Analisa Titik Operasi Optimum Pompa Slurry Pada Bucket Wheel Dredger Dengan Variasi Sudut Gali 30°,35°, dan 40°

Data Instalasi Pipa

Section Jenis Data Nilai Notasi Satuan

I

Panjang Pipa 8880 L mm

Diameter Pipa 650 d mm

Jumlah k Pipa 4 - -

Bahan Pipa S235JR - -

II

Panjang Pipa 300 L mm

Diameter Pipa 650 - 600 d mm

Jumlah k Pipa 1 - -

Bahan Pipa S235JR - -

III

Panjang Pipa 2284 L mm

Diameter Pipa 600 d mm

Jumlah k Pipa 2 - -

Bahan Pipa S235JR - -

IV

Panjang Pipa 728 L mm

Diameter Pipa 500 - 600 d mm

Jumlah k Pipa 1 - -

Bahan Pipa Rubber - -

V

Panjang Pipa 5604.5 L mm

Diameter Pipa 600 d mm

Jumlah k Pipa 3 - -

Bahan Pipa S235JR - -

VI

Panjang Pipa 69007 L mm

Diameter Pipa 600 d mm

Jumlah k Pipa 2 - -

Bahan Pipa S235JR ; Rubber - -

VII

Panjang Pipa 2000 L mm

Diameter Pipa 600 d mm

Jumlah k Pipa 1 - -

Bahan Pipa Rubber - -

VIII

Panjang Pipa 11078 L mm

Diameter Pipa 600 d mm

Jumlah k Pipa 6 - -

Bahan Pipa S235JR - -

IX Panjang Pipa 4800 L mm

Diameter Pipa 600 - 853 d mm

Jumlah k Pipa 1 - -

Bahan Pipa S235JR - -

Data Komponen Pipa

Section Jenis

Komponen Jenis Data Nilai Notasi Satuan

I

Mulut

Lonceng - - - -

Belokan

Sudut

Belokan 90° θ -

Jari-jari

belokan 1052 R mm

Belokan

Sudut

belokan 35° θ -

Jari-jari

Jari-jari

belokan 975 R mm

II Pengecilan

bertahap

Sudut

pengecilan 10° θ -

Diameter

masuk 650 ܦ଴ mm

Diameter

keluar 600 ܦଵ mm

III

Tee Run

Through - - - -

Tee Run

Through - - - -

IV Pembesaran

bertahap

Sudut

pembesaran 8° θ -

Diameter

masuk 500 ܦଵ mm

Diameter

keluar 600 ܦଶ mm

V Belokan Sudut

belokan 90° θ -

Jari –jari

belokan 1050 R mm

Belokan

Sudut

belokan 30° θ -

Jari –jari

belokan 1200 R mm

Belokan

Sudut

belokan 30° θ -

Jari –jari

belokan 1200 R mm

VI

Belokan

Sudut

belokan 55° θ -

Jari –jari

belokan 900 R mm

Belokan

Sudut

belokan 55° θ -

Jari –jari

Jari –jari

belokan 4777 R mm

VIII

Belokan

Sudut

belokan 30° θ -

Jari –jari

belokan 900 R mm

Tee Run

Through - - - -

Tee Run

Through - - - -

Elbow Jari-jari

elbow 900 R mm

Belokan Sudut

belokan 20° θ -

Jari –jari

belokan 900 R mm

Belokan

Sudut

belokan 20° θ -

Jari –jari

belokan 900 R mm

IX Pembesaran

bertahap

Sudut

pembesaran 7.5° θ -

Diameter

masuk 600 ܦଵ mm

Diameter

Data Teknik Pipa

DAFTAR PUSTAKA

A Albar, R.E Randal, B Dwibarto, B.L Edge (2002) A bucket wheel dredge system for offshore tin mining beyond the 50 m water depth, Vol.29, Issue 14, p.1751–1767.

Anonymous, 2011, IHC Merwede & PT Timah 100 Years of Cooperation, http://www.ihcdredgers.com/fileadmin/IHC_Dredgers__ihcdredgers. com/DR_tekstfiles/PT_timah_english.pdf, (diakses 8 Agustus 2015). Beaton, C.F., G.T. Meiklejohn. 1953. Pump Selection Book, Process Development

Division, Amerika Serikat.

Bruce R. Munson, Donald F. Young, Theodore H. Okiishi. 2002. Mekanika

Fluida jilid I. PT. Erlangga. Jakarta.

Daugherty, R. L.; J. B. Franzini; dan E. J. Finnemore, FluidMechanics and

Engineering Applications, 9th ed., McGraw-Hill, New York, 1997.

Elger, Crowe, Williams, and Roberson, 2009, Engineering Fluid Mechanics 9th

Edition, John Wiley & Sons, Inc., New Jersey.

Henriksen, J., Randall, R., and Socolofsky, S.(2012) Near-Field Resuspension Model for a Cutter Suction Dredge, Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering, ASCE, Vol. 138, No. 3, pp. 181-191 Kuhail, Zaher, 2001, an Optimum Method for Designing Dredging System,

Islamic University, Gaza.

Karasik, Igor J., William C. Krutzsc, Warren H. Frase, Joseph Messina. 2001.

Pump Handbook, 3rd edition, Mc Graw Hill, New York.

Lewis, J. M. and Randall, R. E.(2015) Prediction of Minor Loss Coefficient at Suction Inlet of Cutter Suction Dredge, Journal of Dredging, Western Dredging Association (WEDA), Vol. 15, No.1 p:14-42 Lobanoff, Val S., Robert R. Ross. 1985. Centrifugal Pumps: Design and

Application, 2nd edition, Butterworth – Heinemann, Amerika Serikat.

Ma, Y., Vlasblom, W.J., Miedema, S.A., Matousek, V., (2002) Measurement of Density and Velocity in Hydraulic Transport using Tomography, Dredging Days 2002, Dredging without boundaries, Casablanca, Morocco, V64-V73.

Metso Minerals, 2012, Slurry Pump Basic, Sala: Metso Minerals.

Miedma, S. A, 2013, Dredging Processes the Cutting of Sand, Clay, & Rock

Cutting Theory, Delft University of Technology, Delft.

Miedema, S.A.,(2001) A Numerical Method of Calculating the Dynamic Behaviour of Hydraulic Transport, 21st Annual Meeting & Technical Conference of the Western Dredging Association, Houston, USA. Miedema, S.A., Lu, Z., Matousek, V., (2003) Numerical Simulation of the

Development of Density Waves in a Long Pipeline and the Dynamic System Behavior, Terra et Aqua 93.

M. Orianto, W.A. Pratikto. 1989. Mekanika Fluida I. BPFE, Yogyakarta.

Mostafa H. Sharqawy, John H. Lienhard V dan Syed M. Zubair, Thermophysical

Properties of Seawater: A Review of Existing Correlations and Data, Desalination and Water Treatment.

Nayyar, Mohinder L, 2000, Piping Handbook, McGraw-Hill Inc., New York. Nielsen, Louis S, 1982. Standard Plumbing Engineering Design, 2nd edition, Mc

Graw Hill, New York.

Noerbambang, Soufyan M., Takeo Morimura. 1983.Perancangan dan

Pemeliharaan Sistem Plambing, Pradnya Paramita, Jakarta,

Rayan, Magdy Abou. Textbook of machines hydraulic, Zagazig University.

Stepanoff, Alexey J., 1957. Centrifugal and Axial flow pumps, 2nd edition, John Willey and sons, New York.

Sularso, Tahara Haruo, 1991, Pompa & Kompresor Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan, Edisi Keempat, PT.Pradya Paramita, Jakarta.

Sulzers Pump Ltd, 2010, Centrifugal Pump Handbook Third Edition, Elsevier, Winterthur, Switzerland.

Talley, Lynne D, 2002, Salinity Patterns in the Ocean; from Volume 1 the Earth

System: physical and chemical dimensions of global environmental change, Chichester.

Weir Slurry Group Inc, 2009, Slurry Pump Handbook Fifth Edition, New South Wales: Weir Slurry Group Inc.

White, Frank M, 2009, Fluid Mechanics Seventh Edition, University of Rhode Island, McGraw-Hill Inc, New York.

Young, D. R. and Randall, R. E. (2011) Measurement of Forces on A Cutterhead Using a Laboratory Model Cutter Suction Dredge, Journal of Dredging Engineering, Western Dredging Association (WEDA) Vol. 11, No. 1, p. 37-53

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu

3.1.1. Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan di Bucket Wheel Dredger milik PT Timah (Persero) Tbk yang sedang beroperasi di perairan utara penganak, Provinsi Bangka Belitung dan dilanjutkan di Gedung Perkuliahan Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.

