BAB III

LANDASAN TEORI

3.1 Daur Hidrologi

Bumi terdapat 1,3 sampai dengan 1,4 milyar km3 air yang meliputi 97,5 %

adalah air laut, 1,75 % berbentuk es, 0,73 % berada di daratan sebagai air sungai, air

danau dan air tanah serta 0,001 % berbentuk uap yang berada di udara. Air di bumi

mengalami perputaran terus atau membentuk siklus yang dimulai dari penguapan

(evaporasi), hujan (presipitation) dan pengaliran (out flow). Air menguap ke udara dari

permukaan tanah dan laut berubah menjadi awan sesudah melalui beberapa proses

dan kemudian jatuh sebagai hujan atau salju ke permukaan laut atau daratan.

Sebelum tiba di permukaan bumi sebagian langsung menguap ke udara dan sebagian

tiba ke permukaan bumi, namun tidak semua bagian hujan yang jatuh ke permukaan

bumi mencapai ke permukaan tanah karena sebagian akan tertahan oleh tumbuh-

tumbuhan di mana sebagian akan menguap dan sebagian lagi akan jatuh atau

mengalir melalui dahan-dahan ke permukaan tanah.

Sebagian air hujan yang tiba ke permukaan tanah akan masuk ke dalam tanah

(infiltrasi). Bagian lain yang merupakan kelebihan akan mengisi lekuk-lekuk permukaan

tanah kemudian mengalir ke daerah-daerah yang rendah, masuk ke sungai-sungai dan

akhirnya bermuara di laut. Namun tidak semua butiran air yang mengalir akan tiba di

laut karena dalam perjalanan menuju laut sebagian akan menguap dan kembali ke

udara. Sebagian air yang masuk kedalam tanah akan keluar lagi ke sungai-sungai

(disebut aliran intra = interflow) dan sebagian lagi akan tersimpan sebagai air tanah

(groundwater) yang akan keluar sedikit demi sedikit dalam jangka waktu yang lama ke

permukaan tanah di daerah-daerah yang rendah (disebut groundwater runoff =

limpasan air tanah).

Dengan melihat keadaan di atas, sungai itu mengandung atau mengumpulkan

tiga jenis limpasan, yaitu limpasan permukaan (surface runoff), aliran intra (interflow)

dan limpasan air tanah (groundwater runoff) yang akhirnya akan mengalir ke laut.

Seperti telah dikemukakan di atas, sirkulasi air yang kontinyu antara air laut dan air

daratan berlangsung terus maka sirkulasi air ini disebut dengan daur hidrologi

(hydrological cycle) lihat gambar 2.1.

6

Gambar 3.1Siklus Hidrologi

7

Akan tetapi sirkulasi air ini tidak merata, karena kita melihat perbedaan besar

presipitasi dari tahun ke tahun, dari musim ke musim yang berikut dan juga dari

wilayah ke wilayah yang lain. Sirkulasi air ini dipengaruhi oleh kondisi meteorologi yaitu

suhu, tekanan atmosfir, angin dan lain-lain serta kondisi topografi.

Air permukaan tanah dan air tanah yang dibutuhkan untuk kehidupan dan

produksi adalah air yang terdapat dalam proses sirkulasi. Jadi kalau sirkulasi ini tidak

merata maka akan terjadi beberapa kesulitan. Jika terjadi sirkulasi yang lebih maka

dapat mengakibatkan bencana seperti banjir.

3.2 Curah Hujan

Dalam pembuatan suatu rancangan penirisan tambang data distribusi curah

hujan yang diperlukan adalah distribusi curah hujan jangka waktu pendek yaitu jangka

waktu harian. Penggunaan dari masing-masing data distribusi curah hujan tersebut

disesuaikan dengan tujuan dari perencanaan yang dilakukan.

Besarnya curah hujan dinyatakan dalam mm yang berarti jumlah air hujan yang

jatuh pada satuan luas. Curah hujan 1 mm identik dengan 1 liter/m2. Derajat curah

hujan dinyatakan dalam curah hujan per satuan waktu disebut intensitas curah hujan.

Hubungan antara derajat dan intensitas hujan dapat dilihat pada tabel 5.1.

