UTILITAS - (TK)

Pengertian Utilitas

Utilitas merupakan bagian terpenting dari pabrikyang bertujuan menyediakan fasilitas membantudalam proses produksi atau memperlancaroperasional pabrik.

Utilitas meliputi :1. Mesin-mesin penggerak mula.2. listrik.3. Alat-alat angkat/angkut.4. Air dan Pengolahan air.5. Pompa.6. Boiler (ketel uap).7. Uap panas 8. Bahan bakar.Dan 9. AC

Bahan kuliah ini diambil dari buku-buku:1. KETEL UAP, M.J. Djokosetyardjo, PradnyaParamita, Jakarta,1993.2. TEKNIK SUMBER DAYA AIR, Ray K. Linsley, Joseph B. Friansini,

Djoko Sasongko.3. TELAAH KUALITAS AIR, Hefni Effendi.4. TEKNOLOGI PEMAKAIAN POMPA, Hicks Edwards.5. MESIN KONVERSI ENERGI, Astu Pudjanarsa, 2006.

6. UTILITAS BANGUNAN, Dwi Tangoro, 2004.

AIR Menurut defenisi dalam UU Sumber Daya Air (UU RI No. 7 Tahun 2004)

menyebutkan bahwa: bahwa air adalah semua air yang terdapat pada, di atas maupun

di bawah permukaan tanah, termasuk dalam pengertian ini air permukaan, air tanah,

air hujan, dan air laut.

Yang termasuk air permukaan adalah semua air yang terdapat pada permukaan

tanah. Contoh: air sungai, air danau, air waduk dan lain-lain.

Sedangkan air dibawah permukaan (air tanah) adalah air yang terdapat dalam

lapisan tanah atau batuan di bawah permukaan tanah

Air telah menjadi sesuatu yang sangat dibutuhkan oleh manusia, hewan dan

tumbuhan. Tanpa air semua mahluk hidup akan mati dan tidak akan terjadi kehidupan.

Hal ini dapat kita lihat pada planit lain selain bumi tempat hidup manusia, hewan dan

tumbuh-tumbuhan. Memang benar adanya pernyataan bahwa; air adalah sumber

kehidupan. Untuk itu, air harus di jaga keberadaannya, jumlahnya, dan di jaga

kualitasnya.

Air menutupi sekitar 70% permukaan bumi, dengan jumlah sekitar 1.368 juta

km3. (Angel dan Wolseley, 1992 ) Air terdapat dalam beberapa bentuk seperti uap air, es, cair dan

salju.

Penggunaan air dalam suatu kelompok masyarakat bervariasi secara terus

menerus, maka langkah pertama dalam perencanaan suatu sistem penyediaan air

adalah memperhitungkan kebutuhan air. Secara umum di kota-kota besar diambil

rata-rata sebesar 600 liter/kapita per hari, tetapi angka tersebut dapat berubah menurut

kondisi setempat dan jumlah penduduk yang ada pada saat kini dan yang akan datang.

Ditengah musim dingin penggunaan air harian rata-rata biasanya kira-kira 20 % lebih

rendah dari pada rata-rata harian tahunan, sedangkan dimusim panas dapat mencapai

20% - 30 % lebih tinggi dari rata-rata harian tahunan. Umumnya penggunaan air di

malam hari jauh lebih kecil dari pada siang hari.

Air memiliki beberapa sifat seperti :

1. Air pada kisaran suhu yang sesuai bagi kehidupan, yaitu 00 - 1000 C.

2. Perubahan suhu air berlangsung lambat sehingga air memiliki sifat sebagai

penyimpan panas yang baik.

3. Air memerlukan panas yang tinggi dalam proses penguapan.

4. Air merupakan pelarut yang baik.

5. Air memiliki tegangan permukaan yang tinggi. Tegangan permukan yang

tinggi juga memungkinkan terjadinya sistem kapiler.

6. Air merupakan satu-satunya senyawa yang merenggang ketika membeku.

Ciri-ciri dan Mutu air.

Air adalah zat yang tidak memiliki rasa, warna dan bau. Air terdiri dari

hidrogen dan osigen (H2O). Air mengandung zat-zat terlarut, disamping itu daur

hidrologi, air juga mengandung berbagai zat lainnya, termasuk gas. Zat-zat tersebut

sering menyebabkan pencemaran di dalam air. Dalam penilaian mutu air, pecemar

dapat diklasifikasi menjadi:

1. Fisik

2. Kimiawi

3. Biologis

Parameter yang termasuk dalam klasifikasi fisik adalah :

Bahan padat keseluruhan, yang terapung maupun yang terlarut

Kekeruhan

Warna

Rasa dan bau

Suhu

Lihat tabel 1.

Parameter yang termasuk dalam klasifikasi kimiawi

pH

Oksigen terlarut

BOD

Kadar logam, dan sebagainya

Lihat tabel 2.

Pencemar yang termasuk dalam klasifikasi biologis

Planton

Bakteri dan lain-lain

Lihat tabel 3.

Sebagai persediaan air umum, maka pencemar-pencemar seperti : fisik,

kimiawi dan biologis, juga disebut sebagai Kontaminan . Ada tidaknya pencemar

tergantung pada sumbernya. Contohnya; Bahan-bahan terapung bisa dijumpai pada air

permukaan dan tidak terdapat pada air tanah, karena terjadinya penyaringan oleh

akifer .

Untuk menilai apakah pencemar-pencemar berbahaya sebagai mana tercantum

pada tabel 1, maka perlu penetapan beberapa hal, sebagai berikut:

1. Sifat dan jumlah pencemar yang ada

2. Maksud dari pada pemakaian air

3. Toleransi terhadap pencemar untuk masing-masing pemakaian

Mutu air dan baku mutu air.

Mutu air dinilai dalam pengertian ciri-ciri fisik, kimiawi dan biologisnya serta

tujuan penggunaannya.

Sebagai contoh, walaupun air suling ditinjau dari segi fisik, kimiawi dan biologis

murni, tetapi rasanya agak tawar dan sangat menimbulkan karat. Air yang

mengandung bahan terlarut jauh lebih lezat dari pada air murni.

Pertanyaannyakemudianadalahbahankendunganyangmanakahdanberapakahkonsentrasibahan

kandunganyangdiperbolehkansebelumsuatuairtidaklagidapatditerimadarisegipertimbangan

estetik,kesehatandanekonomis?