Gambar.3.1 Bucket Wheel Dredger (Sumber : Dokumentasi) 3.1.2. Waktu Pelaksanaan

Penelitian ini dilaksanakan selama 1 bulan, yaitu dari Maret 2016 sampai April 2016. Hal itu sudah termasuk penyediaan bahan dan pengolahan

1. Slurry

Slurry yang digunakan dalam penelitian ini adalah slurry yang mengalir pada proses penambangan timah di Kapal Induk Produksi milik PT Timah (Persero) Tbk. Slurry ini juga mengandung logam timah di dalamnya.

3.2.2. Alat

Peralatan-peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Sensor Kecepatan Fluida

Sensor kecepatan digunakan untuk mengukur kecepatan fluida saat masuk pipa ladder. Hasil pengukuran kemudian akan disampaikan ke ruang kemudi. Peletakan sensor kecepatan fluida tersebut ditunjukkan oleh gambar 3.2.

Gambar 3.2. Letak Sensor Kecepatan Fluida (Sumber : PT.Timah)

2. Radio-active density transducer

Alat ini digunakan untuk mengukur massa jenis fluida yang mengalir di sepanjang pipa ladder yang ditunjukkan pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3. Radio-active density transducer (Sumber : PT.Timah)

3.3. Prosedur Penelitian

3.3.1. Studi Literatur

Studi literatur dilakukan dengan mencari data-data yang berkaitan dengan

bucket wheel dredger dimulai dengan data desain pada Kapal Induk

Produksi milik PT Timah (Persero) Tbk beserta dengan spesifikasi mesin yang digunakannya.

3.3.2 Pengumpulan Data

Pengumpulan data yang digunakan meliputi beberapa langkah, antara lain: a. Observasi

Melakukan pengamatan serta pengambilan data dengan cara mininjau langsung ke lapangan serta melihat objek yang diteiti secara langsung, mulai dari proses, langkah, dan lingkungan kerja sehingga akan diperoleh data yang sistematis dan sesuai dengan tujuan yang

Timah (Persero) Tbk. Adapun data-data yang dibutuhkan adalah sebagai berikut:

1. Spesifikasi Pompa 2. Dimensi Pipa Ladder 3. Jenis Material Pipa Ladder 4. Sistem Pemipaan Ladder

Pengambilan data berdasarkan kerja dilakukan pada kondisi yang sudah ditentukan.

b. Riset Pustaka

Pengumpulan data-data yang diperoleh dari buku-buku referensi diberbagai tempat dan sumber-sumber yang ada kaitannya dengan objek yang diteliti yang nantinya berguna untuk mengembangkan hasil interview dan observasi.

c. Interview

Interview dilakukan melalui wawancara secara langsung kepada nahkoda atau anak buah kapal yang bekerja dengan perusahaan untuk memperoleh data yang dibutuhkan.

Adapun data-data dan notasi yang didapatkan dalam melakukan penelitian ini adalah :

Tabel 3.1 Data Instalasi Pipa

Unit Sistem Jenis Data Nilai Notasi Satuan

Instalasi Pipa

Panjang Pipa Terlampir m

Diameter Pipa Terlampir d mm

Faktor k Pipa Terlampir k -

Jumlah Section Terlampir - -

Tabel 3.2 Data Instalasi Pompa

Unit Sistem Jenis Data Nilai Notasi Satuan

Pompa Diameter Impeler Terlampir _� mm

Debit Fluida Terlampir Q m3/s

Letak Pompa Terlampir Z m

Tabel 3.3 Data Sifat Slurry Unit

Sistem Jenis Data Nilai Notasi Satuan

Slurry

Specific Gravity Terlampir -

Diameter Butir Terlampir D50 mm

3.4 Variabel Penelitian

Variabel-variabel dalam penelitian ini terdiri dari: 3.4.1 Variabel bebas

1. Sudut kemiringan ladder 30° 2. Sudut kemiringan ladder 35° 3. Sudut kemiringan ladder 40° 4. Pemakaian baru

5. Pemakaian 1 bulan 6. Pemakaian 2 bulan 7. Pemakaian 3 bulan 3.4.2 Variabel terikat Lanjutan Tabel 3.2

3.5 Analisa Data

Setelah mendapatkan data-data yang dibutuhkan, barulah kemudian dilakukan analisa dari data yang didapat sesuai dengan studi literature yang sudah dibuat. Dari data-data yang didapat, kemudian dianalisa putaran mesin pompa yang optimal untuk setiap kedalaman ladder yang ditentukan sebelumnya.

3.6 Kerangka Konsep Penelitian

Survey

Analisa data

 Menghitung head pada sistem pemipaan ladder

 Menghitung pengaruh slurry terhadap performansi pompa

 Menghitung hasil produksi timah untuk setiap putaran mesin pompa pada setiap sudut penggalian yang telah ditentukan.

Hasil

Kesimpulan

Ya

Tidak

Studi Literatur Start

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Arah Aliran Slurry

Gambar 4.1 Pembagian Section (Sumber : PT.TIMAH)

Section 1 – Section 5

Section 6 Section 7 Section 8

Section 9

Menuju gambar 4.3

4.2. Pembagian Area Perhitungan

Gambar 4.2 Skema sistem pemipaan BWD Section 1 (Sumber : PT.TIMAH)

Section 1

Menuju gambar 4.4

Section 4

Gambar 4.4 Skema sistem pemipaan BWD Section 6 (Sumber : PT.TIMAH)

Gambar 4.5 Skema Sistem Pemipaan BWD lanjutan Section 6 dan section 7 (Sumber : PT.TIMAH)

Section 6 Menuju gambar 4.5

Dari gambar 4.3

Menuju gambar 4.6

Section 7 Section 6

Dari gambar 4.4

Gambar 4.6 Skema sistem pemipaan BWD section 8 (Sumber : PT.TIMAH)

Section 9

Discharge

Menuju gambar 4.7

Section 8 Dari gambar 4.5

Untuk memudahkan perhitungan, sistem pemipaan pada BWD Kundur I dibagi atas 9 bagian yang mempunyai karakteristik yang berbeda-beda.

4.2.1 Section 1

Gambar 4.8 Pandangan atas Section 1 (Sumber : PT.TIMAH)

Section 1 adalah bagian terdepan dari sistem pemipaaan pada BWD Kundur I yang dimulai dari mulut hisap hingga sebelum bagian pengecilan mendadak, atau daerah gradual constraction. Pada section ini terdapat beberapa fitting seperti mulut hisap lonceng, belokan 90°, dan dua belokan 35°. Pipa pada section 1 memiliki karakteristik sebagai berikut dan dapat dilihat lebih jelasnya pada lampiran.

Tabel 4.1 Spesifikasi Pipa Section 1

Bahan Pipa S235JR

Panjang Pipa 8880 mm

Do 690 mm

Di 650 mm

� 0.000046

Sumber : PT.TIMAH

4.2.2 Section 2

Gambar 4.9 Pandangan Samping Section 2 (Sumber : PT.TIMAH)

Section 2 merupakan gradual contraction atau pengecilan bertahap dengan sudut pengecilan 10°. Berikut spesifikasi pipa pada section ini, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada lampiran.

Tabel 4.2 Spesifikasi Pipa Section 2

Bahan Pipa S235JR

Panjang Pipa 300 mm

� 600 mm

� 650 mm

Thickness 20 mm

Ө 10°

� 0.000046

Sumber : PT.TIMAH 4.2.3 Section 3

Section 3 dimulai dari ujung pengecilan mendadak (section 2) sampai ke pompa. Pada section 3 ini terdapat 2 fitting, yaitu percabangan tertutup. Berikut

spesifikasi pipa pada section ini dan untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada lampiran.

Tabel 4.3 Spesifikasi Pipa Section 3

Bahan Pipa S235JR

Panjang Pipa 2284 mm

Do 640 mm

Di 600 mm

� 0.000046

Sumber : PT.TIMAH 4.2.4 Section 4

Gambar 4.11 Section 4 (Sumber : PT.TIMAH)

Section 4 merupakan gradual enlargement dengan sudut pembesaran 8°. Section ini berawal dari discharge pompa hingga belokan 90° pada section 5.

Berikut merupakan spesifikasi pipa pada section ini, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada lampiran.

Tabel 4.4 Spesifikasi Pipa Section 4

Bahan Pipa Rubber

Panjang Pipa 728 mm

� 500 mm

� 600 mm

� 8°

Thickness 20 mm

� 0

Sumber : PT.TIMAH 4.2.5 Section 5

Gambar .12 Section 5 (Sumber : PT.TIMAH)

Section 5 berawal dari belokan 90° hingga belokan 30°. Pada section ini terdapat beberapa fitting yaitu belokan 90°, dan dua belokan 30°. Berikut spesifikasi pipa, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada lampiran.

