Nasional Engineering Perhotelan IV Juni, 2013

IS 2338 - 414X ISSN

Prosiding Konferensi Nasional Nasional Engineering Perhotelan IV I – 2013 27 – 28 Juni, 2013 Ketua Editor Dr. Ir. I K. G. Sugita, MT.

Editor Pelaksana Ainul Ghurri, S.T., M.T., Ph.D. I Made Gatot Karohika, S.T., M.T. I Ketut Adi Atmika, S.T., M.T. I G. Teddy Prananda, ST., MT. Dr. I Made Parwata, ST., MT.

Penyunting Ahli Prof.Dr. Tjok Gd. Tirta Nindhia (UNUD) Prof.Dr. ING Antara M.Eng. (UNUD) Prof.Dr.Ir. IGB Wijaya Kusuma (UNUD) Prof Johny Wahyuadi M, DEA (UI) Fauzun, S.T., M.T., Ph.D. (UGM) Dra. Ida Ayu Suryasih, M.Par .(Pariwisata,UNUD) Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, ST,MT. (UNS) Dr Sularjoko (UNDIP) Dr Caturwati (UNTIRTA) Prof.Dr.Ing. Mulyadi Bur (Sekjen BKSTM) Prof. Ir. I Nyoman Sutantra M.Sc., Ph.D. (ITS) Prof.Ir. ING Wardana, M.Eng., Ph.D. (UB) Prof.Ir. IA Dwi Giriantari, MEng.Sc., Ph.D. (Teknik Elektro, UNUD) Ir. IN Arya Thanaya, ME, Ph.D. (T. Sipil, UNUD) Dr. Ir. I Wayan Surata, MErg (UNUD) Hak Cipta @ 2013 oleh KNEP IV I – 2013 Jurusan Teknik Mesin – Universitas Udayana. Udayana Dilarang mereproduksi dan mendistribusi bagian dari publikasi ini dalam bentuk maupun media apapun tanpa seijin Jurusan Teknik Mesin – Universitas Udayana.

Dipublikasikan dan didistribusikan oleh Jurusan Jurusan Teknik Mesin – Universitas Udayana, Kampus Bukit Jimbaran, Bali 80362, Indonesia.

i

KATA PENGANTAR Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat rahmatNya acara Konferensi Engineering Perhotelan IV (KNEP-IV) bisa terselenggara dengan sukses pada tanggal 27-28 Juni 2013 di Bali. KNEP-IV ini diselenggarakan oleh jurusan Teknik Mesin Universitas Udayana dalam rangkaian kegiatan BKFT ke 48 dan Dies Natalis ke 51 Universitas Udayana, didukung oleh Badan Kerjasama Teknik Mesin (BKSTM) seluruh Indonesia. KNEP IV – 2013 ini merupakan forum untuk mendiskusikan dan mengkomunikasikan hasil-hasil penelitian terkini engineering dalam konteks perhotelan; dan topik-topik pendukung lain dalam lingkup Teknik Mesin. Disamping itu untuk meningkatkan kerja sama dengan organisasi profesi engineering perhotelan. Hasil yang dihapakan adalah meningkatnya mutu riset-riset yang akan dilakukan, meningkatnya daya kompetisi untuk mendapatkan grant penelitian, hubungan yang baik inter akademisi dan antara akademisi dengan praktisi. Konferensi ini mengangkat beberapa Grup topik yang meliputi: 1. Engineering perhotelan (EP): manajemen dan optimasi energi, manajemen air, AC dan Chiller, pompa, perpipaan, maintenance, elektrikal, sistem pengamanan, boiler, building service, bangunan hemat energi, dll. 2. Konversi energi (KE): Perpindahan panas, mekanika fluida, termodinamika, sumber energi alternatif. 3. Teknik dan manajemen manufaktur (TMM): proses permesinan, pembentukan, fabrikasi, sistem manufaktur, CAD-CAM, otomasi industri, sistem pengontrolan. 4. Teknologi, pengujian dan pengembangan material (TPPM): Korosi, pengelasan, pengecoran, polimer dan komposit, analisis kegagalan. 5. Bidang umum (BU): pendidikan Teknik Mesin, metode pengajaran, kebijakan energi, pengelolaan dampak lingkungan. Adapun jumlah artikel yang dipresentasikan dalam konferensi ini adalah sebanyak 87 makalah yang mencakup ke lima topik di atas. Kami mengucapkan terima kasih kepada Keynote speaker, para akademisi, peneliti, praktisi dan professional di bidang perhotelan yang telah mengirimkan artikelnya, serta semua pihak yang meliputi panitia pengarah, panitia pelaksana, scientific committee dan sponsor yang telah terlibat dan membantu terselenggaranya kegiatan ini dengan sukses.

Denpasar, Bali 28 Juni 2013

Dr. Ir. IKG Sugita, M.T. Ketua Panitia

ii

DAFTAR ISI ii iii

Kata Pengantar Daftar Isi Makalah KNEP IV - 2013

iii

Grup Engineering Perhotelan EP02 Studi perencanaan atap panel surya di hotel The Royale Krakatau Cilegon - Zawahar Islamy, Agung Sudrajad.

1

EP04 Aplikasi teknologi radio frequency identification (RFID) pada sistem monitoring kehadiran karyawan terintegrasi dengan teknologi informasi (TI) - N.M.A.E.D. Wirastuti, IGAK Diafari Djuni

5

Grup konversi energi KE01 Kaji eksperimental penurunan tekanan air dalam filter pasir aktif - Toto Supriyono, Herry Sonawan, Rizal A. P.

