7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
1/31
37
IV. PERENCANAAN KEBUTUHAN AIR PERSAWAHAN
IV.1. Perhitungan Kapasitas Pompa ( Qp)
IV.1.1. Data Persawahan Tondon Sibata
Gambar IV.I5 Peta Administrasi
Adapun data yang diperoleh penulis di persawahan Desa Tondon Sibata
adalah sebagai berikut:
7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
2/31
38
1. Luas areal persawahan adalah 123 hektar.
7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
3/31
39
Gambar IV.16 Peta Topografi
2. Sumber air yang terdekat di persawahan Desa Tondon Sibata adalah SungaiSaddang.
3. Jarak tempat perencanaan reservoir dengan Sungai Saddang adalah 450meter.
4. Ketinggian 694963 meter DPL.
IV.1.2. Perincian kebutuhan air persawahan di Tondon Sibata
Dalam perencanaan instalasi irigasi persawahan Tondon Sibata,
pemberian air melalui sistem irigasi perpipaan dilakukan pada musim kemarau
yaitu pada bulan Juni sampai Oktober.
1. Curah Hujan Berguna
7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
4/31
40
Curah hujan rata rata bulanan terendah adalah pada bulan agustus yaitu
4,78 mm/hari.
2. Penyusutan kedalaman air per hari (h)Penyusutan kedalaman air per hari (h) ( mm/hari ) = Transpirasi + Penguapan
+ PeresapanCurah hujan berguna.
Dari buku Pompa dan Kompresor ( Sularso:2004 ) , komponen
komponen penyusutan air seperti tersebut di atas dapat diambil nilai
transpirasi = 6 mm/hari; penguapan = 4 mm/hari ; dan perkolasi 10 mm/hari
(sawah lama).Jadi :
h = ( 6 mm/hari ) + ( 4 mm/hari ) + (10 mm/hari) - (4.78 mm/hari)
h = 15.22 mm/hari
3. Jumlah kebutuhan airAdapun jumlah kebutuhan air untuk pengairan di Tondon Sibata yang
luas sawahnya adalah 123 ha adalah :
Q = 10 h A
= 10 (15.22 mm/hari ) ( 123 ha )
= 18720.6 m3/hari
= 780.30 m3/jam
Q = 0.220 m3/s
7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
5/31
41
4. Kapasitas pompa (Qp)Kapasitas pompa yang diperlukan pada pengairan persawahan dapat
dihitung dengan menggunakan rumus:
Qp = Q k / T
Dimana k = 1,1 dan T kita ambil 15 jam , maka :
Qp = (18720.6 m3/hari) ( 1,1) / ( 15 jam )
= 1372,84 m3
/jam
Qp = 0,381 m3/s
5. Kapasitas efektif pompa yang digunakanBahwa debit pompa dapat diketahui dengan cara membagi debit yang
dibutuhkan (debit efektif) dengan jumlah pompa yang akan dipakai (Tahara,
Sularso,2004)
7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
6/31
42
IV.1.2. Head Pompa
7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
7/31
43
1. Head StatikBerdasarkan peta topografi wilayah Desa Tondon Sibata, besarnya
head statik yang merupakan selisih antara permukaan di dekat aliran
sungai terhadap tempat tertinggi pemompaan air adalah :
ha = 834 m768 m
= 66 m H2O
2. Head Kerugian PipaHead kerugian yaitu head untuk mengatasi kerugian-kerugian terdiri
atas head kerugian gesek di dalam pipa-pipa, dan head kerugian di dalam
belokan-belokan, reduser, katup-katup, dll.