Baku mutu air ditetapkan untuk memberikan batas bagi pengertian "tidak dapat lagi

diterima.

Mutu air bila dinilai berdasarkan kandungan pencemar (kontaminan) fisik,

kimia dan biologisnya, maka mutu tersebut akan tergantung pada sejarah air

sebelumnya.

Air mengandung pencemar-pencemar sejak saat pembentukannya di awan.

Berapa pencemar tidaklah berbahaya, yang lain secara estetik mungkin bersifat

ofensif atau bahkan berbahaya berkenaan dengan tujuan pemakaian airnya. Untuk

penetapan mutu air atau memperbandingkan air satu dengan lainnya, diperlakukan

dasar penetapan mutu atau dasar perbandingan yang harus dilakukan. Biasanya dasar

ini ditetapkan dalam pengertian mutu untuk suatu pemanfaatan spesifik dari air yang

bersangkutan. Pemanfaatan air yang utama dan beberapa parameter mutu air yang

umum ditentukan pada tabel .4.

Kriteria mutu air adalah nilai-nilai yang didasarkan pengalaman dan kenyataan

data ilmiah yang dapat dipergunakan oleh pemakainya untuk menetapkan manfaat-

manfaat relatif dari air tersebut. Sedangkan baku mutu air biasanya ditetapkan oleh

badan pengatur untuk menetapkan taraf-taraf batas bagi beberapa bahan kandungan

yang dapat disetujui sesuai dengan tujuan pemanfaatan atau pemanfaat-

pemanfaatannya.

Baku mutu air, yaitu batas atau kadar makaluk hidup, zat, energi atau komponen

lainnya yang ada atau harus ada dan atau unsur pencemar yang dapat ditanggung

dalam sumber air tertentu sesuai dengan peruntukannya. Baku mutu air yang diambil

oleh badan-badan pengatur biasanya didasarkan pada salah satu atau beberapa hal

berikut ini: Ray K. Linsley, Teknik sumber daya air

1. Praktek yang ditetapkan atau yang telah berjalan.

2. Perolehan (baku tersebut harus dapat diperoleh dengan mudah atau dengan

wajar).

a. Secara teknologis.

b. Secara ekonomis.

3. Perkiraan ilmiah dengan mempergunakan informasi terbaik yang ada.

4. Percobaan-percobaan (misalnya percobaan dengan binatang).

5. Pengalaman berdasarkan akibat terhadap manusia.

a. Mengambil keuntungan dari sesuatu bencana yang terjadi.

b. Dengan percobaan langsung terhadap manusia.

Sumber-sumber penyediaan air untuk kelompok masyarakat maupun sumber-

sumber yang bukan untuk kelompok masyarakat bagi kebutuhan yang tidak tetap

haruslah dijamin kandungan bakteri maupun kimiawinya. Standar-standar air dan

penggunaannya atau untuk estetik dan kesehatan dapat dilihat pada tabel .5.

Konsentrasi berbagai bahan kandungan yang melampaui batas-batas yang

diizinkan untuk kesehatan manusia menjadi dasar penolakan suatu persediaan air.

Batas-batas izin untuk estetika ditetapkan berdasarkan kriteria yang menyatakan

bahwa pemakaian air yang bersangkutan kurang disenangi.

Pemerintah Indonesia menggolongkan kualitas air menjadi beberapa golongan

sebagai berikut: SUMBER; Telaah Kualitas Air, Hefni Effendi

1. Golongan A, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air minum secara

langsung tanpa pengolahan terlebih dahulu (tabel 6.)

2. Golongan B, yaitu air yang dapat digunakan sebagai baku air minum, (tabel

7).

3. Golongan C, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan perikanan dan

peternakan, (tabel 8).

4. Golongan D, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian, usaha

usaha di perkotaan, industri dan pembangkit tenaga listrik, (tabel 9).

Tujuan penentuan kualitas air. (MASON, 1993)1. Untuk mendeteksi dan mengukur pengaruh yang ditimbulkan oleh suatu

pencemar terhadap kualitas lingkungan dan mengetahui perbaikan kualitas lingkungan setelah pencemar tersebut dihilangkan (Environmental Surveillance).

2. Untuk mengetahui hubungan sebab akibat antara perubahan-perubahan variabel-variabel ekologi perairan dengan parameter fisika, kimia untuk mendapatkan baku mutu kualitas air (Establishing Water-Quality Criteria).

3. Untuk mengetahui gambaran kualitas air pada suatu tempat secara umum (Appraisal of Resources).

Pada hakekatnya, pemantauan kualitas air pada perairan umum memiliki tujuan sebagai berikut:

1. Mengetahui nilai kualitas air dalam bentuk parameter fisika, kimia dan biologi.

2. Membandingkan nilai kualitas air tersebut dengan baku mutu sesuai dengan peruntukannya, menurut Peraturan Pemerintah RI No. 20 tahun 1990.

3. Menilai kelayakan suatu sumber daya air untuk kepentingan tertentu.

Tabel. 2. Analisa yang umum dipergunakan untuk menilai ciri-ciri kimiawi air.

Jenis pengujian Singkatan/definisi Penggunaan hasil pengujian

pH pH = log 1/ [ ]+H Untuk mengukur keasaman atau kebasaan dari suatu larutan encer

Kation terlarut Kalsium Magnesium Potasium Sodium

Ca +Mg ++K +Na +

Untuk menetapkan susunan kimiawi ion air dan untuk menilai kecocokan air untukkebanyakan alternatif pemakaian

Anion terlarut Bikarbonat Karbonat Klorida Hidroksida Nitrat Sulfat

HCO3 CO3- -Cl OH NO3-SO4- -

Untuk menetapkan susunan kimiawi ion air dan untuk menilai kecocokan air untukkebanyakan alternatif pemakaian

Alkalinitas HCO 3- + CO3- - + OH - Untuk mengukur kapasitas air dalam

menetralisir asam-asam

KeasamanUntuk mengukur jumlah suatu zat basah yang dibutuhkan untuk menetralisir air tersebut

Karbonat dioksida CO2 Untuk menguji perkaratan air dan kebutuhan dosis bila pengolahan kimiawi harus dipergunakan; dapat juga dipergunakan untuk memperkirakan pH bila konsentrasi bikarbonatnya diketahui.

