Perancangan Sistem Distribusi Air Bersih Dingin Dari Tangki Atas Menuju Hotel Pada The Arya Duta Hotel Medan

(1)

PERANCANGAN SISTEM DISTRIBUSI AIR BERSIH

DINGIN DARI TANGKI ATAS MENUJU HOTEL

PADA THE ARYA DUTA HOTEL MEDAN

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

HATOP HENDRA PARULIAN SIMAMORA NIM. 040401048

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

ABSTRAK

Gedung bertingkat dapat dipakai sebagai sarana tempat tinggal, hotel, pusat-pusat perbelanjaan dan lain-lain. Gedung-gedung ini tentu memerlukan berbagai sarana pendukung diantaranya adalah sarana penyediaan sumber air yang dapat dilayani oleh sistem perpipaan dan pompa. Sumber air yang digunakan pada hotel Aryaduta Medan ini adalah air dari perusahaan air minum PDAM dan air bawah tanah ( dari pompa sumur dalam ). Air ini terlebih dahulu ditampung pada reservoir bawah dan kemudian dikirim ke reservoir atas, lalu didistribusikan menuju hotel. Sistem distribusi terbagi 2, yaitu : lantai 8 dan 9 dilayani sistem menggunakan gaya gravitasi, dan lantai 10 serta 11 dilayani oleh sistem yang menggunakan pompa booster. Pompa adalah mesin yang mengkonversikan energi mekanik menjadi energi tekanan. Menurut beberapa literatur terdapat beberapa jenis pompa, namun yang biasa digunakan pada hotel ialah jenis pompa sentrifugal. Lalu kesimpulannya adalah berdasarkan dari hasil perhitungan didapatkan kebutuhan air untuk lantai 8 dan 9 sebanyak 36,11376 m3/jam, dan untuk lantai 10 dan 11 sebanyak 52,773 m3/jam, pipa berbahan Galvanized Iron schedule 40, dan pompa berkapasitas 52,77 m3/jam, head 55,7 meter, putaran 2950 rpm, dan daya motor penggerak pompa 12,21 kW.

(11)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

ABSTRAK...ii

DAFTAR ISI ... iii

DAFTAR GAMBAR ... v

DAFTAR LAMBANG ... vi

DAFTAR SINGKATAN ... viii

DAFTAR TABEL ... ix

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Tujuan Penulisan ... 2

1.3. Batasan Masalah ... 2

1.4. Sistematika Penulisan ... 3

1.5. Flow Chart Rancangan... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Kecepatan dan Kapasitas Aliran Fluida ... 5

2.2. Aliran Laminar dan Turbulen ... 6

2.3. Energi dan Head ... 7

2.4. Persamaan Bernoulli ... 9

2.5. Kerugian Head ... 11

2.6. Persamaan Empiris untuk Aliran di dalam Pipa ... 14

2.7. Sistem Perpipaan Ganda ... 15

2.8. Dasar Perencanaan Pompa ... 17

BAB III PERENCANAAN PIPA PADA SISTEM JARINGAN PIPA 3.1. Jumlah Pemakaian Air ... 20

(12)

3.3. Penggunaan Chart Akurat Gesekan Pipa ... 32

3.4. Metode Detail Untuk Menentukan Ukuran Pipa Sistem di Dalam Bangunan ... 35

3.5. Penentuan Ukuran Pipa Distribusi Air Bersih Dingin Hotel ... 44

BAB IV PEMILIHAN POMPA BOOSTER 4.1. Instalasi Pompa... 58

4.2. Penentuan Kapasitas Dan Jumlah Pompa ... 58

4.3. Head Pompa ... 60

4.4. Pemilihan Jenis Pompa ... 74

4.5. Perhitungan Motor Penggerak ... 75

4.6. Putaran Spesifik dan Tipe Impeler ... 76

4.7. Efisiensi Pompa ... 77

4.8. Kavitasi ... 78

4.9. Net Positive Suction Head (NPSH) ... 78

4.10. Daya Pompa dan Daya Motor Penggerak ... 80

4.11. Spesifikasi Hasil Perencanaan ... 82

BAB V KESIMPULAN... 83

DAFTAR PUSTAKA ... 85

(13)

DAFTAR GAMBAR

Hal. Gambar 2.1 Kecepatan Aliran Melalui Saluran Tertutup 5 Gambar 2.2 Kecepatan Aliran Melalui Saluran Terbuka 5

Gambar 2.3 Ilustrasi Persamaan Bernoulli 10

Gambar 2.4 Pipa Yang Dihubungkan Secara Seri 15

Gambar 2.5 Pipa Yang Dihubungkan Secara Paralel 16

Gambar 3.1 Chart Galvanized Iron Standard Weight Pipe 33 Gambar 3.2. Contoh Perhitungan Diameter Menggunakan Chart 34

