I.
LANDASAN TEORI III.1. Water Sprayer Truck Unit Water Sprayer Truck merupakan salah satu kendaraan pendukung aktivitas tambang yang digunakan dalam pengendalian emisi udara oleh partikel-partikel debu. Seperti yang telah kita ketahui bahwa partikel-partikel debu tersebut sangat berbahaya bagi kesehatan serta dapat mengganggu jarak pandang pada intensitas atau kepadatan debu yang tinggi. Suatu unit Water Sprayer Truck terdiri dari beberapa komponen dasar, sebagai berikut: 1. Water Pump Water pump berfungsi untuk meningkatkan debit aliran serta tekanan air dari tangki yang selanjutnya didistribusikan keluar melalui sprayer. Tekanan yang dihasilkan oleh water pump diharapkan dapat memberikan distribusi air sesuai dengan lebar jalan hauling, serta debit aliran yang dihasilkan cukup untuk menjaga kelembaban tanah dan menekan penyebaran debu. 2. Water Distribution (Spray Heads) Spray heads berfungsi untuk mendistribusikan atau memancarkan aliran air bertekanan yang dihasilkan oleh pompa dengan membentuk sudut penyebaran berdasarkan spesifiksi manufaktur. Dengan mengkombinasikan beberapa spray heads, maka akan dicapai pendistribusian air yang mencakup keseluruhan lebar badan jalan hauling. 3. Flow Control Valve Flow Control Valve berfungsi untuk mengatur aliran air yang didistribusikan dalam proses penyiraman. 4. Tangki Tangki berfungsi sebagai tempat penampungan air yang akan didistribusikan dalam proses penyiraman. Jenis tangki yang digunakan pada water sprayer truck adalah jenis tangki berbahan dasar plat baja yang dibentuk dengan proses pengelasan. Jenis tangki plat baja
Page 1 of 9
dipilih karena memiliki struktur yang kuat untuk menampung air dalam jumlah yang besar serta ketahanan terhadap benturan ataupun kondisi lingkungan yang berubah-ubah. Untuk menghitung berat kosong tangki dapat digunakan rumus berikut: 𝑾 = 𝜸 ∗ 𝑽𝒃𝒂𝒋𝒂 Dimana: W = Berat tangki ϒ
= Berat jenis baja = 7850 Kg/m3
Vbaja = Volume baja yang digunakan IV.2. Spesifikasi Pompa Tipe pompa yang biasanya diaplikasikan pada Water Truck adalah tipe pompa sentrifugal. Pemilihan jenis pompa sentrifugal karena sifat-sifat pompa sentrifugal yang dapat memberikan aliran air yang merata (tanpa terputus-putus), konstruksi lebih sederhana sehingga perawatan lebih mudah, biaya perawatan cukup rendah, ukuran yang lebih kecil sehingga dapat menghemat tempat, serta putaran poros yang tinggi sehingga memungkinkan digerakkan oleh motor listrik. Unit Water Truck CAT 773B milik PT Gunungbayan Pratamacoal menggunakan pompa sentrifugal tipe Southern Cross ISO-PRO Pump. Dengan diameter outlet 32 mm, pompa ini dapat memberikan laju aliran (flow rate) 250 liter/second dan maksimum head 160 meter. Dimensi dari pompa dapat dilihat pada lembar lampiran.
Page 2 of 9
Gambar IV.2.1. Southern Cross ISO-PRO Pump
IV.3. Distribusi Air (Water Distribution) Sistem pendistribusian air dalam proses penyiraman pada unit Water Truck CAT 773B milik PT Gunungbayan Pratamacoal, menggunakan Spray Head Valve tipe Magnum 1019D. Dengan tipe ini menghasilkan debit aliran yang dapat diatur hingga 22 liter/second. Jangkauan pancaran yang dihasilkan adalah 2 – 10 meter dengan lebar penyiraman 3 – 9 meter. Satu unit Water Truck CAT 773B terdiri dari empat Spray Head Valve, sehingga dengan pola kombinasi dari keempat Spray Head Valve yang menghasilkan debit aliran 88 liter/second, lebar jangkauan penyiraman efektif dapat diatur hingga 21 meter. Dengan lebar jalan hauling rata-rata 10 – 12 meter yang dimiliki PT Gunungbayan Pratamacoal, maka penggunaan empat Spray Head Valve pada unit Water Truck CAT 773B akan mengefisienkan waktu penyiraman karena hanya diperlukan satu kali perlintasan Water Truck untuk melakukan penyiraman sepanjang lebar jalan hauling.