Kesadahan kation-kation multivalent

Untuk mengukur kapasitas konsumsi sabun dan kecenderungan pembentukan skala air

Hantaran mhos (micromhos)/cm ++ (pada 25 0C)

Untuk menghitung bahan padat terlarut keseluruhan atau memeriksa hasil-hasil analisa air lengkap [bahan padat terlarut

keseluruhan atau TDS dalam mg/l = 0,55 hingga 0,7 x nilai hantaran dari contoh airdalam ( mhos /cm)].

Tabel.3. Tiga dunia orgasme-mikro.

Dunia Anggota-anggota yang mewakili Ciri-ciriBinatang Rotifers

CrustaceansBersel banyak dengan per-bedaan urat

Tumbuh-tumbuhan LumutPakisTanaman berbiji

Bersel banyak dengan per-bedaan urat

Protista GanggangProtozoaJamurNgangat lanau

Bersel ganda atau bersel banyak, tanpa perbedaan jaringan urat

Rendah Ganggang hijau biruBakteri

Bersel ganda atau bersel banyak, tanpa perbedaan jaringan urat

Tabel. 5. Ciri-ciri kimiawi miligram per liter.

Batas yang diizinkan

Estetika Kesehatan

Arsenikum (As) 0, 1

Barium (Ba) 1,0

Kadmium (Cd) 0,01

Klorida (Cl)) 250,0

Chromium 0,05

Tembaga (Cu) 1,0

Ekstrak chloroform karbon (CCE) 0,7

Sianida (CN) 0,2

Fluorida (F) 0,6 1,8

Besi (Fe) 0,3

Timah (Pb) 0,05

Mangan (Mn) 0,05

Merkuri (Hg) 0,002

Bahan-bahan methylene biru aktif 0,5

Nitrogen nitrat (NO3 sebagai N) 10,0

Selenium (Se) 0,01

Perak (Ag) 0,05

Sulfat (SO4) 250,0

Bahan padat keseluruhan tidak ditemukan

Seng (Zn) 5,0

Tabel 4. Pemanfaatan air yang utama dan parameter-parameter mutu air yang utama.

Pemanfaatan Uraian Parameter-parameter mutu yang umum.

Penyediaan air umumAir disadap untuk pemakaian

rumah tangga, perdagangan, industri dan lain-lain

Kekeruhan, bahan padat larut keseluruhan, senyawa-senyawa beracun, mutu bakteri.

Rekreasi air Air di danau, waduk, sungai,muaradan laut dipergunakan untuk olah- raga dan rekreasi.

Kekeruhan, mutu bakteri, senyawa- senyawa beracun.

Pembiakan ikan dan satwa liar

Air dipergunakan untuk mem-biakan ikan dan sebagai habitat untuk kehidupan air satwa liar.

Oksigen terlarut, senyawa-senyawa organik terkhlorinasi.

Penyediaan air industri

Air dipergunakan untuk kegiatan industri, termasuk yang untuk produk dan pendingin.

Bahan kandungan terapung dan terlarut (nilai-nilai spesifik harusdiketahui untuk masing-masing jenis industri).

Penyediaan air pertanian

Air disadap untuk mengairi tanaman (irigasi) dan binatang ternak.

Kandungan sodium, bahan padat terlarut keseluruhan.

Pembiakan kerang

Air di sungai, muara, dan perairan pantai dipergunakan untuk pembiakan dan peternakan kerang.

Oksigen terlarut, mutu bakteri.

PelayaranAir di jalur-jalur air dipergunakan

untuk pelayaran.Pengembangan tebing lumpur.

Kebutuhan airKebutuan air adalah kebutuhan yang digunakan untuk menunjang segala kebutuhan manusia, meliputi air bersih domestik dan non domestik

Air untuk industriSelain air digunakan sebagai bahan konsumsi dan kebutuhan rumah tangga

lainnya, air juga digunakan sebagai bahan yang di butuhkan di dalam insustri.

Kebutuhan air di industri sama dengan kebutuhan air dalam pemakaian setiap hari

oleh masyarakat, hanya saja pesawat-pesawat di pabrik sering kali membutuhkan

jumlah air yang besar dan juga tergantung dari jenis industri, besarnya kebutuhan air

di industri sangat bervariasi. Sebagai contoh angka-angka pemakaian air yang umum

untuk industri dapat dilihat pada tabel 10. Untuk memenuhi kebutuhannya beberapa

industri mengembangkan sistem penyediaan airnya sendiri dan hanya sedikit atau

sama sekali tidak menuntut dari sistem kota. Penetapan kawasan di kota-kota besar

ikut mempengaruhi letak/penetapan sebuah pabrik atau industri. Informasi

penempatan kawasan ini sangat bermanfaat dalam memperhitungkan tuntutan

kebutuhan industri akan air di masa depan.

80% dari air industri diperlukan untuk tujuan pendinginan dan sering kali tidak

perlu bermutu baik, misalnya air untuk industri haruslah mengandung garam lebih

sedikit/rendah dari pada yang di izinkan untuk air minum. Karena air merupakan

suatu kebutuhan pokok industri juga dipengaruhi oleh adanya kesediaan air.

Perhitungan kebutuhan air. Langkah pertama dalam perencanaan suatu sistem

penyediaan air adalah memperhitungkan kebutuhan air. Maka yang menjadi perhatian

adalah:

Jenis Industri.

Jumlah seluruh kariawan.

Pengembangan industri.

Mengatasi kebakaran.

Khusus untuk mengatasi kebakaran, volume air per tahun sangat kecil, akan tetapi

pada waktu terjadi kebakaran laju penggunaannya sangat besar. Laju aliran air yang

besar sangat dibutuhkan untuk mengungkung kebakaran pada satu blok atau satu

kelompok. Laju aliran ditentukan sesuai jenis kebakaran dan lokasi kebakaran, besar

kecilnya kebakaran, konstruksi dan tingginya bangunan. (Teknik sumber daya air)

Laju minimal adalah 500 gpm (32 liter/detik), sedangkang kebutuhan air untuk

kebakaran maksimum adalah 12.000 gpm (0,75 m3/detik). Bila kebakaran terjadi

bersama-sama harus diperhitungkan, maka suatu tambahan sebesar 2.000 8.000 gpm

(125 500 liter/detik). Sumber: M.J. HAMER Water and Waste Water Technilogy, Wile, New York, 1975.

