Efektivitas Desain Surge Tank untuk Mengendalikan Efek Water Hammer pada Pembangkit Listrik Tenaga Air

Water hammer adalah fenomena yang terjadi pada saluran perpipaan tertutup ketika kecepatan dan aliran air berubah akibat penutupan saluran secara tiba-tiba. Fenomena ini dapat mengakibatkan kerusakan pipa (bursting of pipe lines) karena tekanan fluida yang sangat tinggi. Kasus kerusakan pipa banyak terjadi pada pipa berdimensi panjang seperti pipa penstock yang menyalurkan air dari bendungan ke rumah pembangkit (power house) pada sistem PLTA bendungan. Untuk mengurangi efek dari water hammer pada pipa penstock, digunakan bangunan surge tank sebagai peredam energi dari tekanan air di dalam pipa. Alat surge tank akan digunakan sebagai model fisik untuk simulasi kondisi hidrolika. Alat ini dilengkapi dengan dua tempat tampungan, pipa penstock, pipa surge tank, dan katup (valve) pada bagian ujung pipa. Tampungan pertama pada alat surge tank mewakili volume dari inflow sungai, sedangkan tampungan kedua mewakili fungsi reservoir. Pengamatan akan dilakukan terhadap tinggi muka air dan waktu osilasi air pada pipa surge tank setelah katup ditutup secara cepat. Penelitian surge tank dilakukan dengan menggunakan beberapa variasi alternatif sebagai model, yaitu perubahan panjang pipa penstock dan diameter pipa surge tank. Pada penelitian ini, dimodelkan dua variasi diameter pipa surge tank dan tiga panjang pipa penstock dengan dua jenis aliran. Variasi dilakukan dengan mengubah pemasangan diameter alat surge tank dan panjang pipa penstock. Parameter yang diamati pada penelitian ini adalah elevasi muka air pada pipa surge tank dan waktu aliran mencapai steady state flow saat terjadi fenomena water hammer. Berdasarkan hasil analisis, diameter pipa surge tank memengaruhi tinggi muka air pada surge tank. Semakin luas permukaan pipa surge, maka amplitudo osilasi air akan semakin rendah. Variasi d1 menghasilkan perbedaan tinggi muka air hingga 21,5 cm lebih rendah dari variasi d2. Panjang pipa penstock juga berpengaruh elevasi muka air pada pipa surge dan dalam menentukan waktu osilasi massa. Semakin panjang pipa penstock, maka waktu yang diperlukan aliran air untuk bertransmisi akibat water hammer akan semakin lama. Aliran air pada pipa tertutup juga dipengaruhi oleh gaya gesek air dengan pipa yang menyebabkan kehilangan energi. Hal ini akan memengaruhi kecepatan aliran dan waktu transmisi air di dalam pipa. Hubungan antara elevasi muka air pada surge tank dan waktu steady state menghasilkan persamaan eksponen regresi asimtot. Dari penelitian ini, diperoleh desain surge tank dengan variasi yang dapat menurunkan amplitudo osilasi air pada pipa surge tank dengan waktu steady state yang paling cepat. Model dengan diameter pipa surge 7,64 cm dan panjang penstock 1,56 m adalah model surge tank yang paling efektif dalam mereduksi efek water hammer. ================================================================================================ Water hammer is a phenomenon that happens in closed conduits when the water velocity and flow changes because of the sudden closed. This phenomenon can cause the bursting of pipe by the very high fluidal pressure. The cases of bursting pipe often happen on the long dimensional pipes such as penstock that distributes water from reservoir to the power house in hydroelectric power plants system. To reduce the water hammer effect in the penstock, surge tank is used as an energy reducer. Surge tank would be used as a physical model to simulate hydraulic condition. This model is equipped with two container boxes, penstock, surge tank pipe, and a valve at the end of the pipe. The first container represents volume from inflow, meanwhile the second container acts as the reservoir. The observation comprises of water level and mass oscillation in surge tank after the valve is closed rapidly. Fluctuation of mass oscillation in surge tank is temporary until the water level reaches its steady state level and represents the water level of upstream condition. The research of surge tank would use some alternative variants as parameters, such as the length of penstocks and surge tank pipe’s diameter. In this research, two variations of surge tank diameter and three different length of penstock pipes with two kind of flows are being observed. These variations will be installed in the surge tank model. The parameters of this research are water level in the surge tank and the wave travel time to reach steady state flow when water hammer phenomenon occurs. Diameter of surge tank affects water level because of its surface area. The amplitude of water oscillation will be decreased as the surface area of surge tank increases. When d1 is used, it resulted in decreasing the water level to 21,5 cm lower than the result of d2. The length of penstock governs the elevation of water level and water oscillation time. Penstock with longer size will make the longer time for wave transmission to propagate along the pipe. Furthermore, the friction factor takes role in the head loss and wave time travel in penstock. Subsequently, the relation of water level and steady state reaching time would be determined as an asymptot regression of exponential equation. The objective of this research is to design of surge tank which can decrease the water oscillation amplitude with the fastest steady state periode. Hence, the most suitable design of surge tank to reduce the effect of water hammer is by using the diameter of surge tank in 7,64 cm and length of penstock in 1,56 m