13

KE02 Koefisien Perpindahan Panas dan Kerugian Jatuh Tekanan Aliran di dalam Pipa - Rr. Sri Poernomo Sari, T. Aswinsyah Hassan, D. Saputra, R. Malau

21

KE03 Pengaruh variasi pembebanan terhadap efisiensi ideal dan aktual trubin gas unit Y.Z pada PLTGU X - Yusvardi Yusuf, Santoso Budi, dan Ian Hardiyanto

27

KE04 Metoda pengukuran performansi pengujian turbin angin di terowongan angin - Subagyo

33

KE05 Studi Eksperimental Medan Aliran Hilir Dibelakang Internal Flow Double Skewed Wall Cyclone (IFC2SW) - Gede Widayana, Herman Sasongko

37

KE06 analisa performa mesin dengan biodiesel terbuat dari virgin coconut oil pada mesin diesel Annisa Bhikuning

43

KE07 Pengaruh bentuk mur pengunci impeller terhadap karakteristik pompa sentrifugal tipe aliran radial - Allo Sarira Pongsapan, Syamsul Arifin, Syukri Himran, Hafrison Salamba

49

KE08 Studi eksperimental pemanfaatan temperatur gas buang dari kendaran bermotor roda dua untuk pemanas kotak makanan pada layanan pesan antar (delivery service box) - Ismail Thamrin, Surya Hadi

59

KE09 Analisa karakteristik kebisingan yang ditimbulkan oleh rem drum kendaraan bermotor Zulkarnain

67

iii

KE11 Frekuensi pola aliran Vortex disekitar geometri dek jembatan - Subagyo KE12 Peningkatan Kinerja Sepeda Motor 4 Tak Dengan Menambahkan Bubble Water Injection Pada Ruang Bakar Motor - NK. Caturwati KE13 Studi karakteristik bahan bakar solar emulsi air - Agung Sudrajad, Ahmad Gofur.

71

79

85

KE14 Studi kemampuan tanaman rumah dalam penyerapan panas matahari untuk mengatasi panas local - Ahmad Syuhada dan Dharma Dawood

89

KE15 Waktu Ekstraksi Polutan Formaldehyde oleh Ventilasi Mekanik Aliran Sederhana, Bagian Kamar Tidur 1 untuk Rumah Tinggal dengan Menggunakan Simulasi untuk Kondisi Cuaca Perancis dan Indonesia - Dwinanto, Erni Listijorini

97

KE16 Analysis of rewetting time and temperature distributions during cooling process in vertical rectangular narrow channel - IGN. Bagus Catrawedarma, Indarto, Mulya Juarsa

103

KE17 Pemanfaatan energi angin pantai Anyer sebagai pembangkit listrik skala kecil – Erwin, Slamet Wiyono,Andri nofa

109

KE18 Simulasi numerik pemisahan aliran dingin-panas di dalam tabung vortex - Radi Suradi K, Sugianto

115

KE19 Karakterisasi sifat biolistrik lengkeng diamond river (dimocarpus longan) tambulampot terhadap perbedaan cuaca hujan dan tidak hujan - Hamdan Akbar Notonegoro, Rina Lusiani, Najmi Firdaus

123

Ke20 Pengujian nozzle flow meter sederhana dengan variasi rasio diameter - Ainul Ghurri, AA Adhi Suryawan dan IG Teddy Prananda Surya

129

KE21 Analisis performansi kolektor surya terkonsentrasi menggunakan receiver berbentuk silinder Ketut Astawa, I Ketut Gede Wirawan, I Made Budiana Putra

137

KE22 The influence of compression ratio to performance of four stroke engine with used arak bali as a fuel - IGK. Sukadana, IKG. Wirawan

145

KE23 Study eksperimental geometri sirif kondensor terhadap unjuk kerja refrigerator - IGA Kade Suriadi, IGK. Sukadana

153

KE24 Pengaruh Besar Butiran Biji Jarak Dan Arang Sekam Padi Pada Briket Dengan Perekat Kanji Dan Tanah Liat Terhadap Kadar Air, Nilai Kalor Dan Laju Pembakarannya - Panca Sunu Pamungkas , I Wayan Joniarta, Made Wijana

161

iv

KE25 Pengaruh Penggunaan Cdi Standard Dangan Programmable Cdi terhadap Performance Sepeda Motor Empat Langkah 100 Cc - I GNP Tenaya, I GK Sukadana, Hendra Cipta

167

KE26 Kecepatan Api Laminar Pada Pembakaran Premixed Minyak Jatropha - I.K.G. Wirawan,I.N.G. Wardana, Rudy Soenoko, Slamet Wahyudi

175

KE27 Studi gasifikasi downdraft berbahan bakar biomasa - I Nyoman Suprapta Winaya, Made Sucipta, Nur Khotim Romadan

181

KE28 Evaluasi Sistem Pompa Booster (Studi Kasus : di PDAM Kota Denpasar) - Made Suarda, I Putu Yasa

189

Grup Teknik dan Manajemen Manufaktur TMM01 Redesain traktor capung meningkatkan kesehatan dan kepuasan petani di Subak Teba Mengwi Badung - I Ketut Widana

199

TMM02 Proses bubut pada berbagai jenis kayu untuk furniture - Rusnaldy, Achmad Widodo, Norman Iskandar, Berkah Fajar T.K

205

TMM03 Analisa kinerja traksi transmisi standar dan modifikasi pada berbagai kondisi jalan dengan kendaraan Suzuki Escudo 2.0 - Ketut Gunawan, I.N. Sutantra

211

TMM04 Analisa Stabilitas Kendaraan Dalam Rangka Meningkatkan Keamanan dan Kenyamanan Pengendara - Kadek Rihendra Dantes, I.N. Sutantra

219

TMM06 Pengaruh Perubahan Bentuk Bead Panel Kendaraan terhadap Frekuensi Alamiah pada Kondisi Batas Bebas-bebas - Sukanto I Made Miasa, R. Soekrisno

227

TMM07 Kaji Teoritik dan Eksperimental Defleksi Balok Dengan Penampang Yang Tidak Seragam - Mukhtar Rahman, Hammada Abbas, Ivonne Fredrika Yunita Polii

233

TMM08 Mesin pengasah batu permata - M. Yusuf dan Made Anom Santiana

241

TMM09 Online monitoring keausan cutting tool menggunakan audio signal - Ahmad Atif Fikri dan Muslim Mahardika, Teguh Pudji Purwanto, Andi Sudiarso, Herianto

247

TMM10 Pendekatan baru penentuan kemudahan proses m-EDM dengan menggunakan analisis dimensional teorema Buchingham π - Nidia Lestari dan Muslim Mahardika

253

v

TMM11 Identifikasi, pemodelan dan kompensasi ketidaktelitian pada konstruksi mesin CNC milling mini 5axis tipe tilt – rotary table - Eri Yulius Elvys, Herianto, Subarmono

