Pompa dan Pipa Tambang

3.4.    Pompa dan Pipa

3.4.1.      Jenis Pompa

Jenis-jenis pompa adalah sebagai berikut (Sularso & Tahara, 2000) :

1. Pompa Torak, merupakan jenis pompa dimana energi pemompaannya dihasilkan secara periodik oleh suatu gaya berupa torak.
2. Pompa Sentrifugal, adalah jenis pompa yang mempunyai sebuah impeler (baling-baling) untuk memindahkan zat cair dari suatu tempat ke tempat yang lain. Jenis pompa ini terbagi lagi sebagai berikut :

-          Pompa Volut, yaitu pompa dimana aliran yang keluar dari impeler ditampung di dalam volut (rumah siput), yang selanjutnya akan mengalirkan nosel keluar.

-          Pompa Difuser, yaitu pompa yang memiliki difuser yang dipasang  mengelilingi impeler, Fungsi difuser adalah untuk menurunkan kecepatan aliran yang keluar dari impeler, sehingga energi kinetik aliran dapat diubah menjadi energi tekanan secara efisien.

 

3. Pompa Aliran Campur. Jenis pompa ini dibagi lagi sebagai berikut :

-          Pompa Aliran Campur Jenis Volut, yakni pompa yang menggunakan rumah volut untuk menampung langsung aliran yang keluar dari impeler.

-          Pompa Aliran Campur Jenis Difuser, yakni pompa yang menggunakan rumah difuser untuk menampung langsung aliran yang keluar dari impeler.

 

4. Pompa Aliran Aksial, merupakan pompa yang alirannya mempunyai arah aksial (sejajar poros), dan biasanya digunakan untuk julang yang rendah.

 

3.4.2.      Rangkaian Pompa

Untuk meningkatkan efektivitas pompa yang digunakan, dua atau lebih pompa dapat dirangkai baik secara seri maupun paralel.

-          Rangkaian Seri, rangkaian ini akan menambah julang sebesar jumlah julang masing-masing dengan debit pemompaan tetap. Sangat cocok digunakan unutk mengatasi keterbatasan julang yang dimiliki sistem.

-          Rangkaian Paralel, rangkaian ini akan menambah jumlah debit pemompaan sebesar debit pemompaan masing-masing dengan julang tetap. Sangat cocok digunakan untuk mengatasi keterbatasan debit pemompaan sistem.

 

3.4.3.      Daya Pompa

Daya pemompaan yang dimiliki oleh suatu pompa dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

 

P = (γ Q H_t) / η_p

 

Dimana,

γ          : bobot isi (KN/m³)

Q         : kapasitas (m³/det)

H_t        : head total sistem (m)

η_p           : efisiensi pompa (%)

 

3.4.4.      Pipa

Fluida yang mengalir dalam pipa akan menimbulkan berbagai julang antara lain : julang kerugian gesek, julang kecepatan, dan julan kerugian pada sambungan atau belokan. Julang total yang dimiliki oleh pipa harus dapat mengatasi julang kerugian yang ada, sehingga air dapat dialirkan.

 

3.4.4.1. Julang Total Pompa

Julang (head) total pompa adalah energi yang harus dapat disediakan untuk dapat mengalirkan sejumlah air seperti yang direncanakan. Julang total dapat dirumuskan :

 

H = h_a + Δh_p + h_l + (vd²/2g)

 

Dimana,

H         : julang total pompa (m)

h_a            : Julang statik total, merupakan perbedaan antara muka air di sisi keluar dan di sisi isap (m)

Δh_p        : perbedaan julang tekanan yang bekerja pada kedua permukaan air

h_l         : berbagai kerugian di pipa, katup, belokan, sambungan, dan lain-lain

vd²/2g : julang kecepatan keluar (m)

g          : percepatan gravitasi

   

3.4.4.2. Julang Kerugian (Head Losses)

Julang kerugian merupakan energi untuk mengatasi kerugian-kerugian yang timbul akibat aliran fluida dan terdiri dari julang kerugian gesek dalam pipa, julang kerugian pada belokan, pada katup, dan perubahan diameter pipa.

 3.4.4.2.1.      Julang Kerugian Gesek

Julang kerugian gesek dapat dihitung dengan menggunakan rumus empirik khusus untuk aliran turbulen.  Untuk mengetahui apakah suatu aliran merupakan aliran laminer atau turbulen, dapat digunakan bilangan Reynolds :

 Re = (vD/ν)

dengan :

Re        : bilangan Reynolds (tak berdimensi)

v          : kecepatan rata-rata aliran dalam pipa (m/s)

D         : diameter dalam pipa (m)

ν          : viskositas kinematik zat cair (m²/s)

 

Pada Re < 2300, aliran bersifat laminer.

