Dalam desain Water Treatment Plant (WTP), sering terjadi fenomena membingungkan:
Engineer sudah menghitung dosis PAC/Tawas dengan tepat, pH sudah netral, namun koagulasi gagal. Gumpalan flok yang terbentuk sangat kecil (pin-floc) dan tidak mau mengendap di Clarifier.
Biasanya, operator akan menyalahkan kualitas bahan kimia. Padahal, 80% penyebab kegagalan ini terletak pada Desain Agitator yang tidak memenuhi standar G-Value (Velocity Gradient).
Bagi Purchasing, membeli Mixer 5 HP merk “X” yang murah mungkin terlihat menguntungkan. Namun bagi Engineer, jika Mixer 5 HP tersebut tidak menghasilkan Shear Force yang tepat, proses pengolahan air akan gagal total.
Artikel ini akan membedah rumus teknis G-Value dan bagaimana Nida Tirta mendesain agitator yang presisi untuk kebutuhan Anda.
Apa itu G-Value? (The Physics of Mixing)
Dalam proses Flash Mixing (Koagulasi), tujuan utamanya bukan sekadar “memutar air”, melainkan menciptakan tumbukan antar partikel koloid dan bahan kimia. Tumbukan ini membutuhkan energi potong (Shear Force).
Parameter untuk mengukur intensitas pencampuran ini disebut Gradien Kecepatan atau G-Value (satuan: $detik^{-1}$ atau $s^{-1}$). Konsep ini diperkenalkan oleh Camp dan Stein (1943).
Rumus Dasar G-Value:
$$G = \sqrt{\frac{P}{\mu \times V}}$$
Dimana:
- G = Gradien Kecepatan ($s^{-1}$).
- P = Daya yang diserap air (Power Dissipated), dalam Watt ($N \cdot m/s$).
- $\mu$ (Mu) = Viskositas dinamis air ($N \cdot s/m^2$).
- V = Volume tangki ($m^3$).
Standar G-Value untuk Koagulasi
Untuk proses Rapid Mixing (Pencampuran Cepat), standar desain WTP mewajibkan:
- G-Value: 600 – 1.000 $s^{-1}$.
- Waktu Tinggal (t): 30 – 60 detik.
- Camp Number (Gt): Nilai $G \times t$ harus berada di kisaran 30.000 – 60.000 (tanpa dimensi).
Kesalahan Fatal: Power Motor vs Power Absorbed
Disinilah letak jebakan bagi Purchasing dan Engineer Junior.
Misalkan Anda membeli motor agitator 3 kW (4 HP). Apakah nilai P dalam rumus di atas adalah 3.000 Watt?
Jawabannya: TIDAK.
Itu adalah Nameplate Power (Kapasitas Maksimal Motor).
Sedangkan yang dibutuhkan rumus adalah Power Absorbed (Daya yang benar-benar tersalurkan ke air). Daya serap ini sangat bergantung pada Jenis Impeller dan RPM.
Ilustrasi Kasus:
Anda memasang motor 3 kW dengan impeller tipe Marine Propeller (baling-baling kapal) di tangki koagulasi.
- Karakter Propeller: Flow Tinggi, Shear Rendah.
- Efek: Air berputar kencang seperti pusaran, tapi G-Value mungkin hanya 200 $s^{-1}$.
- Hasil: Bahan kimia hanya ikut berputar-putar, tidak bertabrakan dengan kotoran. Koagulasi gagal.
Untuk mencapai G = 800 $s^{-1}$, Anda tidak butuh sekadar “Motor Besar”, Anda butuh Impeller dengan Power Number ($N_p$) Tinggi, seperti Flat Blade Turbine atau 45° Pitched Blade.
Studi Kasus Perhitungan (Engineering Guide)
Mari kita hitung kebutuhan Agitator untuk tangki Koagulasi dengan data berikut:
- Kapasitas Tangki (V): 2 m3 (Bentuk kotak 1.2 x 1.2 x 1.4 m).
- Target G-Value: 800 s-1 (Standar Rapid Mix).
- Viskositas Air (miu): 0.001 N.s/m2 (Suhu 20°C).
Langkah 1: Hitung Power yang Dibutuhkan Air (P)
Dari rumus $G = \sqrt{P / (\mu \cdot V)}$, kita balik rumusnya:
$$P = G^2 \times \mu \times V$$
$$P = (800)^2 \times 0.001 \times 2$$
$$P = 640.000 \times 0.002 = \mathbf{1.280~Watt}$$
Artinya, baling-baling harus mampu “memukul” air dengan tenaga minimal 1.28 kW.
Langkah 2: Konversi ke Motor Listrik (Safety Factor)
Efisiensi Gearbox $\approx 90\%$ dan Efisiensi Motor $\approx 85\%$.
$$P_{motor} = \frac{1.280}{0.9 \times 0.85} = 1.673~Watt \approx 1.67~kW$$
Di pasaran, motor tersedia dalam ukuran standar. Maka, Engineer harus memilih motor 2.2 kW (3 HP).
Langkah 3: Desain Impeller (Spesialisasi Nida Tirta)
Motor 3 HP tidak akan berguna jika impellernya salah.
Tim Nida Tirta akan menghitung diameter impeller (D) dan kecepatan putar (N) agar Power yang terserap pas di angka 1.280 Watt, menggunakan rumus:
P = Np x rho x N3 x D5
Kami akan memilihkan Turbine Impeller dengan Baffle di dinding tangki untuk memecah pusaran air menjadi turbulensi (G-Value tinggi).
Mengapa Membeli Agitator Custom Nida Tirta Lebih Menguntungkan?
Bagi Purchasing, membeli mixer “jadi” di toko teknik mungkin terasa cepat. Tapi risikonya adalah trial-and-error.
Keunggulan Agitator Custom Nida Tirta:
- Dihitung, Bukan Ditebak: Kami menggunakan software sizing untuk menghitung G-Value spesifik tangki Anda. Kami menjamin G-Value > 600 s-1 untuk koagulasi.
- Hemat Energi: Kami tidak akan menyarankan motor 5 HP jika hasil hitungan menunjukkan 3 HP sudah cukup. Anda hemat biaya listrik seumur hidup alat.
- Shaft Solid SS304/316: Kami tidak menggunakan pipa bolong. Shaft kami bubut solid, anti-bengkok saat menghadapi turbulensi tinggi.
- Garansi Proses: Jika mixer kami gagal membentuk flok (dengan asumsi kimia benar), kami akan modifikasi impellernya sampai berhasil.
Kesimpulan:
Dalam Koagulasi, Power is nothing without Control.
Pastikan Agitator Anda didesain berdasarkan rumus G-Value, bukan sekadar melihat besar Horsepower-nya.
Sedang merancang WTP baru atau ingin mengganti mixer lama yang tidak efektif?
Kirimkan dimensi tangki Anda. Tim Engineering kami akan menghitung G-Value dan memberikan penawaran Agitator yang tepat.
[Minta Lembar Perhitungan Sizing Agitator]