Gambar 3.3 Kurva Perhitungan Kebutuhan 41

Gambar 3.4. Sistem Perpipaan Distribusi Air Bersih Dingin Menggunakan

Pompa Booster 42

Gambar 3.5. Sistem Perpipaan Distribusi Air Bersih Dingin Menggunakan Gaya

Gravitasi 43

Gambar 4.1 Sket Jaringan Pipa Distribusi Dari Pompa Menuju Kamar Terjauh

di Lantai 10 61

Gambar 4.2 Daerah kerja beberapa jenis konstruksi pompa 74 Gambar 4.3 Grafik efisiensi pompa versus putaran spesifik 77

(14)

DAFTAR LAMBANG

Simbol Keterangan Satuan

A Luas penampang m3

C Koefisien kekasaran pipa Hazen-Williams

D Diameter dalam pipa m

Dis Diameter dalam pipa hisap m

Dos Diameter luar pipa hisap m

f Faktor gesekan pipa

FU Fixture Unit

g Percepatan gravitasi m/s2

H Head m

Hp Head pompa m

Hst Head statis m

hf Kerugian head mayor m

hl Head losses sepanjang pipa m

hm Kerugian head minor m

hp Head Tekanan m

hv Head kecepatan m

hfc Kerugian head karena gesekan pada pipa sirkuit m

hfd Kerugian head akibat gesekan pada pipa tekan m

hfs Kerugian head karena gesekan pada pipa hisap m

hld Kerugian head pada pipa tekan m

hmc Kerugian head karena peralatan pada pipa sirkuit m

hmd Kerugian head karena peralatan pada pipa tekan m

hms Kerugian head karena peralatan pada pipa hisap m

hls Kerugian head pada pipa hisap m

K Koefisien kerugian perlengkapan pipa

L Panjang pipa m

(15)

m massa fluida kg

m Laju aliran massa fluida kg/s

NM Daya motor penggerak pompa kW

Np Daya pompa kW

ns Putaran spesifik rpm

ηt Efisiensi transmisi %

ηp Efisiensi pompa %

NPSH Net Positive Suction Head m

P Tekanan kPa

p Jumlah kutub

Pw Daya air kW

Qp Kapasitas pompa m3/s

Re Bilangan Reynold

V Kecepatan aliran m/s

Vd Kecepatan pada pipa tekan m/s

Vs Kecepatan pada pipa hisap m/s

w berat fluida N

ŵ Laju aliran berat fluida N/s

z Beda ketinggian m

ΔQ Koreksi laju aliran loop m3/s

Δhs Head statis m

α Faktor cadangan daya

γ Berat jenis fluida N/m3

ε Kekasaran pipa

υ Viskositas kinematik air m2/s

π Konstanta phi

ρ Massa jenis fluida kg/m3

(16)

DAFTAR SINGKATAN

Singkatan Kepanjangan

ft feet

fps feet per sekon

gpm galon per menit

h hari

Hz Hertz

k kilo

kg kilogram

l liter

m meter

N Newton

org orang

Pa Paskal

psi pound square inch

rpm rotasi per menit

s sekon

(17)

DAFTAR TABEL

Hal.

Tabel 2.1 Nilai kekasaran dinding untuk berbagai pipa komersil 12

Tabel 2.2 Koefisien kekasaran pipa Hazen-William 14

Tabel 3.1 Tabel 3.1. Faktor Pemakaian dan Jumlah Alat Plumbing 21 Tabel 3.2 Ruangan, Peralatan, dan Jumlah Fixture Unit Lantai 11 22 Tabel 3.3 Ruangan, Peralatan, dan Jumlah Fixture Unit Lantai 10 23 Tabel 3.4 Ruangan, Peralatan, dan Jumlah Fixture Unit Lantai 9 23 Tabel 3.5 Ruangan, Peralatan, dan Jumlah Fixture Unit Lantai 8 24 Tabel 3.6 Unit Alat Plambing Untuk Penyediaan Air Dingin 26 Tabel 3.7 Ukuran Minimum Dari Peralatan Pipa Penyedia Air 28

Tabel 3.8 Tabel Estimasi Kebutuhan 29

Tabel 3.9 Penentuan Ukuran Pipa Berdasarkan Pembatasan Kecepatan 31 Tabel 3.10 Panjang Ekivalen Untuk Fitting dan Valve (SI Units) 38 Tabel 3.11 Panjang Ekivalen Untuk Fitting dan Valve (US Customary Units) 39

Tabel 3.12 Tekanan yang dibutuhkan alat plambing 40

Tabel 3.13 Hasil Pengukuran Pipa Berdasarkan Batas Kecepatan dan

Perubahan Diameternya Akibat Friction Limit (Sistem Booster Pump) 45 Tabel 3.14 Sizing Table untuk Sistem Menggunakan Pompa Booster 48 Tabel 3.15 Panjang Ekivalen Sirkuit Utama Jaringan Pipa Menggunakan