Rubber 4.2.6 Section 6

Gambar 4.13 Section 6 (Sumber : PT.TIMAH)

Section ini merupakan yang paling panjang. Pada section ini terdapat dua jenis bahan pipa yang disambung, yaitu S235JR dan Rubber. Terdapat dua fitting pada section ini, yaitu dua belokan 30°. Berikut spesifikasi pipa, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada lampiran.

Tabel 4.6 Spesifikasi Pipa Section 6

Bahan Pipa S235JR; Rubber

Panjang Pipa 69007 mm

Do 640 mm

Di 600 mm

� 0.000046 ; 0

Sumber : PT.TIMAH

4.2.7 Section 7

Gambar 4.14 Section 7 (Sumber : PT.TIMAH)

Section 7 merupakan pipa rubber yang berada tepat pada titik pusat putaran ladder. Berikut spesifikasi pipa, untuk lebih jelas dapat dilihat pada lampiran. Tabel 4.7 Spesifikasi Pipa Section 7

Bahan Pipa Rubber

Panjang Pipa 2000 mm

Do 640 mm

Di 600 mm

� 0

Sumber : PT.TIMAH 4.2.8 Section 8

Section 8 dimulai dari ujung pipa rubber section 7 hingga belokan 20°. Pada section ini terdapat beberapa fitting seperti belokan 30°, dua percabangan tertutup, elbow 90°, dan dua belokan 20°. Berikut spesifikasi pipa.

Tabel 4.8 Spesifikasi Pipa Section 8

Bahan Pipa S235JR

Panjang Pipa 11078 mm

Do 640 mm

Di 600 mm

� 0.000046

Sumber : PT.TIMAH 4.2.9 Section 9

Gambar 4.16 Section 9 (Sumber : PT.TIMAH)

Section pembesaran mendadak menuju diameter non circular sekaligus discharge. Tabel 4.9 Spesifikasi Pipa Section 9

Bahan Pipa S235JR

Panjang Pipa 4800 mm

� 600 mm

Thickness 20 mm

Ө 7.5°

ℎ 727 mm

� 0.000046

Sumber : PT.TIMAH

4.3 Perubahan dimensi akibat pemakaian

Dikarenakan material slurry yang sangat abrasif, laju pengikisan pipa sangatlah tinggi, hal ini terjadi pada bagian bawah pipa baja yang bersentuhan langsung dengan slurry. Akibatnya terjadi perubahan diameter pipa, sehingga luas penampang pipa akan berubah dan berbentuk non sirkular. Jika pengikisan sudah mencapai 66% dari ketebalan pipa, maka PT.Timah mememutar pipa sebesar 120° untuk memindahkan daerah dinding pipa yang menipis sehingga tidak terjadi kebocoran pada pipa. Hal ini dilakukan untuk menghemat biaya penggantian pipa. Berdasarkan data yang diambil di lapangan, pipa mengalami pengurangan ketebalan sebesar 4.4 mm setelah sebulan pemakaian., atau sebesar 22% dari ketebalannya. Menurut penelitian yang pernah dilakukan PT.TIMAH sendiri, perubahan nilai pengikisan dibulan berikutnya sangatlah kecil, sehingga laju pengikisan setiap bulannya dianggap konstan yaitu sebesar 22%, maka pipa akan diputar setelah tiga bulan dengan pengikisan sebesar 66%.

Gambar 4.17 Ilustrasi pengikisan pipa pada bulan ketiga (Sumber : Dokumentasi)

ℎ = . �

maka diameter hidraulik untuk pemakaian setelah satu bulan adalah:

ℎ = × ._. = . = .

Tabel dibawah ini menunjukkan nilai P, luas area, dan Dh untuk pemakaian setiap bulan selama tiga bulan.

Tabel 4.10 Dimensi penampang pipa baja section 1 untuk pemakaian setiap bulan Diameter Hidrolik Bulan 1

Do Area Perimeter Dh

0.650 0.333797 2.048 651.9473

0.625 0.308687 1.969 627.094

0.600 0.284559 1.891 601.9228

0.727 0.417304 2.290 728.9153

0.550 0.239248 1.733 552.217

Diameter Hidrolik Bulan 2

Do Area Perimeter Dh

0.650 0.335779 2.054 653.9026

0.625 0.310594 1.975 629.0511

0.600 0.286390 1.897 603.8798

0.727 0.419518 2.296 730.8676

0.550 0.240929 1.740 553.8598

Diameter Hidrolik Bulan2

Do Area Perimeter Dh

0.650 0.337778 2.060 655.8796

0.625 0.312517 1.982 630.7104

0.600 0.288238 1.903 605.8602

0.727 0.421749 2.302 732.8393

0.550 0.242626 1.746 555.8442

4.4 Perhitungan Kecepatan Fluida

Diketahui kapasitas padatan yang diharapkan adalah 2324 m3/jam solid. Untuk itu dihitung terlebih dahulu kapasitas slurry yang setara dengan kapasitas solid sebesar 2324 m3/jam dengan CV 30% menggunakan persamaan :

= Maka didapat :

. = ⁄ℎ

= . ⁄ = .ℎ ⁄

Section 1 memiliki diameter dalam sebesar 650 mm, maka dengan menggunakan persamaan :

= � = �

Maka didapat nilai kecepatan fluida untuk pipa jenis ini adalah:

= . ⁄

× −

= . /

Berikut hasil perhitungan kecepatan fluida tiap tiap section secara .keseluruhan.dd Tabel 4.11 Hasil perhitungan kecepatan fluida.

Bulan 0

Section Q(m3_{/s) A(m}2_{) V(m/s)}

Bulan 1

Section Q(m3_{/s) A(m}2_{) V(m/s)}

1 2.152 0.333797 6.449

2 2.152 0.308687 6.971

3 2.152 0.284559 7.566

4 2.152 0.237462 9.062

5 2.152 0.284559 7.566

6 2.152 0.284559 7.566

0.282600 7.615

7 2.152 0.282600 7.615

8 2.152 0.284559 7.566

9 2.152 0.417304 5.159

Bulan 2

Section Q(m3_{/s) A(m}2_{) V(m/s)}

1 2.152 0.33579 6.411

2 2.152 0.310594 6.927

3 2.152 0.286390 7.517

4 2.152 0.237462 9.062

5 2.152 0.286390 7.517

6

2.152 0.286390 7.517

0.282600 7.615

7 2.152 0.282600 7.615

8 2.152 0.286390 7.517

9 2.152 0.419518 5.132

Bulan 3

Section Q(m3_{/s) A(m}2_{) V(m/s)}

1 2.152 0.337778 6.372

2 2.152 0.312517 6.891

3 2.152 0.288238 7.468

4 2.152 0.237462 9.062

5 2.152 0.288238 7.468

6 2.152 0.288238 7.468

0.282600 7.615

7 2.152 0.282600 7.615

8 2.152 0.288238 7.468

9 2.152 0.421749 5.104

4.5 Perhitungan kecepatan minimum

Kecepatan minimum aliran slurry ditentukan dengan menggunakan nomogram berikut:

Gambar 4.18 Perhitungan kecepatan minimum (Sumber : Metso)

Diketahui pada grafik diatas, bahwa kecepatan minimum yang dibutuhkan, agar slurry dapat terangkat adalah 4 m/s.

Kapasitas aliran slurry adalah . ⁄ℎ atau . ⁄ . Diameter pipa yang digunakan untuk perhitungan kecepatan adalah diameter pipa terbesar, dapat dilihat pada tabel kecepatan paling rendah adalah 5.104 m/s. Sehingga syarat ini terpenuhi.

4.6 Perhitungan Kedalaman Penggalian

Dibawah ini adalah perhitungan untuk mencari kedalaman penggalian : Berdasarkan data teknik yang didapat dari PT.TIMAH , diketahui : Panjang keseluruhan ladder : 85.5 m

Jarak antara permukaan air laut ke dasar ponton : 2.7 m Tebal ponton : 4.9 m

Gambar 4.19 Penggalian dengan sudut operasi 40° (Sumber : PT.TIMAH)

Sehingga dapat dihitung nilai h :

h = (85.5 m . sin 40°) – 9.4 – (4.9 – 2.7 ) = 43.358 m

Dibawah ini adalah tabel nilai kedalaman penggalian dengan 3 variasi sudut : Tabel 4.12 Kedalaman penggalian dengan 3 variasi sudut.