a. Kerugian pada pipa isap
Di mana,
V : Kecepatan rata-rata aliran di dalam pipa (m/s)
hf : Head kerugian gesek dalam pipa (m)
: Koefisien kerugian gesek
g : Percepatan gravitasi (9,81 m/s)
L : Panjang pipa (m) = 7 m
D : Diameter dalam pipa (m) = 0,350 m
7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
8/31
44
Menentukan aliran laminar dan turbulen
Viskositas air pada T 200 = 1,00510-6
Karena Re > 4000, maka aliran bersifat turbulen
Koefisien kerugian gesek () pada aliran turbulen dapat dihitung dengan
menggunakan rumus Formula Darcy
Maka
7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
9/31
45
b. Kerugian aksesoris pada pipa isapAdapun aksesoris yang digunakan adalah pipa sebagai berikut:
1. 1 buah katup saringan k = 1,912. 1 buah elbow 900 k = 0,753. 1 buah chek valve
k = 4,86
c. Kerugian akibat kontraksi pada pipa isapKerugian yang dialami pipa isap ketika mengalami kontraksi
(bagian yang menyempit) dari diameter ( ) 0,35 m ke ( ) 0,15 makibat penggunaan pompa dengan diameter isap 0,35 m, maka :
= KL
Dimana :
V2 =
V2= 7,197 m/s
KL = 0,343
7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
10/31
46
+0,905
maka :
= KL
= 0,343
hk1 = 0,905 m H2O
Jumlah kerugian tekan dalam pipa isap
d. Head kerugian gesek dalam pipa tekan sebelum pertemuan aliranUntuk menghitung kerugian gesek dalam pipa dihitung dengan
menggunakan rumus Hazen-Williams (Sularso,1983) sebagai berikut :
Dimana
7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
11/31
47
Di mana, V : Kecepatan rata-rata aliran di dalam pipa (m/s)
hf : Head kerugian gesek dalam pipa (m)
: Koefisien kerugian gesek
g : Percepatan gravitasi (9,81 m/s)
L : Panjang pipa (m) = 4 m
D : Diameter dalam pipa (m) = 0,30 m
Menentukan aliran laminar atau turbulen
Viskositas air pada T 200 = 1,00510-6
Karena Re > 4000, maka aliran bersifat turbulen
Koefisien kerugian gesek () pada aliran turbulen dapat dihitung dengan
menggunakan rumus Formula Darcy.
Maka
7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
12/31
48
= 0,052 m H2O
e. Kerugian Aksesoris pada Pipa Tekan Sebelum pertemuan aliranAda pun aksesoris yang digunakan pada pipa tekan sebagai berikut :
1. 1 buah check valve 2. 1 buah gate valve 3. 1 sambungan T 4. 1 buah elbow 900 k = 0,75
f. Kerugian akibat ekspansi pada pipa tekan sebelum pertemuan aliranKerugian yang dialami pipa tekan ketika mengalami ekspansi
(bagian yang melebar) dari diameter ( ) 0,125 m ke ( ) 0,30 m akibatpenggunaan pompa dengan diameter tekan 0,125 m, maka :
= KL
Dimana :
= 1,799 m/s
= 0,683
7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
13/31
49
maka :
= KL
= 0,683
hk2 = 0,113 m H2O
g. Head kerugian gesek dalam pipa tekan setelah pertemuan aliranUntuk menghitung kerugian gesek dalam pipa dihitung dengan
menggunakan rumus Hazen-Williams (Sularso,1983) sebagai berikut :
Dimana
Di mana, V : Kecepatan rata-rata aliran di dalam pipa (m/s)
hf : Head kerugian gesek dalam pipa (m)
: Koefisien kerugian gesek
g : Percepatan gravitasi (9,81 m/s)
L : Panjang pipa (m) = 460,201 m
D : Diameter dalam pipa (m) = 0,45 m
7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
14/31
50
Re
hf3 = 6,933 m H2O
Menentukan aliran laminar atau turbulen
Viskositas air pada T 200 = 1,00510-6
Karena Re > 4000, maka aliran bersifat turbulen
Koefisien kerugian gesek () pada aliran turbulen dapat dihitung dengan
menggunakan rumus Formula Darcy.
Maka
h. Kerugian Aksesoris pada Pipa Tekan setelah Penggabungan AliranAda pun aksesoris yang digunakan pada pipa tekan sebagai berikut :
1. 1 buah elbow 50 2. 2 buah elbow 100 3. 1 buah gate valve
7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
15/31
51
i. Kerugian akibat ekspansi pada pipa tekan setelah pertemuan aliranKerugian yang dialami pipa tekan ketika mengalami ekspansi
(bagian yang melebar) dari diameter ( ) 0,30 m ke ( ) 0,45 m akibatpenggunaan pipa 0,30 m sebelum pertemuan aliran dan pipa 0,45 m
setelah penggabungan aliran, maka :
= KL
Dimana :
= 2,399 m/s = 0,309
maka :
= KL
= 0,309
= 0,091 m H2O
7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
16/31
52
Jumlah kerugian tekan dalam pipa tekan :
Jadi, jumlah head kerugian pada pada instalasi pipa :
3. Head kecepatan keluarKita rencanakan kecepatan keluar , V= 1,5 m/s
Jadi, head total pompa adalah :
= head statik + head kerugian pada instalasi pipa + head kecepatan
keluar
= 66 + 8,225 + 0,115
= 74,340 m H2O
7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
17/31
53
IV.1.4. Perencanaan Reservoir
Pemilihan lokasi reservoir di tempat yang lebih tinggi dari lokasi
persawahan sehingga air dapat mengalir sendiri ke persawahan tanpa
menggunakan pompa distribusi.