Pada Re > 4000, aliran bersifat turbulen.

Pada Re = 2300 – 4000 terdapat daerah transisi dimana aliran dapat bersifat laminer ataupun turbulen tergantung pada kondisi pipa dan aliran. 

 

Julang kerugian gesek dapat dihitung dengan rumus empirik sebagai berikut :

1. Rumus Darcy

 Koefisien gesek untuk pipa baru dapat dihitung dengan :

 

λ = 0.020 + (0.0005/D)

 

dengan D adalah diameter pipa. Selanjutnya julang kerugian gesek dapat dihitung dengan rumus :

h_f =  λ (L/D) (v²/2g)

dimana,

h_f   : julang kerugian gesek (m)

L    : panjang pipa (m)

v    : kecepatan rata-rata aliran di dalam pipa (m/s)

 

2. Rumus Hazen-Williams

Rumus ini biasanya digunakan untuk menghitung julang kerugian pada pipa yang sangat panjang.

 

V = 0.849 C R^0.63 S^0.54

atau,

 

h_f = L {(10.666Q^1.85) / (C^1.85D^4.85)}

dimana :

h_f   : julang kerugian gesek (m) 

Q   : laju aliran (m³/s)

C   : koefisien

R   : jari-jari hidrolik (m)

S    : gradien hidrolik (h_f / l)

 

 

Beberapa harga C dapat dilihat pada tabel berikut :

 

 

Tabel 8. Harga C Pada Berbagai Kondisi Pipa

Jenis dan kondisi pipa	C
Pipa besi cor baru	130
Pipa besi cor tua	100
Pipa baja baru	120-130
Pipa baja tua	80-100
Pipa dengan lapisan semen	130-140
Pipa dengan lapisan ter arang batu	140

 

 3.4.4.2.2.      Julang Kerugian di Dalam Jalur Pipa

Julang kerugian di dalam jalur pipa timbul akibat terjadinya perubahan pipa, bentuk penampang pipa, ataupun arah aliran. Secara umum, julang kerugian tersebut dapat dinyatakan sebagai berikut :

 

h_f = f (v² / 2g)

dengan,

h_f   : julang kerugian gesek (m)

g    : percepatan gravitasi (m/s²)

v    : kecepatan rata-rata aliran di dalam pipa (m/s)

 

Pemompaan tidak selamanya dilakukan pada kondisi air bersih. Untuk pemompaan pada air berlumpur, digunakan faktor koreksi yang dapat dihitung dengan rumus :

 

Er = 1 – {(k x Cv)/20}

Dengan,

Er : Faktor koreksi

k   : derating factor (lihat lampiran D)

Cv : Persen padatan yang dikandung air (%)

Julang total pemompaan pada kondisi berlumpur dihitung dengan rumus :

H₂ = (H₁ / Er)

Dimana,

H₂ : Julang pemompaan pada kondisi air berlumpur

H₁  : Julang pemompaan pada air bersih

Er  : Faktor koreksi

 

Adanya faktor koreksi akan mengakibatkan turunnya kapasitas pompa bila dibandingkan dengan pemompaan pada air bersih.

 

Disamping julang yang timbul dalam pipa, hal-hal lain yang harus diperhatikan dalam instalasi pipa antara lain sebagai berikut :

-          Lokasi pipa, diusahakan tidak berubah-ubah

-          Kondisi pipa, harus disesuaikan dengan kondisi lapangan. Kandungan asam dan lumpur dalam fluida yang dialirkan harus diperhatikan.

-          Panjang pipa, panjang pipa harus optimal dengan julang sekecil mungkin.

-          Diameter pipa, harus dapat memberikan julang yang sekecil-kecilnya.

 

Jenis-jenis pipa yang biasa dipakai antara lain : Commercial Steel, Lined Cast Iron, PVC, Hardditube Polyetelene Pipe.

 

3.5.    Sumuran

Sumuran merupakan tempat penampungan air sementara sebelum dipompakan keluar pit. Volume sumuran sangat bergantung pada intensitas hujan dan debit pemompaan yang dilakukan.

Volume Sumuran dapat dihitung dengan menggabungkan grafik intensitas curah hujan rencana terhadap waktu, dengan grafik debit pemompaan terhadap waktu. Selisih terbesar antara kedua grafik tersebut adalah besarnya volume sumuran yang diperlukan.

 

Share :

Tweet

Related Post