Model Fisik Pengembangan Teknologi Pintu Air - simantu

MODEL FISIK

KEMENTERIAN PEKERJAAN UMUM BADAN PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN PUSAT PENEUTIAN DAN PENGEMBANGAN SUMBER DAYA AJR Jalan lr H Juanda 193 Bandung 40135 Tefp.: (022) 2501083, 2~035 250 1554. 250 0507. Fax 022- 250 0163 PO Rox 841 F-maJI pu~t@pu5:8U-pu gold Http ·fwww :msair-pu 90 icf

MODEL FISIK

PENGEMBANGAN TEKNOLOGI PINTU AIR

OUTPUT KEGIATAN

PENGEMBANGAN TEKNOLOGI UNTUK EFISIENSI IRIGASI

DESEMBER, 2014

K EM ENTER tAN PEKE R J AA N U MUM BADAN PENELITlAN DA PENGEMBANGA PUSAT PENELITIA DAN PE GE BA GA SUMBER OAYA AIR

U(l

Model Fisik Pengembangan Teknologi Pintu Air

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur dipanjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas karuniaNya kegiatan

Pengembangan Teknologi Untuk Efisiensi lrigasi yang dilaksanakan Balai lrigasi, Pusat Penelitian

dan Pengembangan Sumber Daya Air, Badan Litbang Kementerian Pekerjaan Umum DIPA

tahun anggaran 2014, dapat diselesaikan.

Buku output ini merupakan hasil dari kegiatan Pengembangan Teknologi Untuk Efisiensi lrigasi

yang menyajikan rumusan teknologi terapan bagi sarana dan prasarana irigasi dengan

mengintegrasikan pola operasi irigasi tepat waktu dan instrumentasi yang dapat digunakan

oleh Direktorat Jenderal Sumber Daya Air dalam pengelolaan irigasi berbasis modernisasi. I I

Model fisik ini memuat rancangan model fisik pengembangan teknologi pintu air irigasi yang

berbahan Glass Fiber Reinforce Polymer (GFRP) dan dilengkapi elektromekanis.

Buku Model Fisik Pengembangan Teknologi Pintu Air ini diharapkan menjadi salah satu

altematif teknologi terapan bagi sarana dan prasarana irigasi dengan mengintegrasikan

instrument dan bahan altematif yang dapat digunakan untuk peningkatan fungsi jaringan

irigasi berbasis modernisasi irigasi.

Kepada semua pihak yang telah membantu terlaksananya kegiatan Pengembangan Teknologi

Untuk Efisiensi lrigasi terutama pada penyusunan Output ini, diucapkan terima kasih.

Pusat Utbang Sumber Daya Air

Bandung, Desember 2014 Kepala Pusat Litbang Sumber Daya Air

Pusat Utbang Sumber Daya Air

Model Flslk Pengembangan Telcnologl Pintu Air

TIM PENYUSUN

Aditya Prihantoko, ST lr. Moch Muqorrobin

Subarl, ME Nur Choiri, ST

Te1uh Pamun1kas, ST

ii

Model Flsik Pengembangan Teknolog/ Pintu Air

RINGKASAN

Tahun 2009, Balai lripsi telah menaembanskan bahan altematif untuk pintu air. Bahan tersebut adalah Glass Fiber Reinforce Polymer (GFRP) dan Glass Fiber Reinforce Cement (GFRC) yang diterapkan di Daerah lrisasl (DI) Omanuk, Garut. Pada tahun 2010, plntu air GFRP dikembanskan dan mempunyal dua funssi, yaltu pensatur pembaslan air (regulator) dan pengukur allran {measurement). Plntu lni memillkl tambahan bentuk t rnjolan setensah linakaran vans terletak dl basian bawah pintu denpn diameter 20 em. Pintu air lni diterapkan di 01 Jatiluhur, Karawana dan lndramayu.

Hasil dlskuSJ .denpn narasumber dan stakeholder terkait prasarana lrisasi untuk plntu GFRP yang telah dfke~mbahskan Balal lrfsasl, sebaiknya keseluruhan pintu air, balk darl daun plntu, maupun baaian.::&aaian lalnnya dari pintu air diusahakan tidak terbuat darl besi, karena rawan pencurian serta dapat di otomatisasikan dalam penaoperasiannya.

Model fislk ini merupakan hasfl penaembangan teknologl plntu a1r dalam suatu upaya pengembangan pintu air vans dllakukan dengan pengujian bahan altematif plntu air hasil penelitian bahan Glass Fiber Reinforce Polymer (GFRP) dan pengembanpn konsep elektromekanisnya. Plntu air yang dlgunakan berbahan fiber glass dengan inti Honeycomb yang berdasarkan hasil pengujian cukup mampu menahan beban yang bekerja pada pintu.

Pengujian aliran pintu berbahan GFRP tipe 500 menunjukkan tingkat akurasi pengukuran/prediksi debit yang balk yang dibuktikan dengan nilai Cd sebesar 0,958. Maka pintu ini layak digunakan untuk pengaturan dan pengukuran air dl dalam saluran.

Sistem penggerak elektromekanis pada pintu air menaunakan tlpe pneumatic llnier. Sumber energi menggunakan solar cell dengan jumlah 2x50Wp per satu sistem, sedangkan bateral yang digunakan berjumlah 3x38Ah. Data yang dibaca oleh pneumatic linler kemudian dibaca melalui ~ncond~r dan mlcrocontroller untuk selanjutnya dikomunikaslkan dengan pengelola lripsi setempat menaunakan cloud VPN. Data tersebut dapat diakses menaunakan computer desktop maupun mobile gadget.