� _(m) h

40° 43.358

35° 37.440

30° 31.150

4.7 Perhitungan Kerugian Head Minor

Untuk menghitung kerugian Head Minor, dihitung terlebih dahulu nilai koefisien kerugian untuk setiap fitting.

h

85.5 m Permukaan air

laut

Ponton 4.9 m

2.7 m 9.4 m

a) Koefisien kerugian pada mulut lonceng (K1)

Gambar 4.20 Pipa hisap (Sumber : PT.TIMAH)

Nilai koefisien mulut lonceng dapat dilihat pada gambar 2.23 Maka nilai K1 sebesar 0.2

b) Koefisisen kerugian pada belokan 90° (K2)

Diketahui :

R = 1052 mm =1.052 m ; D = 650 mm = 0.65 m

= ._. = .

�

= . _. = .

Berdasarkan grafik dibawah ini :

Gambar 4.22 Grafik k belokan 90° (Sumber : Frank, 2009)

Didapat nilai K2 sebesar 0.25

c) Koefisien kerugian pada belokan 35° (K3 dan K4)

Gambar 4.23 Belokan 35° (K3 dan K4) (Sumber : PT.TIMAH)

K4

K3

Diketahui : D = 650 mm R = 975 mm

Ө = 35°

Dengan menggunakan rumus :

= [ . + . ( ) . ] (� ) .

didapat nilai K3 dan K4 sebesar :

= [ . + . ( )

.

] ( )

.

= . d) Koefisien kerugian pada pengecilan bertahap (K5)

Pengecilan dari pipa berdiameter 650 mm menuju pipa berdiameter 600 mm dengan sudut pengecilan 10°.

Diketahui

=

=

= = .

Berdasarkan tabel dibawah ini :

Tabel 4.13 Nilai koefisien kerugian pada pengecilan bertahap pada pipa

Angle of Cone θ

2° 6° 10° 15° 20° 25° 30° 35° 40° 45° 50° 60° 1.1 0.01 0.01 0.03 0.05 0.10 0.13 0.16 0.18 0.19 0.20 0.21 0.23 1.2 0.02 0.02 0.04 0.09 0.16 0.21 0.25 0.29 0.31 0.33 0.35 0.37 1.4 0.02 0.03 0.06 0.12 0.23 0.30 0.36 0.41 0.44 0.47 0.50 0.53 1.6 0.03 0.04 0.07 0.14 0.26 0.35 0.42 0.47 0.51 0.54 0.57 0.61 1.8 0.03 0.04 0.07 0.15 0.28 0.37 0.44 0.50 0.54 0.58 0.61 0.65 2.0 0.03 0.04 0.07 0.16 0.29 0.38 0.46 0.52 0.56 0.60 0.63 0.68 2.5 0.03 0.04 0.08 0.16 0.30 0.39 0.48 0.54 0.58 0.62 0.65 0.70 3.0 0.03 0.04 0.08 0.16 0.31 0.40 0.48 0.55 0.59 0.63 0.66 0.71

∝ 0.03 0.05 0.08 0.16 0.31 0.40 0.49 0.56 0.60 0.64 0.67 0.72

Sumber : McGraw-Hill, 1963 Maka di dapat nilai K5 = 0.03

e) Koefisien kerugian pada percabangan tertutup (K6)

Berdasarkan tabel 2.24 (Tee, Run Through, Type Flanged) diketahui :

= ; ∞ = .

= = .

Gambar 4.25 Percabangan tertutup (K6) (Sumber : PT.TIMAH)

K6

Dengan menggunakan rumus :

= + ∞( + )

didapatkan nilai K6 :

= _{. + . ( + . ) = .}

f) Koefisien kerugian pada percabangan tertutup (K7)

Berdasarkan tabel pada tabel 2.4 (Tee, Run Through, Type Flanged) diketahui :

= ; ∞ = .

= = .

Gambar 4.26 Percabangan tertutup (K7) (Sumber : PT.TIMAH)

Dengan menggunakan rumus :

g) Koefisien kerugian pada pembesaran bertahap (K8)

Pembesaran bertahap dari pipa berdiameter 500 mm menuju pipa berdiameter 600 mm dengan sudut pembesaran 8°.

= ; = .

Gambar 4.27 Pembesaran bertahap 8° (Sumber : PT.TIMAH)

= = .

Berdasarkan grafik dibawah ini :

Gambar 4.28 Grafik mencari k pada pembesaran bertahap (Sumber : Clayton, 2009)

Didapatkan nilai K8 sebesar 0.038.

h) Koefisien kerugian pada belokan 90° (K9)

Gambar 4.29 Belokan 90° (Sumber : PT.TIMAH) Diketahui :

R = 1050 mm =1.05 m ; D = 600 mm = 0.6 m

= ._{. = .}

�

= . _. = .

Gambar 4.30 Grafik mencari k pada elbow 90° ((Sumber : Frank, 2009)

Sehingga didapat nilai K9 sebesar 0.172 seperti grafik diatas i) Koefisien kerugian pada belokan 30° (K10 dan K11)

D = 600 mm R = 1200 mm Ө = 30°

Gambar 4.31 Belokan 30° (K10 dan K11) (Sumber : PT.TIMAH)

Dengan menggunakan rumus :

= [ . + . ( ) . ] (�) .

didapat nilai K10 dan K11 :

= [ . + . ( ) . ] ( ) . = .

K11 K10

j) Koefisien kerugian pada belokan 55° (K12 dan K13) Diketahui :

D = 600 mm ; Ө = 55° R = 900 mm

Gambar 4.32 Belokan 55° (K12 dan K13) (Sumber : PT.TIMAH)

Dengan menggunakan rumus :

. _� .

K12

k) Koefisien kerugian pada Rubber (K14)

Untuk kedalaman pengerukan 43 m, sudut kemiringan ladder sebesar 40°. Sehingga belokan pada pipa rubber sebesar 24°.

Diketahui : D = 600 mm R = 4777 mm

Ө = 24°

Gambar 4.33 Pipa Rubber pada kedalaman operasi 60 m (K14) (Sumber : PT.TIMAH)

Dengan menggunakan rumus :

= [ . + . ( ) . ] (�) .

Maka didapat nilai K14 : K14

= [ . + . ( ) . ] ( ) . = . l) Koefisien kerugian pada belokan 30° (K15)

Diketahui : D = 600 mm R = 900 mm Ө = 30°

Gambar 4.34 Belokan 30° (Sumber : PT.TIMAH)

Dengan menggunakan rumus

= [ . + . ( ) . ] (� ) .

didapat nilai K15 :

Gambar 4.35 Percabangan tertutup (K16 dan K17) (Sumber : PT.TIMAH)

Dengan menggunakan rumus :

= + ∞( + )

didapatkan nilai K16 dan K17 sebesar

= _{+ . ( + . ) = .}

n) Koefisien kerugian pada belokan elbow 90° (K18)

K16

K17

Gambar 4.36 Elbow 90° (Sumber : PT.TIMAH)

Berdasarkan tabel pada gambar 2.30 (Elbow 90° All Type ⁄ = . Diketahui :

= ; ∞ = .

Dengan menggunakan rumus :

= + ∞( + )

Didapatkan nilai K18 :

= _{+ . ( + . ) = .}

o) Koefisien kerugian pada belokan 20° (K19 dan K20) Diketahui :

D = 600 mm R = 900 mm Ө = 20°

K19 9

A1

A2

A3

= [ . + . ( ) . ] (� ) .

Didapat nilai K19 dan K20 sebesar :

= [ . + . ( )

.

] ( )

.

= . p) Koefisien kerugian pada pembesaran bertahap 7.5° (K21)

Pembesaran bertahap dari pipa bulat berdiameter 600 mm menuju pipa tidak bulat (non-circular) dengan sudut pembesaran 7.5°.

Gambar 4.38 Bentuk pipa non-circular Terlebih dahulu dihitung luas area total :

Diketahui jari-jari area A1 dan A3 adalah 321.5 mm, panjang dan lebar area A2 adalah 604 mm dan 600 mm.

� = � + � + �

A1 = A2 = Luas setengah lingkaran; maka A1+A2 = Luas lingkaran, maka

� = [ . � ] + [ � ] = ,

Menentukan perimeter :

= [ . . � ] + + = .

Ditentukan diameter hidrolik dengan rumus :

ℎ = . �

Sehingga didapatkan diameter hidrolik dengan menggunakan rumus :

ℎ = _, , =

Maka = ; =

Gambar 4.39 Pembesaran bertahap 7.5° (Sumber : PT.TIMAH)

= = .

Gambar 4.40 Grafik / (Sumber : Clayton, 2009)

Sehingga didapatkan nilai K21 sebesar 0.047. sesuai dengan grafik pada gambar diatas.

q) Koefisien kerugian keluaran pipa

Gambar 4.41 Kerugian keluaran pipa (K22) (Sumber : PT.TIMAH)

Berdasarkan table koefisien kerugian pada Frank M White, nilai K pada keluaran pipa adalah senilai K =1; Maka K22 = 1

Nilai K untuk setiap komponen adalah berbeda, oleh karena itu, dilakukan perhitungan khusus nilai K untuk setiap komponen.