OPTIMASI POLA TANAM MENGGUNAKAN PROGRAM LINIER (WADUK BATU TEGI, DAS WAY SEKAMPUNG, LAMPUNG)

Waduk Batu Tegi terletak di DAS Way Sekampung,SWS Way Seputih-Way Sekampung, Batu Tegi, Kecamatan Air Naningan, Kabupaten Tanggamus, Lampung. Waduk ini berfungsi sebagai penyedia air untuk irigasi, penyedia air baku, dan Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA). Ketersediaan air tampungan waduk dipengaruhi oleh faktor musim dan kebutuhan manusia akan air. Dampak terbesar yang terpengaruh oleh ketersediaan air waduk adalah kebutuhan air untuk irigasi. Dengan keterbatasan volume air yang tersedia di waduk, dilakukan optimasi agar dapat mengoptimalkan kebutuhan air untuk irigasi yang menentukan intensitas tanam suatu lahan, air baku untuk sektor domestik dan non-domestik, dan potensi PLTA. Tujuan dari optimasi pola tanam adalah menentukan harga maksimal hasil panen yang dapat dihasilkan suatu lahan dengan jenis tanaman yang berbeda. Optimasi dalam kasus ini dilakukan dengan menggunakan program linier program bantu Quantity Methods for Windows. Perhitungan optimasi dengan pola tanam rencana dilakukan agar optimasi berupa intensitas tanam menghasilkan panen yang lebih maksimal jika dibandingkan dengan pola tanam eksisting. Dari hasil analisis yang telah dilakukan, didapatkan kesimpulan bahwa debit andalan 80% waduk yang terbesar adalah 76,7 m3/detik yang terjadi pada Bulan Februari dan yang terkecil adah 4,30 m3/detik yang terjadi pada Bulan Oktober, model alternatif pola tanam yang menghasilkan luas lahan dan keuntungan hasil panen paling optimum adalah Alternatif 5, besar kebutuhan air untuk irigasi dari alternatif 5 adalah 346,2 x 10 6 m3dalam satu tahun, besar kebutuhan air untuk air baku saat kondisi jam puncak pada tahun 2010 adalah 27,69 m3 x 10 6 m3 dan kebutuhan air untuk PLTA adalah 734,8 m3 x 10 6 m3, serta keuntungan maksimal yang didapatkan dari hasil produksi lahan sawah dengan menggunakan pola tanam alternatif 5 adalah Rp 1.890.843.057.506,00. ================================================================================ Batu Tegi Reservoir is located in Way Sekampung Drainage Basin, Unit of Way Seputih-Way Sekampung River Basin, Batu Tegi, Air Naningan Sub-District, Tenggamus Regency, Lampung. This reservoir served as a water provider for irrigation, raw water, and hydroelectric power plant. Reservoir’s water supply availability is affected by seasons and people’s water demands. The biggest impact of reservoir’s water supply availability is from irrigation water demands. With the limited availability of water volume in reservoir, optimization is needed to optimize water demands for irrigation which will determine cropping intensity of the area, raw water in domestic and non-domestic sector, and hydroelectric power plant potential. The main purpose of optimizing the cropping patterns is to determine the cost of maximum yields that produced by some areas with different types of plants. Optimization in this case is supported by linear program on Quantity Methods for Windows Program. The calculation of cropping patterns plans are to give the results of optimized cropping intensities that will produce greater yields compared to the yields produced by the existing cropping pattern. These are the conclusions from the analyses that have been done, the biggest 80 percents dependable discharge reservoir was 76,7 m3/s which happened in February and the smallest was 4,30 m3/s which happened in October, alternative cropping patterns model that produced optimum land area and yields profit was the fifth alternative, irrigation water demand from alternative 5 was 346,2 x 10 6 m3 per year, raw water demand at peak rate in 2010 was 27,69 m3 x 10 6 m3 and hydroelectric power plant’s water demand was 734,8 m3 x 10 6 m3, and the maximum profit that was resulted by using alternative 5 production was Rp. 1.890.843.057.506,00