Pusat Utbang Sumber Doya Air iii

Model Rsik Pengembangan Teknologl Pintu Air

DAFTAR lSI

KATA PENGANTAR ...••••••••••••••.•••.••..•..•••.•••••••••••.•••••••..•.....•....••.•.....••••••.••.•••••••.•••••••••••••••••••••••••••• i . TIM PENYUSUN ...•••••••••••••••••••••••••••••••.••...••.•••••.••.•••••••..••......•.•.••.••••.•.•••••••••••.•••••••••••••••••••••••••••• ii RINGKASAN ............•••••••••••••••••••••••..•••••••••.•••••••••••.••.•••.....•.•••••••••.••••••.•••••••.••••••••••••••••••••••••••••••• iii DAFTAR lSI .......•..•.••••••••••••••••••••••.••..••••....•..•.•••.••••..•.•..•........••••.....•••••.••.••••••...••••..•••••••••••••••••••• iv DAFT AR GAM BAR ........................................................................................................................ v DAFT AR TABEL ............................................................................................................................ v DAFTAR SINGKATAN .................................................................................................................... v BAB 1 PENDAHULUAN ................................................................................................................ ! BAB 2 LANDASAN TEORI ............................................................................................................. 2 BAB 3 RANCANGAN MODEL FISIK ............................................................................................... 6

3.1.Pintu Air GFRP ............................................................................................................ 6 3.2.Eiektromekanis Pintu Air ............................................................................................ 8 3.3. Catu Daya ................................................................................................................. 11

BAB 4 PEMBUATAN DAN PENGUJIAN ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 12 BAB 5 EVALUASI KINERJA DAN PENERAPAN ............................................................................. 17 BAB 6 PENUTUP .................................................................................................................... 23 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................................................... 24

Pus at Utbang Sumber Daya Air iv

Model Fisik Pengembangan Telcnologi Plntu Air

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Macam-macam Tipe Pintu (KP-Q2, 1986) .................................................................. 2 Gambar 2. Aliran di bawah pintu sarong dengan dasar horizonta1 ............................................. 3 Gambar 3. Gaya-gaya yang bekerja pada pintu .......................................................................... 4 Gam bar 4. Gaya Hidrostatik Pada Bidang Datar Tegak ............................................................... S Gambar 5. Atternatif Bahan Pintu GFRP ..................................................................................... 6 Gambar 6. Pintu GFRP denpn inti Honeycomb ......................................................................... 7 Gambar 7. Desain Pintu Elektromekanis .................................................................................... 9 Gam bar 8. Konsep Elektromekanis pad a Pintu Air ................................................................... 10 Gam bar 9. Konsep Catu Daya pada Pintu Air ........................................................................... 11 Gambar 10. Aliran yang melalui pintu sorong .......................................................................... 12 Gambar 11. Penyesuaian rangka siku dan Iebar bukaan pintu: pembongkaran plntu eksisting;

penyesuaian Iebar pintu; pemasangan kern bali ..................................................... 13 Gambar 12. Pembuatan pondasi panel catu daya dan kontrol serta panel kompresor:

penyiapan Ia han; pembuatan pasangan; finishing ................................................. 13 Gambar 13. Hasil penyesuaian rangka dan pembuatan pondasi .............................................. 14 Gambar 14. Hasil pemasangan pintu air elektromekanis di Cianjur .......................................... lS Gambar 15. Hasil pemasangan plntu air elektromekanis di Purworejo .................................... 15 Gambar 16 Perbandingan Beban dan Kuat Lentur Bahan Alternatif Pintu ................................ 18 Gambar 17.Detail posisi pintu pada pengujian hidraulika ........................................................ 19 Gambar 18. Ambang Tajam pada Pengujian Hidraulika Pintu Air ............................................. 20 Gambar 19. Aliran yang melalui pintu air ................................................................................. 20 Gam bar 20. Grafik Koefisien Cd Pintu Air ................................................................................. 22

DAFTAR lABEL

Tabell Spesifikasi Teknis Bahan Attematif Pintu Air ................................................................... 7 Tabel 2 Hasil Uji Laboratorium Bahan Altematif Pintu Air ......................................................... 17 Tabel3. Hasil Pengujian Pintu AirGFRPTipe 500 ...................................... : ............................... 21

01 KEPMEN KP

Daerah lrigasl Keputusan Menteri Kriteria Perencanaan

Pus at Utbang Sumber Daya Air

DAFTAR SINGKATAN

v

Model Flslk Pengembangan Teknolog/ Plntu Air

BABl PENDAHULUAN

Terjadinya fenomena degradasi kinerja lrigasi, akibat pengaruh simultan dari degradasi kondisi fisik dan fungsi jaringan yang terkait dengan kerusakan sa luran irigasi dan banyaknya pintu air yang rusak mengakibatkan masalah efisiensl atau kehilangan air di jaringan irlgasi. Fenomena degradasi tersebut perlu di selesalkan dengan dilakukannya pengkajian teknis terhadap kriteria desain dan pengembangan bangunan lrlgasl, bangunan bagi proporsional dan pengembangan jenis plntu air. Hasil pengkajian dapat dlpakai sebagai dasar dalam melakukan kegiatan revitalisasi dan optimasi jaringan lrigasl.