Pompa Booster 50

Tabel 3.16 Hasil Pengukuran Pipa Berdasarkan Batas Kecepatan

dan Perubahan Diameternya Akibat Friction Limit (Sistem Gravitasi) 50 Tabel 3.17 Panjang Ekivalen Sirkuit Utama Jaringan Pipa Menggunakan

Gaya Gravitasi 56

Tabel 3.18 Sizing Table untuk Sistem Menggunakan Gaya Gravitasi 57

Tabel 4.1. Penentuan jumlah pompa 59

Tabel 4.2 Kekasaran relatif ( e ) dalam berbagai bahan pipa 65 Tabel 4.3 Koefisien kerugian kelengkapan pipa hisap 67 Tabel 4.4 Koefisien kerugian gesek pada pipa tekan 69 Tabel 4.5 Tabel Kerugian Head Peralatan Pipa Sirkuit Utama 72

(18)

Tabel 4.6 Harga putaran dan kutubnya 75 Tabel 4.7 Klasifikasi impeler menurut putaran spesifik 76

(19)

ABSTRAK

(20)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Plumbing berasal dari bahasa latin “Plumbum” yang berarti untuk memimpin. Pipa standart yang terbuat dari tembikar dengan flange yang lebar yang terbuat dari aspal untuk mencegah kebocoran, muncul pada perkampungan urban dari peradaban lembah Indus pada tahun 2700 sebelum masehi. Plumbing mula - mula digunakan oleh peradaban kuno seperti bangsa Yunani, Romawi, Persia, India, Cina, pada saat mereka membangun permandian umum, dan untuk memenuhi kebutuhan air minum, serta untuk pembuangan air kotor atau sampah.

Perkembangan dalam sistem plumbing sangat lambat, sebenarnya tidak ada proses pengembangan yang dibuat dari jaman sistem aquaduct (terowongan air) Roma dan pipa terbuat dari timah sampai pada abad ke 19. Akhirnya perkembangan terpisah dari sistem air bawah tanah, dan sistem pembuangan kotoran menghapuskan parit terbuka, dan perigi jamban.

Sistem perpipaan pada jaman dahulu mengandalkan gaya gravitasi untuk mengalirkan air, menggunakan pipa atau saluran saluran yang terbuat dari tanah liat, timah,bambu, atau batu. Pada jaman sekarang pipa pada umumnya digunakan sebagai sarana untuk menghantarkan fluida baik gas atau cairan dari suatu tempat ke tempat lain. Adapun sistem pengaliran fluida dilakukan dengan metode gravitasi maupun sistem aliran bertekanan, dan pipa sekarang terbuat dari tembaga, kuningan, atau bahan tidak beracun lainnya. Timah tidak lagi digunakan pada jaman sekarang karena mengandung racun.

Pada masa dahulu, tujuan utama sistem penyediaan air adalah untuk menyediakan yang cukup berlebih. Tetapi masa kini ada pembatasan dalam jumlah air yang dapat diperoleh karena pertimbangan penghematan energi dan adanya keterbatasan sumber air.

Dalam merancang suatu jalur pipa yang tersusun dari beberapa buah pipa yang disusun seri maupun paralel, maka persoalan yag dihadapi belumlah begitu

(21)

rumit, namun banyak juga jalur pipa yang ada bukanlah suatu rangkaian yang sederhana, melainkan suatu jaringan pipa yang sangat kompleks, sehingga memerlukan penyelesaian yang lebih teliti. Dalam perencanaan itu hal – hal yang perlu diperhitungkan diantaranya besar kapasitas dan kecepatan aliran dari fluida yang melalui jalur pipa dan hal – hal lain yang perlu dilakukan dalam hal perencanaan.

Pipa telah banyak digunakan dalam pembangunan konstruksi, baik itu konstruksi perumahan, industri, dan pabrik – pabrik, perhotelan, mall, dan banyak lagi. Di setiap bangunan pasti ada sistem perpipaan, mulai dari rumah sederhana sampai gedung bertingkat. Oleh karena penggunaan yang luas, dan banyaknya dibutuhkan tenaga ahli dalam bidang perpipaan, yang berarti banyak juga potensi bekerja pada bidang perpipaan inilah yang membuat saya tertarik untuk mendalami dan mengambil Tugas Akhir dalam bidang Sistem Perpipaan.