Tabel 3.1Hubungan Derajat dan Intensitas Curah Hujan

Keadaan Curah HujanIntensitas Curah Hujan

(mm/menit)Kondisi

Hujan lemah 0,05 – 0,25 Tanah sedikit basah semuanyaHujan normal 0,05 – 0,25 Bunyi curah hujan terdengar

Hujan deras 0,25 – 1,00Air tergenang di seluruh permukaan

tanah dan terdengar bunyi dari genangan

Hujan sangat deras > 1,00Hujan seperti ditumpahkan, saluran

penirisan meluapSumber : Sayoga, Rudi, “Pengantar Penirisan Tambang”. 1994

8

3.4.5 Metode Analisis Intensitas Curah Hujan

Intensitas Curah Hujan adalah jumlah curah hujan dalam jangka waktu tertentu,

dan dinyatakan dalam mm persatuan waktu. Intensitas curah hujan dapat digunakan

untuk menghitung debit air limpasan. Besarnya intensitas curah hujan dapat ditentukan

secara langsung jika ada rekaman durasi hujan setiap harinya yang diukur dengan alat

penakar hujan otomatis.

Perhitungan intensitas curah hujan bertujuan untuk mendapatkan curah hujan

yang sesuai, yang nantinya dapat dipakai sebagai dasar perencanaan debit limpasan

hujan pada daerah penelitian. Untuk pengolahan data curah hujan menjadi intensitas

curah hujan dapat digunakan cara statistik dari pengamatan durasi yang terjadi.

Analisis statistik yang digunakan adalah dengan formula Extreme Value E.J

Gumbel. Adapun langkah-langkah analisis dari formula tersebut adalah sebagai

berikut: :

1. Tentukan rata-rata X nilia data, dengan rumus :

X =

∑ CH

n ...............................................................Persamaan (2-1)

Dimana : X = Rata-rata nilai data

∑CH = Jumlah nilai data

n = Jumlah data

2. Tentukan standar deviasi (S), dengan rumus :

S = √∑ (Xi−X )2

(n−1 ) ……………………………………Persamaan (2-2)

Dimana : S = Standard deviasi

Xi = Data ke-I,

X = Rata-rata intensitas curah hujan

n = Jumlah data

3. Tentukan koreksi varians (Yt), dengan rumus :

9

Yt = −ln [−ln [T−1

T ]]…………………………………...Persamaan (2-3)

Dimana : Yt = Koreksi varians

T = Periode ulang hujan

4. Tentukan koreksi rata-rata (Yn), dengan rumus :

Yn = −ln [−ln [ n+1−m

n+1 ]]……………………………….Persamaan (2-4)

Dimana : Yn = Koreksi rata-rata

n = Jumlah urut data

m = Nomor urut data

Kemudian tentukan : YN =

∑ Yn

n ………………..........Persamaan (2-5)

Dimana : YN = Rata-rata Yn

∑Yn = Jumlah nilai Yn

n = Jumlah data

5. Tentukan koreksi simpangan (Sn), dengan rumus :

Sn = √∑ (Yn−YN )2

n−1 ……………………………………Persamaan (2-6)

Dimana : Sn = Koreksi simpangan

Yn = Nilai Yn ke-i

YN = Rata-rata nilai Yn

n = Jumlah data

6. Tentukan curah hujan rencana (CHR), dengan rumus :

CHR = X+S .Sn .(Yt−YN )…………………………………Persamaan (2-7)

10

Dimana : CHR = Curah hujan rencana E.J. Gumbel

X = Rata-rata intensitas curah hujan

S = Standard deviasi

Sn = Koreksi Simpangan

Yt = Koreksi varians

YN = Rata-rata nilai Yn

Sedangkan rumus yang dapat digunakan untuk mengolah data curah hujan harian

kedalam satuan jam adalah dengan Rumus Mononobe :

I =

R24

24.(24t )

23

...........................................................Persamaan (2-8)

Dimana : R24 = Intensitas curah hujan dalam satu hari (mm/hari)

t = Durasi hujan (jam)

I = Intensitas curah hujan perjam (mm/jam)

3.4.6 Evapotranspirasi

Peristiwa berubahnya air menjadi uap dan bergerak dari permukaan tanah ke

udara disebut penguapan (evaporasi), sedangkan peristiwa penguapan dari tumbuhan

disebut transpirasi. Apabila proses tersebut terjadi keduanya disebut evapotranspirasi.