Bila aliran sebesar itu tidak dapat dipelihara selama waktu dibutuhkan, maka

dianjurkan supaya biaya asuransi kebakaran dinaikkan.

Kebutuhan air untuk beberapa produk industri.

Di sini jumlah air tergantung pada besarnya pabrik dan jenis industrinya. Angka

pemakaian air yang umum untuk jenis produk industri dapat dilihat pada tabel 10

Tabel 10. Penggunaan air untuk beberapa produk industri tertentu.Produk Satuan

produksiPenggunaan air yang

umum, gal/satuanPenggunaan air yangumum, liter/satuan

BirAprikoat kalenganKacang lima kalenganCoca colaKulit (diolah)Penyulingan minyakKertasTenunan rayonBajaWoolUap-listrik

BarrelKaleng KalengTonTonBarrelTonTonTonTonKwhr

47080

2503.600

16.000770

39.00018.00035.000140.000

80

1780300950

15.00066.8002920

163.00075.200

146.200585.000

300

SUMBER. TEKNIK SUMBER DAYA AIR, JILID 2 , RAY K. LINSLEY. JOSEPH B. FRANZINI, DJOKO SASONGKO, 1996.

PENGOLAHAN AIR Banyak metode yang digunakan dalam proses pengolahan air untuk

membuatnya menjadi aman dan menarik bagi pemakai. Akan tetapi pada prinsipnya

adalah mempertimbangkan masalah-masalah yang meliputi :

1. Tinjauan tentang metode-metode pengolahan yang utama dan penerapannya.

2. Metode-metode pengolahan fisik.

3. Metode-metode pengolahan kimiawi.

4. Beberapa metode pengolahan khusus.

5. Pembuangan lumpur dari industri pengolahan,dan

6. Perencanaan instalasi pengolahan.

Metode-metode yang digunakan senantiasa dirancang dan disesuaikan dengan

tingkat pencemaran air seperti: bakteri patogen, kekeruhan dan banyaknya bahan-

bahan terapung, warna, rasa dan bau, senyawa-senyawa organik, kesemua faktor yang

disebutkan berhubungan dengan kesehatan dan estetik. Metode-metode juga dapat

disesuaikan dengan sifat penomena yang menghasilkan perubahan yang diamati.

Dengan demikian, istilah operasi satuan fisik dipergunakan untuk

menggambarkan metode-metode yang mendapatkan perubahan-perubahan melalui

gaya-gaya fisik, misalnya pengendapan gravitasi. Pada proses-proses satuan

kimiawi atau biologis , perubahan diperoleh dengan cara reaksi-reaksi kimiawi atau

biologis.

Metode-metode pengolahan umum pada masing-masing kategori ditunjukkan dalam

tabel berikut: (tabel 11).

PENCEMAR-PENCEMAR UTAMA YANG HARUS DIPERHATAIKAN UNTUK

SEBELUM PERENCANAAN PENGOLAHAN:

1. BAKTERI PATOGEN

2. KEKERUHAN dan BAHAN-BAHAN TERAPUNG

3. WARNA

4. RASA dan BAU

5. SENYAWA-SENYAWA ORGANIK

6. KESADAHAN.

Tabel 11. Operasi dan proses satuan serta penerapannya dalam pengolahan air.

Operasi atau proses penerapan

Operasi satuan (fisik) Saringan-saringan kasar digunakan utnuk melin-

dungi pompa terhadap bahan-bahan padatmengambang. Saringan-saringan halusdipergunakan untuk membuang bahan-bahanyang mengambang dan terapung.

Dipergunakan untuk menyaring pencemar-pencemar halus seperti ganggang, lanau dansebagainya.

Dipergunakan untuk menambah atau membuanggas-gas kurang atau sangat jenuh.

Dipergunakan untuk mencampur bahan-bahankimia dan gas yang mungkin diperlukan.

Penciptaan gradian kecepatan denganpencampuran yang lembut untuk meningkatkanpengumpulan partikel-partikel.

Dipergunakan untuk membuang partikel-partikelseperti lanau dan pasir atau flokulasi yangterapung.

Dipergunakan untuk menyaring bahan-bahanpadat sisa yang tetap berada di dalam air setelahpengendapan.

Proses satuan (Kimiawi) Koagulasi (pengentalan) Menyatakan proses penambahan bahan kimia

untuk mendorong penggumpalan partikel-partikelDalam proses flokulasi.

penyaringan

Saringan mikro

Aerasi (perpindahan gas(

Pencampuran

Flokulasi

Pengendapan

Filtrasi

Disinfeksi Digunakan untuk membunuh organisme-organisme patogen yang mungkin ada dalam airalamiah.

Presipitasi Pembuangan jenis-jenis ionik terlarut sepertikalsium dan magnesium (kesadahan) denganmenambahkan bahan-bahan kimia yangmendorong presipitasi.

Pertukaran ion Dipergukan untuk pembuangan selektif atausepenuhnya ion-ion anion dan kation terlarut didalam larutan.

Adsorpsi Dipergunakan untuk membuang berbagaisenyawa organik, misalnya yang menyebabkanwarna, rasa dan bau, serta yang tercantum ditabel 5.

Oksidasi kimiawi Dipergunakan untuk oksidasi berbagai senyawayang bisa di dapatkan dalam air, misalnya yangmengakibatkan rasa dan bau.

Pengolahan Fisik

Pada penyaringan terdapat saringan-saringan yang memiliki kasa yang berukuran

kira-kira 0,75 hingga 2 inci (20 hingga 50 mm). Pada instalasi kecil pembersihannya

manual menggunakan tangan sedangkan instalasi besar menggunakan tenaga

mekanik. Saringan mikro (ayakan mikro) dibuat dalam bentuk drum ditutup saringan

kasa halus, dengan lubang-lubang kecil berukuran 23 sampai 65 mikron.

Aerasi adalah salah satu bentuk perpindahan gas dan dipergunakan dalam berbagai

variasi operasi, meliputi:

1. Tambahan oksigen untuk mengoksidasikan besi dan mangan terlarut.

2. Pembuangan karbon dioksida.

3. Pembuangan hidrogen sulfida untuk menghilangkan bau dan rasa.

4. Pembuangan minyak yang mudah menguap dan bahan-bahan penyebab bau dan

rasa.

