Intake [PDF]

Citation preview

3.3 Bangunan Pengambilan Air (Intake) Intake adalah jenis bangunan pengambilan air baku yang bersumber dari air permukaan yaitu danau/ situ/ kolam dan sungai. Untuk dapat memanfaatkan sungai tersebut, diperlukan bangunan penangkap air/intake untuk dapat menampung air agar dapat dialirkan melalui pipa distribusi ke daerah pelayanan. Lokasi intake umumnya di sungai, danau dan air tanah. Dalam perencanaan lokasi intake ada beberapa persyaratan lokasi yang harus dipertimbangkan agar intake berfungsi secara efektif. Adapun beberapa persyaratan lokasi intake yang harus diperhatikan yakni : 1. Mudah dijangkau. 2. Dapat memberikan air dalam jumlah yang spesifik. 3. Dapat diandalkan. 4. Aspek kontruksi : Stabilitas palung, tebing sungai dan lainnya. 5. Jarak ke BPAP/IPA. 6. Kualitas air. 7. Sumber pencemaran. 8. Instrusi air asin. 9. Aspek belokan sungai : Bagian sungai yang lurus merupakan pilihan yang terbaik. 10. Aspek sungai dan banjir. 3.4 Bangunan Intake dan Jenisnya Bangunan intake berfungsi sebagai penyadap atau penangkap air baku yang berasal dari sumbernya, dalam hal ini sungai. Bangunan intake memiliki tipe yang bermacam-macam, diantaranya adalah : 1. Direct Intake Digunakan untuk sumber air yang dalam seperti sungai atau danau dengan kedalaman yang cukup tinggi. Intake jenis ini memungkinkan terjadinya erosi pada dinding dan pengendapan di bagian dasarnya. 2. Indirect Intake A. River Intake Menggunakan pipa penyadap dalam bentuk sumur pengumpul. Intake ini lebih ekonomis untuk air sungai yang mempunyai perbedaan level muka air pada musim hujan dan musim kemarau yang cukup tinggi. 21



B. Canal Intake Digunakan untuk air yang berasal dari kanal. Dinding chamber sebagian terbuka ke arah kanal dan dilengkapi dengan pipa pengolahan selanjutnya. C. Reservoir Intake Digunakan untuk air yang berasal dari dam dan dengan mudah menggunakan menara intake. Menara intake dengan dam dibuat terpisah dan diletakkan di bagian hulu. Untuk mengatasi fluktuasi level muka air, maka inlet dengan beberapa level diletakkan pada menara. 3. Spring Intake Digunakan untuk air baku dari mata air / air tanah. 4. Intake Tower Digunakan untuk air permukaan dimana kedalaman air berada diatas level tertentu. 5.



Gate Intake Berfungsi sebagai screen dan merupakan pintu air pada prasedimentasi.



3.5 Komponen Intake Beberapa hal dibawah ini merupakan komponen dari suatu intake, yaitu : 1. Bangunan sadap, yang berfungsi untuk mengefektifkan air masuk menuju sumur pengumpul. 2. Sumur pengumpul (Sump well) Waktu detensi pada sumur pengumpul setidaknya 20 menit atau luas area yang cukup untuk pembersihan. Dasar sumur minimal 1 m dibawah dasar sungai atau tergantung pada kondisi geologis wilayah perencanaan. Konstruksi sumur disesuaikan dengan kondisi sungai dan setidaknya terbuat dari beton dengan ketebalan minimal 20 cm atau lebih tebal. 3. Screen Screen terdapat pada inlet sumur pengumpul, berfungsi untuk menyaring padatan atau bentuk lainnya yang terkandung dalam air baku. Adapun