Untuk menghitung besarnya evapotranspirasi sangat sulit dilakukan, sehingga

digunakan cara tidak langsung dengan menggunakan Rumus Turc (Sayoga, 1993)

sebagai berikut :

ETP = 0,4 x

T(T+15)

x (RS+50 )(1+50− RH70

).............Persamaan (2-9)

Dimana : ETP = Evapotranspirasi potensial rata-rata (mm/tahun)

T = Temperatur rata-rata tahunan (0C)

RH = Kelembaban relatif (%)

3.3 Daerah Tangkapan Air Hujan (Catchment Area)

Daerah tangkapan air hujan (catchment area) dapat diartikan sebagai luas

wilayah yang apabila hujan turun, daerah aliran air permukaannya (run off) akan

terkonsentrasi pada suatu titik tertentu.

11

Adapun cara menentukan daerah tangkapan hujan adalah dengan menentukan

batas terluar dari daerah penelitian karena berdasarkan dari keadaan daerah penelitian

tidak semua air limpasan masuk ke front kerja tambang. Oleh karena itu, untuk

menghitung luas daerah tangkapan air hujan (catchment area) dapat dihitung dengan

alat planimeter dari peta topografi dan peta situasi.

Dengan adanya proses penggalian dan penimbunan maka kemungkinan

perubahan luas daerah tangkapan air hujan akan berubah sesuai dengan bentuk dan

tinggi rendahnya galian maupun timbunan pada periode tertentu. Apabila diasumsikan

dengan curah hujan tetap (curah hujan rata-rata maksimum perhari) maka besar

kecilnya debit air yang harus dipompa serta dialirkan ke saluran utama akan

dipengaruhi oleh perubahan luas daerah tangkapan air hujan.

3.4 Rancangan Sistem Penyaliran Tambang

Perancangan sistem penyaliran pada umumnya menganalisis tentang

perancangan dimensi paritan, dimensi sump, instalasi pemipaan serta pemompaan.

3.4.1 Paritan

Saluran air (paritan) pada suatu daerah penambangan berfungsi sebagai

penampung air limpasan permukaan. Saluran ini akan mengalirkan air limpasan

permukaan ke tempat penampungan di dalam tambang ataupun tempat lain yang

berada di luar tambang.

Sistem ini cukup ideal diterapkan pada tambang terbuka open cast atau kuari.

Parit dibuat berawal dari sumber mata air atau air limpasan menuju suatu kolam

penampung atau langsung ke sungai alam yang sudah ada atau diarahkan ke selokan

jalan tambang utama. Jumlah parit itu disesuaikan dengan kebutuhan, sehingga

mungkin bisa lebih dari satu. Apabila parit terpaksa harus dibuat melalui lalulintas

tambang, maka dapat dipasang gorong-gorong yang terbuat dari beton atau galvanis.

Dimensi parit diukur berdasarkan volume maksimum pada saat musim penghujan

deras dengan memperhitungkan kemiringan lereng. Dalam sistem penyaliran itu

sendiri terdapat beberapa bentuk penampang penyaliran yang dapat digunakan.

Bentuk penampang penyaliran diantaranya bentuk segiempat, bentuk segitiga dan

bentuk trapesium. Bentuk penampang saluran yang paling sering digunakan dan

umum dipakai adalah bentuk trapesium sebab mudah dalam pembuatannya, murah,

efisien dan mudah dalam perawatannya serta stabilitas kemiringan dindingnya dapat

Gambar 3.2 Penampang Melintang Parit

12

disesuaikan menurut keadaan daerah. Penampang saluran bentuk trapesium dapat

dilihat pada Gambar 5.2.

Pada perencanaan bentuk dan ukuran saluran, perlu dilakukan berbagai

pertimbangan diantaranya yaitu :

1. Dapat mengalirkan debit air yang direncanakan,

2. Kecepatan aliran air tidak mengakibatkan terjadinya sedimentasi dan terjadinya

erosi yang dapat merusak saluran air tersebut, dan

3. Mudah dalam pembuatan dan perawatannya.

Paritan kadang-kadang juga dapat diterapkan pada tambang terbuka open pit

apabila situasinya memungkinkan. Sasaran akhir parit adalah kolam atau sump yang

akan menampung air sementara sebelum dipompakan ke permukaan. Pada dasamya

pembuatan parit ini cukup mudah dan pula murah.