259

TMM12 Analisa bentuk profil dan dimensi supporting profile terhadap defleksi dan tegangan pada base kondensor unit - Purna Anugraha Suarsana , Ahmad Hanif Firdaus, Ismi Choirotin, Moch. Agus Choiron

265

TMM13 Simulasi 2D dan 3D pada proses multi-pass equal channel angular pressing (ECAP) - Khairul Anam, Moch. Agus Choiron

273

TMM14 Pemodelan hyper elastic material untuk pengembangan desain baru gasket karet - Fikrul Akbar Alamsyah, Moch. Agus Choiron

279

TMM15 Analisa lebar kontak dan tegangan kontak untuk pengembangan desain gasket tipis - Moch. Agus Choiron, Avita Ayu Permanasari, I Made Gatot Karohika

285

TMM16 Analisis kekuatan struktur pallet menggunakan metode elemen hingga - Tria Mariz Arief, Sugianto

291

TMM17 Analisa kekuatan desain meja kursi lipat dengan simulasi computer - Jatmoko Awali, Dicky Adi Tyagita, dan Moch. Agus choiron

299

TMM19 Perancangan trolli barang yang ergonomis dan efisien untuk pramuniaga pertokoan Glodok Jakarta - I Wayan Sukania, Silvi Ariyanti, Ivan Wibowo

305

TMM20 Proses produksi pembuatan kapal layar phinisi untuk meminimalkan waktu produksi dengan model pert ( programming evaluation dan review technique ) - dirgahayu lantara

311

TMM21 karakteristik traksi dan kinerja transmisi pada sistem gear transmission dan gearless transmission - A.A.I.A. Sri Komaladewi, I Ketut Adi Atmika

319

TMM22 analisis sistem pengapian : distributor ignition system dan distributorless ignition system sebagai upaya meningkatkan kualitas pembakaran - Liza Rusdiyana, Bambang Sampurno, Syamsul hadi, I.N. Sutantra

325

TMM23 the dexterous of smooth motion for a three fingered robot gripper – Wayan Widhiada, S.S.Douglasand J.B.Gomm

333

TMM24 Teknologi Tepat Guna Peralatan Sterilisasi Baglog untuk Meningkatkan Kualitas Produk Jamur Tiram pada UKM Jamur Tiram Pacet Mojokerto - Liza Rusdiyana, Eddy Widiyono, Suhariyanto

343

vi

TMM25 Aplikasi Electronic Control MODULE (ECM) pada pengendalian emisi gas buang - I Ketut Adi Atmika

349

Grup Teknologi, Pengujian dan Pengembangan Material TPPM01 Pengaruh perlakuan quench temper 600oC ,640oC, 690oC dan pengelasan terhadap sifat mekanik dan struktur mikro baja perkakas untuk aplikasi mold dan dies - Abdul Azis

355

TPPM02 Analisis karakteristik getaran pada balok jepit bebas yang terbuat dari material komposit serat bamboo - Hammada Abbas dan Mukhtar Rahman

361

TPPM03 Penerapan metode sentrifugal pada proses pengecoran produk komponen otomotif dalam rangka peningkatan fasilitas praktikum di Laboratorium Bahan dan Metalurgi Polban - Waluyo M Bintoro, Undiana B, dan Duddy YP

369

TPPM04 Kekuatan tarik komposit matrik polimer berpenguat serat alam bambu gigantochloa apus jenis anyaman diamond braid dan plain weave - Sofyan Djamil, Sobron Y Lubis, dan Hartono

377

TPPM05 Analisis perubahan laju korosi dan kekerasan pada pipa baja ASTM A53 akibat tegangan dalam dengan metode C-ring - Johannes Leonard

385

TPPM06 Pengaruh proses penghalusan butir dengan metode pengerolan panas terkontrol dan pengerolan dingin-anil terhadap struktur mikro baja SCM 445 - I Gusti Bagus Eka Nitiya

389

TPPM07 Penambahan cil pada desain sistem saluran (gating system) low pressure die casting (LDPC) untuk mereduksi kebocoran akibat hole pada produk kran hotel dengan simulasi Procast V2008 Muhammad Fitrullah, Koswara, dan Ricky Parmonangan

395

TPPM08 Analisis J-Integral dengan ADVENTURE System - Irsyadi Yani TPPM09 Aplikasi Multichart Diagram Dalam Desain Dan Manufaktur Tungku Pengecoran Kuningan CuZn30 Menggunakan Bahan Bakar Briket Batubara Kalori Rendah - Diah Kusuma Pratiwi TPPM10 Seal performance of centrifugal pump mechanical seals - Cokorda Prapti Mahandari, Ariyanto

405

411

419

TPPM11 Pengaruh komposisi larutan, variasi arus dan waktu proses pelapisan Chrome pada plastik ABS terhadap kekerasannya - Ahmad Zohari, Kusmono, Soekrisno

425

TPPM12 Pengaruh Perlakuan Alkali pada Kekuatan Tarik Serat Kenaf - Henny Pratiwi, R. Soekrisno, Harini Sosiati

429

vii

TPPM13 Peningkatan kekuatan tekan dan impak material rotan dengan proses laminasi resin epoksi Agustinus P.Irawan, Frans J. Daywin, Fanando, Tommy A.

433

TPPM14 Perancangan dan pembuatan cetakan sampel multi komposisi untuk aplikasi blok rem komposit kereta api - Agus Triono, IGN Wiratmaja Puja, Satryo Soemantri B., Aditianto R.

437

TPPM16 Sifat mekanik dan struktur mikro paduan cu-sn bahan genta dengan metode investment casting – I Made Gatot Karohika, I Nym Gde Antara.