IV.4. Pengisian Air (Re-loading)
Page 3 of 9
Untuk mendukung agar proses pengendalian debu dengan proses penyiraman oleh unit-unit Water Truck berlangsung dengan efektif dan efisien, maka salah satu faktor yang juga penting adalah waktu pengisian tangki (re-loading) agar berlangsung dalam waktu singkat, sehingga unit-unit Water Truck dapat dimaksimalkan dalam pengoperasiannya. Terdapat tiga stasiun pengisian air yang dimiliki oleh PT Gunungbayan Pratamacoal yaitu: (1) Stasiun pengisian CHP Manau, (2) Stasiun pengisian Km.9, dan (3) Stasiun pengisian Km.16. Stasiun pengisian CHP Manau dan Km.9 menggunakan Submersible pump tipe Flygt 2151 dengan kapasitas aliran 95 liter/second. Waktu yang diperlukan pengisian satu unit Water Truck CAT 773B kapasitas 50.000 liter adalah: 𝑡𝑝𝑒𝑛𝑔𝑖𝑠𝑖𝑎𝑛 =
50.000 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟 95 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟⁄𝑠
𝑡𝑝𝑒𝑛𝑔𝑖𝑠𝑖𝑎𝑛 = 526,316 𝑠𝑒𝑐𝑜𝑛𝑑 = 8,77 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 ≈ 9 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡
Sedangkan untuk untuk stasiun pengisian Km.16 didukung oleh satu unit Dewatering Pump tipe HL200 dengan kapasitas 227 liter/second. Maka waktu pengisian untuk satu unit Water Truck CAT 773B kapasitas 50.000 liter adalah: 𝑡𝑝𝑒𝑛𝑔𝑖𝑠𝑖𝑎𝑛 =
50.000 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟 227 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟⁄𝑠
𝑡𝑝𝑒𝑛𝑔𝑖𝑠𝑖𝑎𝑛 = 220,264 𝑠𝑒𝑐𝑜𝑛𝑑 = 3,671 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 ≈ 4 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡
Jadi, secara teoritis untuk pengisian satu unit Water Truck CAT 773B, diperlukan waktu sekitar 9 menit bila pengisian dilakukan di stasiun pengisian CHP Manau dan Km.9, dan 4 menit bila pengisian dilakukan di Km.16. Tetapi pada prakteknya, proses re-loading membutuhkan waktu rata-rata sekitar 10-15 menit yang dimulai dari saat unit memasuki area stasiun pengisian, proses pengisian (re-loading), hingga unit keluar dari stasiun pengisian. Page 4 of 9
IV.5. Aktivitas Penyiraman Dengan area penyiraman sepanjang 27 Km, maka pembagian wilayah penyiraman dan pengisian (re-loading) dapat dikategorikan sebagai berikut: 1. Km 0 – 5, re-loading di stasiun pengisian CHP Manau 2. Km 6 – 13, re-loading di stasiun pengisian Km.9 3. Km 14 – 27, re-loading di stasiun pengisian Km.16 Perhitungan jumlah aktivitas penyiraman serta lamanya penyiraman disepanjang jalan hauling dapat dijabarkan sebagai berikut: Diketahui: -
Debit aliran maksimum 4 pcs Spray Head; Qmax = 88 liter/s
-
Waktu untuk menghabiskan 50.000 liter air; T50.000 =
-
Asumsi kecepatan unit rata-rata; VWT = 15 Km/jam = 4,2 m/s
-
Asumsi waktu rata-rata untuk re-loading; Treload = 25 menit = 1500 detik
