Top Banner

of 31

BAB IV(Sularso) - Revisi

Apr 14, 2018

Download

Documents

feryadi_buli
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
  • 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