikel
5. Stainless Steel
6. PVC
24
7. Chrome Moly
Komponen perpipaan harus dibuat berdasarkan spesifikasi standar
yang terdaftar dalam simbol dan kode yang telah dibuat atau dipilih sebelumnya.
Komponen perpipaan perpipaan yang dimaksud di sini meliputi, yaitu :
1. Pipes (pipa-pipa)
2. Flanges (flens-flens)
3. Fittings (sambungan)
4. Valves (katup-katup)
5. Bolting (baut-baut)
6. Gasket
7. Special Items (bagian khusus)
Pemasangan pipa diatas tanah dapat dilakukan pada rak pipa (pipe
rack) diatas penyangga-penyangga pipa, atau diatas dudukan pipa (sleeper). Pada
pemasangan pipa diatas tanah ini dapat pula dimasukkan pipa peralatan yaitu yang
meliputi pipa kolom dan vessel, pipa exchanger, pipa pompa dan turbin, pipa
kompresor, dan pipa utilitas.
Jenis material yang umum digunakan antara lain adalah :
Carbon steel piping (pipa baja Karbon)
Pipa ini banyak digunakan karena mudah dipasang, tapi untuk melindungi karat
dari luar biasanya dilapas dengan bahan anti karat. Bahan anti karat ini lebih baik
menggunkanan pelapis plastik seperti scotch kote atau plicoflex, karena lebih
tahan daripada pelapis dari aspal atau residu
Cast Iron Water Pipe (besi tuang pipa air)
Digunakan untuk pembuangan air dengan tekanan tertentu
Concrete pipe (pipa beton)
Digunakan untuk pembuangan kotoran air dengan ukuran 24’’ atau lebih
Concrete Lined steel pipe (pipa baja dilapisi semen)
Pipa ini digunakan untuk pembuangan kotoran cairan yang korosif serta
mempunyai tekanan diatas kemampuan pipa besi tuang
Duriron Pipe
25
Pipa ini digunakan untuk pembuangan cairan dengan tingkat korosi yang tinggi.
Pipa ini sangat getas seperti gelas, sehingga harus hati-hati dalam pengangkutan
dan pemasangan.
c. Perawatan Instalasi
Perawatan terhadap instalasi air ini haruslah dilakukan secara
rutin dan berkala, hal dilakukan agar dapat terus menjaga daya kerja
instalasi ini agar dapat terus bekerja lebih lama daripada instalasi yang
tanpa perawatan. Dalam hal ini kita juga dapat lebih menghemat biaya
pengeluaran.
d. Perawatan Berkala
Pompa yang digunakan untuk mengeluarkan atau menghisap
air asam tambang atau Sumb harus diperiksa kondisinya pompanya
Apakah masih dalam kondisi yang bagus ? serta harus dilakukan
perawatan secara berkala, meluputi pembersihan tadah isap dan pipa
isap, pemeriksaan kondisi operasi, serta kinerja pompanya.
Pemakaian pompa secara terus-menerus perlu di imbangi
dengan maintence yang berkala, agar kinerja pompa dan pipa dapat
maksimal. Pengecekan terhadap hamparan pipa perlu dilakukan,
sehingga kita dapat mengetahui apakah terdapat kebocoran tau hal-
hal lain yang menyebabkan terhambatnya kinerja pompa.
Adapun hal-hal yang perlu diperhatikan agar kinerja pompa
dapat maksimal antara lain :
1. Operasikan pompa mendekati titik efisiensi terbaiknya (BEP)
2. Pastikan NPSH yang cukup pada lokasi pemasangan
3. Modifikasi sistim pompa dan kehilangan pompa untuk
meminimalkan penyumbatan.
4. Pastikan ketersediaan instrumen dasar pada pompa seperti
pengukur tekanan, pengukur aliran
5. Sesuaikan terhadap variasi beban dengan menggunakan
penggerak kecepatan yang bervariasi atau pengendali
berurutan dari unit yang banyak.
26
6. Hindari pengoperasian lebih dari satu pompa untuk
penggunaan yang sama
7. Gunakan pompa pendorong/booster untuk beban kecil yang
memerlukan tekanan yang lebih tinggi
8. Untuk memperbaiki kinerja alat penukar panas, kurangi
perbedaan suhu antara saluran masuk dan keluar daripada
meningkatkan debit aliran
9. Perbaiki sil dan paking untuk meminimalkan kehilangan air
oleh tetesan
10. Seimbangkan sistim untuk meminimalkan aliran dan
menurunkan permintaan daya pompa
11. Hindari head pemompaan dengan penggunaan pengembalian
jatuh bebas (gravitasi), dan gunakan efek sifon
12. Lakukan keseimbangan air untuk meminimalkan pemakaian
air, dengan demikian mengoptimumkan pengoperasian pompa
13. Hindari pensirkulasian ulang air pendingin dalam Genset
Diesel, kompresor udara, sistim pendinginan, pompa air umpan
menara pendingin, pompa kondensor dan pompa proses
14. Pada operasi banyak pompa, padukan secara hati-hati operasi
pompa untuk menghindarkan penyumbatan saluran
15. Ganti pompa yang sudah tua dengan pompa yang efisien
energinya
16. Perbaiki efisiensi pompa yang ukurannya berlebih, pasang
penggerak kecepatan yang bervariasi, turunkan ukuran/ganti
impeler, atau ganti dengan pompa yang lebih kecil
17. Optimalkan jumlah tahap dalam pompa multi-tahap jika
terdapat keuntungan pada tekanan keluar.