-
Jarak jangkau satu kali penyiraman; 𝑆50.000 = 𝑉𝑊𝑇 . 𝑇50.000
50000 88
= 568,18 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘
𝑆50.000 = 4,2 . 568,18 = 2386,356 𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 Maka, jumlah aktivitas penyiraman serta waktu yang diperlukan untuk aktivitas penyiraman berdasarkan pembagian wilayah tersebut adalah sebagai berikut: 1) Penyiraman dari Kilometer 0 – 5: S0-5 = 5 Km = 5000 meter Jumlah aktivitas penyiraman: Page 5 of 9
AP0−5 =
5000 = 2,095 ≈ 2 kali 2386,356
Jumlah aktivitas pengisian (re-loading): 𝐴𝑃0−5 = 𝐴𝑅0−5 = 2 𝑘𝑎𝑙𝑖 Waktu yang diperlukan untuk aktivitas penyiraman: 𝑇0−5 =
𝑆0−5 + (𝑇𝑟𝑒𝑙𝑜𝑎𝑑 . 𝐴𝑅0−5 ) 𝑉𝑊𝑇
𝑇0−5 =
5000 + (1500 . 2) 4,2
𝑇0−5 = 4190,476 𝑠 = 1,16 𝑗𝑎𝑚 2) Penyiraman dari Km 6 – 13: S6-13 = 8 Km = 8000 meter Jumlah aktivitas penyiraman: AP6−13 =
8000 = 3,352 ≈ 3 kali 2386,356
Jumlah aktivitas pengisian (re-loading): 𝐴𝑃6−13 = 𝐴𝑅6−13 = 3 𝑘𝑎𝑙𝑖 Waktu yang diperlukan untuk aktivitas penyiraman: 𝑇6−13 =
𝑆6−13 + (𝑇𝑟𝑒𝑙𝑜𝑎𝑑 . 𝐴𝑅6−13 ) 𝑉𝑊𝑇
𝑇6−13 =
8000 + (1500 . 3) 4,2 Page 6 of 9
𝑇6−13 = 6404,76 𝑠 = 1,78 𝑗𝑎𝑚
3) Penyiraman dari Km 14 – 27: Pada wilayah penyiraman ini terdapat area penyiraman terputus-putus sepanjang ±1000 meter yang merupakan area turunan dan tikungan yang berbahaya. Di sepanjang jalan ini, penyiraman dilakukan terputus-putus setiap ±10 meter. Sehingga, sepanjang Km 14 – 27, terdapat ±500 meter bagian jalan yang tidak tersiram karena masuk dalam area penyiraman terputus-putus. Dengan demikian, total panjang jalan yang disiram sepanjang Km 14 – 27 adalah: S14-27 = 13,5 Km = 13500 meter
Jumlah aktivitas penyiraman: AP14−27 =
13500 = 5,657 ≈ 6 kali 2386,356
Jumlah aktivitas pengisian (re-loading): 𝐴𝑃14−27 = 𝐴𝑅14−27 = 6 𝑘𝑎𝑙𝑖 Waktu yang diperlukan untuk aktivitas penyiraman: 𝑇14−27 =
𝑆14−27 + (𝑇𝑟𝑒𝑙𝑜𝑎𝑑 . 𝐴𝑅14−27 ) 𝑉𝑊𝑇
𝑇14−27 =
13500 + (1500 . 6) 4,2
𝑇14−27 = 12214,286 𝑠 = 3,39 𝑗𝑎𝑚 Page 7 of 9
Dari perhitungan diatas, maka secara teoritis total waktu yang diperlukan untuk proses penyiraman 27 Km jalan hauling adalah: Ttotal = T0-5 + T6-13 + T14-27 Ttotal = 1,16 + 1,78 + 3,39 = 6,33 jam Dengan tambahan waktu jeda untuk pre-start checklist, istirahat operator, ibadah, dll sekitar 1,5 jam, maka: Ttotal = 6,33 + 1,5 = 7,83 jam
Perhitungan diatas adalah untuk pengaturan kapasitas maksimum Spray Head dengan adjusting ring 20 mm, yang menghasilkan debit aliran 22 liter/second. Kapasitas Spray Head dapat diatur dengan pengaturan adjusting ring berdasarkan spesifikasi manufaktur. Tabel perhitungan lengkap berdasarkan beberapa pengaturan adjusting ring dapat dilihat pada lembar lampiran.
Page 8 of 9
Lampiran 1: Tabel Perhitungan Total Waktu Penyiraman Dengan Beberapa Pengaturan Adjusting Ring:
Page 9 of 9
