Pages

Kamis, 17 Desember 2009

Rancangan Sistem Transportasi Fluida Ladang Garam Sumenep Madura

I. PENDAHULUAN

Natrium Klorida biasanya disebut Garam, adalah komponen utama dalam bahan masakan, harganya relatif terjangkau dan tersedia di banyak tempat. Garam merupakan salah saru kebutuhan vital bagi masyarakat.

Berdasarkan catatan Departemen Perindustrian dan Perdagangan, dalam satu tahun Indonesia membutuhkan garam lebih dari 2,1 juta ton per tahun terdiri atas garam konsumsi dan industri. Kebutuhan garam untuk industri soda menempati urutan teratas yaitu 76 %, diikuti untuk kebutuhan industri pengeboran minyak (15 %) dan jenis industri lain seperti kulit, kosmetik, sabun, dan es (9 %). Kebutuhan garam konsumsi untuk makanan merupakan 72 % sedangkan sisanya dibutuhkan untuk bahan penolong dalam industri makanan. Konsumsi garam per kapita adalah 3 kg per tahun per orang.Akan tetapi industri garam rakyat hanya mampu memproduksi 112.000 ton garam dan sisanya mencapai 900.000 ton garam masih diimpor. Pada data tahun 2000, tercatat kebutuhan garam nasional mencapai 855.000–950.000 ton untuk kebutuhan konsumsi dan 1.150.000–1.345.000 ton untuk kebutuhan industri. Hal ini sangat ironis, melihat negara Indonesia yang memiliki garis pantai 81.000 km dan intensitas panas yang cukup, tapi kualitas dan kuantitas garam rakyat masih sangat rendah.

. Bertahun-tahun di setiap musim kemarau yang panjang dan di tengah teriknya matahari di Pulau Madura para petani memanen garam. Pesisir pantai yang dijadikan ladang garam seperti yang tampak pada foto ini adalah seluas 2876.96 m2. Sumenep menjadi sentral penghasil garam sejak jaman dulu hingga sekarang.












Air laut adalah bahan baku utama untuk pembuatan Garam, akan tetapi untuk dijadikan garam membutuhkan proses penyediaan lahan yang telah dipetak-petak yang biasa disebut MINIAN yang ukurannya ±15 x 25 m sebanyak 5 sampai 6 petak yang nantinya digunakan untuk menampung dan menyaring air laut sehingga tinggal padatan saja berupa kristal-kristal garam. Adapun cara untuk memperoleh garam adalah sebagai berikut; lima petak tanah diisi dengan air laut mentah (belum terjemur), kemudian 1 atau 2 petak tadi dikeringkan, setelah kering, tanah di ratakan dengan menggunakan rol yang dilakukan berulang-ulang, setelah tanah cukup rata kemudian siram atau isi tanah dengan air laut yang ada di petak lain, setelah agak kering ditambah lagi airnya dan begitu seterusnya sampai air yang ada di petak lain habis, sehingga dari 5 petak tanah, garam yang dihasilkan hanya 2 petak tanah. Proses ini membutuhkan waktu 10 sampai 15 hari. Pembuatan garam bisa dibuat pada musim kemarau tiba antara bulan Juli sampai dengan Desember.

Pengaliran air laut ke petak petak tambak yang sangat luas membutuhkan sistem transportasi fluida yang baik dan tidak bersifat korosif oleh air laut.Pertimbangan pertama yaitu jenis dan tenaga pompa yang kondisi operasinya sesuai untuk lahan pertanian garam. Pertimbangan selanjutnya adalah pipa yang sesuai sebagai alat transportasi fluida air laut berdasarkan letak terhadap permukaan air laut, topografi, sifat fisis tanah, gangguan kehidupan dan gangguan bencana alam. karakteristik tanah dan permukaan tanah serta air laut. Dengan dipengaruhi oleh ukuran pipa, kekuatan dan ketahanan pipa.

II. METODOLOGI PEMBUATAN GARAM

Proses pembuatan garam dibagi dalam empat tahap yaitu:

1. Pengumpulan data

2. Alat dan bahan

3. Sistem Pemipaan

4. Lokasi penggaraman

5. Proses pembuatan garam

II.1 Pengumpulan data

Bila seluruh zat yang terkandung diendapkan/dikristalkan akan terdiri dari campuran bermacam-macam zat yang terkandung, tidak hanya Natrium Klorida yang terbentuk tetapi juga beberapa zat yang tidak diinginkan ikut terbawa (impurities). Proses kristalisasi yang demikian disebut “kristalisasi total”. Bila terjadi kristalisasi komponen garam tersebut diatur pada tempat-tempat yang berlainan secara berturut-turut maka dapatlah diusahakan terpisahnya komponen garam yang relatif lebih murni. Proses kristalisasi demikian disebut kristalisasi bertingkat. Untuk mendapatkan hasil garam Natrium Klorida yang kemurniannya tinggi harus ditempuh cara kristalisasi bertingkat, yang menurut kelakuan air laut, tempat kristalisasi garam (disebut meja garam) harus mengkristalkan air pekat dari 25°Be sehingga menjadi 29°Be, sehingga pengotoran oleh gips dan garam-garam magnesium dalam garam yang dihasilkan dapat dihindari/dikurangi.