18. Kurangi tahanan sistim dengan cara pengkajian penurunan
tekanan dan optimalisasi ukuran pipa
19. Periksa secara teratur getarannya untuk memperkirakan
kerusakan pada bantalan, kesalahan penggabungan,
ketidakseimbangan, kelonggaran fondasi dll.
27
Untuk perawatan secara berkala sebaiknya dilakukan setiap 1-2minggu sekali.
Jadi pada saat perawatan berkala dilakukan pengecekan secara menyeluruh mulai
dari pipa pembuangan, kolam pengendapan sampai dengan pompa. Sehingga
kinerja instalasi pipa pembuangan tersebut dapat bekerja dengan maksimal.
e. Perawatan Inspeksi
Untuk perawatan inpeksi pompa agar pompa tersebut dapat bekerja
secara optimal kita harus memperhatikan hal –hal atau prosedur pemeriksaan
adalah sebgai berikut :
1. Pemeriksaan tanda isap dan pipa isap
Jika pada pembangunan instalasi ada benda asing, kotoran dan sampah yang
masuk ke dalam pipa atau tadah isap, maka pompa akan mengalami
gangguan yang serius. Karena itu pompa harus diperiksa sebelum diuji coba
dan benda-benda yang dapat mengganggu dan merusak harus disingkirkan.
2. Pemeriksaan sistem listrik
Ketepatan kapasitas pemutus sirkit, harga preset rele arus lebih, dan ukuran
serta sambungan kabel harus diyakinkan. Untuk motor, terutama motor
benam, tahanan isolasinya harus diukur dan dipastikan bahwa harganya
sesuai dengan jaminan paberiknya.
3. Pemeriksaan kelurusan
Kelurusan poros pompa dan motor harus diperiksa karena menimbulkan
keausan yang cepat pada bantalan serta getaran yang besar pada mesin.
Sehingga akan menyebabkan kinerja pompa akan terhambat.
4. Pemeriksaan minyak pelumas bantalan
Gemuk dan minyak untuk bantalan harus diperiksa kebersihannya dan
jumlahnya.
5. Pemeriksaan dengan memutar poros
Poros harus dapat berputar dengan halus jika diputar dengan tangan.
6. Pemeriksaan pipa alat pembantu
Semua katup pada sistem pipa pembantu seperti pipapendingin, pip[a perapat
untuk perapat mekanis, dan pipa pengimbang, harus terbuka penuh. Jumlah
28
dan tekanan air pendingin dan air pelumas harus sesuai dengan persyaratan
yang ditetapkan.
7. Pemeriksaan katup
Katup yang dipasang ditengah-tengah pipa isap (pada sistem isapan dengan
dorongan) harus dipastikan dalam kondisi terbuka penuh.
8. Memancing
Pompa harus dipancing dengan mengisi penuh pompa dan pipa isap dengan
zat cair.
9. Pemanasan/pendinginan awal
Untuk pompa bertemperatus tinggi (atau pompabertemperatur rendah), zat
cair dengan temperatur tinggi (rendah) harus secara berangsur-angsur
dimasukan ke dalam pompa untuk pemanasan (atau pendinginan) awal
sebelum pompa dijalankan.
10. Pemeriksaan arah putaran
Pemeriksaan arah putaran biasanya dilakukan dengan terlebih dahulu
melepas kopling atau sabuk yang menghubungkan pompa dengan motor
penggerak. Motor di hidupkan sendiri dan diperiksa putarannya.
11. Penanganan katup keluar pada waktu seri
Katup pada pipa keluar harus dalam keadaan trbuka penuh atau tertutup
penuh, tergantung pada jenis pompa yang digunakan.
Perhitungan Head Losses
Dengan perhitungan head losses adalah sebagai berikut:
Diketahui :
f belokan = 0,3
f katup = 0,08
D1 = 0,0762 m
D2 = 0,0508 m
L1 = 27 m
L2 = 57 m
Z 1 = 17 m
29
Z 2 = 25 m
g = 9,81 m/s
V1 = 1,33 m/s
V2 = 2,99 m/s
P/γ : diasumsikan = 0
Diketahui :
Viskositas ( ) = 300 = 0,802 x 10-6
V1 = 1,33 m/s
V2 = 2,99 m/s
D1 = 0,0762 m = sisi isap
D2 = 0,0508 m = sisi buang
Ditanya : Re1 dan Re2...?
f1 dan f2...?