Permasalahan kruslal yang ada di daerah irigasi adalah masalah pengaturan air pada bangunan bagl/sadap dan hilir dari saluran lrigasl. Permasalahan ini timbul akibat kondisi pintu bagl/sadap yang mengalami kerusakan balk ringan dan berat, sehingga pengaturan pemberian air tidak dapat berjalan secara optimum. Sedangkan secara umum masalah mengenal pintu air antara lain tidak terjaminnya pemberiao air irigasi karena adanya sedimentasi pada saluran, rembesan atau bocoran yang cukup besar, alat-alat ukur yang tidak berfungsi, pintu air yang tidak dapat dioperasikan secara optimal, dll.

Untuk meningkatkan kinerja operasional eksploitasi air irlgasi, maka perlu segera dilakukan perbaikan pintu-pintu air yang rusak atau hilang. Namun perbaikan pintu sebaiknya jangan menggunakan bahan yang terbuat dari besl, karena selain berslfat korosif juga sangat diminati oleh para oknum yang tidak bertanggung jawab untuk mengambilnya dan dijual.

Pad~ tahun 2009, Balai lrigasi telah mengembangkan bahan alternatif untuk pintu air. Bahan tersebut adalah Glass Fiber Reinforce Polymer (GFRP) dan Glass Fiber Reinforce Cement (GFRC) yang diterapkan di Daerah lrigasi (DI) Cimanuk, Kabupaten Garut. Pada tahun 2010, pintu air GFRP dikembangkan dan mempunyal dua fungsi, yaitu pengatur pembagian air {regulator) dan pengukur aliran (measurement). Plntu lni memiliki tambahan bentuk tonjolan setengah lingkaran yang terletak di bagian bawah pintu dengan diameter 20 em. Pintu air ini telah diterapkan di 01 Jatiluhur, Karawang dan lndramayu.

Hasil diskusi dengan narasumber dan stakeholder terkait prasarana irigasi untuk pintu GFRP yang telah dikembangkan Balai lrigasi, sebaiknya keseluruhan pintu air, baik dari daun pintu, maupun bagian-bagian lainnya dari pintu air diusahakan tidak terbuat dari besi, karena rawan pencurian serta dapat di otomatisaslkan dalam pengoperasiannya. Berdasarkan kondisi tersebut, maka pada tahun 2014 kegiatan penelitlan akan mencakup pengembangan pintu air GFRP dan kontrol otomatisasinya.

Output ini menyajikan rumusan teknologi terapan bagi sarana/prasarana irigasi dengan mengintegrasikan instrumentasi dan bahan alternatif yang dapat digunakan oleh Oirektorat lrigasi dan Rawa dalam melakukan rehabilitasi dan peningkatan fungsi jaringan irigasi.

Manfaat model fisik ini adalah dapat mengetahui alternatif bahan pintu air yang kuat, dilengkapi elektromenis untuk operasinya dan mengurangi kemungkinan pencurian terhadap pintu air. Ruang lingkup pembuatan/rancangan model fisik ini adalah review desain pintu, pengembangan desain pintu air, penerapan model fisik pintu air, dan pengkajian kinerja model fisik.

Pus at Utbang Sumber Daya Air 1

Model Flsilc Pengembongan Teknologi Plntu Air

BAB2 LANDASAN TEORI

Pintu air rnerupakan salah satu bangunan pengatur tinggi muka air. Pintu air difungsikan sebagai bangunan pengontrol untuk mengendalikan tinggl muka air dl saluran. Ada beberapa jenis pintu irigasi (lihat Gambar 1), seperti plntu sorong, radial, dan sebagainy& ;.

(a) Pintu Sorong

, ,./'//,.1'//, .............. ....,, .... Gambar 1.

r//~'//~'//~Z •uo ~..,,...,..._....,..,

Gambar 1 Macam-macam Tipe Pintu (KP-02, 1986)

Pintu ini dipakai dengan tinggi maksimum sampai dengan 3 m dan Iebar tidak lebih dari 3 m. Pintu tipe ini hanya digunakan untuk bukaan kecil, karena untuk bukaan yag lebih besar alatalat angkatnya akan terlalu be rat untuk menanggulangi gaya . gesekan pad a skoneng. Untuk bukaan yang lebih besar dapat dipakai pintu rol, yang memillki keuntungan tambahan karena di bagian atas terdapat lebih sedikit gesekan, dan pintu dapat diangkat dengan kabel baja atau rantai baja. Ada dua tipe pintu rol yang dapat dipertimbangkan, yaitu pintu Stoney dengan roda yang tidak dipasang pada pintu, tetapi pada keranga yang terpisah; dan pintu rol biasa yang dipasanglangsung pada pintu.

Pusat Utbang Sumber Daya Air 2

Model Flsik Pengembangan Telcno/Ofli Plntu Air

Rumus debit yang digunakan untuk plntu sorong yaitu :

Q = K11 a b J2g h1

Dimana:

Q = Debit (m1 /det) K = faktor ali ran tengelam ~ = Koefisien debit a = bukaan pintu b = Iebar pintu 1 = percepatan gravitasi h1 = kedalaman air di de pan pintu di atas ambang

/1/

Lebar standar untuk pintu pembllas bawah (und~rslulc~) adalah 0,50 ; 0,75 ; 1,00 ; 1,25 ; dan 1,50 m. Kedua ukuran terkhir memertukan stang penpngkat

- · •

tiftggl ......... ............ ..... ... .. , ..... .