441

TPPM17 Sifat Mekanis Komposit Berpenguat Serat Tapis Kelapa Sebagai Bahan Alternatif Bumbung Gender Wayang - I Putu Lokantara, Ngakan Putu Gede Suardana, I Made Gatot Karohika

449

TPPM18 Pengaruh Komposisi Penguat SiC Wisker dan Al2O3 pada Aluminium Matrix Composite (AMC) terhadap Kekerasan Setelah Proses Sintering - Ketut Suarsana, Rudy Soenoko, Agus Suprapto, Anindito Purnowidodo, Putu Wijaya Sunu

459

TPPM19 Karakterisasi serbuk hasil produksimenggunakan metode atomisasi - M. Halim Asiri

465

TPPM20 identifikasi unsur utama penyusun permukaan bahan baja ringan dengan laser-induced breakdown spectroscopy (libs) - Hery Suyanto

473

TPPM21 Karakteristik kekuatan bending komposit polyester diperkuat serat pandan wangi dengan filler serbuk gergaji kayu 5% - Nasmi Herlina Sari, IGNK Yudhyadi, Emmy Dyah S

477

TPPM22 Analisa kekuatan impact komposit serat pandan wangi-polyester dengan filler serbuk gergaji kayu - IGNK Yudhyadi, Nasmi Herlina Sari

487

TPPM23 Distribusi Kekerasan Baja AISI 1045 Akibat Pemberian Proses Pack Carburizing dengan Media Karburasi Arang Batok Kelapa dan Arang Tulang Sapi - Dewa Ngakan Ketut Putra Negara, I Ketut Gde Sugita, I Dewa Made Kirshna Muku

495

TPPM24 uji fourier transform infrared spectroscopy tentang pengaruh perlakuan naoh dan koh pada serat arenga pinnata - Nitya Santhiarsa, Eko Marsyahyo, Achmad Assad Sonief, Pratikto

503

TPPM25 Keausan cylinder liner blok mesin kendaraan roda dua akibat beban kontak ring piston - I Made Widiyarta, Tjok Gde Tirta Nindhia dan Arif Widyanto

513

TPPM26 Analisis kegagalan Korosi Pada Tangki Penyimpan Air Panas Terbuat Dari Baja Nirkarat - Tjokorda Gde Tirta Nindhia, I Putu Widya Semara , I Wayan Putra Adnyana, I Putu Gede Artana

519

viii

TPPM27 Kekuatan Tarik dan Lentur Komposit Berpenguat Serat Bambu Orientasi Acak yang Dicetak dengan Teknik Hand Lay-Up - I Wayan Surata, I Putu Lokantara, Adhika Rakhmatullah

523

TPPM28 Fenomena beating padagamelan Bali sebagai local genius akustik musik tradisionalBali. I Ketut Gede Sugita, I Made Kartawan

529

TPPM29 Karakteristik sifat tarik dan mode patahan komposit polimer dengan penguat serat sabut kelapa I Made Astika, I Putu Lokantara, I Made Gatot Karohika dan I Gusti Komang Dwijana

535

TPPM30 Penerapan model ergo termal injektor udara pembakaran dapat mempercepat proses peleburan perunggu serta mengurangi kadar polutan pada perajin gamelan Bali di desa Tihingan – Priambadi, Si Putu Gede Gunawan Tista TPPM31 Sifat tarik komposit unsaturated polyester serat sisal local - NPG. Suardana, I Made Astika , Ikhsan Dwi Gusmanto

543

549

Grup Bidang Umum BU01 Analisis profesionalisme lulusan Program Studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Bali yang bekerja pada industry - Made Anom Santiana dan M. Yusuf

555

BU02 Tingkat Pencemaran Udara Pada Areal Parkir Bawah Tanah Di Kota Denpasar - Cok Istri Putri Kusuma Kencanawati dan AAIA Sri Kumala Dewi

561

BU03 Penerapan desain sistem pembelajaran melalui model contextual teaching learning (CTL) untuk meningkatkan kualitas dan efektifitas pembelajaran mata kuliah fisika dasar II - I Made Dwi Budiana Penindra, I Gede Teddy Prananda Surya

565

BU04 Pengembangan media pembelajaran berbasis komputer guna meningkatkan pemahaman mahasiswa pada mata kuliah aljabar linier – I Made Gatot Karohika dan I Gusti Ngurah Putu Tenaya

571

BU05 Pembelajaran Ilmu Metrologi Industri Dengan Student Centered Learning Dan Multimedia - I Gede Putu Agus Suryawan

577

Jadwal Lengkap KNEP IV - 2013

x

ix

Evaluasi Sistem Pompa Booster (Studi Kasus : di PDAM Kota Denpasar) Made Suarda1), I Putu Yasa2) 1) Jurusan Teknik Mesin, Universitas Udayana, Bali-Indonesia Kepala Bagian Perencanaan PDAM Kota Denpasar, Bali-Indonesia [email protected]

2)

Abstrak Secara keseluruhan spesifikasi pompa booster PDAM Kota Denpasar dengan kapasitas total terpasang 1.225 liter/detik. Salah satu pompa booster yang ada di PDAM Kota Denpasar adalah pompa booster jalur selatan di IPA Ayung III – Belusung Denpasar. Pompa booster ini dipergunakan untuk memperkuat aliran dari reservoir Belusung ke jalur Selatan melalui pipa 8 inchi. Sistem pompa booster ini mempunyai kapasitas total terpasang 45 liter/detik, namun pada operasionalnya sistem pompa booster ini yang telah dilengkapi dengan sistem variable-speed pada setting tekanan 4,3 bar hanya mampu mengalirkan air rata-rata hanya sekitar 18,65 liter/detik, hampir setara dengan hanya performansi satu unit pompa. Padahal pompa ini sudah diseting bekerja pada Best Efficiency Point-nya, namun aktualnya pompa bekerja jauh menyimpang. Untuk itu perlu dilakukan evaluasi untuk mengidentifikasi penyebab penyimpangan unjuk kerja pompa booster tersebut. Berdasarkan hasil evaluasi yang telah dilakukan penyimpangan performansi pompa booster jalur selatan tersebut diakibatkan karena ketidak sesuaian sistem perpipaan isap dan tekan serta header pompa. Secara keseluruhan spesifikasi pompa booster jalur selatan PDAM Kota Denpasar dengan kapasitas terpasang 45 liter/detik melalui pipa berdiameter 8 inchi tidak sesuai dengan debit air yang dialirkan yaitu hanya 18,65 liter/detik pada setting tekanan 4,3 bar. Jadi unjuk kerja pompa booster jalur selatan ini hanya 41 persen dari yang direncanakan. Secara umum pompa dapat bekerja dengan baik, penyimpangan performansi pompa booster tersebut teridentifikasi disebabkan karena sistem perpipaan yang tidak sesuai sehingga mengakibatkan turbulensi atau shock losses yang tinggi. Diantaranya adalah diameter pipa header pompa booster jalur selatan yang hanya 8 inchi semestinya minimal 12 inchi; jarak antara pompa dan pipa header sangat pendek dimana semestinya (ditambahkan pipa spacer) minimal 1 meter; koneksi ke pipa heade menggunakan Tee-T dengan Tee-Y. Kata kunci: pompa booster, performansi pompa, perpipaan pompa, PDAM Kota Denpasar