Reservoir yang direncanakan adalah reservoir di atas tanah
dengan ukuran sebagai berikut:
Panjang = 70 m
Lebar = 50 m
Tinggi = 3 m
Volume bak penampung = panjang lebar tinggi
= 70 50 3
= 10500 m3
Jadi , volume bak penampung = 10500 m3 ( kurang lebih setengah dari
kebutuhan air, 18720,6 m3 )
7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
18/31
54
V.1.5. Daya Poros dan Efisiensi Pompa
1.Daya airEnergi yang secara efektif diterima oleh air dari pompa
persatuan waktu disebut daya air, yang dapat ditulis sebagai
Pw = QH
Dimana Pw : Daya air (kW)
: Berat air persatuan volume (kN/m3)
Q : kapasitas (m3/s)
H : Head total pompa (m H2O)
2.Daya PorosDaya poros yang diperlukan untuk menggerakkan sebuah
pompa adalah sama dengan daya air ditambah kerugian daya di dalam
pompa. Daya ini dapat dinyatakan sebagai berikut:
Dimana, P : Daya poros sebuah pompa (kW)
: Efisiensi pompa ( % )
7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
19/31
55
Untuk dapat menentukan efisiensi suatu pompa, maka
terlebih dahulu mengetahui besarnya putaran spesifik ( ns ), kapasitas
efektif ( Qep ) dari pompa tersebut. Putaran spesifik dapat dihitung
dengan rumus sebagai berikut (Sularso,2004) :
Dimana : N : Putaran pompa = 2900 rpm
Qep : Kapasitas efektif pompa = 7,627 /menitH : head total pompa = 74,340 m H2O
Jadi ,
Dengan melihat diagram efisiensi standar pompa, untuk Qep =
7,627 /menit dan ns = 316,34 maka = 79%, maka :Jadi,
Daya poros pompa :
Pp= 117,108 kW
7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
20/31
56
3. Daya Motor Penggerak Pompa ()Daya motor penggerak pompa harus lebih besar dari daya poros
pompa, hal ini tergantug pada jenis motor dan hubungan poros pompa
dengan poros motor :
Dimana :
Pp : Daya poros pompa = 117,108 kW
: faktor yang bergantung jenis motor, motor induksi(0,10,2) dipilih 0,1
: efisiensi transmisi (kopling = 0,95)Maka
7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
21/31
57
V.1.6. Kebutuhan Head untuk Distribusi Air Persawahan
1. Kebutuhan head aliran air dalam saluran utamaa. Saluran Sawah Bagian Utara (460 m)
Kerugian head aliran air di saluran utama sawah utara terjadi akibat
adanya gesekan dengan dinding dan dasar saluran
Di mana, V : Kecepatan rata-rata aliran (m/s)
hf : Head kerugian gesek (m)
f : Koefisien kerugian gesek
g : Percepatan gravitasi (9,81 m/s)
L : Panjang saluran (m)
Dh : Diameter hidrolik (m)
Untuk menentukan diameter hidrolik :
P = keliling basah (2 sisi miring ditambah lebar saluran, m)
A = Luas penampang saluran ( persegi panjang, m2 )
0,3 m
0.2 m
0,4 m
0,32 m
7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
22/31
58
P = 2(0,32) + 0,2
= 0,83 m
= 0,09 m2
= 0,43m
Untuk mendapatkan nilai kekasaran ( f ) maka kita gunakan Korelasi
Kekasaran Manning.
( )
Dengan nilai = 0,037 m (saluran galian-tanah bersih)
( )
= 0,08
Qs = debit air yang melewati saluran (m3/s)
Q = debit air total (m3/s)
= 0,072 m3/s
7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
23/31
59
= 0,80 m/s
= 2,769 m H2O
b. Saluran Sawah Bagian Selatan (570 m)
Kerugian head aliran air di saluran utama sawah selatan terjadi
akibat adanya gesekan dengan dinding dan dasar saluran.
Di mana, V : Kecepatan rata-rata aliran (m/s)
hf : Head kerugian gesek (m)
f : Koefisien kerugian gesek
0,3 m
0.2 m
0,4 m
0,32 m
7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
24/31
60
g : Percepatan gravitasi (9,81 m/s)
L : Panjang saluran (m)
Dh : Diameter hidrolik (m)
Untuk menentukan diameter hidrolik :
P = keliling basah (2 sisi miring ditambah lebar saluran, m)
A = Luas penampang saluran ( persegi panjang, m2 )
P = 2(0,32) + 0,2
= 0,83 m
= 0,09 m2
= 0,43m
Untuk mendapatkan nilai kekasaran ( f ) maka kita gunakan Korelasi
Kekasaran Manning.