Maka nilai K keseluruhan

Tabel 4.14 Nilai K untuk setiap komponen pada kondisi baru.

Section No Detail K

1

K1 Mulut Isap Lonceng 0.2

K2 Belokan 90° 0.25

K3 Belokan pipa 35° 0.106

K4 Belokan pipa 35° 0.106

2 K5 Gradual Constraction 10° 0.03

K22

3 K6 Tee,Run Through, Type Flanged 0.13334 K7 Tee,Run Through, Type Flanged 0.13334

4 K8 Gradual Enlargement 8° 0.038

Lanjutan Tabel 4.14

5

K9 Belokan 90° 0.172

K10 Belokan 30° 0.08

K11 Belokan 30° 0.08

6 K12 Belokan 55° 0.133

K13 Belokan 55° 0.133

7 K14 Belokan (rubber) 0.06

8

K15 Belokan 30° 0.09

K16 Tee,Run Through, Type Flanged 0.13334 K17 Tee,Run Through, Type Flanged 0.13334

K18 Elbow 90° 0.53

K19 Belokan 20° 0.08

K20 Belokan 20° 0.08

9

K21 _{Pembesaran Hidrolik 0.047}

K22 _{Keluaran pipa 1}

Setelah didapat nilai dari koefisien kerugian (K) pada tiap tiap sectionnya, maka selanjutnya dihitung nilai kerugian head minor pada section 1 dengan menggunakan persamaan :

V = 6.488 m/s g = 9.8 m/s²

Maka didapatlah nilai head minor pada section 1 dalam keadaan pemakaian baru:

ℎ = . . _.

= 1.4205 m

Dengan menggunakan koefisien K yang telah dihitung, maka dapat dicari head minor untuk setiap komponen.

Tabel. 4.15 Head Minor dalam keadaan pemakaian baru

Section No Detail Head Minor

(m)

1

K1 Mulut isap lonceng

1.4205

K2 Belokan 90°

K3 Belokan pipa 35°

K4 Belokan pipa 35°

2 K5 Gradual Constraction 10° 0.0753

3

K6 Tee,Run Through, Type Flanged

0.7883 K7 Tee,Run Through, Type

Flanged

4 K8 Gradual Enlargement 8° 0.1590

5

K9 Belokan 90°

0.9812

K10 Belokan 30°

K11 Belokan 30°

6 K12 Belokan 55° 0.7861

K13 Belokan 55°

7 K14 Belokan (rubber) 0.1773

Lanjutan tabel 4.15

8

K15 Belokan 30°

3.0936 K16 Tee,Run Through, Type

Flanged

K17 Tee,Run Through, Type Flanged

K18 Elbow

K19 Belokan 20°

K20 Belokan 20°

9

K21 _{Pembesaran Hidrolik}

1.4356

K22 _{Keluaran Pipa}

Total 8.9173

Seperti diketahui, selama kondisi kerja, lapisan dalam pipa akan mengalami pengikisan yang diakibatkan oleh gesekan dengan material yang dihisap. Pengikisan lapisan dalam pipa akan mengakibatkan terjadinya penambahan nilai diameter dalam pipa sehingga digunakan diameter hidrolik dalam perhitungan dengan menggunakan persamaan (2.27). Perubahan diameter pipa akan berpengaruh pada nilai kerugian nilai head minor dan akan dievaluasi setiap bulan, selama 3 bulan pemakaian dalam kondisi kerja, sebelum pipa tersebut

Gambar 4.42 Posisi pipa rubber pada sistem pipa section 6 dan section 7 (Sumber : PT.TIMAH)

Pipa rubber tidak mengalami pembesaran diameter, sedangkan pipa S235JR mengalami pembesaran diameter akibat adanya pengikisan. Sehingga pada sambungan kedua pipa ini terjadi pembesaran dan pengecilan mendadak.

Seperti pada gambar 4.38 diatas, terdapat enam pipa rubber. Sehingga terdapat dua belas koefisien kerugian minor tambahan, yaitu berupa enam pengecilan mendadak, dan enam pembesaran mendadak.

Dimana :

Untuk pengecilan dan pembesaran mendadak bulan pertama (1), kedua (2), dan ketiga (3).

= _{. = . ; . = .} ; _{. = .}

Perhitungan diatas dianggap sama yaitu 0.99, sehingga nilai koefisien kerugian head minor pembesaran dan pengecilan mendadak setiap bulan adalah sama dan dapat dihitung dengan menggunakan grafik dibawah ini :.

Gambar 4.43 Koefisien kerugian pengecilan dan pembesaran mendadak (Sumber : Frank, 2009)

Sehingga didapatkan nilai koefisien yang sama antara pengecilan dan pembesaran mendadak yaitu 0.006.

Maka koefisien kerugian pengecilan mendadak adalah :

. � = 0.036

Untuk pembesaran mendadak :

. � = 0.036

Koefisien kerugian ini akan digunakan pada perhitungan head minor bulan pertama, kedua dan ketiga tepatnya pada section 6.

K4 Belokan pipa 35° 0.106 Lanjutan Tabel 4.16

2 K5 Gradual Constraction 10° 0.03

3 K6 Tee,Run Through, Type Flanged 0.13334 K7 Tee,Run Through, Type Flanged 0.13334

4 K8 Gradual Enlargement 8° 0.038

5

K9 Belokan 90° 0.172

K10 Belokan 30° 0.08

K11 Belokan 30° 0.08

6

K12 Belokan 55° 0.133

K13 Belokan 55° 0.133

K(Con) Pengecilan Mendadak 0.036

K(Eks) Pembesaran Mendadak 0.036

7 K14 Belokan (rubber) 0.06

8

K15 Belokan 30° 0.09

K16 Tee,Run Through, Type Flanged 0.13334 K17 Tee,Run Through, Type Flanged 0.13334

K18 Elbow 90° 0.53

K19 Belokan 20° 0.08

K20 Belokan 20° 0.08

9

K21 _{Pembesaran Hidrolik 0.047}

K22 _{Keluaran pipa 1}

Maka dapat didapat nilai head minor setiap bulannya pada tabel berikut. Tabel 4.17 Head Minor pada pemakaian bulan pertama.

Bulan 1

Section No Detail Head Minor

(m)

1 K1 Mulut isap lonceng 1.4036

K2 Belokan 90°

K3 Belokan pipa 35°

K4 Belokan pipa 35°

Lanjutan Tabel 4.17

2 K5 Gradual Constraction 10° 0.0743

3

K6 Tee,Run Through, Type Flanged

0.7767 K7 Tee,Run Through, Type

Flanged

4 K8 Gradual Enlargement 8° 0.1590

5

K9 Belokan 90°

0.9687

K10 Belokan 30°

K11 Belokan 30°

6

K12 Belokan 55°

0.8812

K13 Belokan 55°

K(Con) Pengecilan mendadak

K (Eks) Pembesaran mendadak 0.1064

7 K14 Belokan (rubber) 0.1773

8

K15 Belokan 30°

3.0527 K16 Tee,Run Through, Type

Flanged

K17 Tee,Run Through, Type Flanged

K18 Elbow

K19 Belokan 20°

K20 Belokan 20°

9

K21 _{Pembesaran Bertahap}

1.4206

K22 _{Keluaran pipa}

Tabel 4.18 Head Minor pada pemakaian bulan kedua

Bulan 2

Section No Detail Head Minor

(m)

1

K1 Mulut isap lonceng

1.3869

K2 Belokan 90°

K3 Belokan pipa 35°

K4 Belokan pipa 35°

2 K5 Gradual Constraction 10° 0.0733

3

K6 Tee,Run Through, Type Flanged

0.7651 K7 Tee,Run Through, Type

Flanged

4 K8 Gradual Enlargement 8° 0.1590

5

K9 Belokan 90°

0.9562

K10 Belokan 30°

K11 Belokan 30°

6

K12 Belokan 55°

0.8698

K13 Belokan 55°

K(Con) Pengecilan mendadak

K (Eks) Pembesaran mendadak 0.1064

7 K14 Belokan (rubber) 0.1773

8

K15 Belokan 30°

3.0118 K16 Tee,Run Through, Type

Flanged

K17 Tee,Run Through, Type Flanged

K18 Elbow

K19 Belokan 20°

K20 Belokan 20°

9

K21 _{Pembesaran Bertahap}

1.4055

K22 _{Keluaran pipa}

Total 8.9118

Tabel 4.19 Head Minor pada pemakaian bulan ketiga

Bulan 3

Section No Detail Head Minor

(m)