1.2. Tujuan Penulisan

Tujuan dari perancangan ini adalah :

a. Untuk merancang suatu sistem pendistribusian air bersih dingin melalui jaringan pipa pada The Arya Duta Hotel Medan

b. Untuk memperoleh besar kebutuhan total air bersih dingin yang dibutuhkan oleh The Arya Duta Hotel Medan

c. Untuk memperoleh jenis dan ukuran pipa yang akan digunakan untuk mendistribusikan air bersih dingin pada The Arya Duta Hotel Medan d. Untuk memperoleh besar kapasitas pompa dan spesifikasi pompa yang

akan digunakan untuk mendistribusikan air bersih pada Arya Duta Hotel Medan.

1.3. Batasan Masalah

Pada perencanaan ini akan dibahas mengenai perancangan dan analisa pendistribusian air bersih dingin dari roof tank ( tangki atas ) ke konsumen (kamar dan fasilitas hotel) pada suatu jaringan perpipaan di Arya Duta Hotel Medan. Dimana Hotel berada pada lantai 9 sampai lantai 11, sedangkan lantai 8 digunakan sebagai tempat parkir dan perkantoran.

(22)

Adapun permasalahan yang akan dibahas adalah mengenai analisa distribusi aliran pada tiap pipa, antara lain kapasitas fluida, kecepatan aliran fluida, kerugian head yang terjadi pada tiap pipa, dan sambungan - sambungan, serta alat tambahan, ukuran pipa yang digunakan, dan juga menentukan spesifikasi pompa yang nantinya sesuai untuk digunakan dalam pendistribusian air bersih agar setiap konsumen mendapat air bersih secukupnya.

1.4. Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan tugas akhir ini terdiri dari 5 bab. Bab I memuat latar belakang, tujuan penulisan, batasan masalah, dan sistematika penulisan. Pada Bab II memuat pembahasan materi mengenai kecepatan dan kapasitas aliran fluida, aliran laminar dan turbulen, energi dan head, persamaan Bernoulli, kerugian head, persamaan empiris untuk aliran fluida di dalam pipa, sistem perpipaan ganda, dan dasar perencanaan pompa.

Pada Bab III meliputi jumlah pemakaian air, , pemilihan jenis pipa, penggunaan chart gesekan pipa, metoda penentuan ukuran pipa, dan penentuan ukuran pipa distribusi. Pada Bab IV meliputi instalasi pompa, penentuan kapasitas dan jumlah pompa, head pompa, pemilihan jenis pompa, perhitungan motor penggerak, putaran spesifik dan jenis impeler, efisiensi pompa, kavitasi, NPSH, daya pompa dan daya motor penggerak, dan spesifikasi pompa. Pada Bab V adalah kesimpulan dari perancangan ini.

(23)

1.5. Flow Chart Rancangan

Mulai

Survey ke Arya Duta Hotel Medan

Didapat site plan hotel Arya Duta, data pompa distribusi, kebutuhan air per hari, ukuran dan jenis tangki atas, jumlah kamar, fasilitas – fasilitas yang ada

di hotel, jenis peralatan yang menggunakan air bersih dingin

Menghitung kebutuhan air bersih dingin per hari yang digunakan pada Hotel Arya Duta Medan

Menggambar jaringan sistem perpipaan menggunakan gaya gravitasi dan yang mengunakan pompa booster

Menentukan jenis pipa yang akan digunakan dan menentukan diameter pipa berdasarkan batasan kecepatan dan kerugian tekanan seragam pada sistem

Menentukan spesifikasi pompa yang digunakan untuk mendistribusikan air bersih dingin dari tangki atas ke

Hotel Arya Duta Medan

Selesai

Didapat kebutuhan air bersih dingin menggunakan pompa = 12,74716 l/s, dan sistem yang menggunakan gaya gravitasi = 10,0316 l/s

(24)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Kecepatan dan Kapasitas Aliran Fluida

Penentuan kecepatan disejumlah titik pada suatu penampang memungkinkan untuk membantu dalam menentukan besarnya kapasitas aliran sehingga pengukuran kecepatan merupakan fase yang sangat penting dalam menganalisa suatu aliran fluida. Kecepatan dapat diperoleh dengan melakukan pengukuran terhadap waktu yang dibutuhkan suatu partikel yang dikenali untuk bergerak sepanjang jarak yang telah ditentukan.

Besarnya kecepatan aliran fluida pada suatu pipa mendekati nol pada dinding pipa dan mencapai maksimum pada tengah-tengah pipa. Kecepatan biasanya sudah cukup untuk menempatkan kekeliruan yang tidak serius dalam masalah aliran fluida sehingga penggunaan kecepatan sesungguhnya adalah pada penampang aliran. Bentuk kecepatan yang digunakan pada aliran fluida umumnya menunjukkan kecepatan yang sebenarnya jika tidak ada keterangan lain yang disebutkan.