Jenis-jenis aerasi adalah aerator gaya berat, aerator semprotan, penyebar suntikan

atau memasukkan gelombang udara kedalam zat cair dan aerasi mekanis.

Pencampuran bahan-bahan kimia yang dipergunakan untuk pengolahan air di-

masukkan dan diharapkan merata dengan sempurna. Disini terdapat dayung-dayung

pemutar yang berfunhsi mengaduk air yang telah tercampur dengan bahan-bahan

kimia.

Flokulasi disini terjadi pengentalan akibat bahan-bahan kimia dan terjadi kumpulan

partikel kacil dan semakin lama akan tumbuh menjadi partikel besar sehingga mudah

diambil.

Pengendapan Laju pengendapan partikel dalam air tergantung pada kekentalan dan

kerapatan air maupun ukuran, bentuk dan berat jenis partikel yang bersangkutan.

Filtrasi , filtrasi yang biasa dilakukan terdiri dari lapisan pasir atau pasir dan

tumbukan batu bara. Bila air lolos dan melalui filter tersebut maka partikel-partikel

terapung dan bahan-bahan flokulasi akan bersentuhan dengan pasir dan melekat

padanya.

Pengolahan Kimiawi

Koagulasi , Bila bahan-bahan padat terapung di dalam air ukurannya halus atau

kloidal maka berikan bahan-bahan kimia untuk menghilangkan benda-benda apung

dengan lebih sempurna. Koagulan bereaksi dengan air dan pertikel-pertikel yang

membuat keruh untuk membuat endapan flokulan, di sini terjadi kumpulan partikel-

partikel besar yang memudahkan saat pembuangan cara gravitasi.

Koagulan yang paling dikenal adalah alum [Al2(SO4)2 .18D2O], yang bereaksi dengan

alkalinitas di dalam air untuk membentuk suatu kumpulan almunium hidroksida.

Disinfeksi. Klorin telah terbukti merupakan disinpektan yang idial. Bila

dimasukkan kedalam air akan mempunyai pengaruh cepat dan membinasakan

kebanyakan mahluk mikroskopis. Dua jenis reaksi akan terjadi bila klorin dimasukkan

ke dalam air, yaitu:

Reaksi hidrolisis dan reaksi ionisasi :

Reaksi hidrolisis CL2 + H2O HOCl + Cl - + H + Gas klorin Asam

hipoklorus

Reaksi ionisasi HOCl OCl - + H+ Asam ion

hipoklorus Hipoklorit

Pelembutan air dengan pengendapan menghilangkan kesadahan. Terdapat

metode dasar untuk menhilangkan kesadahan adalah proses kapur soda dan proses

pertukaran ion.

Adsorpsi untuk menghilangkan senyawa organik.

Oksidasi . Di sini oksidasi digunakan untuk merubah jenis-jenis bahan kimia yang

tidak diinginkan menjadi jenis-jenis yang tak berbahaya. Dua contoh reaksi oksidasi

2Fe ++ + Cl2 Fe3 + + 2Cl +CN - + O3 CNO - + O2

Jenis-jenis pengolahan air dapat dilihat pada gambar-gambar berikut.

Gbr. 1. Penampang melintang suatu filter pasir cepat

Gambar 2. Contoh pengolahan air

A). Sumber

Alum

Kapur

Lumpur Klorine

Air pencuci

Jaringan distribusi

Pencampuran

Flokulasi

Kolampengedapan

Filter pasir

B). Sumber Kapur Alum

Karbon

Klorine

Lumpur Karbon dioksida

Air pencuci

Garam padat

Klorine

Jaringan distribusi

Gbr.2. A dan B. Bagan alir yang umum untuk instalasi pengolahan air.Keterangan Gbr.

A. Pengolahan konvensional untuk kebanyakan air permukaan yang memerlukan pengolahan lengkap.

B. Untuk air yang membutuhkan pengolahan lengkap termasuk peng-hilangan kesadahan.

POMPA

Banyak jenis pompa yang kita kenal, akan tetapi yang sangat terkenal ada tiga jenis

diantaranya :

1. Pompa plunyer (pompa torak).

2. Pompa sentrifugal (pompa pusingan).

3. Pompa rotasi.

Disaat perencanaan mendapatkan pompa, terdapat beberapa hal penting yang harus

diperhatikan seperti:

1. Tinggi tekan dan tinggi isap.

2. Kapasitas pompa.

3. Sifat cairan yang akan dipompa.

Sifat cairan yang di pompa sangat mempengaruhi proses isap maupun tekan.

Kental.

Cairan yang mudah menguap.

Bahan-bahan kimia

Pencampuran

Plokulasi

Kolampengedapan

Filter pasirLapisan zeolit

Cairan yang mengandung bahan-bahan padat dalam bentuk suspensi.

4. Pemipaan.

Pemasangan pipa seharusnya dilakukan dengan benar dan baik.

Pompa torak mengeluarkan cairan dalam jumlah yang terbatas selama

pergerakan piston atau plunyer sepanjang langkahnya. Akan tetapi, tidak semua cairan

dapat mencapai pipa buang disebabkan oleh kebocoran. Dengan mengabaikan

kebocoran tersebut, volume cairan yang dipindahkan selama satu langkah piston atau

plunyer sama dengan perkalian luas piston dengan panjang langkah.

Gbr.3. Pompa plunyer tunggal dan ganda.

Perhitungan kapasitas pompa (Q).

Qs = F . s

Dimana: F = luas piston s = panjang langkah torak

Bila n = jumlah putaran per menit maka:

Q = F . s . n atau

Q = 1000

60..sF m3/h

Pada kenyataannya, tidak semua cairan dapat mencapai pipa buang, karena

terjadi kebosoran, kehilangan-kehilangan disebut randemen volumetrik (v).

v = QQc

x 100%

Qc = perhitungan sebenarnya

Q = perhitungan teoritis

Pompa Sentrifugal.

Gbr. a. Gbr.b. Rumah keong pompa tunggal Rumah keong pompa ganda (kembar) mengkonversikan enerji cairan secara hidrolik beraksi sama dengan

menjadi tekanan statis rumah keong tunggal. Secara mekanis, rumah keong ganda menyeimbangkan beban poros yang radial, yang memperkecil lenturan poros, khususnya pada aliran- aliran yang sedikit.