22



dari jenis-jenis screen dibagi menjadi dua tipe berdasarkan perbedaan bukaan atau jarak antar bar, yaitu : a. Saringan kasar (coarse screen) Digunakan untuk menjaga alat-alat dan biasanya digunakan pada pengolahan pertama. Tipenya secara umum adalah bara rack (bar screen), coarse weir, screen, dan kominutor. b. Saringan halus (fine screen) Bukaan berkisar antara 2,3 – 6 mm, bahkan untuk instalasi tertentu bisa lebih kecil dari 2,3 mm. Biasanya digunakan untuk primary treatment atau pre treatment. Pembersihannya dapat dilakukan secara manual untuk coarse screen dan mekanis untuk fine screen. Berikut ini dapat dilihat faktorfaktor perencanaan bar screen : 



Jumlah batang (n) : n= L screen + 1



…….…...…………………(3.1)



w.batang + 1  Jumlah jarak antar batang (N) : N = (n + 1) ……………………………………….( 3.2) 



Jarak antar tengah batang ( L screen) : L screen = b + (0,5 x w )x 2 ………………………...(3.3)







Lebar bersih : Lebar bersih = L – (n x w) ………………………… (3.4)







Jarak bersih antar kisi : Jarak bersih antar kisi =



lebar bersih



……(3.5)



jumlah jarak antar barang 



Kecepatan melalui screen (v screen) v screen =



Q



…………………..(3.6)



23



A bukaan bersih 



Headloss melalui screen (Hf screen)  w   b



4/3



 



 h.  sin 



Hf screen =



………………….(3.7)



dimana : w = tebal batang (cm) b



= jarak antar batang (cm)



β = faktor bentuk batang Q = debit (m3/dt) L = lebar intake, m n



= jumlah batang



N = jumlah jarak antar batang α = sudut bar terhadap horisontal (Sumber : Fair, Geyer dan Okun, 1968)



24



Pada tabel berikut dapat dilihat faktor dari masing-masing bentuk batang: Tabel 3.1 Bentuk Bar dan Faktor Bentuk Bar Bentuk Bar



Faktor Bentuk (β)



Shape edge rectangular Rectangular



with



semicircular



up stream face circular Circular



2,42 1,83 1,79



Rectangular



with



semicircular



up stream and down stream



1,67



face Tear shape



0,76



(Sumber : Qosim, 1985)



4. Pompa intake (dengan Bell Mouth Strainer, pipa suction, discharge, valve, dan aksesoris lainnya) a. Strainer Untuk menyaring benda-benda yang terkandung dalam air baku, perlu direncanakan strainer pada ujung pipa suction pompa intake. Beberapa hal yang perlu diperhatikan, yaitu : 



Kecepatan melalui lubang strainer = 0,15 – 0,3 m/dt, dan dianjurkan untuk berada pada batas rendah untuk mencegah masuknya padatan dari dasar badan air.







Bukaan pada lubang strainer antara 6 – 12 mm.







Luas area strainer adalah 2 kali dari luas total lubang.



Berikut ini dapat dilihat faktor-faktor perencanaan dari strainer : 



Diameter strainer (D) : D = 1,5 – 2 x Dsuction ………………………….







(3.8)



Jarak strainer dari dasar intake (s) : 25



s = ½ Dstrainer 



………………………………. (3.9)



Jarak ujung strainer ke permukaan air (S) : S = 1,5 x Dstrainer ………………………………(3.10)







Jarak strainer ke dinding intake (x) : x = ¼ Dstrainer



………………………………(3.11)



(Sumber : Prosser, 1980) b. Pipa Suction dan Discharge Kecepatan pada pipa suction antara 1 – 1,5 m/dt. c. Valve Valve harus dipasang pada perpipaan pompa agar mudah dalam pengontrolan aliran, penggantian, perbaikan, dan perawatannya. 3.6 Pompa intake Dalam perencanaan pompa intake, beberapa hal yang perlu diperhatikan adalah : 



Fluktuasi level permukaan air sungai







Kandungan padatan di sungai







Besarnya arus sungai







Kondisi fisik sungai



Adapun alternatif pemilihan jenis pompa intake adalah : 1. Pompa Sentrifugal (tidak terendam air) Beberapa hal yang perlu diperhatikan adalah : -



NPSH yang tersedia pada sistem. Hal ini berhubungan dengan level air. Pada saat level air maksimum, maka NPSH sistem yang tersedia cukup besar daripada saat level air minimum. Hal ini mempengaruhi penempatan pompa karena static suction head system harus lebih kecil dari



static head maksimum hasil



perhitungan NPSH.



