Sistem Pembersihan Pipa Fluidisasi Untuk

7/23/2019 Sistem Pembersihan Pipa Fluidisasi Untuk

1/7

ISSN 1979-7450

JURNAL MEDIAN, Volume II Nomor 2 , Juni 2010

FLUSHING SYSTEMSEBAGAI SISTEM PEMBERSIHAN PIPA FLUIDISASI

PADA TEKNOLOGI PEMELIHARAAN ALUR MUARA SUNGAI

Hendrik Pristianto

Dosen Fakultas Teknik Universitas Al-Amin Muhammadiyah Sorong

Abstrak

Metode fluidisasi sebagai teknik baru pemeliharaan alur muara sungai yang sudah dikaji di

Indonesia melalui rangkaian penelitian skala laboratorium. Salah satu permasalahan yang

menyertai penerapan metode fluidisasi adalah penyumbatan pada lubang perforasi dan

penyumbatan pipa fluidisasi akibat masuknya sedimen. Penelitian ini bertujuan untuk

mengkaji pengaruh variasi ketinggian sedimen dalam pipa fluidisasi terhadap tekanan dan

waktu yang dibutuhkan untuk penggelontoran sedimen keluar dari dalam pipa fluidisasi.

Penelitian ini berdasarkan percobaan model fisik di laboratorium dengan menggunakan

sampel sedimen berupa 3 sampel pasir pantai dari 3 muara Sungai Jeneberang, muara Sungai

Panoang dan muara Sungai Bialo. Variasi terdiri dari debit pengurasan, tinggi sedimen

dalam pipa, tinggi sedimen di luar pipa, dan berat jenis pasir. Hasil penelitian

memperlihatkan bahwa semakin kecil kecepatan aliran dan semakin tingginya sedimen dalam

pipa akan menurunkan nilai rerata gradien tekanan pada pipa horizontal, sedangkan pada

pipa vertikal terjadi peningkatan nilai rerata gradien tekanannya. Sedangkan waktu

pengurasan akan semakin singkat seiring dengan meningkatnya koefisien kecepatan

alirannya.

Kata kunci: pipa fluidisasi, tekanan penggelontoran (flushing).

PENDAHULUAN1. Latar Belakang

Pada bidang teknik pantai, metodefluidisasi mulai didorong untukdikembangkan sebagai suatu alternatifpenanganan masalah sedimentasi baik padaalur pelabuhan, saluran navigasi ataupunperawatan muara. Disebutkan bahwaWeisman and Lennon pada tahun 1994melaporkan adanya serangkaian hasilpenelitian fluidisasi secara eksperimentaldan analitis telah dilakukan di Amerika

Serikat sejak tahun 1977. Rangkaianpenelitian tersebut meliputi desain pipafluidisasi, ukuran dan spasi lubang perforasi,serta debit dan tekanan yang dibutuhkan

untuk fluidisasi.2. Permasalahan

Salah satu permasalahan yang menyertaipenerapan metode fluidisasi adalahpenyumbatan pada lubang perforasi dan

penyumbatan pipa fluidisasi akibatmasuknya sedimen. Dari penelitian

terdahulu didapat beberapa rekomendasi,yaitu :

Pentingnya penelitian sistem flushingsebagai perawatan pipa fluidisasi(Darmawan, 2004).

Perlunya penelitian lanjutan termasuk

sistem pembersihan pipa, desainsaringan pipa inlet dan proyekpercontohan (Thaha, 2006).

Perlunya penelitian lanjutan dengan

meninjau pengaruh variasi-variasilainnya seperti : berat jenis dankonsentasi sedimen serta tekanan yangdiperlukan untuk flushing (Musriati,

2009).3. Ruang Lingkup

Ruang lingkup penelitian ini adalahkajian model fisik di laboratorium untukmeneliti sejauh mana pengaruh variasiketinggian sedimen dalam pipa fluidisasiterhadap waktu pengurasan dan tekananyang dibutuhkan oleh sistem pengurasanuntuk pembersihan pipa fluidisasi .

4. Tujuan dan SasaranTujuan penelitian ini adalah untuk menelitipengaruh variasi ketinggian sedimen dalam

pipa terhadap :


2/7

ISSN 1979-7450


a. tekanan yang dibutuhkan untukmembersihkan sedimen pada pipahorisontal dan pipa vertikal.

b. waktu yang dibutuhkan untukpenggelontoran sedimen keluar daridalam pipa fluidisasi.

Adapun sasaran dari penelitian ini adalah

menghasilkan alternatif solusi untukmemecahkan masalah penyumbatan padapipa fluidisasi dan Sebagai pengembanganpenelitian tentang transport sedimen padapipa horisontal , dan pipa vertikal.