= 126366,584 (Jenis Aliran Turbulen)
= 0,0167
Jadi nilai dari f gesekan dengan f saringan adalah sama, yaitu 0,0167
= 189391,521 (Jenis Aliran Turbulen)
30
= 0,0151
Jadi nilai dari f gesekan adalah 0,0151
Ditanya : Head Losses pompa...?
Jawab :
1. Mayor Losses
a. Sisi isap
Hf gesekan =
=
= 0,533
b. Sisi buang
Hf gesekan =
=
= 7,72
∑Hf mayor losses = 0,533 + 7,72 = 8,253
2. Minor Losses
a. Sisi isap
Hl saringan =
=
31
= 0,001505 x 1 = 0,0015
Hl belokan =
= 0,3 x
= 0,02704 x 1 = 0,027
Hl katup =
=
= 0,007212 x 1 = 0,00721
∑Hl sisi hisap = 0,001505 + 0,02704 + 0,00721
= 0,0357
b. Sisi buang
Hl katup =
=
= 0,0364 x 1 = 0,0364
Hl belokan =
=
= 0,136 x 7 = 0,957
∑Hl sisi buang = 0,0364 + 0,957 = 0,993
∑Hl minor losses = ∑Hl sisi hisap + ∑Hl sisi buang
= 0,0357+ 0,993
32
= 1,029
Total ∑HL = ∑Hf mayor losses + ∑Hl minor losses
= 8,254 + 1,029
= 9,283
Dengan menggunakan persamaan Bernoulli:
H =
= 1,198
Kesimpulan: Dalam pemilihan pompa harus diperhatikan spesifikasi pompa
yang memiliki head losses lebih besar dari 1,198 agar air dapat
dipompa ke luar dari Sump.
B. Gambar Rancangan Instalasi Pompa dan Pipa
Keterangan :
1. = Fluida 4. = Sambungan Pipa Lurus
33
2. = Saringan 5. = Katup
3. = Sambungan Pipa 900 6. = Pompa
BAB V
PENUTUP
A. Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat diambil dari makalah tentang perancangan
instalasi pipa pembuangan air asam tambang adalah sebagai berikut, yaitu:Kita
dapat mengetahui cara dalam pembuatan perencanaan instalasi pipa mengenai
pembuangan air asam tambang secara benar sehingga tidak merusak lingkungan
sekitar tambang.
1. Dalam perencanaan instalasi pipa kita harus mengetahui semua aspek
yang dapat menunjang dalam pembuatan instalasi pipa sehingga dalam
pembuangan air asam tambang dapat berjalan dengan maksimal.
Aspek-aspek tersebut meliputi :
- Aspek topografi
- Aspek hidrologi
- Aspek hidrolika
- Aspek perancangan
- Instalasi/pemasangan
- Aspek perawatan
2. Dalam aspek Topografi kita dapat mengetahui tentang hal-hal yang
berhubungan dengan peta lokasi, kontur tanah, luas tanah, elevasi sehingga
kita dapat memperkirakan letak atau posisi yang tepat dalam merencanakan
instalasi pembunagan air asam tambang secara benar.
3. Dalam aspek Hidrologi kita dapat mengetahui tentang hal-hal yang
berhubungan dengan data curah hujan baik primer maupun sekunder sehingga
34
kita dapat menentukan besarnya debit air limpasan dari data curah hujan
tertinggi selama satu tahun.
Adapun rumus debit yang dipakai dalam perhitungan yaitu :
Q = 0,278 C I A
Keterangan :
C : Koefisien Limpasaan
I : Intensitas Hujan (mm/jam)
A : Luas Penampang
4. Pada rancangan instalasi pipa pembuangan air asam tambang ini
menggunakan saluran tertutup karena debit air limpasan pada bekas
lubang galian kecil dan memperhitungkan biaya yang dikeluarkan
untuk membuat instalasi ini secara maksimal.
5. Dalam aspek perancangan dan instalasi (pemasangan) kita dapat
mengetahui tentang hal-hal yang berhubungan dengan perencanaan
pemasangan pipa secara benar serta perawatan pipa secara berkala
maupun secara inspeksi. Dalam perencanaan pemasangan pipa kita
harus mengetahui bahan-bahan yang akan dipakai dalam perencanaan
serta memperhatikan penempatan pompa, pondasi, urutan pemasangan,
serta pemerikasaan kelurusan. Pada pompa yang dipakai secara terus-
menerus harus dilakukan pemerikasaan dan perawatan secara berkala
sehingga kerja pompa akan maksimal
B. Saran
Dalam pembuatan rancangan instalasi pipa pembuagan air asam
tambang sangat membutuhkan perhitungan yang sangat tepat dan sangat
efisien sehingga rancangan tersebut dapat berguna dan dapat dimanfaatkan
secara maksimal karena apabila dalam pembuatan rancangan instalasi pipa
itu secara sembarangan akan mempunyai dampak yang sangat fatal baik dari
segi lingkungan maupun secara ekonomis. Kita harus mengetahui semua
35
aspek-aspek yang dibutuhkan dalam perencanaan instalasi pipa secara detail
dan terperinci sehingga dalam pembuatan instalsi pipa dapat sempurna dan
ekonomis.
36