(25)

Gambar 2.2. Kecepatan Melalui Saluran Terbuka

Besarnya kecepatan akan mempengaruhi besarnya fluida yang mengalir dalam suatu pipa. Jumlah dari aliran fluida mungkin dinyatakan sebagai volume, berat atau massa fluida dengan masing-masing laju aliran ditunjukkan sebagai laju aliran volume (m3/s), laju aliran berat (N/s) dan laju aliran massa (kg/s).

Kapasitas aliran (Q) untuk fluida yang inkompresibel yaitu: Q = A . v (2.1) Lit.4 dimana: Q = laju aliran volume (m3/s)

A = luas penampang aliran (m2) v = kecepatan aliran fluida (m/s) Laju aliran berat fluida (W) dirumuskan sebagai:

W = γ . A . v (2.2) Lit.4 dimana: W = laju aliran berat fluida (N/s)

γ = berat jenis fluida (N/m3) Laju aliran massa (M) dinyatakan sebagai:

M = ρ . A . v (2.3) Lit.4 dimana: M = laju aliran massa fluida (kg/s)

ρ = massa jenis fluida (kg/m3) 2.2. Aliran Laminar dan Turbulen

Aliran fluida dapat dibedakan menjadi dua tipe yaitu aliran laminar dan aliran turbulen. Aliran dikatakan laminar jika partikel-partikel fluida yang bergerak teratur mengikuti lintasan yang sejajar pipa dan bergerak dengan kecepatan sama. Aliran ini terjadi apabila kecepatan kecil dan/atau kekentalan besar. Aliran disebut turbulen jika tiap partikel fluida bergerak mengikuti lintasan sembarang di sepanjang pipa dan hanya gerakan rata-rata saja yang mengikuti

(26)

sumbu pipa. Aliran ini terjadi apabila kecepatan besar dan kekentalan zat cair kecil.

Pengaruh kekentalan sangat besar sehingga dapat meredam gangguan yang dapat menyebabkan aliran menjadi turbulen. Dengan berkurangnya kekentalan dan bertambahnya kecepatan aliran maka daya redam terhadap gangguan akan berkurang, yang sampai pada batas tertentu akan menyebabkan terjadinya perubahan aliran dari laminar menjadi turbulen.

Dari hasil eksperimen diperoleh bahwa koefisien gesekan untuk pipa silindris merupakan fungsi dari bilangan Reynold (Re). Dalam menganalisa aliran di dalam saluran tertutup, sangatlah penting untuk mengetahui type aliran yang mengalir dalam pipa tersebut. Untuk itu harus dihitung besarnya bilangan Reynold dengan mengetahui parameter-parameter yang diketahui besarnya. Bilangan Reynold (Re) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

µ ρ.d.v

Re= (2.4) Lit.5 dimana: ρ = massa jenis fluida (kg/m3)

d = diameter pipa (m)

v = kecepatan aliran fluida (m/s)

µ = viskositas dinamik fluida (Pa.s)

Karena viskositas dinamik dibagi dengan massa jenis fluida merupakan viskositas kinematik (v) maka bilangan Reynold dapat juga dinyatakan:

ρ µ

v sehingga

v d.

Re= (2.5) Lit.5

Menurut Literatur 5, berdasarkan percobaan aliran didalam pipa, Reynolds menetapkan bahwa untuk angka Reynolds dibawah 2000, gangguan aliran dapat diredam oleh kekentalan zat cair maka disebut aliran laminar. Aliran akan menjadi turbulen apabila angka Reynolds lebih besar dari 4000. Apabila angka Reynolds berada di antara kedua nilai tersebut (2000 < Re < 4000) disebut aliran transisi.

2.3. Energi dan Head

Energi biasanya didenefisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja. Kerja merupakan hasil pemanfaatan tenaga yang dimiliki secara langsung

(27)

pada suatu jarak tertentu. Energi dan kerja dinyatakan dalam satuan N.m (Joule). Setiap fluida yang sedang bergerak selalu mempunyai energi. Dalam menganalisa masalah aliran fluida yang harus dipertimbangkan adalah mengenai energi potensial, energi kinetik dan energi tekanan.

Energi potensial menunjukkan energi yang dimiliki oleh suatu aliran fluida karena adanya perbedaan ketinggian yang dimiliki fluida dengan tempat jatuhnya.

Energi potensial (Ep) dirumuskan sebagai:

Ep = W . z (2.6) Lit.4

dimana: W = berat fluida (N) z = beda ketinggian (m)

Energi kinetik menunjukkan energi yang dimiliki oleh fluida karena pengaruh kecepatan yang dimilikinya. Energi kinetik dirumuskan sebagai:

v m Ek .