. Dalam tulisan ini diberikan dua model peningkatan mutu garam, yaitu mengendapkan Ca dan Mg dengan menggunakan Natrium Karbonat atau Natrium Oksalat yang dikombinasikan dengan cara kristalisasi bertingkat. Kalsium dan magnesium sebagai unsur yang cukup banyak dikandung dalam air laut selain NaCl perlu diendapkan agar kadar NaCl yang diperoleh meningkat. Kalsium dan magnesium dapat terendapkan dalam bentuk garam sulfat, karbonat dan oksalat. Dalam proses pengendapan atau kristalisasi garam karbonat dan oksalat mengendap dahulu, menyusul garam sulfat, terakhir bentuk garam kloridanya.

Data yang diperlukan yaitu :

Evaporasi / penguapan (tinggi)

Kecepatan dan arah angin (>5 m/detik)

Suhu udara (>32°C)

Penyinaran matahari (100%)

Kelembaban udara (<50%>

Curah hujan (rendah) dan hari hujan (kurang)

Pasang surut



II.2 Alat Dan Bahan

Alat

Alat-alat yang diperlukan antara lain :

Meteran

Pompa (sentrifugal)

Pipa baja stainless komersil lurus

1 Gate valve (full open)

 1 check valve (conventional swing)

6 elbow 90o (screwed)

1 enterance

1 exit

Cangkul, linggis, skop, penggaruk dsb.

Bahan

Bahan yang diperlukan antara lain :

Air laut yang bebas dari limbah (dipompa)

Natrium karbonat (teknis)

Natrium Oksalat (teknis)



II.3 Lokasi Penggaraman

Desain Lahan Garam (Sesuai Peraturan Iodiumisasi)



Basis Perhitungan

* Luas lahan 2.87696 hektar

* Satu musim garam enam bulan kerja

* Satu ton garam (NaCl) 97,78 % db, dihasilkan oleh 50 m3 air laut 2,5 derajat

Be

* Safety factor 20 %, sehingga 60 m3 air laut untuk satu ton produksi garam.



Penyiapan Air Laut



* Target produksi 600 ton / musim garam

* Kebutuhan air laut = 600 x 60 m3 = 36,000 m3

* Kebutuhan air laut = 36,000 m3 : 6 = 6000 m3 / bulan

* Pasang naik 2 kali / bulan (tanggal muda dan pertengahan)

* Persiapan air laut 6000 m3 : 2 = 3000 m3 setiap kali pasang naik





Waduk/Minian

* Ukuran panjang 25 m, lebar 15 m, luas = 25 x 15 =375 m2 , volume : 150 m3

* Kapasitas diolah 15 hari

* Kedalaman air waduk 0,4 m

* Total jumlah minian 6 buah

Faktor faktor yang mempengaruhi design ladang garam

a. Letak terhadap permukaan air laut :

Untuk mempermudah suplai air laut

Untuk mempermudah pembuangan

b. Topografi :

Dikehendaki tanah yang landai atau kemiringan kecil.

Untuk mengatur tata aliran air dan meminimilisasi biaya konstruksi

c. Sifat fisis tanah :

Dikehendaki sifat-sifat :

Permeabilitas rendah

Tanah tidak mudah retak

Pasir : Permeabilitas tinggi

Tanah liat : Permeabilitas rendah

Untuk peminihan : tanah liat untuk penekanan resapan air (kebocoran)

d. Gangguan kehidupan :

Tanaman pengganggu

Binatang tanah

e. Gangguan bencana alam :

Daerah banjir / gempa / gelombang pasang



II.4 Proses Pembuatan Garam

Ada bermacam-macam cara pembuatan garam yang telah dikenal manusia, tetapi dalam tulisan ini hanya akan diuraikan secara singkat cara pembuatan garam yang proses penguapannya menggunakan tenaga matahari (solar evaporation), mengingat cara ini dinilai masih tepat untuk diterapkan perkembangan teknologi dan ekonomi di Indonesia pada waktu sekarang. Pada dasarnya pembuatan garam dari air laut terdiri dari langkah-langkah proses pemekatan (dengan menguapkan airnya) dan pemisahan garamnya (dengan kristalisasi).