Gbe.c. Pompa jenis defuser.

Defuser mengubah arah aliran dan membantu dalam mengubah kecepatan menjadi tekanan

Proses Pembentukan Uap. (diambil dari Buku KETEL UAP, M.J. Djokosetyarjo, 1993.

Bila di atas sekeping logam terdapat beberapa tetes air dan

diperhatikan molekul-molekul air tersebut, temperatur air pada saat itu

adalah T0 Kalvin atau t0 0 C. Molekul-molekul air tersebut bergerak bebas

ke sana-kemari dalam lingkungannya, dengan kecepatan v0 m/det.

Gerakan molekul-molekul air tidak akan meninggalkan lingkungannya

sebelum tejadi pemanasan. Saat pemberian panas pada keping logam

tersebut maka molekul-molekul air akan mergerak ingin melepaskan

dirinya dari lingkungan air ( T1 Kalvin atau t10C dengan kecepatan v1

m/det). Jika panas dinaikkan temperaturnya maka molekul-molekul air

semakin bergerak dan akhirnya melepaskan diri dari lingkungannya (uap)

atau air mencapi titik didihnya (Td Kalvin atau td 0C dengan kecepatan vd

m/det), lihat gbr. A. Air mendidih menghasilkan uap kenyang (uap

yang mengandung air).

A.

B. C.

Ketika molekul air berubah menjadi uap, saat itu terdapat temperatur

mindidih ( Td K). uap dalam keadaan demikian disebut uap kenyang

atau uap basah. Uap kenyang dipanaskan lanjut dengan temperatur yang

lebih tinggi menjadi uap kering.

Ciri-ciri uap kenyang.

1. Uap kenyang adalah uap yang dalam keadaan seimbang dengan air

yang ada di bawahnya.

2. Uap kenyang adalah uap yang mempunyai tekanan dan temperatur

mendidih yang sama dengan tekanan dan temperatur mendidih air

yang ada di bawahnya.

3. Uap kenyang adalah uap yang apabila didinginkan akan segera

mengembun menjadi air.

4. Uap kenyang adalah uap yang bila mengadakan ekspansi atau

dibiarkan mengembang akan mengembun menjadi air.

Ciri-ciri uap dipanaskan lanjut.

1. Uap yang temperaturnya Tu K jauh lebih tinggi di atas temperatur

air mendidih Tu K pada temperatur p Newton/m2.

2. Uap yang tidak seimbang dengan air.

3. Uap yang apabila didinginkan tidak akan mengembun.

4. Uap yang apabila melakukan ekspansi tidak akan mengembun.

Pengertian panas penguapan dan entalpi.

Panas penguapan adalah jumlah panas yang dibutuhkan untuk

menguapkan air pada temperatur mendidih (KJ/kg).

Entalpi adalah banyaknya panas yang dibutuhkan untuk mengubah air

mrnjadi uap dan uap kenyang menjadi uap dipanaskan lanjut. Ada istilah:

Entalpi air mendidih (Wd) KJ/kg.

Entalpi uap kenyang ( i" ) KJ/kg.

Entalpi uap dipanaskan lnjut ( i' ) KJ/kg.

Entalpi air mendidih dinyatakan dalam KJ/kg, yaitu banyaknya

panas yang dibutuhkan oleh 1 kg air pada 00C atau 273 K untuk dijadikan

mendidih pada Td K dan tekanan p N/m2. ( Wd ).

Entalpi uap kenyang dinyatakan dalam KJ/kg, yaitu banyaknya

panas yang dibutuhkan oleh 1 kg air pada 0 0C atau 273 K untuk diubah

menjadi uap kenyang pada td 0C atau Td K dan tekanan p N/m2. ( i" ).

Entalpi uap dipanaskan lanjut dinyatakan dalam KJ/kg, yaitu

banyaknya panas yang dibutuhkan untuk mengubah 1 kg air pada 0 0C

atau 273 K untuk menjadi uap yang dipanaskan lanjut pada tu 0C atau Tu

K dan tekanan p N/m2. ( i' ).

Dari percobaan laboratorium dibuat tabel uap kenyang dan tabel uap

dipanaskan lanjut, ( tabel 1 dan tabel 2 ).

Contoh penggunaan tabel uap kenyang (tabel 1) dan tabel uap dipanaskan

lanjut (tabel 2).

Rumus Umum.

G = berat air dalam kg.

1. Berapa jumlah panas yang dibutuhkan oleh air 14 kg air bertemperatur 29 0C untuk dipanasi menjadi 90 0C ?

Jawab.

Q = W = ( W90 0C - W29 0C ) KJ/kg = ( 377 - 121 ) KJ/kg

Sehingga 14 kg air 29 0C dipanasi menjadi 90 0C membutuhkan panas

sebanyak :

Q = G x entalpiQ = 14 kg x ( 377 121 ) KJ/kg Q = 3584 KJ.

2. Berapa banyak panas yang dibutuhkan untuk membuat 15 ton per jam yang dipanaskan lanjut pada temperatur 550 0C bertekanan 80 bar dari air bertemperatur

24 0C.

Rumus

Q = G x entalpi entalpi = entalpi akhir - entalpi awalG = 15 ton

Q = G x entalpi

entalpi = entalpi akhir - entalpi awal (KJ/kg)

= 15.000 kg/jam

W24 0C = 24 x 4,187 KJ/kg.

= 100,5 KJ/kg.

i 80 bar ; 550 0C entalpi uap dipanaskan lanjut.

i 80 bar ; 500 0C + i 80 bar ; 600 0C

i 80 bar; 550 0C =

2

= 2

36413398 +

= 3519,5 KJ/kg.

Q = G x entalpi = 15.000 kg/jam x ( 3519,5 - 100,5 ) KJ/kg

Q = 51.285.000 KJ/jam.

3. Berapa banyak panas yang akan dilepas oleh 24 kg air bertemperatur 76 0C untuk didinginkan menjadi air dingin bertemperatur 7 0C.

4. Berapa banyak panas yang dibutuhkan oleh sebuah ketel uap yang memproduksi 250 ton uap/jam bertemperatur 520 0C bertekanan 90 bar dari air yang bertemperatur 30 0C?