Gambar 2. Allran di bawah plntu sorong dengan dasar horizontal

Kelebihan yang dimiliki pintu pembllas bawah antara lain: - Tingi muka air hulu dapat dikontrol dengan tepat - Pintu bilas kuat dan sederhana - Sedimen yang dlangkut oleh saluran hulu dapat melewati pintu bilas

Kekurangan yang dimlliki pintu pembllas bawah antara lain : - Kebanyakan benda-benda yang hanyut bisa tersangkut di pintu - Kecepatan ali ran dan muka air hulu dapat dikontrol dengan baik jika ali ran moduler

{b) Plntu Rangkap

Pintu rangkap (dua pintu) adaah pintu sorong/rol yang terdiri dari dua plntu, yang tidak saline berhubungan, yang dapat diangkat atau diturunkan. Oleh sebab itu, pintu-pintu ini dapat mempunyai debit mellmpah (ov~rflowlng dlscharg~) dan debit dasar (bottom discharge). Keuntungan darl pemakaian pintu ini adalah dapat dioperasikan dengan alat angat yang lebih

Pusat Utbang Sumber Dayo Air 3

Mod~ Flsik Pengembangan Telcnologl Plntu Air

ringan. Contoh dari tipe inl adalah tipe pintu segmen ganda (hook type gate). Pintu ini dlpakai dt:mgan tlngi sampai 20 m dan Iebar sampai 50 m.

(c) Plntu Segmen atau Radial

Pintu ini dapat juga menplirkan air melaluf puncak pfntu, denpn jalan menurunkan pintu atau rnemasang katup/tfnakat prak pada puncak pfntu. Debit di atas puncak ini bermanfaat untuk menaelontor benda-benda hanyut di atas bend una.

Kelebihan dari pfntu radial antara lain: Hampir tidak ada aesekan pada pintu Alat penpnakatnva rlnaan dan mudah dieksploitasi Banaunan dapat dfpasana di saluran yanalebar

Kelemahan darf pintu radial antara lain : Banaunan tidak kedap air Biaya pembuatan banaunan mahal Paksi (pivot) pfntu member tekanan horizontal besar jauh diatas pondasi

Ada beberapa hal vans harus dipertimbangkan dalam merencanakan plntu. Berlkut adalah beberapa faktor yana harus dipertimbangkan (KP-o2, 1986) :

Beban yang bekerja pada pintu Alat pengangkat (tenaga mesin atau manusia) Kedap air atau sekat Bahan banaunan (material pintu)

(d) Pembebanan Plntu

Pada pintu sorong tekanan air diteruskan ke skoneng, dan pada pintu radial ke bantalan pusat. Pintu sarong kayu dfrencana sedemikian rupa sehinga masina-masing balok kayu mampu menahan beban dan meneruskannya ke skoneng. Untuk pintu sorona baja, aaya tersebut harus dibawa oleh balok.

Tf : ~-~ }'1"

t t-\%

Gambar 3 Gaya-gaya yang bekerja pada pintu


Model Flsik Pengembangan Telcnologl Plntu Air

Apabila suatu benda berada di dalam zat cair yang diam, maka akan mengalami gaya hidrostatik yang diakibatkan oleh tekanan zat cair. Tekanan tersebut bekerja tegak lurus terhadap permukaan benda. Gaya hidrostatik yang bekerja pada benda tersebut, dfpenaaruhi oleh bentuk permukaan benda. Gaya hidrostatik pada bidang datar tPgak (Gambar 2), dapat ditentukan sebagai berikut :

1 2 F= -.p.g.h .8

2 /2/

2 a, =-.h

3 /3/

Dimana, F : gaya hidrostatik, a, : tttlk tangkap gaya hldrostatik dlukur dari permukaan air, h : kedalaman air, dan 8 : Iebar bidang yang dttinjau tegak lurus bldang Gambar (4).

z=O !

h

z=-h

p=p.g.h B

Gambar 4 Gaya Hidrostatik Pada Bidang Datar Tegak

Pusctt Utbang Sumber Daya Air 5

3.1. Pintu Air GFRP


BAB3 RANCANGAN MODEL FISIK

Pengembangan pintu air irigasi dengan bahan alternatif selain besi dan kayu sudah dilaksanakan oleh Balai lrigasi pada tahun 2010, yaitu dengan pintu Glass Fiber Reinforce Polymer (GFRP). Pintu GFRP ini cukup baik kinerjanya dilapangan, terbukti pada saat monitoring pada tahun 2013 pintu masih berfungsi baik secara struktur dan fungsional. Pintu GFRP yang dikembangkan tahun 2010 bersifat pejal sehingga untuk dimensi yang kecil cenderung berat jika dioperasikan, dan kekuatannya berlebih dalam meredam beban yang ada. Pengalaman sejak tahun 2010 dalam menerapkan pintu GFRP tersebut mem berikan masukan jika terdapat alternatif bahan pintu GFRP yang lebih ringan, namun tetap kuat secara struktur.

Pengembangan pintu air melaluitahap review desain pintu GFRP {Glass Fiber Reinforce Polymer) dan pengembangan pintu GFRP. Review pintu GFRP didapatkan alternatif campuran pintu GFRP seperti pada gambar 5 dibawah. Material fiber tersebut tidak bersifat pejal secara keseluruhan, karena terdapat bahan yang berbentuk seperti sarang tawon. Spesifikasi bahan alternatif untuk kedua tipe pintu dapat dilihat pada tabel1.

