EXPERIMENTAL STUDY OF WOOD STAVE PENSTOCK TECHNOLOGY AS A MODEL OF SEROPAN WATER EXTRACTION SYSTEM

Alan Maris Ridho Akhita, Dr.-Ing. Ir. Agus Maryono

2012 | Tesis | S2 Mag.Sistem Teknik

Pengembangan sistem ekstraksi air di Gua Seropan adalah solusi terbaik untuk mengatasi bencana kekeringan di Kabupaten Gunung kidul. Selain sebagai penerus konsep sebelumnya di Bribin, sistem ini bertujuan untuk menerapkan teknologi tepat guna yaitu pipa pesat kayu (penstock). Penelitian ini bertujuan untuk memberikan deskripsi proses instalasi pipa pesat kayu dalam skala laboratorium, sifat hidraulik, dan karakteristik water hammer (tekanan transien) yang mungkin terjadi dalam sistem ekstraksi air. Penelitian ini adalah studi skala laboratorium yang menggunakan pipa pesat kayu sebagai properti utama. Penstock ini terbuat dari kayu Keruing dan dilengkapi oleh miter baja, elbow PVC dan katup bola (ball valve) di bagian hilir sebagai kontrol debit.Sifat hidraulik mencakup perhitungan kerugian head (losses) dan perhitungan debit untuk dua kondisi, yaitu: kondisi \"dengan pemasangan elbow dan pengecilan pipa\" dan kondisi \"tanpa elbow\". Sifat hidraulik dihitung dengan menggunakan rumus Darcy-Weisbach dan Diagram Moody. Debit terbesar terjadi pada kondisi \"tanpa elbow\" yaitu 46 l/s secara teoritis dan 48 l/s dalam praktiknya. Karakteristik water hammer disimulasikan dengan cara menutup katup secara bertahap, dimulai dengan penutupan kurang dari 1 detik, penutupan 1 detik sampai dengan penutupan 5 detik. Sementara itu, perbedaan head tekanan yang terjadi diamati secara praktis dengan menggunakan manometer dan bantuan kamera video. Hasil teori dan praktik menunjukkan kondisi \"dengan pemasangan elbow dan pengecilan pipa\" memberikan pengaruh besar dalam mengurangi efek water hammer hingga 80%. Penelitian ini membuktikan bahwa efek water hammer berkurang seiring dengan bertambah lamanya penutupan katup. Sebuah solusi alternatif untuk menggambarkan fenomena water hammer yaitu Metode Karakteristik (MoC) juga diaplikasikan pada penelitian ini. Penerapan solusi ini dilakukan pada kasus khusus penutupan katup secara sangat cepat, untuk mendapatkan kondisi ideal dari water hammer.

Development of water extraction system in Seropan Cave is the best solution to overcome drought disaster in GunungKidul Sub-District. Other than as a successor to the previous concept in Bribin, this system aimed to implement an appropriate technology i.e. wood stave penstock. This research purposes to provide a description of wood stave penstock installation in laboratory scale, hydraulics properties and water hammer characteristics (pressure transient) that might be occurred in this system. This research is a laboratory scale experiment which was used wood stave penstock as its main property. The penstock was made from Keruing wood and equipped by steel miter, PVC elbow and ball valve in the downstream as a discharge control. This system’s discharge as one of the hydraulic properties was calculated for each valve opening from 10 degrees until 90 degrees (fully opened) respectively. Hydraulics property contains of losses and discharge calculation for two conditions, they are: “with elbow and tapering pipe installed” and “without elbow installed” condition. Hydraulics properties are simply calculated by using Darcy-Weisbach formula and Moody Chart. The largest discharge occurred in “without elbow and tapering pipe” condition with 46 l/s in theoretical and 48 l/s in experimental. Water hammer characteristics simulated by closing a valve gradually, started with less than one second closure, 1 second closure until 5 seconds closure. Meanwhile, delta pressure head were observed practically by using manometer and recording method with a video camera. Results from practical and theoretical show that the “elbow and taper pipe installed” condition provides high percentages in reducing water hammer effect, which is 80%.This research proves that delta pressure head is reduced along with gradual closure of valve. An alternative solution to describe water hammer phenomena called Method of Characteristics (MoC) is used. The application of this numerical solution has been demonstrated for a special case of instantaneously closure of the valve, in imagining the ideal condition of water hammer.

Kata Kunci : instalasi pipa pesat kayu, kebocoran, sifat hidraulik, karakteristik water hammer, MoC.