Optimasi Pola Tanam Menggunakan Program Linier (Waduk Batu Tegi, Das Way Sekampung, Lampung)

Waduk Batu Tegi terletak di DAS Way Sekampung,SWS Way Seputih-Way Sekampung, Batu Tegi, Kecamatan Air Naningan, Kabupaten Tanggamus, Lampung. Waduk ini berfungsi sebagai penyedia air untuk irigasi, penyedia air baku, dan Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA). Dengan keterbatasan volume air yang tersedia di waduk, dilakukan optimasi agar dapat mengoptimalkan kebutuhan air untuk irigasi yang menentukan intensitas tanam suatu lahan, air baku untuk sektor domestik dan non-domestik, dan potensi PLTA. Tujuan dari optimasi pola tanam adalah menentukan harga maksimal hasil panen yang dapat dihasilkan suatu lahan dengan jenis tanaman yang berbeda. Optimasi dalam kasus ini dilakukan dengan menggunakan program linier program bantu Quantity Methods for Windows. Perhitungan optimasi dengan pola tanam rencana dilakukan agar optimasi berupa intensitas tanam menghasilkan panen yang lebih maksimal jika dibandingkan dengan pola tanam eksisting. Dari hasil analisis yang telah dilakukan, didapatkan kesimpulan bahwa debit andalan 80% waduk yang terbesar adalah 76,7 m3/detik yang terjadi pada Bulan Februari dan yang terkecil adah 4,30 m3/detik yang terjadi pada Bulan Oktober, model alternatif pola tanam yang menghasilkan luas lahan dan keuntungan hasil panen paling optimum adalah Alternatif 5, besar kebutuhan air untuk irigasi dari alternatif 5 adalah 346,2 x 10 6 m3dalam satu tahun, besar kebutuhan air untuk air baku saat kondisi jam puncak pada tahun 2010 adalah 27,69 m3 x 10 6 m3 dan kebutuhan air untuk PLTA adalah 734,8 m3 x 10 6 m3, serta keuntungan maksimal yang didapatkan dari hasil produksi lahan sawah dengan menggunakan pola tanam alternatif 5 adalah Rp 1.890.843.057.506,00

Optimasi Pola Tanam Menggunakan Program Linier (Waduk Batu Tegi, Das Way Sekampung, Lampung)

Waduk Batu Tegi terletak di DAS Way Sekampung,SWS Way Seputih-Way Sekampung, Batu Tegi, Kecamatan Air Naningan, Kabupaten Tanggamus, Lampung. Waduk ini berfungsi sebagai penyedia air untuk irigasi, penyedia air baku, dan Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA).Dengan keterbatasan volume air yang tersedia di waduk, dilakukan optimasi agar dapat mengoptimalkan kebutuhan air untuk irigasi yang menentukan intensitas tanam suatu lahan, air baku untuk sektor domestik dan non-domestik, dan potensi PLTA. Tujuan dari optimasi pola tanam adalah menentukan harga maksimal hasil panen yang dapat dihasilkan suatu lahan dengan jenis tanaman yang berbeda. Optimasi dalam kasus ini dilakukan dengan menggunakan program linier program bantu Quantity Methods for Windows. Perhitungan optimasi dengan pola tanam rencana dilakukan agar optimasi berupa intensitas tanam menghasilkan panen yang lebih maksimal jika dibandingkan dengan pola tanam eksistingDari hasil analisis yang telah dilakukan, didapatkan kesimpulan bahwa debit andalan 80%  waduk yang terbesar adalah 76,7 m3/detik yang terjadi pada Bulan Februari dan yang terkecil adah 4,30 m3/detik yang terjadi pada Bulan Oktober, model alternatif pola tanam yang menghasilkan luas lahan dan keuntungan hasil panen paling optimum adalah Alternatif 5, besar kebutuhan air untuk irigasi dari alternatif 5 adalah 346,2 x 10 6 m3dalam satu tahun, besar kebutuhan air untuk air baku saat kondisi jam puncak pada tahun 2010 adalah 27,69 m3 x 10 6 m3 dan kebutuhan air untuk PLTA adalah 734,8 m3 x 10 6 m3, serta keuntungan maksimal yang didapatkan dari hasil produksi lahan sawah dengan menggunakan pola tanam alternatif 5 adalah Rp 1.890.843.057.506,00