2 1

= (2.7) Lit.4 dimana: m = massa fluida (kg)

v = kecepatan aliran fluida (m/s)

jika:

g W m=

maka:

g v W Ek

2 . 2 1

Energi tekanan disebut juga dengan energi aliran yaitu jumlah kerja yang dibutuhkan untuk memaksa elemen fluida bergerak menyilang pada jarak tertentu dan berlawanan dengan tekanan fluida. Besarnya energi tekanan (Ef) dirumuskan sebagai:

Ef = p . A . L (2.8) Lit.4 dimana: p = tekanan yang dialami oleh fluida (N/m2)

A = luas penampang aliran (m2) L = panjang pipa (m)

(28)

W p

Ef = . (2.9) Lit.4 dimana: γ = berat jenis fluida (N/m3)

Total energi yang terjadi merupakan penjumlahan dari ketiga macam energi diatas, dirumuskan sebagai:

λ pW g W W E v

z + +

= . 2

2 1

(2.10) Lit.4

Persamaan ini dapat dimodifikasi untuk menyatakan total energi dengan head (H) dengan membagi masing-masing variabel di sebelah kanan persamaan dengan W (berat fluida), menurut dirumuskan sebagai:

γ p g v z

H = + +

2 2

(2.11) Lit.4

Dengan: z = head elevasi (m)

g v

2 2

= head kecepatan (m)

= head tekanan (m)

2.4. Persamaan Bernoulli

Penurunan persamaan Bernoulli untuk aliran sepanjang garis arus didasarkan pada hukum Newton II. Persamaan ini diturunkan dengan anggapan bahwa:

a. Zat cair adalah ideal, jadi tidak mempunyai kekentalan (kehilangan energi akibat gesekan adalah nol).

b. Zat cair adalah homogen dan tidak termampatkan (rapat massa zat cair adalah konstan).

c. Aliran adalah kontiniu dan sepanjang garis arus.

d. Kecepatan aliran adalah merata dalam suatu penampang. e. Gaya yang bekerja hanya gaya berat dan tekanan.

Energi yang ditunjukkan dari persamaan energi total di atas, atau dikenal sebagai head pada suatu titik dalam aliran steady adalah sama dengan total energi

(29)

Head losses pada titik lain sepanjang aliran fluida tersebut. Hal ini berlaku selama tidak ada energi yang ditambahkan ke fluida atau yang diambil dari fluida.

Konsep ini dinyatakan ke dalam bentuk persamaan yang disebut dengan persamaan Bernoulli, yaitu:

₂ 2 2 2 1 2 1 1 2

2 g z

v p z g v p + + = + + γ

γ (2.12) Lit.4

dimana: p1 dan p2 = tekanan pada titik 1 dan 2

v1 dan v2 = kecepatan aliran pada titik 1 dan 2

z1 dan z2 = perbedaan ketinggian antara titik 1 dan 2 γ = berat jenis fluida

g = percepatan gravitasi = 9,806 m/s2

Reference datum

Gambar 2.3. Ilustrasi Persamaan Bernoulli

Persamaan di atas digunakan jika diasumsikan tidak ada kehilangan energi antara dua titik yang terdapat dalam aliran fluida, namun biasanya beberapa head losses terjadi diantara dua titik. Jika head losses ini tidak diperhitungkan

g v 2 2 1 l h g v 2 2 2 Total energi di titik 2

2 Z 1 Z ∂1 P Total energi di titik 1

∂ 2

(30)

maka akan menjadi masalah dalam penerapannya di lapangan. Jika head losses dinotasikan dengan “hl” maka persamaan Bernoulli di atas dapat ditulis menjadi persamaan baru, dimana dirumuskan sebagai:

z hl g v p z g v p + + + = + + 2 2 2 2 1 2 1 1 2 2 γ

γ (2.13) Lit.4

Persamaan diatas dapat digunakan untuk menyelesaikan banyak permasalahan tipe aliran, biasanya untuk fluida inkompresibel tanpa adanya penambahan panas atau energi yang diambil dari fluida. Namun, persamaan ini tidak dapat digunakan untuk menyelesaikan aliran fluida yang mengalami penambahan energi untuk menggerakkan fluida oleh peralatan mekanik, misalnya pompa, turbin, dan peralatan lainnya.

2.5. Kerugian Head

A. Kerugian Head Mayor

Aliran fluida yang melalui pipa akan selalu mengalami kerugian head. Hal ini disebabkan oleh gesekan yang terjadi antara fluida dengan dinding pipa atau perubahan kecepatan yang dialami oleh aliran fluida (kerugian kecil).