26



-



Static suction head yang berubah-ubah akibat adanya perubahan permukaan air sungai akan mempengaruhi karakteristik sistem yang ada. Hal ini mempengaruhi kapasitas yang dialirkan.



-



Rumah pompa yang kedap air diperlukan terutama untuk daerah yang rawan banjir, karena motor akan terbakar jika terendam air.



2. Pompa Sentrifugal Submersible Beberapa hal yang perlu diperhatikan adalah : -



NPSH tidak terlalu menjadi masalah, karena pompa dan motor terendam air.



-



Pompa submersible harus terendam air hingga ketinggian tertentu dari level air sungai minimum. Hal ini dilakukan untuk mencegah terjadinya pusaran air pada permukaan air sungai jika ketinggiannya melebihi batas yang diisyaratkan. Pusaran air dapat menyebabkan masuknya udara ke dalam pompa dan terjadi kavitasi. Jika pompa tidak terendam air, maka pompa bisa terbakar.



-



Level air yang berubah-ubah menyebabkan perubahan pada karakteristik pompa.



-



Harga pompa submersible lebih mahal daripada pompa sentrifugal biasa.



3. Pompa Non Clogging Digunakan jika kandungan padatan tersuspensi air sungai sangat tinggi dan harus diperhatikan bahwa harga pompa jenis ini mahal. 3.7 Kriteria Desain 1. Bell Mouth Strainer 



Kecepatan melalui lubang strainer 0,15 – 0,3 m/dt







Diameter lubang strainer 6 – 12 mm







Luas total permukaan strainer = 2 x luas efektif 2. Cylindrical Strainer 



Kriteria desain sama dengan bell mouth strainer.



27







Harus digunakan pada saat head air cukup tinggi di atas strainer.







Strainer sebaiknya terletak 0,6 – 1 m dibawah level air terendah (jika tidak mempunyai lubang di bagian atas), sedangkan untuk strainer yang memiliki lubang sebaiknya 1 m dibawah level air terendah.



3. Pipa gravitasi air baku 



Kecepatan aliran 0,6 – 1,5 m/dt untuk mencegah erosi dan sedimentasi.







Ukuran pipa disesuaikan agar V pada LWL > 0,6 m/dt dan pada HWL < 1,5 m/dt. Dengan mengetahui head dan kecepatan maka diameter pipa dapat ditentukan.



4. Suction Well (Intake Well) 



Untuk mempermudah pemeliharaan sebaiknya sumuran ada 2 atau lebih.







Waktu detensi sekitar 20 menit atau sebaiknya sumuran cukup besar guna menjaga kebersihan air.







Dasar sumuran ± 1 m dibawah dasr sungai atau 1,5 m dibawah LWL.







Sumuran berkonstruksi beton dengan tebal dinding 20 – 30 cm dan bersifat rapat air.



5. Pipa Suction untuk pemompaan 



V pipa berkisar antara 1 – 1,5 m/dt







Perbedaan LWL dengan pompa tidak boleh lebih dari 3,7 m







Jika permukaan pompa lebih tinggi dari LWL maka jarak suction sebaiknya kurang dari 4 m.



3.8 Rumus Perhitungan Rumus-rumus yang dipergunakan dalam perhitungan intake, yaitu :  Rumus umum kecepatan (V) V = Q / A .................................................................................(3.12) dimana :



V = kecepatan (m/dt) Q = debit (m3/dt)



28



A = luas penampang (m2)  Headloss akibat kecepatan (Hv) Hv = V2 / 2g..........................................................................(3.13) dimana :



Hv = minor losses (m) V = kecepatan (m/dt) g



= pecepatan gravitasi (m2/dt)



 Minnor Losses (Hm)



Hm = k.