Bila seluruh zat yang terkandung diendapkan/dikristalkan akan terdiri dari campuran bermacam-macam zat yang terkandung, tidak hanya Natrium Klorida yang terbentuk tetapi juga beberapa zat yang tidak diinginkan ikut terbawa (impurities).


IV. KONDISI OPERASI

POMPA

  • Jenis pompa : Pompa Sentrifugal

  • Jenis aliran : Axial Flow

  • Tekanan : Rendah

  • Kapasitas : Tinggi, sampai 100,000 galon/menit

  • Suhu : Suhu kamar

PIPA

Jenis pipa : Pipa baja stainless komersial

Diameter pipa : 10 in

V. SISTEM PEMIPAAN

Berdasarkan spesifikasi fluida yang dialirkan, maka sistem pemipaannya adalah :

1. PIPA

Jenis bahan yang digunakan pipa : Ferrous Metallic Pipe

Jenis pipa : Stainless steel pipe

Schedule number : Sch 40

2. FITTING

Standard fitting : 125 psi

Cara penyambuangannya adalah : belt and spigot joint (diameter besar dan tekanan operasi rendah)

3. KRAN/VALVE

Angle globe valve

Kran ini juga sekaligus berfungsi sebagai elbow 900 karena pengeluarannya berbelok 900 .



VII. CARA KERJA DAN GAMBAR



















Pada industry pembuatan garam, sebagian besar pompa yang digunakan dalam fasilitas gathering station, suatu unit pengumpul fluida dari sumur produksi sebelum diolah dan dipasarkan, ialah pompa bertipe sentrifugal. Gaya sentrifugal ialah sebuah gaya yang timbul akibat adanya gerakan sebuah benda atau partikel melalui lintasan lengkung (melingkar).

Prinsip-prinsip dasar pompa sentrifugal ialah sebagai berikut:

gaya sentrifugal bekerja pada impeller untuk mendorong fluida ke sisi luar sehingga kecepatan fluida meningkat

kecepatan fluida yang tinggi diubah oleh casing pompa (volute atau diffuser) menjadi tekanan atau head

Selain pompa sentrifugal, industri juga menggunakan pompa tipe positive displacement. Perbedaan dasar antara pompa sentrifugal dan pompa positive displacement terletak pada laju alir discharge yang dihasilkan oleh pompa. Laju alir discharge sebuah pompa sentrifugal bervariasi bergantung pada besarnya head atau tekanan sedangkan laju alir discharge pompa positive displacement adalah tetap dan tidak bergantung pada head-nya.


VIII. PERHITUNGAN POWER POMPA

  1. Perhitungan Diameter Pompa

ρ = 1025 kg/m3 = 1,025 gr/cm3 = 63,99 lb/ft

µ = 9 CP = 9 x 0,000672 lb/ft detik = 6,048 x 103 lb/ft detik

Δz = 5 m = 16,404 ft

Debit =

= 117,72 ft3/menit

= 1,962 ft3/s

Fluida encer, untuk perkiraan Di ≥ 1 inch

Di optimal = 3,9 qf0,45 ρ0,13

= 3,9 (1,962)0,45 (63,99)0,13

= 9,06 inch

= 9 inch

Sch = 40

Jadi, Di = 10,020 inch = 0,835 ft

A = 0,547 ft2

-Wf =

Suhu kamar, maka ΔP/ ρ = 0

Velocity head

V1 = V2 maka ΔV = 0

V1 = V2 maka ΔV = 0



Friction head

Bilangan Reynold

V=

NRe=


Menentukan harga ε/D

Dengan jenis pipa baja komersial Di = 10,020 inch


Mencari harga f (NRe, ε/D,)

Dari grafik dipeoleh f =

Mencari panjang ekuivalen

Sistem pemipaan terdiri dari :

1. Pipa lurus (320 m) = 320 x 3,28085 = 1049,872 ft

2. 1 gate valve (full open) = 13 x 0,835 = 10,855 ft

3. 1 check valve (conventional swing) = 135 x 0,835 = 112,725 ft

4. 6 elbow 90o (screwed) = 6 x 30 x 0,835 = 150,3ft

5. 1 enterance = 1 x 25 = 25 ft

6. 1 exit = 1 x 48 = 48 ft

TOTAL = 1375,947 ft

Jadi,

-Wf =

q = qf . ρ

= 1,962 . 63,99

= 125,548 lb/detik

P = q . ( - Wf )

= 125,548 lb/detik x 24,232

= 3042,279 ft lbf/s /550 =5.53 HP


Eisiensi pompa dan motor masing-masing 80%




P pompa sesungguhnya= 5,53HP

Pmotor sesungguhnya=8,64 HP = 6,48 KW