Kerugian head akibat gesekan dapat dihitung dengan menggunakan salah satu dari dua rumus berikut, yaitu:

1. Persamaan Darcy – Weisbach yaitu:

g v d L f hf 2 2

= (2.14) Lit.8 dimana: hf = kerugian head karena gesekan (m)

f = faktor gesekan (diperoleh dari diagram Moody) d = diameter dalam pipa (m)

L = panjang pipa (m)

v = kecepatan aliran fluida dalam pipa (m/s) g = percepatan gravitasi

(31)

Diagram Moody telah digunakan untuk menyelesaikan permasalahan aliran fluida di dalam pipa dengan menggunakan faktor gesekan pipa (f) dari rumus Darcy – Weisbach. Untuk aliran laminar dimana bilangan Reynold kurang dari 2000, faktor gesekan dihubungkan dengan bilangan Reynold, dinyatakan dengan rumus:

Re 64 =

f (2.15) Lit.8

Tabel 2.1 Nilai kekasaran dinding untuk berbagai pipa komersil

Bahan Kekasaran

ft m

Riveted Steel 0,003 – 0,03 0,0009 – 0,009

Concrete 0,001 – 0,01 0,0003 – 0,003

Wood Stave 0,0006 – 0,003 0,0002 – 0,009

Cast Iron 0,00085 0,00026

Galvanized Iron 0,0005 0,00015

Asphalted Cast Iron 0,0004 0,0001

Commercial Steel or Wrought Iron 0,00015 0,000046 Drawn Brass or Copper Tubing 0,000005 0,0000015

Glass and Plastic “smooth” “smooth”

Sumber: Jack B. Evett, Cheng Liu. Fundamentals of Fluids Mechanics. McGraw Hill. New York. 1987, hal. 134.

Untuk aliran turbulen dimana bilangan Reynold lebih besar dari 4000, maka hubungan antara bilangan Reynold, faktor gesekan dan kekasaran relative menjadi lebih kompleks. Faktor gesekan untuk aliran turbulen dalam pipa didapatkan dari hasil eksperimen, antara lain:

a. Untuk daerah complete roughness, rough pipes yaitu:

      = d f / 7 , 3 log 0 , 2 1

ε (2.16) Lit.4

b. Untuk pipa halus, hubungan antara bilangan Reynold dan faktor gesekan dirumuskan sebagai:

(32)

1. Blasius : ₀_,₂₅ Re 316 , 0 =

f (2.17) Lit.5

untuk Re = 3000 < Re < 100000

2. Von Karman :

        = 51 , 2 Re log 2 1 f f

( )

Re 0,8 log

2 −

= f (2.18)

untuk Re sampai dengan 3.106.

c. Untuk pipa kasar, menurut yaitu:

Von Karman : 1 =2log +1,74 ε

f (2.19) Lit.5

dimana harga f tidak tergantung pada bilangan Reynold.

d. Untuk Pipa antara kasar dan halus atau dikenal dengan daerah transisi yaitu:

Corelbrook – White :

        + − = f d f Re 51 , 2 7 , 3 / log 2 1 ε

(2.20) Lit.5

2. Persamaan Hazen – Williams

Rumus ini pada umumnya dipakai untuk menghitung kerugian head dalam pipa yang relatif sangat panjang seperti jalur pipa penyalur air minum. Bentuk umum persamaan Hazen – Williams yaitu:

L d C

Q hf ₁_,₈₅ ₄_,₈₅

85 , 1 666 , 10

= (2.21) Lit.7 dimana: hf = kerugian gesekan dalam pipa (m)

Q = laju aliran dalam pipa (m3/s) L = panjang pipa (m)

C = koefisien kekasaran pipa Hazen – Williams (diperoleh dari tabel 2.2)

d = diameter pipa (m)

(33)

Selain kerugian yang disebabkan oleh gesekan, pada suatu jalur pipa juga terjadi kerugian karena kelengkapan pipa seperti belokan, siku, sambungan, katup dan sebagainya yang disebut dengan kerugian kecil (minor losses).

Besarnya kerugian minor akibat adanya kelengkapan pipa dirumuskan sebagai:

∑

g v k n hm

2 . .

(2.22) Lit.8

dimana: n = jumlah kelengkapan pipa

v = kecepatan aliran fluida dalam pipa

k = koefisien kerugian (dari lampiran koefisien minor losses peralatan pipa)

menurut Literatur 8, untuk pipa yang panjang (L/d >>> 1000), minor losses dapat diabaikan tanpa kesalahan yang cukup berarti tetapi menjadi penting pada pipa yang pendek.

2.6. Persamaan Empiris untuk Aliran di dalam Pipa

Seperti yang telah diuraikan sebelumnya, bahwa permasalahan aliran fluida dalam pipa dapat diselesaikan dengan menggunakan persamaan Bernoulli, persamaan Darcy dan diagram Moody. Penggunaan rumus empiris juga dapat digunakan untuk menyelesaikan permasalahan aliran. Dalam hal ini digunakan dua model rumus yaitu persamaan Hazen – Williams dan persamaan Manning.