1

K1 Mulut isap lonceng

1.3702

K2 Belokan 90°

K3 Belokan pipa 35°

K4 Belokan pipa 35°

2 K5 Gradual Constraction 10° 0.0726

3

K6 Tee,Run Through, Type Flanged

0.7537 K7 Tee,Run Through, Type

Flanged

4 K8 Gradual Enlargement 8° 0.1590

5

K9 Belokan 90°

0.9438

K10 Belokan 30°

K11 Belokan 30°

6

K12 Belokan 55°

0.8585

K13 Belokan 55°

K(Con) Pengecilan mendadak

K (Eks) Pembesaran mendadak 0.1064

7 K14 Belokan (rubber) 0.1773

8

K15 Belokan 30°

2.9711 K16 Tee,Run Through, Type

Flanged

K17 Tee,Run Through, Type Flanged

4.8 Perhitungan Kerugian Head Major

Di dalam mekanika fluida, persamaan darcy-weisbach dapat digunakan untuk menghitung kerugian head (head losses) atau kehilangan tekanan akibat gesekan di sepanjang pipa lurus terhadap kecepatan aliran rata-rata. Kerugian head untuk sepanjang pipa lurus disebut dengan kerugian major (major losses). Perhitungan head major untuk keadaan new instalment sebagai berikut:

Dimana : = 6,488 m/s Di = 1240 mm

Viskositas kinematik didapat dengan melalui sifat fluida, yaitu air laut. Karakteristik fluida didapat dengan mempelajari sifat air laut menggunakan grafik

salinity untuk setiap belahan laut. Karakteristik air laut pada laut Bangka mirip

dengan karakteristik pada samudera Hindia. Oleh karena itu, sifat air laut diambil dari sifat samudera Hindia.

Gambar 4.44 Grafik Salinity vs Kedalaman (Sumber : Talley, 2002)

Sesuai dengan perhitungan jarak kedalaman gali Bucket Wheel Dredger yaitu berkisar antara 48.8 sampai 58.4 m, maka dapat diambil nilai salinity air laut sebesar 35.9 g/kg. Temperatur air laut pada kedalaman tersebut adalah 22 °C.

Maka, dapat kita cari sifat air laut melalui grafik Temperatur vs Viskositas Kinematik.

Gambar 4.45 Grafik Temperatur Vs Viskositas Kinematik (Sumber : Mostafa H Sharqawy, 2010)

Maka, melalui grafik didapat nilai Viskositas kinematic (�) sebesar , × − m²/s.

Maka didapat nilai bilangan Reynold untuk section 1 dengan menggunakan rumus = �

Maka didapat nilai :

=

_.. .

=

.

Dibawah ini adalah hasil perhitungan bilangan Reynold pada tiap-tiap section, dalam keadaan pemakaian baru.

Tabel 4.20 Nilai Bilangan Reynold untuk pemakaian baru

9 3778397.612

Seperti diketahui diatas, nilai bilangan Reynold bernilai Re > 4000, maka jenis aliran termasuk dalam kategori aliran turbulen. Untuk mencari nilai dari factor gesekan, digunakan diagram moody. Berikut dibawah ini adalah tabel hasil perhitungan nilai factor gesekan (f ) menggunakan grafik pada moody diagram:

Gambar 4.46 Diagram Moody (Sumber : Frank, 2009) Tabel 4.21 Nilai f untuk setiap section

Section ɛ⁄

1. 4225992.406 0.0000707 0.0117668

2. 4395032.102 0.0000736 0.0118171

3. 4578158.440 0.0000766 0.0118690

4. 4994354.662 0.00027 0.00898278

5. 4578158.440 0.0000766 0.0118690

6. 4578158.440 0.0000766 0.0118690

4578158.440 0.00025 0.00910284

7. 4578158.440 0.00025 0.00910284

8. 4578158.440 0.0000766 0.0118690

9. 3778397.612 0.00006327 0.0116447

Setelah mendapatkan parameter-parameter yang dibutuhkan, maka nilai

Head Major dapat diselesaikan dengan menggunakan persamaan

ℎ =

ℎ

Maka didapatlah nilai head major pada section 1 :

ℎ = . . . _{. −} . _{. ,}.

ℎ = 0.3449 m

Dibawah ini adalah tabel dari hasil nilai head major, di setiap section, dalam keadaan new instalment.

Tabel 4.22 Nilai Head Major untuk pemakaian baru

Section f L (m) D V ℎ (m)

1 0.0117668 8.880 0.65 6.488 0.3449

2 0.0118171 0.3 0.625 7.017 0.0142

3 0.0118690 2.284 0.6 7.615 0.1335

4 0.00898278 0.728 0.55 9.062 0.0497

5 0.0118690 5.6045 0.6 7.615 0.3276

6 0.0118690 59.907 0.6 7.615 3.5025

0.00910284 9.100 0.6 7.615 0.4080

7 0.00910284 2 0.6 7.615 0.0896

8 0.0118690 11.078 0.6 7.615 0.6476

9 0.0116447 4.8 727 5.186 0.1054

Total 5.6235

Perhitungan diatas merupakan perhitungan head major untuk keadaan pemakaian baru, dimana pipa masih dalam keadaan baru dan belum terpengaruh dampak dari kondisi kerja. Pada kajian di lapangan, terdapat fakta bahwa terjadi pengikisan pada lapisan dalam pipa hisap. Hal ini berdampak pada bertambahnya

Perhitungan dibatasi sampai jangka waktu 3 bulan, karena setelah 3 bulan, pipa akan diputar 120°.

Dibawah ini adalah hasil perhitungan faktor gesekan pada tiap-tiap section, selama 3 bulan pemakaian.

Tabel 4.23 Nilai faktor gesekan bulan pertama (f) Bulan 1

Section ɛ⁄

1. 4213370.021 0.0000705 0.0117635

2. 4380356.462 0.0000733 0.0118116

3. 4563533.895 0.0000764 0.0118657

4. 4994354.662 0.00027 0.0089827

5. 4563533.895 0.0000764 0.0118657

6. 4563533.895 0.0000764 0.0118657

4578158.440 0.00025 0.00910284

7. 4578158.440 0.00025 0.00910284

8. 4563533.895 0.0000764 0.0118657

9. 3768469.567 0.0000631 0.0116420

Tabel 4.24 Nilai faktor gesekan bulan kedua (f) Bulan 2

Section ɛ⁄

1. 4200770.791 0.0000703 0.0117602

2. 4366727.747 0.0000731 0.0118083

3. 4548744.663 0.0000761 0.0118602

4. 4994354.662 0.00027 0.0089827

5. 4548744.663 0.0000761 0.0118602

6. 4548744.663 0.0000761 0.0118602

4578158.440 0.00025 0.0091028

7. 4578158.440 0.00025 0.0091028

8. 4548744.663 0.0000761 0.0118602

9. 3758403.136 0.0000629 0.0116385

Tabel 4.25 Nilai faktor gesekan bulan ketiga (f) Bulan 3

Section ɛ⁄

1. 4188108.633 0.0000701 0.0117569

2. 4355239.888 0.0000729 0.0118048

3. 4533875.917 0.0000759 0.0118570

Lanjutan Tabel 2.25

4. 4994354.662 0.00027 0.0089827

5. 4533875.917 0.0000759 0.0118570

6. 4533875.917 0.0000759 0.0118570

4578158.440 0.00025 0.0091028

7. 4578158.440 0.00025 0.0091028

8. 4533875.917 0.0000759 0.0118570

9. 3748291.304 0.0000627 0.0116351

Tabel 4.26 Nilai head major bulan pertama Bulan 1

Section f L (m) _ℎ V ℎ (m)

1 0.0117635 8.880 0.651 6.449 0.3397

2 0.0118116 0.3 0.627 6.971 0.0139

3 0.0118657 2.284 0.601 7.566 0.1313

4 0.0089827 0.728 0.550 9.062 0.0497

5 0.0118657 5.6045 0.601 7.566 0.3223

6 0.0118657 59.907 0.601 7.566 3.4459

0.00910284 9.100 0.600 7.615 0.4080

7 0.00910284 2 0.600 7.615 0.0896

8 0.0118657 11.078 0.601 7.566 0.6372

9 0.0116420 4.8 0.728 5.159 0.1040

Total 5.5422

Tabel 4.27 Nilai head major bulan kedua Bulan 2

Section f L (m) D V ℎ (m)

1 0.0117602 8.880 0.653 6.411 0.3345

2 0.0118083 0.3 0.629 6.927 0.0137

3 0.0118602 2.284 0.603 7.517 0.1292

Suction Discharge

13.695

11.599

43.358

Tabel 4.28 Nilai head major bulan ketiga Bulan 3

Section f L (m) D V ℎ (m)

1 0.0117569 8.880 0.655 6.372 0.3294

2 0.0118048 0.3 0.630 6.891 0.0135

3 0.0118570 2.284 0.605 7.468 0.1270

4 0.0089827 0.728 0.550 9.062 0.0497

5 0.0118570 5.6045 0.605 7.468 0.3118

6 0.0118570 59.907 0.605 7.468 3.3330

0.0091028 9.100 0.600 7.615 0.4080

7 0.0091028 2 0.600 7.615 0.0896

8 0.0118570 11.078 0.605 7.468 0.6163

9 0.0116351 4.8 0.732 5.104 0.1012

Total 5.3800

4.9 Perhitungan Head Clear Water

Dengan menggunakan persamaan Bernoulli pada persamaan (2.24), total head untuk clear water pada kondisi pemakaian baru sudut penggalian 40° dapat dihitung.