(1) (2)

Gambar 5. Alternatif Bahan Pintu GFRP



Tabel1 Spesifikasi Teknis Bahan Alternatif Pintu Air

Tipe Bahan Alternatif Spesifikasi Teknis Pintu

Tipe 1 • Panel Honeycomb PP8-80 tebal 8 mm

• Lantex Coremat XM 10mm

• 1 ply CSM E-Giass 450 TGI

• Matrix: Yukalac 157 BQTN-EX Tipe 2 • Panel Honeycomb PP8-80 tebal8 mm

• 1 ply Gelcoat + Pig LR Anchusa Blue

i • 1 ply CSM 450 Taiwanglass

• 1 ply SB Combo Mat 1250

• Gelcoat: Yukalac G-123T-EX I

• Matrix : Yukalac 157 BQTN-EX I

Model fisik pintu air yang diterapkan di dua lokasi berbeda ya itu Daerah lrigasi Boro dan Daerah l rigasi Cihea, dimensi pintu air yang dibuat berukuran 80x150 em, 70x150 em dan hasil pembuatan pintu dapat dilihat pada gambar 6.

Gambar 6 Pintu GFRP dengan inti Honeycomb


Mod~ Fisik Pengembangan Telcnologl Plntu Air

3.2. Elektromekanls Plntu Air

Pengembangan plntu air GFRP aikan dilenskapi dengan kontrol elektromekanis. Hal lnl untuk memudahkan pelaksanaan operasi jlka lokasi pintu berada jauh dari permuklman serta untuk lebih mengeflsienslkan waktu operasl. Konsep elektromekanis pintu akan menaunakan pneumatic linier sebagai pen1angkat plntunya, serta monftorins data dan perlntah bukaan pintu akan menaunakan website. Desaln elektromekanis pintu dapat dlllh;a)t pada gambar 7 dan gambar 8 dibawah. ·.

Gambar 7 menunjukkan pintu air akan diangkat menaunakan pneumatic linter yang telah dflenakapi dengan penyanaa dibagian sampinanya. Pemasangan dilapangan akan dikombinaslkan dengan beton sehinaa peralatan tldak terlihat untuk menghindarl pencurian.

Gambar 8 menunjukkan Sistem penaerak yang akan digunakan adalah pneumatic linier. Tipe ini dianaap efisien jika dibandingkan dengan menuunakan hid""aulik sebasai sistem penaeraknya. Sistem penaerak pada pintu akan dipasang vertikal sehinaa memintmallslr bahan bahan yang terbuat darl komponen elektronika untuk terlihat secara kasat mata. Komponen komponen tersebut akan diletakkan didalam beton pembungkus sehinaa diharapkan tldak menarik perhatian untuk dicuri.

Data yang dibaca dari pneumatic tinier kemudlan dapat dibaca melalul f!ncodt!r dan microcontrol/er untuk selanjutnya dlkomunlkasikan dengan penaelola irigasl setempat menuunakan cloud VPN. Data tersebut dapat diakses baik menggunakan komputer desktop maupun mobile gadget.


Model Flslk Pengembangan Telcnologi Plntu Air

~ PneuMo. tic Lineo.r

--

--c=::::J

- Plntu Air GFRP '

L....- ~

J,.~ 2. 00

1.00

Gambar 7. Desain Pintu Elektromekanis

Pusat Utbong Sumber Daya Air 9

DRIVER

---=t~----·~

'P - 3G Connection

' CLOUO

VP I


+

·<ECE

Ttlht.PA J

l =---~· =- _ __, c---:---- -::

..... __

_ ER

DESKTOP

Gambar 8. Konsep Elektromekanis pada Pintu Air


Model Fisik Pengembangan T eknologi Pintu Air

3.3. Catu Daya

Penempatan pintu air yang jauh dari permukiman warga memerlukan tenaga yang akan memanfaatkan tenaga surya sebagai sumber tenaganya. Sumber catu daya seperti terlihat pada gam bar 9 akan menggunakan solar cell sebagai sumber tenaganya. Jumlah solar cell yang digunakan pada satu sistem AWS pintu air elektromekanis berjumlah 2 x SOwP, sedangkan baterai yang digunakan berjumlah 3 x 38Ah. Total alat catu daya yang digunakan tersebut berdasarkan kebutuhan sistem pintu air dan secara teoritis dapat bertahan selama 2 hari tanpa cahaya matahari sama sekali.

PI TUAIR ELEKlRO EKA IS

S ·tar

• S arCell C

Gambar 9. Konsep Catu Daya pada Pintu Air

Pus at Utbang Sumber Oaya Air

S •far

L. '

11

Mod~ Flsik PengembQngan Telcnologl Plntu Air

BAB4 PEMBUATAN DAN PENGUJIAN

Metode pengujian, pemantauan dan evaluasi kinerja Model fisik pintu air dilakukan melalui pengujian bahan, pembuatan model fislk, dan uji kinerja model fisik. Pengembangan pintu air dilakukan dengan penaujlan bahan altematlf pintu air hasll penelitian pintu GFRP (gloss Fiber Reinfo~ Polymer) dan· pengembangan konsep elektromekanfsnya, kemudian dllakukan pembuatan plntu elektromekanis dan penerapan dilapangan. Data primer yana diaunakan adalah hasfl penaujian laboratorium bahan altematif pintu, dan data kinerja pintu elektromekanisnya. Evaluasi kinerja terhadap pintu dilakukan terhadap lendutan yang terjadi dilapangan, dan kinerja elektromekanis dalam pelaksanaan operasi pintu air irigasi.

Penaujian bahan altematif dllakukan dl Laboratorfum Puslitbana Permukiman, sedangkan pengujian hidraulika allran air dilaksanakan di Laboratorium Balallrigasi.