Pada prinsipnya, pembuatan paritan ini diaplikasikan untuk dua tujuan utama

yang sering diterapkan dilapangan, yaitu sebagai pengatur pola aliran air limpasan di

dalam pit dan kedua sebagai sarana untuk menampung air limpasan dari luar tambang

agar tidak masuk ke dalam pit. Kedua metode penerapan paritan tersebut memiliki

metode atau cara perhitungan yang sama untuk menganalisis kebutuhan dimensi yang

harus dibuatnya. Analisis dimensi paritan tersebut menggunakan beberapa langkah

perhitungan antara lain :

1. Waktu Konsentrasi (Tc)

Waktu konsentrasi adalah waktu yang diperlukan hujan untuk mengalir dari titik

terjauh ke tempat penyaliran. Waktu konsentrasi dapat dihitung dengan rumus dari

“Kirpich”, sebagai berikut :

13

Tc =[ 0 ,87 . L3

H ]0 ,385

………………………………………...Persamaan (2-10)

Dimana : Tc = Waktu terkumpulnya air (jam)

L = Jarak terjauh sampai titik pengaliran (km)

H = Beda ketinggian dari titik terjauh sampai ke

tempat berkumpulnya air (meter)

2. Koefisien Limpasan (C)

Koefisien limpasan merupakan salah satu penentu ketelitian hasil perhitungan

dimana merupakan parameter yang menggambarkan hubungan curah hujan dan

limpasan, yaitu memperkirakan persentase dari jumlah air hujan yang masuk

menjadi limpasan langsung dipermukaan. Koefisien limpasan dipengaruhi oleh

faktor-faktor tutupan tanah, kemiringan dan lamanya hujan. Beberapa perkiraan

koefisien limpasan terlihat pada Tabel 2.2

Tabel 2.2Nilai Koefisien Limpasan

KemiringanTutupan

(Jenis Lahan)Koefisien Limpasan

(C)

< 3%(datar)

sawah, rawa 0,2Hutan, perkebunan 0,3

Perumahan 0,4

3% - 15%(sedang)

Hutan, perkebunan 0,4Perumahan 0,5

Semak-semak agak jarang 0,6Lahan terbuka 0,7

> 15%(curam)

Hutan 0,6Perumahan 0,7

Semak-semak agak jarang 0,8Lahan terbuka daerah tambang 0,9

Sumber : Sayoga, Rudi, “Hidrologi dan Hidrogeologi”. 1991

3. Kemiringan Dinding dan Dasar Saluran

Kemiringan saluran ditentukan dengan pertimbangan bahwa suatu aliran dapat

mengalir secara alamiah dan tanpa terjadi pengendapan lumpur di dasar saluran

tersebut. Menurut E.P Pfleider (Surface Mining) kemiringan saluran antara

0,1 – 1% sudah cukup untuk mencegah terjadinya pengendapan Lumpur.

14

Kemiringan dinding tebing saluran tergantung pada macam material atau bahan

yang membentuk tubuh saluran. Kemiringan dinding saluran yang sesuai dengan

bahan yang membentuk tubuh saluran dapat dilihat pada Tabel 2.3.

Tabel 3.3Kemiringan Dinding pada Berbagai Jenis Bahan

Bahan Kemiringan dindingBatu/cadas Hampir tegak lurus

Tanah gambut (peat) ¼ : 1Tanah berlapis beton ½ : 1

Tanah bagi saluran yang lebar 1 :01Tanah bagi parit kecil 1,5 : 1Tanah berpasir lepas 2 :01

Lempung berpori 3 :01

4. Debit Limpasan

Air limpasan disebut juga air permukaan, yaitu air hujan yang mengalir di atas

permukaan tanah. Besarnya air limpasan adalah besarnya curah hujan dikurangi

oleh besarnya penyerapan (infiltrasi) dan penguapan (evaporasi).