TINJAUAN PUSTAKA

1. Metode FluidisasiThaha (2006) melakukan penelitian

mengenai perencanaan teknis metodefluidisasi. Dari penelitian ini diketahui duafaktor penting yang berpengaruh yaitu

tenaga air (energi head) yang dibutuhkanuntuk mengangkut sedimen dan dimensialur optimal yang dapat dihasilkan(geometric elements).

Gambar 1. Ilustrasi geometrik alur sebelumdan sesudah fluidisasi (Thaha, 2009)2. Masalah Clogging Pada Pipa FLuidisasi

Permasalahan penyumbatan pipafluidisasi akibat masuknya sedimen melalauilubang perforasi diteliti oleh Dharmawan(2004), Taufik dan Triyanto . Penelitian ini

menghasilkan variasi model tipe 3 mampumenghambat sedimen yang masuk ke dalam

lubang berforasi 60% dari pada tipe lubangWL dan membuat alur lebih dalam.

Gambar 2 . Empat tipe lubang yang dikaji

oleh Weisman-Lennon (a), Taufik (b),

Darmawan (c) dan Triyanto (d) (Thaha,2006)

3. Sistem Pengurasan Pipa FluidisasiMusriati (2009), membuat 4 model

sistem pengurasan. Beberapa hal yangmenjadi hasil penelitiannya adalah sistemflushing bisa bekerja secara efektif pada

konsentrasi maksimal sedimen kurang dari0,5 volume pipa fluidisasi, dan pipafluidisasi dengan lubang perforasi tipe WLlebih mudah dalam memflushing, tapisedimen dari luar juga lebih mudah masuk.

4. Prinsip Dasar Metode FluidisasiPrinsip dasar metode fluidisasi adalah

terjadinya keseimbangan antara gaya ke ataszat cair dengan berat butiran sedimen yang

berada di dalam cairan. (Thaha, 2006).Proses fluidisasi menurut Weisman danLennon dapat dilihat pada gambar 3.

Gambar 3. Tahapan fluidisasi menurutWeismanLennon (Thaha, 2006)

5. Masuknya Sedimen Ke Dalam Pipa

FluidiasiPenyebab utama masuknya sedimen ke

dalam pipa fluidisasi, adalah karenamasuknya melalui lubang perforasi danmelalui aliran dari pompa fluidisasi.

Gambar 4. Skema penyebab tersumbatnyalubang perforasi (Thaha, 2006)


3/7

ISSN 1979-7450


6. Teori Transpor Sedimen Dalam PipaMenurut Nayyar (2000), terdapat empat

regime aliran sedimen dalam pipa yaitu :

Homogeneous Flow, Heterogeneous Flow,

Intermediate Regime, Saltation Regime.(deskripsi pada gambar 5, 6, 7)

(a) (b) (c)Gambar 5. Aliran Sedimen Dalam Pipa, a.

Homogen, b.Heterogen, c.Saltation (Kuhail,2001)

Gambar 6. Variasi gradien tekanan terhadaprerata kecepatan aliran pada konsentrasi

sedimen yang berbeda (Liu, 2003)Pada tahun 1971, Wasp dkk mengajukan

persamaan untuk mengklasifikasikan aliranslurry:

dimana CA dan CT = konsentrasi volumesedimen pada titik axis pipa (garis tengah),dan titik atas pipa, Vs=settling velocity; =konstanta von Karman; U*=shear velocity,yang didapat dari :

Persamaan (1) dan (2) dapat digunakanuntuk mengklasifikasi aliran sedimen dalampipa yaitu Pseudohomogeneous, jika CT/CA>0,8 ; Heterogeneous, jika CT/CACT/CA >0,1

Regim Aliran HomogenGradien tekanan regim ini dapat dihitungdari :

Regim Aliran HeterogenGradien tekanan regim ini dapat

dihitung dari dapat dihitung dari modifikasipersamaan Durand:

Sebagai pembanding dari persamaan (4),

maka Nayyar (2000) menyebutkan :

dimana : i =friction loss untukslurry, ft (m)

air per ft (m), iw= friction loss untukair, ft(m) air per ft (m) pada kecepatan yang sama,CD = drag coefficient, s= specific gravitydari partikel zat padat.Regim Aliran Intermediate

Untuk memprediksi gradien kecepatandari regime aliran ini dipakai rumus Fei,yaitu :

dimana imh adalah gradien headloss dalam

m/m; Smadalah berat jenis campuran dibagidengan berat jenis zat cair (air); S adalah

berat jenissedimendibagi dengan berat jeniszat cair; dan Cv adalah konsentrasi volumesedimendalamslurry.

METODOLOGI DAN HIPOTESIS1. Metode Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan diLaboratorium Hidrolika UniversitasHasanuddin. Metode ini dipandang efektifuntuk mengkaji pengaruh variasi ketinggiansedimen terhadap kebutuhan tekananpengurasan pipa fluidisasi.