Diketahui beda ketinggian suction dan discharge seperti gambar dibawah :

Gambar 4.47 Ilustrasi Beda Ketinggian Suction dan Discharge (Sumber : PT.TIMAH)

Diketahui :

− = 43.358 + 11.599 + 13695 = 68.652 m Maka:

= �

� −

�

� + − + − + ℎ

= − � ℎ

� + − + − + ℎ + ℎ

= − �. × .

�. +

.

− . + . + . + . )

= .

Dilakukan juga perhitungan pada kedalaman gali 35° dan 30° dan didapat nilai head yang sama sebesar . . Hal ini dikarenakan air tidak perlu diberi usaha untuk mencapai permukaan air laut, jadi nilai H = 39.0603 m adalah pembebanan dari titik permukaan air hingga titik keluar ditambah dengan head akibat perbedaan kecepatan, minor losses, dan major losses. Kemudian dilakukan juga perhitungan head clear water untuk pemakaian bulan pertama, kedua, ketiga sehingga didapat hasil berikut:

Tabel 4.29 Nilai Head Clear Water Untuk Setiap Bulan Lama Pemakaian (Bulan)

0 1 2 3

39.0603 39.0937 38.9135 38.7355

4.10 Perhitungan Head Solid

Berikut ini perhitungan nilai head clear water untuk sistem pada sudut gali 40° pada pemakaian baru:

Kemudian dihitung nilai HR dengan menggunakan tabel berikut:

Gambar 4.48 Perhitungan pada Grafik HR dan ER (Sumber : Weir Minerals)

Dengan d50 sebesar 0.3mm, CV sebesar 30% ,dan Di sebesar 1240 mm, maka didapat HR = 0.95

Sehingga head solid untuk pemakaian baru pada sudut operasi 40° dapat dihitung menggunakan persamaan :

= ′ − ′

Maka didapatkan :

= ._. − .

= .

Perhitungan dilakukan pada variabel sudut penggalian 40°, 35°, dan 30°; serta pada kondisi pemakaian baru, 1 bulan, 2 bulan dan 3 bulan; sehingga didapatkan nilai head solid adalah sebagai berikut :

d50 = 0.3 mm

CV= 30% Di = 1240 mm S = 2.6

d50/Di = 0.0002

Tabel 4.30 Nilai Head Solid

Lama Pemakaian (Bulan)

0 1 2 3

Sudut Penggalian

40° 4.3378 4.3395 4.3300 4.3207

35° 4.0263 4.0280 4.0186 4.0092

30° 3.6952 3.6970 3.6875 3.6781

4.11 Perhitungan Head Campuran

Perhitungan Head campuran dihitung dengan menggunakan persamaan :

= +

.Untuk sistem pada sudut gali 40° dengan pemakaian baru, didapat head campuran sebesar :

= . + .

= . m

Kemudian dilakukan juga perhitungan pada sudut gali 40°, 35° dan 30° saat pemakaian bulan pertama, kedua dan ketiga hingga didapat:

Tabel 4.31 Nilai Head Campuran

Lama Pemakaian (Bulan)

0 1 2 3

Sudut Penggalian

40° 43.3981 43.4333 43.2436 43.0562 35° 43.0866 43.1218 42.9321 42.7447 30° 42.7555 42.7907 42.6011 42.4137

4.12 Penentuan Titik Operasi

Penentuan titik operasi dilakukan dengan menggunakan grafik karakteristik pompa. Terlebih dahulu dikonversikan nilai head dalam meter,

Tabel 4.32 Head campuran dalam kPa

Lama Pemakaian (Bulan)

0 1 2 3

Sudut Penggalian

40° 425.735 426.080 424.220 422.381 35° 422.680 423.025 421.164 419.326 30° 419.432 419.777 417.916 416.078

Sehingga dapat diketahui titik operasi dengan menggunakan grafik pada gambar berikut.

Gambar 4.49 Grafik Putaran pompa berdasarkan head vs debit (Sumber : PT.TIMAH)

Dari grafik diatas dapat diketahui bahwa untuk setiap debit slurry, apabila nilai Head semakin tinggi, maka akan didapat nilai putaran pompa yang semakin tinggi pula.

Berasarkan grafik diatas diketahui operasi kerja berupa putaran,. Sehingga didapatkan hasil sebagai berikut.

Tabel 4.33 Titik operasi optimum

θ Baru Bulan 1 Bulan 2 Bulan 3

Putaran (rpm) Putaran (rpm) Putaran (rpm) Putaran (rpm)

40° 520.96 521.664 520.96 513.92

35° 517.44 517.44 517.792 512.16

30° 517.08 517.44 517.44 511.808

Flow in m³/s

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan perhitungan kerugian head pada sistem Kapal Isap tipe Cutter Suction Dredger, dapat disimpulkan bahwa:

1. Titik operasi putaran pompa slurry dengan variasi sudut gali 30°, 35° dan 40° pada luas penampang pemakaian baru, satu bulan, dua bulan dan tiga bulan secara berurutan adalah pada putaran 517.08 rpm, 517.44 rpm, 520.96 rpm untuk pemakaian baru; 517.44 rpm, 517.44 rpm, 521.664 rpm untuk pemakaian satu bulan ; 517.44 rpm, 517.792 rpm, 520.96 rpm untuk pemakaian dua bulan; 511.808 rpm, 512.16 rpm, 513.92 rpm untuk tiga bulan.

2. Total head yang timbul berdasarkan perhitungan apabila tidak ada padatan dalam aliran adalah sama pada setiap variasi sudut. Sedangkan total head tanpa padatan untuk pemakaian baru, satu bulan, dua bulan dan tiga bulan secara berurutan adalah sebesar 39.060 m , 39.093 m , 38.913 m dan 38.735 m.

3. Total head yang timbul berdasarkan perhitungan bila padatan bercampur dalam aliran dengan variasi sudut gali 30°, 35° dan 40° pada luas penampang pemakaian baru, satu bulan, dua bulan dan tiga bulan secara berurutan adalah 42.7555 m , 43.0866 m , 43.3981 m untuk pemakaian baru; 42.7907 m, 43.1218 m, 43.4333 m untuk pemakaian satu bulan; 42.6011 m, 42.9321 m, 43.2436 m untuk pemakaian dua bulan; 42.4137 m, 42.7447 m, 43,0562 m

5.2 Saran

Untuk penelitian selanjutnya, penulis menyarankan beberapa hal berikut:

1. Perlu dilakukan penggantian pompa dengan kapasitas yang lebih besar.

1. Perlu dilakukan penelitian besarnya gaya gesek yang terjadi akibat adanya pengaruh material padatan dalam fluida.

2. Perlu dilakukan modifikasi pada beberapa komponen pipa kemudian melakukan perhitungan untuk mendapatkan besarnya kerugian head yang dapat dicegah.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1Bucket Wheel Dredger

Bucket wheel dredger (BWD) adalah kapal pengeruk yang menggunakan

bucket wheel sebagai alat pengeruknya. Bucket Wheel bergerak secara rotasi dan digerakkan oleh motor. Dengan adanya gerakan rotasi inilah gigi-gigi penghancur pada bucket wheel menghantam lapisan dasar laut, lapisan yang hancur dan terurai selanjutnya akan dihisap oleh pompa untuk diangkut ke atas kapal melalui pipa. Pengaturan kedalaman pengerukan diatur melalui sudut kemiringan ladder, sedangkan sistem manuver kapal sendiri dilakukan dengan menggunakan enam buah jangkar yang ditambatkan di dasar laut.

Gambar 2.1 Bucket Wheel Dredger (Sumber : PT.Timah)

Gambar 2.2 Kapal Bucket Wheel Dredger Kundur I (Sumber : Dokumentasi)

2.1.1Cara Kerja Bucket Wheel Dredger

Saat beroperasi bucket wheel diturunkan ke dasar laut secara perlahan-lahan dengan menggunakan ladder yang digerakkan oleh ladder winch. Seiring dilakukannya proses pengerukan, Kundur I bergerak menyamping secara perlahan-lahan dengan kecepatan tidak lebih dari 20 meter per menit dengan kecepatan rotasi bucket wheel 13 putaran per menit.