 V2     2g 



.......................................................................



(3.14)



dimana :



Hm = minor losses (m) k



= koefisien kehilangan tinggi energi



V



= kecepatan (m/dt)



g



= pecepatan gravitasi (m2/dt)



Tabel 3.2 Nilai k untuk Macam-macam Sambungan Jenis Sambungan



Nilai k



Standard Elbow



0,9



Standard Tee



1,8



Standard Valve



2,5



Standard Valve



0,19



Sambungan antara pipa dan reservoir



0,01 - 1



 Mayor Losses dalam pipa menurut Hazen-William (Hf)



29



L.Q1,85 (0,0015 .C .D 2 , 63 )1,85



Hf =



............................................................



(3.15)



dimana :



Hf



= mayor losses (m)



L



= panjang pipa (m)



Q



= debit (L/dt)



C



= koefisien kekasaran pipa (C = 130 untuk pipa baru)



D



= diameter pipa (cm)



 Luas penampang pipa (A) A = ¼ . π . d2 ..........................................................................(3.16) dimana :



A = luas penampang pipa (m2) d = diameter pipa (m)



3.9 Perencanaan Intake Sumber air baku untuk perencanaan ini berasal dari sungai dan untuk pengambilan airnya digunakan bantuan pompa. Jenis intake yang digunakan adalah river intake (Shore intake), dimana air baku dari sungai disadap ke area bak pengumpul melalui net dan dapat menyesuaikan dengan fluktuasi muka air, lalu disedot dengan pompa sentrifugal dengan pipa penghisap (suction) yang dilengkapi dengan strainer di mulut pipa yang berguna untuk mencegah partikel berukuran besar masuk dan menghambat kinerja pompa. Selanjutnya air disedot dengan pompa melalui pipa penghisap (suction) menuju sejauh 100 m ke bangunan IPA.



30



Gambar 3.1 Rencana Desain Intake 3.9.1 Perhitungan Dimensi Intake Panjang pipa transmisi dapat dihitung dengan melihat dari intake ke instalasi pengolahan air, sedangkan diameter pipa dapat ditentukan berdasarkan debit pemakaian jam puncak. Dalam menentukan diameter pipa dapat ditentukan dengan persamaan Hazen Willian sebagai berikut : Q=0,2785 ×C × D2,63 ×S 0,54 .....................................................................(3.17) Dimana: Q = Debit Harian Maksimum (m3/detik C = Koefisien kekasaran pipa D = Kiameter pipa (m) S = Kemiringan Ketentuan yang direncanakan pada bangunan pengambil air (intake) yang akan dibuat yaitu : Kapasitas pengolahan : 113 L/detik = 0,113 m3/detik Kecepatan aliran pada pipa (vpipa) = 1,5 m/detik



-



Sehingga, luas penampang pipa (A) pada intake dapat dihitung dengan menggunakan persamaan kontinuitas, sebagai berikut : Q= A . v ............................................................................................................ (3.18) Maka, luas penampang pipa dan diameternya yaitu : 



Luas penampang pipa Q A= v ¿



0,113 1



¿ 0,113 m 



2



Diameter Pipa A ×4 d 2= π



31



¿



0,113 ×4 3,14



¿ 0,14 m2 d=0,3741 ≈ 0,37 m 14,56 inch Pada perhitungan ini nilai diameter pipa transmisi sebesar 0,37 m dan dipakai adalah pipa transmisi dengan ukuran 0,32 m (ukuran pasaran). Jenis pipa yang dipakai adalah pipa besi cast iron. Pipa jenis ini tergolong kuat karena tebal sehingga tidak mudah retak dan bocor serta tahan terhadap korosi baik bagian internal maupun eksternal. Sehingga, kecepatan aliran air didalam pipa dapat dihitung dengan : 



