Kapasitas Pompa Perhitungan Head Pompa

26

3.2. Kapasitas Pompa

Berdasarkan perhitungan diatas maka diketahui kebutuhan air rata-rata unluk rumah sakit yang direncanakan adalah 265,8 m3hari. Dalam perencanaan ini perlu dipcrhitungkan kebocoran-kebocoran pipa, kebutuhan penyiraman tanaman, pemakaian di pusat penjernihan, cadangan pemadam kebakaran dan menurut Lit 2, hal 15 kapasitas pompa yang direncanakan adalah 1,1 sampai 1,2 kapasitas total, sehingga kapasitas pompa perharinya adalah: Q = 265,8 x 1,2 = 318,98m3hari = 320 m 3 hari Operasional kerja pompa direncanakan setiap harinya adalah 15 jam , yaitu : • Start pada pukul : 08.00 • Stop pada pukul : 23.00 Maka kapasitas Pompa direncanakan jam hari x jam jam x hari Q 24 1 15 24 1 320 2 = = 21,3 = 22 m 3 hari

3.3. Perhitungan Head Pompa

Head pompa adalah besarnya energi yang harus disediakan pompa untuk mengatasi energi tekanan, kecepatan, ketinggian, gesekan dan kerugian pada perlengkapan pipa. Untuk menentukan-besamya head yang harus disediakan oleh pompa, rancangan harus berdasarkan kondisi instalasi. Kondisi instalasi dapat dilihat pada gambar 3.1. Universitas Sumatera Utara 27 Dalam hal ini pompa yang dirancang adalah pompa yang digunakan untuk memindahkan air dari sumur dalam kepenyaringan. Rumus untuk menentukan head pompa adalah menurut persamaan Bemaulli berikut ini : Hp g Z V P + + + 1 2 1 1 2 γ = H Z V P L g + + + 1 2 1 1 2 γ H p = + + g V P 2 2 1 1 γ g V V 2 2 1 2 2 + γ + Z 2 – Z 1 + H L Dimana : γ γ P g V P ∆ = + 2 2 1 1 = Perbedaan Head Tekanan g V V 2 2 1 2 2 + γ = g V 2 2 ∆ = Perbedaan Head Kecepatan Z 2 – Z 1 = Head Satis H t = Kerugian head sepanjang pipa

3.3.1. Kecepatan Aliran dan Diameter Pipa

Air yang masuk kedalam pompa lebih dahulu melalui saringan sumur yang berukuran maksimal 0,5 milimeter untuk aquifer yang tersusun oleh pasir halus. Universitas Sumatera Utara 28 0,10 -- 0,25 milimeter dan minimal 1 milimeter untuk aquifer yang tersusun dari pasir sedang 0,25 - 0,5 milimeter. Artinya untuk partikel-partikel yang ukurannya lebih besar dari pasir tersebut tidak masuk ke pompa. Pada sisi isapsisi masuk air pompaimpeler, terdapat saringan dengan diameter lubang yaitu 5 milimeter daimana saringan ini berfungsi untuk menyaring partikel-partkel yang lebih besar lagi apabila saringan pada sumur rusak runtuh. Dengan diameter yang sedemikian maka air masuk melewati sisi isap tidak terhambat. Dalam merencanakan suatu instalasi perpipaan perlu diperhitungkan diameter pipa hisap dan diameter pipa tekan yang sesuai, hal ini disebabkan bila terjadi gesekan pada pipa akan menyebabkan kerugian pada head. Kecepatan aliran dalam pipa telah dibatasi Lit 2, hal 63 yaitu 1,5 sampai 3,0 ms. Hal ini untuk menghindari terjadinya pengendapan akibat aliran yang rendah aliran laminar atau pengikisan akibat aliran yang terlalu tinggi aliran turbulen, dalam hal ini kecepatan direncanakan 2 ms. Diameter pipa dapat dihitung dengan persamaan kontinuitas sebagai berikut : Q = A . V Dimana Q = Kapasitas Pompa = 22 m 3 jam = 0,00611 nrVs A = Luas Penampang V = Kecepatan Aliran dalam pipa = 2 ms Universitas Sumatera Utara 29 Maka diameter pipa dapat dihitung : . . 4 2 V d Q π = V Q d . . 4 2 π = . 45 , 2 00623 , 2 14 , 3 00611 , 4 in m x x d = = = Pemilihan pipa disesuaikan dengan ukuran pipa standart yang tersedia dipasaran. Untuk itu direncanakan pipa standart dengan pipa yang digunakan yaitu komersial steel schedul 40. Berdasarkan tabel standart pipa lampiran 3 diperoleh: • Diameter nominal D n = 2,5 in = 0,0635 m • Diameter luar D = 2,875 in = 0,0730 m • Diameter dalam D 1 = 2,469 in = 0,0627 m • Ketebalan pipat = 0,203 in = 0,0051 m Dengan menggunakan persamaan kontinuitas seperti cara sebelumnya maka diperoleh kecepatan aliran dalam pipa yang sebenarnya. Yaitu : 2 1 . . 4 D Q V π = 2 627 , 14 , 3 00611 , . 4 x x V = V = 1,979 ms Universitas Sumatera Utara 30