1. Latar belakang Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) kota Denpasar menggunakan 3 unit Instalasi Pengolah Air (IPA) dengan total kapasitas 725 l/dt yang menggunakan sumber air baku permukaan, 2 unit dengan kapasitas 550 l/dt menggunakan air baku dari Tukad Ayung dan 1 unit dengan kapasitas 175 l/dt dengan air baku dari Tukad Waribang. Total kapasitas IPA ini adalah 62% dari kapasitas total produksi (1.165 l/dt). Wilayah administrasi kota Denpasar memiliki keterbatasan kapasitas sumber air baku permukaan yang ada, sehingga penambahan kapasitas produksi harus menggunakan air bawah tanah yaitu sumur bor. Pada tahun 2012, PDAM kota Denpasar menggunakan 21 unit sumur bor yang terletak di Kecamatan Denpasar Utara sebanyak 5 unit, Kecamatan Denpasar Barat ada 2 unit, Kecamatan Denpasar Timur sebanyak 8 unit dan Kecamatan Denpasar Selatan ada 6 unit. Kapasitas produksi dari 20 unit sumur bor tersebut adalah 440 l/dt, atau 38% dari kapasitas unit produksi tahun 2012 (1.208 l/dt). Secara keseluruhan spesifikasi pompa sumur bor dengan kapasitas total terpasang 469 liter/detik telah sesuai dengan kapasitas sumur total yang ada yaitu 497 liter/detik. Kapasitas produksi dari tiap unit sumur bor bervariasi antara 2 – 70 l/dt. Ada 7 unit dari 20 unit sumur bor yang berkapasitas dibawah 10 l/dt, yaitu seluruh sumur bor yang ada di Kecamatan Denpasar Utara (5 unit) dan Kecamatan Denpasar Barat (2 unit). Dari data produksi 5 tahun terakhir, kapasitas setiap produksi setiap sumur bor relatif tetap. Pada sistem IPA Ayung dan Waribang, air hasil produksi disimpan ke dalam reservoir. Kemudian dari reservoir hasil produksi dialirkan ke jaringan pipa distribusi dengan menggunakan pompa booster/distribusi. Semula pengaliran air dari reservoir R1 di Belusung ke jaringan pipa distribusi hanya dilakukan secara gravitasi. Ternyata dengan pengaliran secara gravitasi ada beberapa daerah yang tidak mendapat pelayanan air minum. Untuk meningkatkan debit dan tekanan air di jaringan distribusi pada daerah-daerah tertentu, maka di reservoir R1 di Belusung dipasang pompa booster sebagai berikut : 1. Tiga unit pompa yang dipasang pada ruang booster di komplek IPA Ayung III, yang masing-masing berkapasitas 15 l/dt dan head 40 meter dialirkan melalui pipa 8”, untuk meningkatkan pelayanan di daerah Denpasar Barat. Pada saat peninjauan lapangan awal bulan Februari 2012, ke 3 pompa ini dalam keadaan operasi dengan debit total 22 l/dt dan tekanan 50 meter. 2. Empat unit pompa yang dipasang pada ruang booster di komplek IPA Ayung III, yang masing-masing berkapasitas 25 l/dt dan head 40 meter dialirkan melalui pipa 10”, untuk meningkatkan pelayanan di daerah Denpasar Timur. Pada saat peninjauan lapangan awal bulan Februari 2012, ke 4 pompa ini dalam keadaan operasi dengan debit total 25 l/dt dan tekanan 50 meter. 3. Lima unit pompa submersible yang dipasang pada atap reservoir R1 di komplek IPA Ayung III, yang masing-masing berkapasitas 60 l/dt dan head 40 meter dialirkan melalui pipa diameter 16”, yang direncanakan untuk menambah air yang mengalir ke inline booster pump Lembusura. Di tempat lain, air dari reservoir Waribang dialirkan ke jaringan pipa distribusi dengan menggunakan pompa booster/distribusi. Sedangkan air dari sumur bor langsung dipompakan ke jaringan pipa distribusi. Untuk

Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013

189

menambah tekanan air di jaringan pipa distribusi, khususnya di wilayah Denpasar Barat, maka di Lembusura dipasang 2 unit booster pump dengan debit 90 l/dt dan tekanan 80 m, yang dialirkan melalui pipa diameter 10”. Penambahan booster pump ini cukup membantu meningkatkan tekanan pada daerah yang direncanakan. Namun sistem pengaliran ini perlu dievaluasi kembali secara menyeluruh dengan modeling hidrolis, termasuk dengan memperhitungkan perkembangan kapasitas produksi air minum pada masa yang akan datang. Salah satu pompa booster yang ada di PDAM Kota Denpasar adalah pompa booster jalur selatan di IPA Ayung III – Belusung Denpasar. Pompa booster ini dipergunakan untuk memperkuat aliran dari reservoir Belusung ke jalur Selatan melalui pipa 8 inchi. Sistem pompa booster ini mempunyai kapasitas total terpasang 45 liter/detik, namun pada operasionalnya sistem pompa booster ini yang telah dilengkapi dengan sistem variablespeed pada setting tekanan 4,3 bar hanya mampu mengalirkan air rata-rata hanya sekitar 18,65 liter/detik, hampir setara dengan hanya performansi satu unit pompa. Padahal pompa ini sudah diseting bekerja pada Best Efficiency Point-nya, namun aktualnya pompa bekerja jauh menyimpang. Untuk itu perlu dilakukan evaluasi untuk mengidentifikasi penyebab penyimpangan unjuk kerja pompa booster tersebut.

2.