( )
Dengan nilai = 0,037 m (saluran galian-tanah bersih)
7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
25/31
61
(
)
= 0,08
Qs = debit air yang melewati saluran (m3/s)
Q = debit air total (m3/s)
= 0,072 m3/s
= 0,80 m/s
= 3,431 m H2O
c. Saluran Sawah Bagian Tengah ( 5 m )
0,3 m
0.2 m
0,4 m
0,32 m
7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
26/31
62
Kerugian head aliran air di saluran utama sawah tengah terjadi
akibat adanya gesekan dengan dinding dan dasar saluran
Di mana, V : Kecepatan rata-rata aliran (m/s)
hf : Head kerugian gesek (m)
f : Koefisien kerugian gesek
g : Percepatan gravitasi (9,81 m/s)
L : Panjang saluran (m)
Dh : Diameter hidrolik (m)
Untuk menentukan diameter hidrolik :
P = keliling basah (2 sisi miring ditambah lebar saluran, m)
A = Luas penampang saluran ( persegi panjang, m2 )
P = 2(0,32) + 0,2
= 0,83 m
= 0,09 m2
7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
27/31
63
= 0,43m
Untuk mendapatkan nilai kekasaran ( f ) maka kita gunakan Korelasi
Kekasaran Manning.
(
)
Dengan nilai = 0,037 m (saluran galian-tanah bersih)
( )
= 0,08
Qs = debit air yang melewati saluran (m3/s)
Q = debit air total (m3/s)
= 0,072 m3/s
= 0,80 m/s
7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
28/31
64
= 0,030 m H2O
Jadi, head kerugian tertinggi terjadi pada saluran sawah bagian selatan,
yaitu 3,431 m H2O.
2. Kebutuhan head aliran air dari sawah ke sawah
Kerugian head aliran air di saluran pematang sawah terjadi akibat
adanya gesekan dengan pematang sawah tersebut. Sawah kita tinjau
sebagai sebuah reservoir sehingga kerugian head yang kita hitung hanya
pada saluran dari sawah yang posisinya lebih tinggi, ke sawah terdekat
yang berada di bawahnya. Sebagai pertimbangan head kerugian yang
tertinggi, kita ambil sawah bagian selatan karena memiliki jarak paling
0,1 m
0,4 m
0,1 m
7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
29/31
65
jauh dari reservoir. Terdapat 35 petak sawah dari sawah paling atas ke
yang paling bawah.
Kerugian pada pendistribusian air pada sawah teratas ke sawah
kedua :
Di mana, V : Kecepatan rata-rata aliran (m/s)
hf : Head kerugian gesek (m)
f : Koefisien kerugian gesek
g : Percepatan gravitasi (9,81 m/s)
L : Panjang saluran (m)
Dh : Diameter hidrolik (m)
Untuk menentukan diameter hidrolik :
P = keliling basah (2 sisi miring ditambah lebar saluran, m)
A = Luas penampang saluran ( persegi panjang, m2 )
P = 2(0,1) + 0,1
P = 0,3 m
A = 0,01 m
2
7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
30/31
66
= 0,13m
Untuk mendapatkan nilai kekasaran ( f ) maka kita gunakan Korelasi
Kekasaran Manning.
(
)
Dengan nilai = 0,037 m (saluran galian-tanah bersih)
( )
= 0,12
Qs = debit air yang melewati saluran (m3/s)
Qs1 = debit air dari sawah ke sawah (m3/s)
= 0,0103 m3/s
= 1,03 m/s
7/29/2019 BAB IV(Sularso) - Revisi
31/31
67
= 0,02 m H2O
Kerugian head untuk distribusi air dari sawah teratas ke sawah ke
bawah ( 35 petak ), maka kerugian head yang terjadi adalah :
= 0,02 x 35
= 0,67 m H2O
Jadi, kerugian head untuk distribusi air pada bagian selatan ( kita
anggap terdapat 7 saluran ), maka kerugian head yang terjadi adalah :
= 7 x 0,67
= 4,69 m H2O
Jadi, head kerugian tertinggi yang terjadi yang dibutuhkan untuk distribusi
air adalah kerugian head dalam petak sawah ditambah kerugian pada saluran
pematang sawah pada bagian selatan.
htotal = hf1 + hf2
= 3,431 + 4,69
= 7,121 m H2O