Soal.Berapa banyak panas yang dibutuhkan oleh sebuah ketel uap yang memproduksi 250 ton uap/jam bertemperatir 520 0C bertekanan 90 bar dari air bertenperatur 30 0C. Banyaknya air 30.000 liter.

Jawab.

Diketahui: p = 90 bar t = 520 0C (uap dipanaskan lanjut, tabel -2)

Catatan.Pada tabel -2, i' 90 bar ; 520 0C tidak tercantum, maka penyelesaian menggunakan cara interpolasi .

Pada tabel -2, temperatur 520 0C berada di antara 500 0C dan 600 0C , maka

500;90'500;90'600;90'500600500520 baribaribarxi +

= kgKJx /3387)33873633(10020

+

= 3436,2 KJ/kg

W 30 0C = 30 x 4,187 KJ/kg

= 125,6 KJ/kg

Q = G x entalpi

Q = G x (i' 90 bar; 520 0C W 30 0C)

= 250.000 kg/j x ( 3436,2 125,6 ) KJ/kg

= 827.650.000 KJ/jam.

Seperti soal diatas tiba-tiba air pengisi ketel diganti dengan air bertemperatur 100 0C , jumlah air tetap 30.000 liter. api yang memanasi ketel tetap besarnya Q = 827.650.000 KJ/jam. Ditanyakan; berapa tekanan yang terjadi 5 menit kemudian?

Jawab.W 100 0C = 100 x 4,187 KJ/kg

Kebutuhan panas untuk 100 0C adalah Q = G x entalpi baru

Q = 250.000 kg/jam x (i' 90 bar; 520 0C - W 100 0C ) KJ/kg

= 250.000 kg/jam x [3436,2 -( 100 x 4,187)] KJ/kg

= 754.375.000 KJ/jam.

Disini terjadi kelebihan panas sebesar 827.650.000 754.375.000 KJ/j.

= 83.275.000 KJ/jam.

Selama 5 menit kelebihan panas menjadi jamKJx /000.275.83605

= 6.939.583.3 KJ

Kelebihan panas yang diderita oleh air 30.000 liter (30.000 kg) sebesar

kgKJ /32,231000.30

3,583.939.6=

Entalpi air mendidih pada 90 bar ( W90 ) = 1363 KJ/kg (tabel-1).

Entalpi air mendidih yang baru = 1363 KJ/kg + 231,32 KJ/kg= 1594,32 KJ/kg

Entalpi air mendidih 1594,32 KJ/kg pada tekanan:

[ 42,3)32,15941609(16091649150160

=

x kg/cm ]Setelah 5 menit tekanan naik menjadi : 150 kg/cm2 + 3,42 = 153,42

kg/cm2

Apabila toleransi ketel 25% maka 90 +(0,25 x 90) = 112,5 kg/cm2.