Alat-alat yang digunakan adalah bakair , 2 buah pompa, tabung pitot, manometer,pintu ukur Thompson dan stopwatch. Bahanpenelitian terdiri dari pasir yang diuji

diambil dari 3 lokasi yaitu Muara SungaiJeneberang-Makassar, Muara SungaiPanoang-Bantaeng, dan Muara SungaiBialo-Bulukumba; pipa PVC 2" dari bahanakrelik dan jaringan pipa suplai danpembuang2. Asumsi DasarKondisi batas dari penelitian ini :a. diameter pipa fluidisasi (D)=0,05 m, D

lubang perforasi (Df)=3 mm, jaraklubang (a) = 5mm.

... (1)

(2)

. (3)

..(4)

(5)

...(6)


4/7

ISSN 1979-7450


b. ketinggian sedimen di dalam pipafluidisasi (hs) : [hs/D = 0,5; 0,75 dan0,90]

c. ketinggian sedimen di luar pipafluidisasi (d

s) : [d

s/D= 0; 1 dan 2]

d.

pipa horisontal (L)=2 m, pipa vertikal(Hp)=1,2 m, sehingga: Df/a=0,06, dan

Hp/L=0,6.Dalam penelitian ini disusun 3 hipotesisuntuk menjawab tujuan penelitian, yaitu :a. Kebutuhan tekanan untuk mentranspor

sedimen dalam pipa horizontal

sepanjang L :

.... (7)

b. Kebutuhan tekanan untuk menguras

sedimen keluar dari pipa flushingsetinggi Hpmeter :

... (8)c. Waktu atau durasi (t) yang dibutuhkan

untuk menguras sedimen keluar daridalam pipa :

(9)dimana H1=tinggi tekan hulu (meter),H2=tinggi tekan hilir (meter), t=waktupengurasan (dtk), V=kecepatan aliran pipahorizontal (m/dtk), Vw=kecepatan aliran pipa

vertikal (m/dtk), kecepatan endap sedimen(VD, m/dtk) dan Vs=volume sedimen .

3. Proses Pengumpulan DataUntuk memudahkan pengelompokan datapenelitian, rancangan simulasi di atas dibagimenjadi model A: di luar pipa fluidisasitidak diisi dengan sedimen, model B: diluar

pipa fluidisasi diisi dengan sedimen setinggi(ds/D)=1, dan model C: diluar pipa fluidisasidiisi dengan sedimen setinggi (ds/D)=2.

Gambar 7. Ilustrasi Peralatan Penelitian

Hasil Kegiatan

Dari kegiatan di laboratorium didapatkandata-data sebagai berikut :1. Data sedimen dari 3 muara sungai

tersebut mempunyai jenis yang samayaitu pasir sedang, hanya berat jenisnyayang berbeda.

2. Data tekanan di hulu (P1), tekanan dihilir (P2), dan Waktu Pengurasan (t)

PEMBAHASAN

1. Klasifikasi Regim Aliran Sedimen dari

penelitian ini seperti tersaji pada gambar8, 9, dan 10.

Gambar 8. Klasifikasi Regim Aliran Model A

Gambar 9. Klasifikasi Regim Aliran Model B


5/7

ISSN 1979-7450


Gambar 10. Klasifikasi Regim Aliran Model C

2.

Pengaruh Ketinggian Sedimen dalamPipa Terhadap :

a. Kebutuhan Tekanan Penggelontoran

Pada Pipa Horisontal

Untuk membahas kebutuhan tekananini dipakai persamaan (7). Hasil analisadapat dilihat pada gambar 11, 12 dan 13 dibawah ini.

Gambar 11. Hubungan CvHterhadap iHpadaModel A untuk Df/a = 0,06 dan Hp/L =0,6

Gambar 12. Hubungan CvH

terhadap iHpada

Model B untuk Df/a = 0,06 dan Hp/L =0,6

Gambar 13. Hubungan CvHterhadap iHpada

Model C untuk Df/a = 0,06 dan Hp/L =0,6

b.

Kebutuhan Tekanan PenggelontoranPada Pipa Vertikal

Untuk membahas ini dipakai persamaan

(8),. Hasil analisa dapat dilihat pada gambar14, 15 dan 16 di bawah ini.

Gambar 14. Hubungan CvVterhadap iVpadaModel A untuk Df/a = 0,06 dan Hp/L =0,6

Gambar 15. Hubungan CvVterhadap iVpadaModel B untuk Df/a = 0,06 dan Hp/L =0,6


6/7

ISSN 1979-7450


Gambar 16. Hubungan CvVterhadap iVpadaModel C untuk Df/a = 0,06 dan Hp/L =0,6

c. Waktu Pengurasan

Waktu pengurasan (t) merupakanfungsi dari volume sedimen dalam pipa(Vs), Vw , dan VD. Atau seperti tertulis

dalam persamaan (9). Hasil analisa dapatdilihat pada gambar 17, 18 dan 19 di bawahini.