Tinjauan Pustaka

Sistem instalasi pompa booster pada umunya menggunakan dua atau lebih unit pompa yang disusun operasinya secara paralel. ada di PDAM Kota Denpasar adalah Pompa booster jalur selatan di IPA Ayung III – Belusung Denpasar seperti pada Gambar 1. Mengoperasikan dua pompa secara paralel dan mematikan salah satu jika kebutuhan menjadi lebih rendah, dapat menghasilkan penghematan energi yang signifikan. Dapat digunakan pompa yang memberikan debit aliran yang berbeda-beda. Pompa yang dipasang secara paralel merupakan sebuah opsi jika head statik lebih dari lima puluh persen head total. Gambar 2 memperlihatkan kurva pompa untuk pompa tunggal, dua pompa yang beroperasi secara paralel. Gambar ini juga memperlihatkan bahwa kurva sistim pada umumnya tidak berubah dengan jalannya pompa secara paralel. Debit aliran lebih rendah dari penjumlahan debit aliran berbagai pompa.

Gambar 1 Instalasi sistem pompa

Gambar 2. Instalasi sistem pompa [8]

Prosiding KNEP IV 2013 • ISSN 2338 - 414X

190

Operasi pompa paralel bertujuan untuk mendapatkan kapasitas aliran yang lebih besar (karena satu pompa tidak mencukupi), atau jika sistem aliran membutuhkan debit yang dibutuhkan bervariasi yaitu dengan menghidup-matikan satu atau lebih unit pompanya. Jika tiga unit pompa yang sama dengan kapasitas Q diparalel maka debit yang dihasilkan secara teoritis (Qp) adalah [9] : Qp = 3 x Q (1) Namun karena makin besar debit aliran mengakibatkan kecepatan aliran dalam perpipaannya meningkat sehingga head losses yang terjadi meningkat pula maka debit aktual (Qpa) yang dihasilkan lebih kecil. Qp < 3 x Q (2) Perencanaan pompa pada umumnya adalah over-design atau melibihi spesifikasi kebutuhan awalnya untuk mengantisipasi kebutuhan di masa akan datang, sehingga operasi pompa harus dicekik pada katup dischargenya untuk menyesuaian kondisi operasi pompa dengan spesifikasi pompanya. Memang hal ini dapat menghemat investasi di hari yang akan datang, namun mengakibatkan permasalahan di saat ini yaitu biaya pemeliharaan yang muncul. Karena pencekikan kontrol valve yang berlebihan akan mengakibatkan proses throttling. Operasi throttling akan mengakibatkan : a) kerugian energi akibat head losses pada kontrol valvenya b) memperpendek umur pompa dan perlengkapan perpipaannya c) energi akibat throtling dirubah menjadi panas dan getaran d) dapat mengakibatkan defleksi pada poros pompa, dan mempercepat kerusakan pada seal dan bantalan poros pompa e) pompa akan berisik/bising Persamaan kontinyuitas untuk aliran tak termampatkan (incompressible), (3) Q   .v1    .v2 Persamaan ini adalah sangat bermanfaat dalam analisa aliran dalam pompa. Performansi pompa yang utama adalah kapasitas discharge atau laju aliran (Q), dan head total pompa (H). Kedua parameter tersebut harus diketahui dalam pemilihan pompa, disamping karakteristik lainnya seperti efisiensi, daya, putaran dan lain sebagainya. Kapasitas pompa dihitung berdasarkan kebutuhan air yang harus ditransmisikan untuk memenuhi kebutuhan penduduk, atau berdasarkan kapasitas sumber air yang tersedia yang akan dipompa jika kapasitas sumber air lebih kecil dari kapasitas yang dibutuhkan. Maka kapasitas pompa dapat dihitung dengan persamaan berikut: Qp 

[Volume Air yang Dibutuhkan, (m 3 / hari)] [ Jumlah Pompa].[ Lama Operasi Pompa, ( jam / hari)]

(4)

Head merupakan energi spesifik yang dihasilkan oleh pompa. Head pada umumnya dinyatakan dalam tinggi kolom air dan umumnya dalam satuan meter. Persamaan energi per satuan berat fluida untuk sistem pompa Gambar 4.1 adalah: p v2 p v2 zs  s  s  H p  zd  d  d  H L  2g  2g Dimana: zs = head statis elevasi isap/suction pompa (m) zd = head statis elevasi buang/discharge pompa (m) 2 ps = head statis tekanan isap/suction pompa (N/m ) 2 pd = head statis tekanan buang/discharge pompa (N/m ) vs = head dinamis kecepatan fluida pada ujung isap/suction pompa (m/det) vd = head dinamis kecepatan fluida pada ujung buang/discharge pompa (m/det) Hp = head pompa (m) HL = head losses total instalasi perpipaan sistem pompa (m) Oleh karena itu head total pompa adalah: p  ps v 2  vs2 (5) H p  ( zd  z s )  ( d )( d )  HL  2g Head kerugian (head losses) yang terjadi pada instalasi pompa terdiri atas head kerugian gesek di dalam pipa (mayor losses) dan head kerugian di dalam asesories perpipaan (minor losses) seperti belokan-belokan, reducer/diffuser, katup-katup dan sebagainya. Untuk menghitung kerugian gesek di dalam pipa dapat dipakai persamaan berikut, yaitu: L V2 HM = ƒ. (6) D 2g Dimana: HM = Head kerugian gesek dalam pipa (m) f = Koefisien kerugian gesek 2 G = Percepatan gravitasi (m/dt ) L = Panjang pipa (m) D = Diameter dalam pipa (m) Sedangkan kerugian pada assesories pipa dapat dihitung dari persamaan : V2 Hm = K. (7) 2g Dimana:


191

Hm K

= Head kerugian gesek dalam pipa (m) = Koefisien kerugian assesories pipa

Daya poros pompa adalah daya yang masuk pada poros pompa yang diberikan oleh mesin penggerak mula (prime-mover), yaitu :  .Q p .H p Psh  (8)

 op

Dimana: Psh = Daya poros pompa (Watt) 3  = Berat jenis air (/m ) op = Efisiensi total pompa Sedangkan daya listrik yang dibutuhkan pompa adalah : P Pmot  sh

 mot

Pmot  3.V .I .Cos

(9) (10)

Dimana: Pmot = Daya motor pompa (Watt) mot = Efisiensi motor listrik pompa V = Tegangan suplai listrik (volt) I = Arus listrik (Amp.) Cos= Faktor daya listrik Shock losses adalah bentuk kerugian energi yang diakibatkan oleh turbulensi atau shock pada aliran fluida, biasanya berhubungan dengan perubahan arah aliran atau perubahan tiba-tiba pada ukuran pipa yang mengakibatkan perubahan kecepatan yang drastis. Profil kecepatan yang telah stabil terganggu dan mengakibatkan kerugian tekanan yang mana ditandai dengan adanya arus pusar (eddy current). Pemisahan aliran yang utamanya terjadi pada pengecilan ataupun pembesaran pipa juga menjadi sebab terbentuknya shock losses. Pemisahan terjadi ketika aliran utama fluida tidak lagi mengikuti dinding dan berpisah, menyebabkan arus [10] yang tidak biasa di daerah yang kosong . Salah satu bentuk shock losses yang terjadi pada sambungan atau fitting yaitu shock losses pada tee T. Adapun skema aliran fluida yang mengalir didalam tee T dan dampak dari shock losses yang terjadi adalah adalah seperti pada Gambar 3.