Bila curah hujan melampaui kapasitas infiltrasi maka limpasan air permukaan akan

segera meningkat sesuai dengan peningkatan intensitas curah hujan. Besarnya air

limpasan tergantung oleh beberapa faktor, sehingga tidak semua air hujan yang

jatuh ke permukaan bumi akan menjadi sumber bagi sistem penyaliran dan kolam

pengendapan.

Penentuan debit air limpasan maksimum ditentukan dengan menggunakan Metode

Rasional. Rumus metode rasional adalah sebagai berikut :

Q = 0,278 x C x I x A...................................................Persamaan (2-11)

Dimana : Q = Debit air limpasan (m3/detik)

C = Koefisien limpasan (tanpa satuan pada Tabel 5.2)

I = Intensitas curah hujan (mm/jam), untuk rancangan paritan durasi

hujan yang dipakai dalam Persamaan Mononobe sama dengan

waktu konsentrasi (tc) pada periode ulang tertentu (mm/jam)

A = luas daerah tangkapan hujan (km2)

15

Setelah dihitung parameter-parameter diatas maka bisa dilakukan perhitungan

dimensi sump yang dibutuhkan. Perhitungan dimensi ini menggunakan Formula

Manning, yaitu sebagai berikut :

Q = A .

1n

.R23 .S

12

……………………..….Persamaan (2-12)

Dimana: Q = Debit limpasan (m³/det)

A = Luas penampang basah (m²)

n = Koefisien kekasaran manning (Dapat dilihat di tabel 2.4)

R = Jari-jari hidrolis (m)

S = Kemiringan dasar saluran

Tabel3.4Kemiringan Dinding pada Berbagai Jenis Bahan

Dinding SaluranKoefisien manning

(n)Semen 0,010 – 0,014Beton 0,011 – 0,016Bata 0,012 – 0,020Besi 0,013 – 0,017

Tanah 0,020 -0,030Gravel 0,022 – 0,030

Tanah yang ditanami 0,025 – 0,040 Sumber : Sayoga, Rudi, “Hidrologi dan Hidrogeologi”. 1991

3.4.2 Kolam Penampung (Sump)

Sump (kolam penampung) merupakan kolam penampungan air yang dibuat

untuk penampung air limpasan yang dibuat sementara sebelum air itu dipompakan

serta dapat berfungsi sebagai pengendap lumpur. Pengaliran air dari sump dilakukan

dengan cara pemompaan atau dialirkan kembali melalui saluran pelimpah.

Tata letak sump akan dipengaruhi oleh sistem drainase tambang yang

disesuaikan dengan geografis daerah tambang dan kestabilan lereng tambang. Ada

dua sistem penirisan tambang, yaitu :

1. Sistem Penirisan Memusat

Pada sistem ini sump akan di tempatkan di setiap jenjang tambang (bench),

dengan sistem pengalirannya dari jenjang paling atas menuju jenjang di bawahnya

sehingga akhirnya air dipusatkan di Main Sump (balong induk) untuk kemudian

dipompa keluar tambang.

16

2. Sistem Penirisan Tidak Memusat

Sistem ini dapat dilakukan bila kedalaman tambang relatif dangkal dengan

keadaan geografis daerah luar tambang memungkinkan untuk mengalirkan air

langsung dari sump keluar tambang.

Sump sendiri berdasarkan fungsi dan penempatannya, dibedakan menjadi

beberapa macam, yaitu:

1. Sump temporer (temporary sump), dibuat pada daerah front tambang baik secara

terencana yang digambarkan pada peta jangka pendek atau tidak terencana

sebelumnya. Sump ini dibuat apabila situasi untuk menanggulangi air permukaan

dibutuhkan. Jangka waktu penggunaan sump ini relatif singkat dan selalu

ditempatkan sesuai dengan kemajuan front tambang.

2. Sump tandem (tandem sump) atau sump transit, dibuat secara terencana dalam

pemilihan lokasi maupun volumenya. Penempatannya pada jenjang tambang dan

biasanya di bagian lereng tepi tambang. Fungsi utama dari sump ini adalah sebagai

tempat limpahan pertama air dari dasar tambang dikarenakan keterbatasan

kemampuan pompa dan sebagai tempat pengendap lumpur awal sebelum di buang

ke Kolam Pengendap Lumpur (KPL)

3. Main Sump (balong induk), dibuat sebagai penampungan air terakhir dan dapat

digunakan sebagai cadangan air untuk digunakan dalam pengamanan kebakaran.