Pqujian di laboratorium Hldraullka dllakukan untuk mendapatkan karakterfstik hldraulika dari pintu GFRP. Pengujlan inl dilakukan di Laboratorium Hldrolika, Balal lrlaasi, Puslitbana denaan cara memasang pintu dan rangkanya pada bangunan ujl. Kemudlan diujikan untuk berbapi macam tinggi bukaan pintu, mulai dari 3, 9 dan 12 em. Kemudian diamatl tlnai muka air pada baglan hulu dan hilfr darl pintu serta dlamati debit aliran air yar11 ada pada bagian hfllr plntu. Sehingga akan diperoleh hubunpn antara tinai muka air di hulu dan hillr serta debltnya.

----~·· -~ ~-~----~

Gambar 10. Aliran yang melalui pintu sorong

Data yang diambil dianallsls mengunakan persamaan untuk menentukan nilal debit. Rumus yang digunakan sebagai berikut:

Q = Cd.b.w . .J2g(h1 - w) /4/

Dimana Cd : koefisien pengaliran, b : Iebar saluran (m), w : bukaan pintu (m), 1 : percepatan gravitasi ( 9,81 m3/det), dan h1 : tinai air di muka pintu (m).

Penerapan model flsik dilaksanakan di dua lokasi, yaitu 01. Boro dan 01. Cihea. Pemantauan data dan evaluasi kinerja dilakukan terhadap kekuatan bahan alternatif serta kinerja elektrome~anis dalam melaksanakan operasi pintu air irlgasi. Pem~ntauan akan melibatkan

Pusat Utbong Sumber Daya Air 12

Model Fisik Pengembangan Tekno/ogi Pintu Air

pengelola irigasi setempat agar sekaligus memberikan pelatihan terhadap pengelola irigasi

setempat dalam mengatur pintu elektromekanis.

Pintu air elektromekanis dipasang pada pintu sadap tersier bangunan bagi BCDK 6, Cihea,

Cianjur dan Purworejo. Pintu air eksisiting pada saluran tersier berukuran Iebar SO em dengan

pergerakan ulir. Untuk mengakomodir sistem elektromekanis yang dipadukan dengan daun

pintu fiberglass, dilakukan beberapa penyesuaian pada rangka siku pintu dan Iebar bukaan

(Gambar 11). Selain itu dipersiapkan pula pondasi untuk tiang panel catu daya dan kontrol

serta panel kompresor. Panel yang telah disiapkan membutuhkan pondasi untuk tiangnya,

proses pembuatan pondasi panel catu daya, kontrol serta kompresor dapat dilihat pada

gambar 12. Hasil penyesuaian rangka siku untuk pintu dan pembuatan pondasi untuk catu

daya, kontrol dan kompresor terdapat pada Gambar 13. Hasil instalasi panel serta pintu air

elekt~omekanis terdapat pada Gambar 14 dan Gam bar 15.

Gambar 11 Penyesuaian rangka siku dan Iebar bukaan pintu: pembongkaran pintu eksisting;

penyesuaian Iebar pintu; pemasangan kembali

Gambar 12. Pembuatan pondasi panel catu daya dan kontrol serta panel kompresor:

penyiapan lahan; pembuatan pasangan; finishing



Gambar 13. Hasil penyesuaian rangka dan pembuatan pondasi



Gambar 14. Hasil pemasangan pintu air elektromekanis di Cianjur

Gambar 15. Hasil pemasangan pintu air elektromekanis di Purworejo

Pergerakan buka tutup pintu dapat dilakukan dengan menekan tombol pada panel penggerak hidrolis, kedepannya akan dikembangkan dengan sistem perintah melalui gadget. Berdasarkan pengujian elektromekanis pintu yang telah dipasang di Cihea, Cianjur menunjukkan bahwa pintu mampu .beroperasi dengan baik dengan sistem elektromekanisnya. Pada tekanan 0.5 -2.5 bar pintu elektromekanis dapat beroperasi dengan pergerakan 50 em baik itu pergerakan

Pus at Litbang Sumber Daya Air 15

Model Flslk Pengembangan Telcnologl Plntu Air

mengangkat pintu maupun menurunkan pintu membutuhkan waktu sekitar 10 detik. Pintu air elektromekanis mampu bekerja maksimal pada tekanan 2,5 bar. Satu kall pensislan tabunasas oleh kompresor (dari 0.5 hlnaa 2.5 bar) cukup untuk mengerakan 2 kali pef'lerakan buka/tutup pintu.


Model Flslk Pengembangan Telcnolog/ Plntu Air

BABS EVALUASI KINERJA DAN PENERAPAN

Pengujian terhadap bahan alternatif pfntu dilaksanakan di laboratorium Bahan Bangunan · Puslitbang Permukiman. Pengujian kuatlenturdilakukan terhadap sampel ~~an berukuran 500 mm x 150 mm x10 mm. Selamapengujlan berlangsuna, sampel tidak mensalami patah tetapi hanya mensalami retakan kecil. Halinf menunjukkan bahwa sifat bahan cukup elastis. Hasil pengujian dapat dilihat pada tabel 2.