Gambar 3. Aliran fluida pada dua buah tee T Seperti telah dijelaskan sebelumnya, arus pusar yang terjadi akan menyebabkan kekacauan aliran fluida di dalam pipa. Gambar 3 menunjukkan bahwa aliran yang mengalir dari A menuju B akan terhalang oleh arus pusar yang terjadi di tee T1 dan di tee T2 sehingga fluida yang mengalir menuju B jumlahnya mengalami penurunan. Sistem pompa terdiri dari tiga komponen utama, yaitu unit pompa, perpipaan dan panel kontrol. Jai [1] perpipaan merupakan bagian integral dari sistem pompa , sehingga perpipaan suatu sistem perpipaan sangat mempengaruhi unjuk kerja pompa tersebut. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam merencanakan sistem perpipaan suau pompa antara lain yaitu : a. Desain bak intake Ketidak sesuaian desain bak intake akan dapat mengakibatkan gelembung-gelembung udara dan turbulensi masuk ke dalam pipa isap pompa


192

Gambar 4. Pipa inflow dan buffle pada bak intake pompa b.

[1]

Jarak antara pipa isap pompa Jarak minimal antara pipa isap adalah tiga kali diameter pipa isap pompa.

[1]

c.

d.

e.

Gambar 5. Jarak minimum pipa isap pompa Percabangan Tee-Y Untuk mengurangi turbulensi aliran maka hindarkan pengunaan percabangan Tee-T, akan tetapi gunakan Tee-Y.

Gambar 6. Tee-Y Panjang minimum pipa isap pompa Panjang pipa lurus minimal sebelum isap pompa dan belokan adalah sepuluh kali diameter pipa isap pompa.

Gambar 7. Pipa lurus minimum pada sisi isap pompa Diameter pipa isap dan tekan Hindari kecepatan aliran yang tinggi pada pipa isap pompa. Kecepatan aliran fluida pada mulut isap dan tekan pompa adalah berkisar 4,5 meter/detik. Dengan kecepatan setinggi itu akan mengakibatkan head losses yang berlebihan. Untuk itu kecepatan aliran air dalam pipa yang direkomendasikan adalah 0,6 m/dt sampai dengan 2,5 m/dt. Jika kecepatannya rendah maka diameter pipanya harus besar sehingga biayanya besar pula, dan sebaliknya jika kecepatannya tinggi head lossesnya tinggi maka dibutuhkan pompa dengan head atau daya yang besar pula. Khusus untuk pipa isap pada pompa, karena pipanya sangat pendek maka sebaiknya diameter pipanya cukup besar supaya kecepatannya rendah sehingga turbulensi di sisi isap pompa dapat dihindari.


193

f.

Penggunaan eccentric reducer Gunakan eccentric reducer untuk menghubungkan nozel (mulut) isap pompa.

[1]

Gambar 8. eccentric reducer pada mulut isap pompa

3.

Hasil dan Pembahasan

3.1. Spesifikasi dan Kondisi Operasi Pompa Booster PDAM Kota Denpasar Secara keseluruhan spesifikasi pompa booster PDAM Kota Denpasar dengan kapasitas total terpasang 1.225 liter/detik, dimana untuk pompa booster jalur selatan dengan kapasitas 45 liter/detik, seperti ditunjukkan pada Tabel 2. Tabel 2. Spesifikasi pompa booster PDAM Kota Denpasar

Secara keseluruhan spesifikasi pompa booster jalur selatan dengan kapasitas terpasang 45 liter/detik melalui pipa berdiameter 8 inchi tidak sesuai dengan debit air yang dialirkan yaitu hanya 18,65 liter/detik pada setting tekanan 4,3 bar, seperti ditunjukkan pada Tabel 3. Jadi unjuk kerja pompa booster jalur selatan ini hanya 41 persen dari yang direncanakan. Untuk itu perlu diidentifikasi penyebab penyimpangan performansi pompa booster ini.


194

Tabel 3. Operasi pompa booster jalur selatan PDAM Kota Denpasar

Gambar 9. As built drawing sistem perpipaan pompa booster jalur selatan PDAM Kota Denpasar Pompa booster ini dipergunakan untuk memperkuat aliran dari reservoir Belusung ke jalur Selatan melalui pipa 8 inchi, seperti terlihat pada Gambar 9. Sistem pompa booster ini mempunyai kapasitas total terpasang 45 liter/detik, namun pada operasionalnya sistem pompa booster ini yang telah dilengkapi dengan sistem variablespeed pada setting tekanan 4,3 bar hanya mampu mengalirkan air rata-rata hanya sekitar 18,65 liter/detik (titik B), hampir setara dengan hanya performansi satu unit pompa. Padahal pompa ini sudah diseting bekerja pada Best


195

Efficiency Point-nya (titik A), namun aktualnya pompa bekerja jauh menyimpang yaitu di titik C, seperti pada Gambar 10.

C

A

B

Gambar 10. Kurve performansi Pompa booster (jalur selatan) di IPA Ayung III – Belusung Ada beberapa kemungkinan penyebab kurang optimalnya performansi sistem pompa booster ini yaitu : 1. Sistem perpipaan header isap pompa yang bergabung dengan pipa isap booster jalur Barat akan mengakibatkan turbulensi pada isap pompa. Phenomena tersebut sama dengan yang ditekankan oleh Bachus (2003), seperti pada Gambar 11.