3.3.2. Perbedaan Head Tekanan

Tekanan pada permukaan air sumur dalam adalah sebesar tekanan atmosfir, karena permukaan air terbuka ke udara demikian juga tangki penyaringan head akibat perbedaan tekanan adalah nol. ∆HP = 0

3.3.3. Perbedaan Head Kecepatan

Kecepatan aliran dalam pipa 1,979 ms, sedangkan kecepatan isap dari sumur bor sangat kecil dan dapat dianggap nol atau V 1 = 0 karena secara kontiniu air pada sumur bor terus menerus diisi oleh air dalam tanah, maka perbedaan head kecepatan adalah : g V H v 2 2 ∆ = ∆ g V H v 2 2 ∆ = ∆ 81 , 9 2 979 , 1 2 2 x H v − = ∆ ∆H v = 0,199 m Universitas Sumatera Utara 31

3.3.4. Head Statis

Head statis adalah perbedaan ketinggian permukaan air sumur dengan ketinggian air maksimal pada tangki penyaringan seperti pada gambar 3.1. Tinggi Kenaikan Air TKA adalah 30 meter artinya pada ketinggian ini muka air alamiah terjadi apabila tidak ada pemompaan, sedangkan Tinggi Permukaan Air TPA atau yang sering disebut tinggi muka air mengalir adalah permukaan air didalam sumur yang tidak akan turan lagi konstan bila terjadi pemompaan adalah 41 meter. Dalam perencanaan ini head statis dapat dilihat pada Gambar 3.1 yaitu : H 2 = 43 m

3.3.5. Kerugian Head Sepanjang Pipa Instalasi

Kerugian head sepanjang pipa ini terbagi atas kerugian akibat gesekan sepanjang pipa kerugian mayor dan kerugian kelengkapan pipa kerugian minor. 3.3.5.1. Kerugian Head Mayor hf Besarnya kerugian head mayor menurut hukum Darcy - Weisbach : g V L f D h i f 2 . . 2 = Dimana : f = Faktor gesekan L = Panjangpipa = 4 + 43 + 14 = 61 m D i = Diameter dalam pipa = 0,0627 m V = Kecepatan aliran fluida = 1,979 ms Universitas Sumatera Utara 32 Koefisien gesek f diperoleh bila diketahui kekasaran relatif εD i dan bilangan Reynold Re = v V D 1 . Dimana : v = Viskositas kinematik fluida ms pada suhu T = 25 °C = 0,897 xlO6 ms Lampiran 4 Sehingga : Re = 6 10 . 897 , 0627 , 979 , 1 − x Re = 1,38 x 10 5 Jenis bahan pipa yang digunakan adalah Baja Komersial dengan harga kekasaran 0,046 mm = 0,000046 m lampiran 5, sehingga kekasaran relatif pipa : D i ε = 0627 , 000046 , D i ε = 0,00073 Dari diagram moody Lampiran 5 dengan memplot harga Re = 1,38 x 10 5 dan D i ε = 0,00073 diperoleh harga f = 0,021 sehingga kerugian head mayor pada pipa instalasi pompa hf adalah : h f = 0,021 . 981 . 2 1979 . 0627 , 61 2 h f = 4,078 m Universitas Sumatera Utara 33

3.3.5.2. Kerugian Head Minor

Kerugian head minor dihitung dengan persamaan : hm = ∑ g V k x n 2 2 Dimana : n = Jumlah kelengkapan pipa K = Koefisien kerugian akibat kelengkapan pipa Lampiran 4 Jenis kelengkapan pipa dapat dilihat pada tabel dibawah ini : Tabel 3.2. Koefisien Kelengkapan Jenis Kelengkapan Pipa Jumlah n Harga k n x k Saringan 1 1,2 1,2 Elbow 4 0,3 1,4 Check Valve 1 2 2 Gate Valve 1 0,15 0,15 Sambungan 8 0,04 0,32 Percabangan T 1 0,15 0,15 Total 5,245 Sehingga besar kerugian head minor adalah : hm = 81 , 9 2 979 , 1 245 , 5 2 x hm = 1,047 Maka dari hasil perhitungan kerugian head mayor dan kerugian head minor pada instalasi pompa, maka diperoleh head sepanjang instalasi pompa : H L = h f + h m H L = 4,078 + 1,047 H L = 5,125 m Universitas Sumatera Utara 34 Sesuai dengan perhitungan sebelumnya, maka head total pompa adalah : Hp tot = H v + H s + H L Hp tot = 0,199 + 43 + 5,125 Hp tot = 48,324 m Untuk head pompa rancangan maka ditambahkan head sebesar 10 - 25 Lit 3, hal 52. Untuk mengetahui kemungkinan yang tidak diinginkan dalam pengoperasian pompa seperti : 1. Perubahan besar koefisien gesek pipa akibat pertambahan umur pipa 2. Ketidak akuratan pembulatan perhitungan dan ketelitian pembacaan grafik 3. Adanya penyumbatan pada sisi masuk pompa atau strainer. Dalam rancangan ini dipilih 13 sehingga head pompa yang direncanakan adalah: Hp = 1,13 x 48,324 Hp = 54,6 = 55 m Universitas Sumatera Utara 35 3.4. Penentuan Daya Pompa 3.4.1. Alat Penggerak Pompa