Sebelum memulai proses pengerukan, pertama-tama dilakukan pengecekan level minyak pelumas pada tangki ekspansi, jika diperlukan minyak diisikan terlebih dahulu, kemudian motor hidrolik bucket wheel dihidupkan dengan diatur terlebih dahulu jumlah rotasi per menit nya. Setelah itu ladder dan bucket wheel diturunkan ke bawah permukaan laut, dan pompa pengeruk dihidupkan. Kemudian ladder dan bucket wheel diturunkan lebih dalam sesuai dengan kedalaman pengerukan yang dibutuhkan.

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman

2.1 Nilai kekasaran dinding untuk berbagai pipa komersil 24

2.2 Koefisien kekasaran pipa Hazen-Williams 25

2.3 Nilai K untuk pengecilan bertahap menurut McGraw Hill 29

2.4 Nilai Koefisien Kerugian Pada Percabangan 31

2.5 Nilai Koefisien Kerugian Pada Percabangan 32

3.1 Data Instalasi Pipa 41

3.2 Data Instalasi Pompa 41

3.3 Data Sifat Slurry 42

4.1 Spesifikasi Pipa Section 1 49

4.2 Spesifikasi Pipa Section 2 50

4.3 Spesifikasi Pipa Section 3 51

4.4 Spesifikasi Pipa Section 4 52

4.5 Spesifikasi Pipa Section 5 52

4.6 Spesifikasi Pipa Section 6 53

4.7 Spesifikasi Pipa Section 7 54

4.8 Spesifikasi Pipa Section 8 55

4.9 Spesifikasi Pipa Section 9 55

4.10 Dimensi Penampang Pipa Baja Section 1 Untuk Pemakaian

Setiap Bulan 57

4.11 Hasil Perhitungan Kecepatan Fluida 58

4.12 Kedalaman Penggalian Dengan 3 Variasi Sudut 61 4.13 Nilai koefisien kerugian pada pengecilan bertahap pada pipa. 65 4.14 Nilai K Untuk Setiap Komponen pada Kondisi Baru 77

4.15 Head Minor Dalam Keadaan Pemakaian Baru 79

4.16 Nilai K Untuk Setiap Section pada Bulan Pertama,

Kedua dan Ketiga 82

4.17 Head Minor pada Pemakaian Bulan Pertama 83

4.18 Head Minor pada Pemakaian Bulan Kedua 85

4.19 Head Minor pada Pemakaian Bulan Ketiga 86

4.20 Nilai Bilangan Reynold Untuk Pemakaian Baru 88

4.21 Nilai f Untuk Setiap Section 89

4.22 Nilai Head Major Untuk Pemakaian Baru 90

4.23 Nilai Faktor Gesekan Bulan Pertama (f) 91

4.24 Nilai Faktor Gesekan Bulan Kedua (f) 91

4.25 Nilai Faktor Gesekan Bulan Ketiga (f) 91

4.26 Nilai Head Major Bulan Pertama 92

4.29 Nilai Head Clear Water Untuk Setiap Bulan 94

4.30 Nilai Head Solid 96

4.31 Nilai Head Campuran 96

4.32 Head Campuran dalam kPa 97

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Halaman

2.1 Bucket Wheel Dredger 6

2.2 Kapal Bucket Wheel Dredger Kundur 1 7

2.3 Metode Pengerukan pada Wheel 8

2.4 Sistem Kerja Bucket Wheel Dredger 8

2.5 Bucket Wheel 9

2.6 Ladder 10

2.7 Pipa Hisap 10

2.8 Submersible Centrifugal Slurry Pump 11

2.9 Penempatan Pompa dan Motor Pompa 11

2.10 Layout Penempatan Pompa dan Motor Pompa dengan

Berbagai Pandangan 12

2.11 Susunan Unit Pompa 12

2.12 Potongan Pompa 13

2.13 JIG Primer 13

2.14 Grafik vs % Jumlah 15

2.15 Ilustrasi dan 15

2.16 Nomogram Specific Gravity Mixture 16

2.17 Campuran Homogen Dalam Pipa 17

2.18 Settling Slurry pada Pipa 18

2.19 Slurry pada Pipa Dalam Berbagai Keadaan 19

2.20 Aliran pada Penampang 1 dan Penampang 2 21

2.21 Diagram Moody 25

2.22 Berbagai Bentuk Ujung Masuk Pipa 27

2.23 Mulut Lonceng dan Corong pada Pipa Hisap 27

2.24 Grafik K vs R/D pada Belokan 90° 28

2.25 Pengecilan Bertahap 29

2.26 Pembesaran Bertahap 30

2.27 Grafik / vss K 30

2.28 Koefisien Kerugian Pengecilan dan Pembesaran Mendadak. 32 2.29 Ilustrasi Aliran Fluida dalam Pipa Menurut Bernoulli 33 2.30 Pengaruh Kecepatan Terhadap Distribusi Partikel Solid

Pada Pipa 34

2.31 Nomogram Kecepatan Minimum 35

3.3 Radio-Active Density Transducer 40

3.4 Alur pengerjaan skripsi 44

4.1 Pembagian Section 45

4.2 Skema Sistem Pemipaan BWD Section 1 46

4.3 3 Skema sistem pemipaan BWD lanjutan Section 1

sampai Section 5 46

4.4 Skema Sistem Pemipaan BWD Section 6 47

4.5 Skema Sistem Pemipaan BWD lanjutan Section 6

dan Section 7 47

4.6 Skema Sistem Pemipaan BWD Section 8 48

4.7 Skema Sistem Pemipaan BWD Section 9 48

4.8 Pandangan atas Section 1 49

4.9 Pandangan Samping Section 2 50

4.10 Section 3 50

4.11 Section 4 51

4.12 Section 5 52

4.13 Section 6 (a) Bagian yang menyambung ke section 5

(b) Sambungan bagian a 53

4.14 Section 7 54

4.15 Section 8 54

4.16 Section 9 55

4.17 Ilustrasi Pengikisan Pipa pada Bulan Ketiga 56

4.18 Perhitungan Kecepatan Minimum 60

4.19 Penggalian Dengan Sudut Operasi 40 61

4.20 Pipa Hisap 62

4.21 Belokan 90° (K2 62

4.22 Grafik k belokan 90 63

4.23 Belokan 35° (K3 dan K4 63

4.24 Pengecilan bertahap 10° (K5 64

4.25 Percabangan Tertutup (K6 65

4.26 Percabangan Tertutup (K7 66

4.27 Pembesaran Bertahap 8 67

4.28 Grafik mencari k Pada Pembesaran Bertahap 67

4.29 Belokan 90 68

4.30 Grafik Mencari K pada Elbow 90 68

4.31 Belokan 30° (K10 dan K11 69

4.32 Belokan 55° (K12 dan K13 70

4.33 Pipa Rubber pada Kedalaman Operasi 58 m (K14) 71

4.34 Belokan 30 72

4.35 Percabangan tertutup (K16 dan K17 73

4.36 Elbow 90 73

4.38 Bentuk Pipa Non-Circular 75

4.39 Pembesaran Bertahap 7.5 76

4.40 Grafik / 76

4.41 Kerugian Keluaran Pipa (K22 77

4.42 Posisi Pipa Rubber pada Sistem Pipa Section 6

dan Section 7 81

4.43 Koefisien Kerugian Pengecilan dan Pembesaran Mendadak.. 82

4.44 Grafik Salinity vs Kedalaman 87

4.45 Grafik Temperatur Vs Viskositas Kinematik 88

4.46 Diagram Moody 89

4.47 Ilustrasi Beda Ketinggian Suction dan Discharge 93

4.48 Perhitungan pada Grafik HR dan ER 95

DAFTAR NOTASI

Simbol Keterangan Satuan

Diameter rata-rata partikel mm

Spesific Gravity of Slurry - Spesific Gravity of Solid - Concentration of solids by volume %

Concentration of solids by volume % Massa jenis campuran atau slurry kg/m³ Massa jenis fluida pembawa kg/m³ Massa jenis padatan kg/m³ Laju aliran padatan m³/s

Laju aliran campuran atau slurry m³/s

Bilangan Reynold -

Diameter pipa mm

� Viskositas absolute fluida Pa.s

Faktor Gesekan -

ℎ Head minor m

ℎ Head minor m

ℎ Diameter hidraulik mm

Wet Perimeter mm

Head Ratio -

Head Solid m

Head Water m