Gambar 11. Pompa yang lebih kuat akan menghalangi (asphyxiate) isap pompa yang lainnya 2.

3.

[1]

Diameter pipa header isap pompa induknya kurang besar. Pada diameter pipa 14 inchi (350 mm) dimana kapasitas aliran total (jalur Selatan dan Barat) sebesar 145 liter/detik (0,145 m3/detik) berarti kecepatan alirannya adalah 1,5 meter/detik, seperti terlihat pada Tabel 4. Sebagai referensi bahwa kecepatan aliran dalam pipa domestic water supplay adalah 0,6 sampai dengan 1,5 meter/detik. Pada kecepatan yang tinggi akan mengakibatkan kehilangan energi (head losses) yang tinggi pula. Mengingat pipa header induk isap tersebut relatif pendek, berkisar 20 meter maka sebaiknya digunakan pipa berdiameter minimal 20 inchi (500 mm) untuk menghindari terjadinya turbulensi. Diameter pipa header isap pompa booster jalur selatan kurang besar. Pada diameter pipa 8 inchi (200 mm) dimana kapasitas aliran total pompa booster jalur Selatan sebesar 45 liter/detik (0,045 m3/detik) berarti kecepatan alirannya adalah 1,5 meter/detik, seperti terlihat pada Tabel 4. Sebagai referensi bahwa kecepatan aliran dalam pipa domestic water supplay adalah 0,6 sampai dengan 1,5 meter/detik. Pada kecepatan yang tinggi akan mengakibatkan kehilangan energi (head losses) yang tinggi pula. Mengingat pipa header induk isap tersebut relatif pendek, berkisar 3 meter maka sebaiknya digunakan pipa berdiameter minimal 12 inchi (300 mm) untuk menghindari terjadinya turbulensi.


196

Tabel 4. Karakteristik aliran pada pipa header induk dan pipa header jalur Selatan

4.

Penggunaan T-plane bukan T-Y akan mengakibatkan shock losses akibat turbulensi pada pipa isap dan tekan pompa yang terlalu besar. 5. Jarak pompa dengan pipa header isap dan tekan pompa terlalu pendek, bahkan tidak terdapat pipa lurus (spacer). Sebagai referensi yang disarankan bahwa pada isap pompa harus dipasang pipa lurus sepanjang sepuluh kali diameter pipa (10xD), seperti pada Gambar 7. Dengan diameter isap pompa 4 inchi (0,100 m) maka pipa lurus minimal antara pompa dan pipa header adalah 1 meter untuk menghindari turbulensi 6. penyerapan yang masih kurang sehingga mengakibatkan hambatan yang terlalu besar pada jaringan pipa distribusinya. Dengan sistem perpipaan yang benar disamping akan dapat memberikan performansi pompa booster yang optimal juga life-time pompa akan lebih lama. Jika performansi pompa optimal dan juga life-time pompa akan lebih lama akan dapat meminimalkan biaya operasional pompa. Dari pembahasan di atas maka direkomendasikan beberapa hal sebagai berikut :  Kalau memungkinkan, perbesar diameter pipa header induknya menjadi 20 inchi (500 mm). Diameter Pipa Header pompa jalur Selatan sendiri direkomendasikan berdiameter 12 inchi (300 mm).  Gunakan pipa isap dan discharge dengan diameter 150 mm, sehingga kecepatan alirannya kurang dari 1 meter/detik. Disamping itu agar digunakan eccentric reducer 150x100 mm pada sisi isap dan concentric enlargment 100x150 mm pada sisi tekan pompa.  Tambahkan pipa lurus (spacer) dengan panjang minimal 1 meter sehingga jarak antara pompa dan pipa header lebihh panjang.  Ganti seluruh Tee-T dengan Tee-Y, baik pada sisi isap maupun pada sisi tekan pompa.

4.

Simpulan

Dari kajian yang telah dilakukan, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : 1) Secara keseluruhan spesifikasi pompa booster jalur selatan PDAM Kota Denpasar dengan kapasitas terpasang 45 liter/detik melalui pipa berdiameter 8 inchi tidak sesuai dengan debit air yang dialirkan yaitu hanya 18,65 liter/detik pada setting tekanan 4,3 bar. Jadi unjuk kerja pompa booster jalur selatan ini hanya 41 persen dari yang direncanakan. 2) Secara umum pompa dapat bekerja dengan baik, penyimpangan performansi pompa booster tersebut teridentifikasi disebabkan karena sistem perpipaan yang tidak sesuai sehingga mengakibatkan turbulensi atau shock losses yang tinggi. Diantaranya adalah diameter pipa header pompa booster jalur selatan yang hanya 8 inchi semestinya minimal 12 inchi; jarak antara pompa dan pipa header sangat pendek dimana semestinya (ditambahkan pipa spacer) minimal 1 meter; koneksi ke pipa heade menggunakan Tee-T dengan Tee-Y.


197

Daftar Pustaka [1]. Bachus L., Custodio A., 2003, Know and Understanding Centrifugal Pumps, Elsevier Ltd., UK. [2]. Dietzel F. (Alih Bahasa: Sriyono D.),1990, Turbin, Pompa dan Kompresor, Erlangga, Jakarta. th

[3]. Karassik I.J., Messina J.P., Cooper P., Heald C.C, 2001. Pump Handbook, 3 edition, McGraw-Hill Book Company, New York. [4]. Lobanoff V.S., Ross R.R. 1992, Centrifugal Pumps: Design and Application, Jaico Publishing House, Bombay th

[5]. Streeter V. L., Wylie E. B., 1975. Fuid Mechanics, 6 edition, McGraw-Hill Book Company, New York [6]. Sularso, dan Tahara H., 2000, Pompa dan Kompresor: Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan, Edisi ke-7, PT Pradnya Paramita, Jakarta. [7]. Rajput R.K., 2002, A Textbook of Fluid Mechanics and Hydraulics Machines, S. Chand & Company Ltd, New Delhi [8]. United Nations Environment Programme, 2006, Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri : Pompa dan Sistem Pemompaan, URL://www.energyefficiencyasia.org [9]. Grundfos Industry, 2004, Pump Handbook, Grundfos Management A/S.


198

Nasional Engineering Perhotelan IV Juni, 2013

Recommend Documents