Pada umumnya sump ini dibuat di elevasi terendah dalam tambang (dasar

tambang).

Adapun untuk menghitung kebutuhan dimensi sump diperoleh dengan cara

iterasi untuk memperoleh selisih terbesar antara debit limpasan dengan debit

pemompaan, seperti persamaan dibawah ini :

V sump = (Qlimpasan.t.3600) – (Qp.t) ............................Persamaan (2-13)

Dimana: Qlimpasan = 0,278.C.I.A (m³/det)

I = Intensitas hujan Talbot (mm/jam)

t = Lama hujan (jam)

Qp = Debit pemompaan (m³/jam)

3.4.3 Pemompaan dan Pemipaan

3.4.3.1 Pompa

17

Pompa merupakan alat yang berfungsi untuk memindahkan atau mengangkat

zat cair dari tempat yang rendah ke tempat yang tinggi. Dalam suatu sistem

pemompaan terdiri dari instalasi pompa dan pipa. Adapun beberapa macam tipe

sambungan pemompaan, yaitu :

1. Seri

Dua atau beberapa buah pompa dihubungkan secara seri maka nilai head

bertambah sebesar jumlah head masing-masing sedangkan debit pemompaan

tetap.

2. Paralel

Kapasitas pemompaan bertambah sesuai kemampuan debit masing-masing pompa

namun head tetap.

1. Klasifikasi Pompa

Sesuai dengan gerakan-gerakan bagian penyusunnya maka pompa dapat

diklasifikasikan menjadi empat jenis, yaitu :

a. Pompa Torak (Plunyer)

Merupakan pompa yang dipengaruhi oleh gerakan torak/plunyer yang bolak-balik

dalam suatu plunyer rapat. Pada ujung silinder ditempatkan katup-katup untuk

mengatur keluar masuknya zat cair.

b. Pompa Putar

Merupakan pompa yang dipengaruhi oleh 2 roda gigi yang ditempatkan dalam

suatu silinder rapat. Zat cair yang dihisap masuk antara celah-celah roda gigi (rotor)

dan silinder (rumah pompa), karena berputar zat cair terdesak oleh bagian rotor

yang lain, sehingga dapat memindahkan zat cair dari tempat bertekanan statis

rendah ke tempat bertekanan statis tinggi.

c. Pompa Centrifugal

Merupakan pompa yang dipengaruhi oleh gerakan sebuah kipas yang tersusun

oleh sudu-sudu yang ditempatkan pada suatu rumah pompa. Aliran Zat cair di

antara sudu padat kipas yang berputar, mendapat gaya luar pusat (sentrifugal) dan

mendapat tambahan tekanan, sehingga zat cair terhisap dan terlempar keluar.

Ditampung oleh selongsong yang berbentuk gelung membungkus kipas dan keluar

dari selongsong sebagai penghasil pompa.

d. Pompa Khusus

18

Merupakan pompa yang digunakan pada keperluan khusus, sehingga prinsip kerja

dan konstruksi bagian-bagiannya bermacam-macam.

Pompa dengan motor benam (submersible motor pump), digunakan untuk

memompa air yang sangat dalam. Pompa yang sering dipakai adalah pompa

yang tergabung satu unit dengan motor penggeraknya, di mana keduanya

terbenam di bawah permukaan air. Pompa jenis ini dipakai pada pengairan dan

drainase, dimana pompa ini harus mempunyai konstruksi yang kokoh karena

harus mampu memompa air yang seringkali berlumpur, serta beroperasi pada

lingkungan kerja luas dengan kondisi lingkungan yang buruk.

Pompa lumpur, yaitu pompa yang digunakan untuk mengangkat zat cair yang

mengandung pasir atau butiran zat padat dalam jumlah besar. Pompa yang

khusus dipakai untuk memompa butiran dengan diameter < 0.3 mm, sering

disebut pompa lumpur (slurry pump).

Pompa motor terselubung (menjadi satu unit dengan motornya), yaitu pompa

yang pada bagian celah antara rotor dan stator motor terdapat selubung rotor

dari logam anti magnet. Ruangan di dalam selubung ini dihubungkan dengan

ruang dalam pompa.