Luas permukaan pipa 1 A= π D2 4 2



0,32 ¿ 1 ¿ ( 3,14 ) ¿ 4 ¿ 0,08 m2







Kecepatan aliran air didalam pipa, yaitu : Q v= A ¿



0,113 0,08



¿ 1,41m/ s Kecepatan aliran yang didapat sebesar 1,41 m/s dengan diameter pipa 0,32 meter (12,59 inchi) dan koefisien pipa cast iron c = 0,25 dengan panjang pipa transmisi 100m. 3.9.2 Menghitung Daya Pompa dari Intake ke IPA Untuk keperluan mengalirkan air dari rumah pompa ke IPA maka diperlukan pompa. Perencanaan pompa harus mampu memberikan debit aliran air dan tekanan yang memadai. Pompa sebaiknya tidak bekerja secara terus-menerus



32



lebih dari 22 jam per hari. Oleh karena itu perlu pompa cadangan yang diparalel dengan pompa utama sehingga bekerja bergantian. Peralatan yang harus ada seperti Gate Valve, Check Valve, Water Meter, dan alat kontrol listrik. Gate Valve dipasang dibelakang pompa pada pelepasan samping. Jika pompa berada



di



bawah permukaan air (pompa Sumersible) maka gate valve dipasang pada pipa hisap utama ke arah pompa. Check valve dipasang diantara gate valve dan pompa untuk menjaga arus balik. Faktor yang perlu untuk diperhatikan menghitung daya pompa yaitu berat jenis air, kekuatan dorong, besarnya pipa hisap dan dorong, hambatan karena fitting. Untuk menghitung daya pompa menggunakan rumus seperti berikut : HP=



ρ. g . h. Q η



..................................................................................



(3.19) Dimana: HP : Daya pompa (kw) ρ : Massa jenis fluida (ton/ m3) η: Efisiensi pompa h: Head total (m) g: Percepatan gravitasi = 9,81 m/s2 Pada rumus tersebut, besarnya head dap[at dihitung menggunakan rumus di bawah :



h = hs + hp + hf



Dimana : hs : head section (sama dengan ketinggian dari pipa penghisap) hp : head pressure (sama dengan ketinggian dan pipa pendorong setelah pompa) hf : head friction (sama dengan total hilang tinggi tekan yang terjadi pada pipa) Berikut perhitungan jumlah head yang dihasilkan pada sistem : Q



= 0,113m3/det



Panjang Horizontal LH



= 100 m



Elevasi muka tanah di Rumah Pompa



= + 35 m



Elevasi muka tanah di IPA



= + 32,5 m



∆H



= Elevasi (Rmh Pompa – PAM)



33



= 2,5 m



34



Hf



=



C×L Q2 5 12 ×1 × D



=



0,25 ×100 2 0,11 5 12 ×1 ×0,6



= 0,32 m Hp



= ∆H



Hs



= 7 meter



H



= Hf + Hp + Hs



= 2,5 m



= 0,32 + 2,5 + 7 = 9, 82 ≈ 10 meter Untuk jumlah H total dari perhitungan Hf, Hf, dan Hs didapat total head sebesar 10 meter. Akan tetapi terdapat beberapa pertimbangan untuk nilai kehilangan energi tekan dengan yang diakibatkan aksesoris pipa (saringan, sambungan, dan siku ) sebesar 20% dari total Head yang didapat adalah 2 meter. Kehilangan tekan akibat belokan pipa sebesar 20% dari total Head yang didapat adalah 2 meter serta kehilangan tekan yang terjadi saat air masuk kedalam pompa sekitar 10% dari total dari total head yang didapat adalah 1 meter. Kehilangan tekan yang dihasilkan dari tinggi bak koagulasi yaitu 6 meter, maka memperkirakan jumlah H yang diperbesar menjadi 21 meter. Maka daya pompa dapat dihitung dengan cara sebagai berikut yang diketahui efisiensi pompa sebesar 75% :



HP=



ρ. g . h. Q 1× 9,8 ×21 ×0,113 = =31 HP μ 0,75



1 HP = 0,746 KW HP



= 31 x 0,746 = 23,12 KW ≈ 24 KW 35