Tabel 2 Hasil Ujf laboratorium Bahan Altematif Pintu Air

Tabel 2 menunjukkan bahwa bahan tipe 1 mempunyai karakteristik lebih baik dfbandfngkan dengan bahan lainnya. Hal lni memang sesuai dengan karakteristik campurannya, tipe 1 yang terdiri dari panel honeycomb dan bahan lainnya membuat material tersebut cukup kaku dan berat dlbandlngkan dengan bahan lalnnya. Bentuk bahan yana dfhasilkan dari campuran tipe 1 merupakan bahan yang pejal, sedan1kan untuk tlpe 2 merupakan bahan yana beronaa karena panel honqcomb yana dlpakal tidak dllsi dengan campuran resin lainnya. Tipe 1 dan 2 jfka dilihat pada tabel 2 terlihat mempunyai berat jenis kurana dari 1, hal ini akan menaakibatkan bahan pintu terapuna pada aliran air.

Analisis pembebanan pada pintu air untuk Iebar SO em pada kondlsi level muka air maksimum 60 em menunjukkan beban maksimum sebesar 90 kg. Perhitu01an kontrol terhadap lenturan didapatkan beban maksimum yans dapat ditahan oleh material komposit pada tfpe 1 sebesar 399,36 kg, serta tipe 2 sebesar 290,56 kg. Perbandfngan beban terhadap kuat lentur dapat dilihat pada gambar 16.



400

350

N" 300 E u

b:a 250 :.. ~ 200 +J c ~ 150 +J nJ ~ 100

so 0

Beban dan Bahan Alternatif Pintu

Be ban

Tipe 1

Tipe 2

Gambar 16 Perbandingan Beban dan Kuat Lentur Bahan Alternatif Pintu

Hasil perbandingan beban dan kuat lentur bahan alternatif pintu untuk kedua tipe yang ditunjukkan pada gambar 16 didapatkan bahwa material dengan tipe 1 sebesar 440 %,

sedangkan tipe 2 sebesar 320%. Hasil perbandingan ini menunjukkan kedua material tersebut cukup mampu menahan beban jika digunakan sebagai pintu air dengan tinggi maksimum air sebesar 60 em.

Hasil pengujian tersebut juga merupakan dasar untuk pembuatan pintu air yang akan diterapkan dilapangan. Bahan tipe 1 yang mempunyai kekuatan lebih besar dari bahan tipe 2 dipilih untuk diterapkan dilapangan karena mempertimbangkan pengembangan selanjutnya jika akan digunakan untuk ukuran pintu yang lebih besar, sifat pintu yang pejal cukup memberikan kekuatan lebih dibandingkan pintu tipe 2 yang berongga.

Bahan pintu ini telah diuji dilaboratorium bahan bangunan Pusat Penelitian dan pengembangan Permukiman, Kementerian Pekerjaan Umum. Hasil pengujian menunjukkan kedua tipe pintu alternatif berbahan fiber glassdengan inti Honeycomb cukup mampu menahan beban yang bekerja pada pintu. Berdasarkan hasil pengujian tersebut kemudian dibuat pintu air yang sesuai untuk diterapkan di lokasi penelitian. Pembuatan kontrol elektromekanis pintu yang akan membantu dalam operasi pintu masih dalam tahap pengembangan.

Pengujian hidraulika aliran pada pintu air dilaksanakan di laboratorium hidraulika Balai irigasi. Gambar penempatan pintu dalam pelaksanaan pengujian dapat dilihat pada gambar 17 berikut.



Gambar 17. Detail posisi pintu pada pengujian hidraulika

Pengujian dilakukan dengan mengalirkan debit dari ambang tajam menuju pintu-pintu air. Jika

salah satu pintu terbuka, pintu yang lain ditutup hingga dipastikan tidak ada kebocoran pada

pintu yang tertutup. Setiap pintu dilakukan pengujian dengan 3 tinggi bukaan yang berbeda,

mulai dari 3, 9 sampai dengan 12 em. Untuk memperoleh grafik hubungan debit dengan tinggi

air didepan pintu maka setiap pengujian menggunakan 5 debit yang berbeda.



' ___,;,_;

Gambar 18. Ambang Tajam pada Pengujian Hidraulika Pintu Air

Ketinggian air yang melalui ambang tajam diukur menggunakan point gauge. Dari pengukuran ini dapat diketahui debit yang melewati ambang tajam berdasarkan kalibrasi yang dilakukan sebelumnya. Aliran yang melewati ambang tajam kemudian menuju ke salah satu pintu air yang dibuka seperti pada gam bar 19.

Gambar 19. Aliran yang melalui pintu air

Dibagian depan dan belakang pintu air dipasang point gauge untuk mengukur ketinggian air. Dengan menggunakan rumus Crum de Gruyter di cari debit air yang melalui pintu. Jumlah debit yang melalui pintu air haruslah mendekati jumlah debit yang melimpas dari ambang tajam. Hal ini digunakan untuk mengecek tidak ada kebocoran pada pintu air lainnya. Hasil pengujian hidraulika pintu air dapat dilihat pada tabel 3 dan nilai cd dapat dilihat pada gambar 20.


Model Flsllc Pengembangan Telcnologl Pin~ Alr;.