2. Faktor yang Mempengaruhi Kerja Pompa

Adapun kapasitas pompa dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu :

a. Beda elevasi antara antara tempat penampungan dengan tempat pembuangan

b. Kecepatan fluida yang mengalir

c. Gesekan antara fluida dengan pipa

d. Belokan-belokan dan perubahan aliran yang terjadi

e. Ukuran butiran material dalam cairan dan densitas cairan

3. Pemilihan Pompa

Secara teknis pemilihan pompa dilakukan berdasarkan informasi-informasi :

a. Kecepatan air yang dipompakan.

b. Tinggi angkatan dari bak penampung ke pembuangan.

c. Tekanan head pada titik pembuangan.

d. Ketinggian tempat pengoperasian pompa.

e. Tinggi pompa di atas permukaan air yang akan dipompakan.

f. Ukuran pipa yang akan digunakan.

g. Jumlah, ukuran, jenis sambungan dan katup.

4. Faktor yang Mempengaruhi Umur Alat Pompa

19

Beberapa faktor yang mempengaruhi umur alat adalah pH cairan, jenis material

lumpur, ukuran butir lumpur dan cara perawatan dari pompa.

a. pH Cairan

pH cairan yang akan dipompakan sangat berpengaruh terhadap umur pakai alat.

Makin kecil pH suatu cairan atau semakin asam, maka cairan itu akan semakin

mudah mengakibatkan terjadinya korosi pada logam. Untuk meghindarkan

peralatan dari korosi maka sebelum digunakan sebaiknya alat tersebut dicat

terlebih dahulu atau dengan pemberian kapur untuk menetralkan keasaman air.

b. Jenis Material

Material lumpur yang abrasif akan menyebabkan material bagian dalam pompa

cepat aus, karena gesekan antara cairan dengan pipa yang dilaluinya semakin

besar. Pompa mempunyai spesifikasi tertentu tentang material yang dihisap yang

berkaitan dengan densitas cairan.

c. Ukuran Butiran Lumpur

Ukuran butiran lumpur dapat mempengaruhi lifetime pompa karena semakin besar

butiran lumpur yang dialirkan, maka semakin besar pula gesekan antara material

lumpur dengan bagian dalam pompa.

d. Perawatan Alat

Cara perawatan dan pemeliharaan alat yang baik dapat mempengaruhi lifetime

alat. Sebagai contoh, pengecatan shock yang digunakan sebagi penyambung

antara rubber hose dengan pompa dapat memperlambat proses korosi karena

mencegah kontak langsung antara cairan dengan bahan pompa dan pipa yang

terbuat dari logam.

5. Penentuan Daya Pompa

Daya pompa yang dibutuhkan bisa dihitung dengan persamaan berikut :

P = fhs/3960 e………………………………………..……Persamaan (2-14)

Dimana : p = Daya pompa (HP)

f = Laju aliran cairan (gpm)

hs = Head total pompa (ft)

e = Efisiensi pompa (dinyatakan dalam desimal)

3.4.3.2 Pipa (Pipe)

20

Pipa adalah suatu alat yang dipakai untuk menyalurkan air dengan bantuan

pompa. Kapasitas pipa tergantung dari luas penampang pipa tersebut dan kecepatan

alirannya. Kecepatan aliran pipa dapat diketahui apabila diketahui debit air yang

dikeluarkan per satuan waktu dan luas penampang dari pipa yaitu dengan rumus :

Q = v x A……………………………………………… Persamaan (2-15)

Dimana : Q = Debit air (m3/dtk)

v = Kecepatan alir (m/dtk)

A = Luas penampang Pipa (m2)

Berdasarkan perbedaan bahan pembuat pipa, secara umum ada dua (2) jenis

pipa yang digunakan, yaitu :

1. Pipa Baja

Diameter (Ø) yang umum digunakan berkisar antara 400 – 600 mm yang masing-

masing ukuran diameternya mempunyai kapasitas tersendiri dengan

masing-masing panjang batang pipa baja 8 meter. Biasanya pipa jenis ini

digunakan untuk mengalirkan air dari sump terakhir menuju ke Kolam Pengendap

Lumpur (KPL).