Gambar 17. Hubungan CvV terhadap t padaModel A untuk Df/a = 0,06 dan Hp/L =0,6

Gambar 18. Hubungan CvV terhadap t padaModel B untuk Df/a = 0,06 dan Hp/L =0,6

Gambar 19. Hubungan CvV terhadap t padaModel C untuk Df/a = 0,06 dan Hp/L =0,6

PENUTUP1. Kesimpulan

Dari hasil penelitian ini dapat dihasilkan

beberapa kesimpulan yaitu pengaruhketinggian sedimen dalam pipa terhadap :a. kebutuhan tekanan untuk membersihkan

sedimen adalah semakin kecil kecepatanaliran dan semakin tingginya sedimen

dalam pipa menurunkan nilai reratagradien tekanan pada pipa horisontal,

sedangkan pada pipa vertikal terjadipeningkatan nilai rerata gradien

tekanannya.b. terhadap waktu pengurasan sedimen

dalam pipa fluidisasi adalah bahwadurasi pengurasan akan semakin singkatapabila koefisien kecepatan flushingnyameningkat. dalam pipa.

2. Saran

Beberapa hal yang kami sarankan adalah :1. Penelitian ini masih perlu dilanjutkan

dengan meninjau variasi ketinggian pipaflushing, jarak lubang perforasi,diameter lubang, dan panjang pipa

fluidisasinya.2. Perlu dilakukan penelitian lanjutan

dengan menggunakan pasir halus dankasar .


7/7

ISSN 1979-7450


DAFTAR PUSTAKA

Chen, R.C. 1994. Analysis of HomogeneousSlurry Pipe Flow. Journal of MarineScience and Technology. Departementof Mechanical and Marine Engineering,National Taiwan Ocean University,

Taiwan, Republic of China. (Online,http://www.jmst.org.tw/marine/2/37-45.pdf , diakses 07 Agustus 2010)

Darmawan, SB. 2004.Pengaruh PerubahanModel Lubang Perforasi Tipe Outlet

Untuk Meminimalisasi Sedimen MasukPada Pipa Fluidisasi. Universitas

Gadjah Mada, Yogyakarta.Herbich, J.B. 2000,. Handbook of Dredging

Engineering (Second Edition). McGraw-Hill. New York, United State ofAmerica. (online,

http://www.books.google.co.id, diakses10 Maret 2010)

Kuhail, Z. 2001. A Optimum Method forDredging System. An-Najah Univ, J.Res. Vol.15.

(Online,http://www.najah.edu/researches/ 233.pdf,diakses 17 Januari 2010)

Liu, H. 2003. Pipeline Engineering. LewisPublisher. Florida, United State of

America. (online,http://www.books.google.co.id , diakses10 Maret 2010)

Musriati,N. 2009. Flushing Pipa Fluidisasi.Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.

Nayyar, M.L. 2000. Piping Handbook(Seventh Edition). McGraw-Hill. NewYork, United State of America.

Stephenson, D. 1976,. Pipeline Design forWater Engineer. Advisory Editor V.T.Chow. Development In Water Science 6.Elsevier Scientific Publishing Company.

New York, United State of America.(online,http://www.books.google.co.id ,diakses 14 Juli 2010)

Thaha, M.A. 2006. Sistem Fludisasi UntukRekayasa Pemeliharaan Alur.

Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.Thaha, M.A. 2009.Laporan Akhir Program

Hibah Kompetitif Penelitian UnggulanStrategis Nasional. Lembaga PenelitianUniversitas Hasanuddin, Makassar.
http://www.jmst.org.tw/marine/2/37-45.pdfhttp://www.jmst.org.tw/marine/2/37-45.pdfhttp://www.jmst.org.tw/marine/2/37-45.pdfhttp://www.books.google.co.id/http://www.books.google.co.id/http://www.najah.edu/researches/%20233.pdfhttp://www.najah.edu/researches/%20233.pdfhttp://www.najah.edu/researches/%20233.pdfhttp://www.najah.edu/researches/%20233.pdfhttp://www.books.google.co.id/http://www.books.google.co.id/http://www.books.google.co.id/http://www.books.google.co.id/http://www.books.google.co.id/http://www.books.google.co.id/http://www.books.google.co.id/http://www.najah.edu/researches/%20233.pdfhttp://www.najah.edu/researches/%20233.pdfhttp://www.books.google.co.id/http://www.jmst.org.tw/marine/2/37-45.pdfhttp://www.jmst.org.tw/marine/2/37-45.pdf

Sistem Pembersihan Pipa Fluidisasi Untuk

Documents

Transcript of Sistem Pembersihan Pipa Fluidisasi Untuk