Tabel 3. Hasll Pengujian Pintu Air GFRP Tipe 500

Pintu GFRP Tipe 500 Kalfbrator

Tinai Air (h) H Q w

Cd Q (lt/det) (m) hulu hilir (m) . (lt/det) (m) (m)

0,03 0,160 0,038 0,990 20,72 0,055 19,76

0,03 0,245 0,047 0,933 26,64 0,065 24,67

0,03 0,352 0,035 0,933 32,61 0,075 30,55

0,03 0,461 0,029 0,938 37,72 0,082 34,92

0,03 0,580 0,035 0,944 42,61 0,090 41,17

0,09 0,187 0,084 0,955 53,69 0,109 54,93

0,09 0,222 0,084 0,931 62,63 0,116 60,86

0,09 0,235 0,087 0,930 65,64 0,122 66,16

0,09 0,285 0,088 0,933 76,12 0,127 70,75

0,09 0,327 0,088 0,943 83,92 0,130 73,57

0,12 0,216 0,110 0,947 71,21 0,130 73,57

0,12 0,231 0,110 0,936 76,57 0,135 78,39

0,12 0,249 0,110 0,933 82,55 0,140 83,36

0,12 0,267 0,110 0,933 88,12 0,147 90,56

0,12 0,292 0,110 0,941 95,32 0,153 96,96


Model Fisik Pengembangan T eknologi Pintu Air

• 1 • . . " . • . . . ...

0.8

"0 0.6

u

0.4

0.2

0 .. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

(hl/w)

Gambar 20. Grafik Koefisien Cd Pintu Air

Untuk memudahkan operasional di tingkat lapangan dan juga keperluan otomatisasi pintu

irigasi, maka perlu dibuat kurva hubungan antara rasio tinggi aliran di hulu pintu {h1) dan

bukaan pintu {w) dengan koefisien pengalirannya (Cd). Pada gambar dan tabel diatas hasil

eksperimen untuk pintu GFRP tersebut memiliki nilai Cd rata rata sebesar 0,958. Dengan nilai

Cd mendekati 1, maka pintu air GFRP memiliki tingkat akurasi pengukuran/prediksi debit yang

baik. Maka pintu ini layak digunakan untuk pengaturan dan pengukuran air di dalam sa luran.

Hasil perhitungan nilai Cd ini kemudian akan digunakan untuk membuat grafik lengkung debit

yang akan digunakan sebagai dasar pembuatan pemrograman bukaan pintu elektromekanis.

Secara konseptual hal ini berbanding terbalik dengan alat ukur debit real time dan akumulasi

volume. Alat ukur debit real time dan akumulasi volume menggunakan level untuk

mendapatkan nilai debit berdasarkan data grafik lengkung debit pada bangunan atau saluran

tersebut, sedangkan pintu air elektromekanis akan menggunakan input perintah data debit

yang dibutuhkan untuk membuka pintu air sesuai dengan data lengkung debit pada pintu

terse but.

Hasil pengujian juga menunjukkan pintu air elektromekanis dapat berfungsi dengan baik pada

saat kondisi saluran penuh. Hal ini menunjukkan kinerja pintu air dapat berfungsi optimal pada

ketinggian maksimall m.

Mod~/ Flslk Pengembangon Telcnologl Pfntu Air

BAB6 PENUTUP

Model fisik pengembangan teknologi pintu air merupakan suatu upaya pengembangan pintu air yang dilakukan dengan pengujian bahan altematif plntu air hasil pen hlitian bahan Glass Fiber Reinforce Polymer (GFRP) dan pengembangan konsep elektromekanisnya. Pintu air yang

. digunakan berbahan fiber glass dengan inti Honeycomb van& berdasarkan hasil pengujian cukup mampu menahan beban yang bekerja pada plntu.

Pengujian aliran pintu berbahan GFRP tlpe 500 menunjukkan tlngkat akurasl pensukuran/prediksl debit yang balk yang dibuktikan dengan nllai Cd sebesar 0,958. Maka pintu ini layak digunakan untuk pengaturan dan pengukuran air di dalarn saluran.

Sistem pengerak elektromekanis pada pintu air menaunakan tipe pneumatic llnler. Sumber energi menuunakan solar cell dengan jumlah 2xSOWp per satu sistem, sedangkan baterai yang digunakan berjumlah 3 x 38 Ah. Data yang dibaca oleh pneumatic linier kemudlan dlbaca melalui enconder dan microcontroller untuk selanjutnya dikomuni!~asikan dengan pengelola irigasl setempat menuunakan cloud VPN. Data tersebut dapat diakses menuunakan computer desktop maupun mobile gadget.


Model Flslk Pengembangan Teknologl Pfntu AlT.

DAFTAR PUSTAKA

Balai lrigasi. 2010. Pengembangan Plntu Air lrigasl GFRP (Glass Fiber Reinforce Plastic). Balal lrigasi, Puslitbang SDA, Balltbang, Kementrlan PU.

Balai lrigasi. 2011. Rancang Bangun Plntu Air Bahan GFRP (Glass Fiber Reinforce Polymer). Balai lrigasi, Puslitbang SDA, Balttbang, Kementrlan PU.

Direktorat lrigasi. 2010. Standar Perencanaan /r/gasl - Krlterla Perencanaan Bag/an Jarlngan lrigasi (KP-D1). Direktorat lrlgasl, Direktorat Jenderal Sumber Daya Air, Kementertan Pekerjaan Umum.

Direktorat lrlgasi. 2010. Standar Perencanaan lrigasl- Krlteria Perencanaan Baglan Bangunan (KP-04). Direktorat lrigasi, Direktorat Jenderal Sumber Daya Air, Kementerian Pekerjaan Umum.

Kraatz, D.B., I.K. Mahajan. 1975. Small Hydraulic Structures- Volume I. Food and Agriculture Organization of The United Nations, Rome.


J ' j

' '\ \

'

'·

\ . \

' ' i_

t.

-~-

Model Fisik Pengembangan Teknologi Pintu Air - simantu

Documents

Transcript of Model Fisik Pengembangan Teknologi Pintu Air - simantu