TABEL 1. TABEL UAP KENYANG

P t d Vu wd r t" Vw

0,010,020,030,040,050,07

0,10,20,30,40,50,7

12345

710152025

3035405060

708090100

110120130140150

160170180190200

210220

221,3

7,017,524,129,032,939,0

45,860,169,175,981,490,0

99,6120,2133,5143,6151,8

165,0179,9198,3212,4223.9

233,8242,5250,3264,0275,6

285,8295,0303,3311,0

318,0324,6330,8336,6342,1

347,3352,3357,0361,4365,7

369,8373,7374,2

129,267,045,734,828,220,5

14,77,75,24,03,22,4

1,690,890,610,460,37

0,270,190,130,0990,080

0,0670,0570,0500,0390,032

0,0270,0230,0200,018

0,0160,01430,01280,01150,0103

0,00630,00840,00750,00670,0059

0,00500,00390,0032

2973101121138163

192251289317340377

417505561604640

697762844908961

1.0081.0491.0871.1541.213

1.2671.3161.3631.407

1.4491.4901.5301.5701.609

1.6491.6901.7331.7771.827

1.8902.0102.099

2.4842.4592.4442.4332.4232.409

2.3922.3582.3352.3182.3052.282

2.2572.2002.1622.1322.107

2.0652.0151.9481.8931.843

1.7981.7561.7151.6411.571

1.5041.4401.3791.318

1.2601.1971.1341.0671.000

932857778691590

4552080

2.5132.5332.5452.5542.5612.572

2.5942.6092.6242.6352.6452.659

2.6742.7052.7232.7372.747

2.7622.7772.7922.8012.804

2.8062.8052.8022.7952.784

2.7712.7562.7422.726

2.7092.6872.6642.6372.609

2.5812.5472.5112.4682.417

2.3452.2182.099

1,0441,0611,0741,0841,093

1,1081,1281,1541,1771,197

1,2171,2351,2521,2861,319

1,3511,3841,4171,451

1,4871,5251,5661,6101,658

1,7131,781,851,942,06

2,242,643,20

TABEL UAP YANG DIPANASKAN LANJUT

P 200 0C 250 0C 300 0C 400 0C 500 0C 600 0C 700 0C 800 0C

P = Tekanan ( kg/cm 2 .(Vu = Volume jenis Uap

( m3/kg.( td = Temperatur air mendidih (

0C.( W d = Entapi air mendidih

( KJ/kg.( r = Panas penguapan ( KJ/kg.(

12345

710152025

3035405060

708090100

110120130140150

160170180190200

210220

230240250260280

300350400450500

2.8752.8702.8662.8612.857

2.8472.8312.797

--

-----

----

-----

-----

--

861862862863864

864867870872875

2.9742.9702.9672.9642.966

2.9542.9432.9252.9062.884

2.8592.832

---

----

-----

-----

--

1.0871.0871.0871.0871.087

1.0881.0891.0901.0921.093

3.0743.0713.0683.0663.063

3.0583.0513.0373.0243.010

2.9952.9792.9632.9272.886

2.8382.784

--

-----

-----

--

1.3321.3311.3311.3301.329

1.3281.3261.3251.3241.323

3.2773.2763.2743.2723.271

3.2683.2633.2543.2463.238

3.2303.2213.2133.1953.177

3.1593.1393.1193.098

3.0763.0533.0283.0022.975

2.9462.9152.8842.8502.815

2.7792.738

2.6922.6402.5792.5092.321

2.1511.9881.9281.8951.870

3.4873.4863.4853.4843.483

3.4813.4793.4723.4663.461

3.4553.4493.4443.4333.421

3.4103.3983.3873.375

3.3623.3513.3393.3263.313

3.3003.2873.2743.2603.246

3.2323.217

3.2023.1873.1723.1563.123

3.0893.0022.9112.8192.731

3.7043.7033.7023.7013.700

3.6993.6973.6933.6893.685

3.6813.6773.6733.6653.657

3.6493.6413.6333.625

3.6173.6083.6003.5923.584

3.5763.5673.5593.5503.542

3.5333.525

3.5163.5083.4993.4903.472

3.4543.4083.3603.3113.263

3.9273.9273.9263.9263.925

3.9243.9223.9193.9163.913

3.9103.9073.9043.8983.892

3.8863.8803.8743.868

3.8623.8563.8503.8443.838

3.8323.8263.8203.8153.809

3.8023.796

3.7903.7843.7783.7723.760

3.7483.7173.6863.6543.623

4.1584.1584.1574.1564.156

4.1554.1544.1514.1494.147

4.1444.1424.1404.1354.130

4.1264.1214.1164.112

4.1074.1034.0984.0934.089

4.0844.0804.0744.0714.066

4.0614.057

4.0524.0484.0434.0384.030

4.0213.9983.9763.9533.931

Perpindahan panas pada ketel.

Perpindahan panas dari api ke media.

Dalam gambar berikut ini terlihat potongan dinding ketel dan api

(pemanas) berada di sebelah kiri dinding ketel sedangkan air, uap atau

udara berada di sebelah kanan ketel.F = luas dinding ketel (m2).s = tebal dinding ketel (m). = angka perambatan panas (KJ/m.jam.K). 1 = angka peralihan panas dari api ke dinding ketel (KJ/m2. jam K). 2 = angka peralihan panas dari dinding ke air, uap atau udara (KJ/m2.jam.K).Q1 = panas yang diserahkan oleh api ke dinding ketel, besarnya:

Q1 = 1 . F . ( Tapi - Td1 ) KJ/jam. 1.

Q2 = panas yang dirambatkan dalam dingding ketel, besarnya :

Q2 = /s . F . (Td1 - Td2 ) KJ/jam 2.

Q3 = panas yang diserahkan oleh dindind ketel ke air, uap atau udara, sebesar:

Q3 = 2 . F . ( Td2 - Tair, uap, udara ) KJ/jam. 3.

Jika Persamaan 1 + 2 + 3 = Tapi - Tair = FQ

x ( 1/ 1 + s/ + 1/ 2 )

Bila ( 1/ 1 + s/ + 1/ 2 ) sama dengan 1/k0 maka persamaan menjadi :

Tapi - Tair = FQ

x 0

1k

atau q = k0 . F ( Tapi - Tair ).

Haraga k0 dihitung dengan 1/k0 = ( 1/ 1 + s/ + 1/ 2 ).

K0 = angka perpindahan panas melalui dinding ketel bersih.

Gbr. Dinding Ketel yang bersih

Gbr. Dinding Ketel yang kotor akibat jelaga dan kerak.

Q1 = panas yang diserahkan oleh api ke jelaga.

Q1 = 1 . F ( Tapi - Tair ). 1.Q2 = panas yang dirambatkan dalam jelaga.

Q2 = 1/s1 . F ( Td1 - Td2 ) 2.

Q3 = panas yang dirambatkan dalam ketel.

Q3 = 2/s2 . F ( Td2 - Td3 ) 3.Q4 = panas yang dirambatkan dalam kerak ketel.

Q4 = 3/s3 . F ( Td3 - Td4 ) 4.Q5 = panas yang diserahkan dari kerak ketel ke air, uap atau udara.

Q5 = 2 . F ( Td4 - Tdair ) 5.

= angka peralihan panas ( KJ/m2 . j . K ). = angka perambatan panas ( KJ/m.j . K ).

Jika persamaan 1 + 2 + 3 + 4 + 5 = Tapi - Tair = FQ

. ( 1/ 1 + s1/ 1 + s2/ 2 + s3/

3 + 1/ 2 )Jika . ( 1/ 1 + s1/ 1 + s2 / 2 + s3/ 3 + 1/ 2 ) sama dengan 1/kk maka

persamaan menjadi: Tapi - Tair = FQ

x 1/kk atau diubah menjadi :

Q = kk . F . ( Tapi - Tair ).

Contoh - 1

Diketahui:

Panas yang diserahkan (Q) = 42.000 KJ/jam , Temperatur api = 1000 K.Angka peralihan panas dari api kedinding ketel = 90 KJ/m2 . j .KAngka peralihan panas dari api ke jelaga = 80 KJ/m2 . j . KAngka peralihan panas dari dinding ketel ke air = 20.000 KJ/m2 . j . KAngka peralihan panas dari kerak ketal ke air = 19.000 KJ/ . j . KAngka perambatan panas dalam jelaga = 0,42 KJ/ j . KAngka perambatan panas dalam dinding ketel = 225 KJ/ j . KAngka perambatan panas dalam kerak ketel = 8,0 KJ/ j . KTebal jelaga 1,5 mm, tebal dinding ketel = 20 mm dan tebal kerak ketel = 1 mm.

Hitunglan : a. Harga k0 saat dinding masih bersih.b. Temperatur air saat dinding ketel masih bersih.c. Hitunglan kk saat dinding ketel kotor.d. Temperatur air saat dinding ketel telah kotor.

Jawab.

a. Rmus 0

1k

= 1

1

+ s

+ 2

1

b. Rumus Q = K0 . F . ( Tapi - Tair )

c. Rumus kk1

= 1

1

+ 11

s

+ 22

s

+ 33

s

+ 2

1

d. Rumus Q = Kk . F . ( Tapi - Tair )

Contoh 2. Tentukan temperatur lapisan dinding stainless steel dengan angka perambatan panas = 56 Kkal/m.KTebal dinding ketel = 4 mm.Luas pemanasan = 1 m2.Temperatur pemanas = 150 0C.Angka peralihan panas = 10.000 Kkal/m2K.Temperatur air 50 0C.Angka peralihan panas dari ketel ke air = 500 Kkal/m2K