2. Pipa HDPE (High Density Polyethyllen)

Pipa jenis ini terbuat dari bahan Polyethyllen dengan density antara 0,94 - 0,97

g/cm³ merupakan hasil pereaksian antara Ethylene dengan Benzaldehyde pada

tekanan yang sangat tinggi (Sumber :Hogan and Banks, 1959). Pipa jenis ini

memiliki sifat yang lentur dan lebih ringan bila dibanding pipa baja. Pada

perkembangan teknologi pemakaian pipa saat ini sebagian besar sudah banyak

yang memilih menggunakan pipa jenis ini.

3.4.3.3 Pehitungan Head Total

Head total diperoleh dari penjumlahan head seperti berikut :

H tot = Hs + Hv + ∆ Hp + (Hf + HB + HA)……….…......Persamaan (2-16)

1. Static Head (Hs)

21

Static head adalah kehilangan energi yang disebabkan oleh perbedaan tinggi

antara tempat penampungan dengan tempat pembuangan. Persamaan yang dipakai

untuk menghitung nilai Hs, adalah :

Hs = h2 – h1………………………………………….…......................................Persamaan (2-17)

Dimana : Hs = Head statis (m)

h2 = Elevasi tempat pembuangan (m)

h1 = Elevasi tempat penampungan (m)

2. Head akibat beda tekanan (Hp)

Hp adalah kehilangan karena adanya perbedaan tekanan antara titik isap dan titik

buang. Persamaannya adalah sebagai berikut :

Hp = HP2 – HP1 …………………………………..…........................................Persamaan (2-18)

Dimana : Hp = Head akibat beda tekanan (m)

HP1 = Tekanan atmosfir titik isap (m)

HP2 = Tekanan atmosfir titik buang (m)

3. Velocity Head (Hv)

Velocity Head adalah kehilangan yang diakibatkan oleh kecepatan air yang melalui

pompa.

Hv =

v2

2. g ……………………………........................Persamaan (2-19)

Dimana : v = Kecepatan air yang melalui pompa (m/dt)

g = Gaya gravitasi bumi (m²/dt)

4. Head Loss

Adapun Head Loss terdiri dari friction head dan head akibat belokan.

a. Friction head (Hf)

Friction Head adalah kehilangan head akibat gesekan air yang melalui pipa dengan

pipa karena adanya pengaruh kekasaran dari dinding pipa, yang dihitung

berdasarkan :

22

Hf = (f x L x v2) / (D x 2 x g)…………...…..................Persamaan (2-20)

Dimana : Hf = Head friction (m)

F = Faktor kekasaran pipa

D = Diameter dalam pipa (m)

V = Kecepatan rata-rata aliran dalam pipa (m/det)

L = Panjang pipa (m)

G = Percepatan gravitasi (m²/det)

Head gesekan (Hf) untuk pipa HDPE bisa dihitung dari persamaan head friction per

seribu meter dari data spesifikasi HDPE. Adapun data nilai Hf/100 m tersebut

seperti pada tabel 5.5.

Tabel 5.5Nilai Hf/1000 m untuk Pipa HDPE

Kapasitas Pompa(liter/det)

Diameter (mm)100 150 200 450 630

Hf per 1000 (m)100 15,9 8,4 4,7 1,6 0,3200 52,1 28,0 15,9 5,9 1,7300 - 63,0 35,4 12,5 2,9

400 -120,

1 67,1 22,9 4,4500 - - 94,0 32,1 6,2600 - - - 41,3 10,6700 - - - - 13,2800 - - - - 16900 - - - - 18,8

1000 - - - - 21,6 Sumber : HDPE Specifications Hanbook, ASTM

b. Head akibat belokan (HB)

Adapun persamaan yang digunakan adalah :

Hl = n . f .

v2

2 g………………………….........................Persamaan (2-21)

Dimana : Hl = Head akibat belokan (m)

F = Faktor kekasaran pipa

= 0 ,964 . sin2 φ

2+2 ,047 .sin4 φ

2 ……….......Persamaan (2-22)

D = Diameter dalam pipa (m)

23

V = Kecepatan rata-rata aliran dalam pipa (m/det)

L = Panjang pipa (m)

G = Percepatan gravitasi (m²/det)

c. Head Akibat fitting dan sambungan (HA)