1.Persamaan Hazen – Williams dengan menggunakan satuan internasional yaitu:

v=0,8492.C.R0,63.s0,54 (2.23) Lit.4 dimana: v = kecepatan aliran (m/s)

C = koefisien kekasaran pipa Hazen – Williams R = jari-jari hidrolik

= 4

untuk pipa bundar

S = slope dari gradient energi (head losses/panjang pipa)

l hl

(34)

Extremely smooth and straight pipes 140

New Stell or Cast Iron 130

Wood; Concrete 120

New Riveted Stell; Vitrified 110

Old Cast Iron 100

Very Old and Corroded Cast Iron 80

Sumber: Jack B. Evett, Cheng Liu. Fundamentals of Fluids Mechanics. McGraw Hill. New York. 1987, hal. 161.

2.Persamaan Manning dengan satuan internasional, yaitu:

2 / 1 3 / 2 0 , 1

s R n

v= (2.24) Lit.4 dimana: n = koefisien kekasaran pipa Manning

Persamaan Hazen – Williams umumnya digunakan untuk menghitung headloss yang terjadi akibat gesekan. Persamaan ini tidak dapat digunakan untuk liquid lain selain air dan digunakan khusus untuk aliran yang bersifat turbulen. Persamaan Darcy – Weisbach secara teoritis tepat digunakan untuk semua rezim aliran semua jenis liquid. Persamaan Manning biasanya digunakan untuk aliran saluran terbuka (open channel flow).

2.7. Sistem Perpipaan Ganda

Analisa suatu sistem perpipaan yang terdiri dari berbagai pipa atau jalur harus mengikuti beberapa aturan dasar. Suatu sistem perpipaan ganda membentuk suatu rangkaian. Berbagai kemungkinan membangun sistem perpipaan ganda yang sederhana terdiri dari:

a. Sistem perpipaan susunan seri b. Sistem perpipaan susunan paralel

A. Sistem Perpipaan Susunan Seri

Bila dua pipa atau lebih yang ukuran atau kekasarannya berlainan dihubungkan sedemikian rupa sehingga fluida mengalir melalui sebuah pipa

(35)

dan kemudian melalui pipa yang lain, dikatakan bahwa pipa-pipa itu dihubungkan seri.

Gambar 2.4. Pipa Yang Dihubungkan Secara Seri

Jika dua buah pipa atau lebih dihubungkan secara seri maka pipa akan dialiri oleh aliran yang sama. Total kerugian head pada seluruh sistem adalah jumlah kerugian pada setiap pipa dan perlengkapan pipa, dirumuskan sebagai:

Q0 = Q1 = Q2 = Q3

Q0 = A1V1 = A2V2 = A3V3 (2.25) Lit.8 Σhl = hl1 + hl2 + hl3

Persoalan aliran yang menyangkut pipa seri sering dapat diselesaikan dengan mudah dengan menggunakan pipa ekuivalen, yaitu dengan menggantikan pipa seri dengan diameter yang berbeda-beda dengan satu pipa ekuivalen tunggal. Dalam hal ini, pipa tunggal tersebut memiliki kerugian head yang sama dengan system yang digantikannya untuk laju aliran yang spesifik.

B. Sistem Perpipaan Susunan Paralel

Kombinasi dua atau lebih pipa yang dihubungkan seperti Gambar 2.5, sedemikian rupa sehingga alirannya terbagi antara pipa-pipa itu kemudian berkumpul lagi adalah sistem pipa paralel.

Dalam analisa sistem pipa paralel, diasumsikan bahwa kerugian-kerugian kecil ditambahkan pada panjang masing-masing pipa sebagai panjang ekivalen.

(36)

A ₂

Gambar 2.5. Pipa Yang Dihubungkan Secara Paralel

Jika dua buah pipa atau lebih dihubungkan secara paralel, total laju aliran sama dengan jumlah laju aliran yang melalui setiap cabang dan rugi head pada sebuah cabang sama dengan pada yang lain, dirumuskan sebagai:

Q0 = Q1 + Q2 + Q3

Q0 = A1V1 + A2V2 + A3V3 (2.26) Lit.8

hl = hl1 = hl2 = hl3

Hal lain yang perlu diperhatikan adalah bahwa persentase aliran yang melalui setiap cabang adalah sama tanpa memperhitungkan kerugian head pada cabang tersebut.

Rugi head pada setiap cabang boleh dianggap sepenuhnya terjadi akibat gesekan atau akibat katup dan perlengkapan pipa, diekspresikan menurut panjang pipa atau koefisien losses kali head kecepatan dalam pipa. dirumuskan sebagai: ... 2 2 2 2 3 3 3 3 3 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1

1  =

   ₊ =     ₊ =     ₊

∑

g v K d L f g v K d L f g v K d L

f _L _L _L

diperoleh hubungan kecepatan:

(

)

(

)

∑

_∑

+ = 2 2 2 2 1 1 1 1 1 2 / / kL d L f kL d L f V V

(2.27) Lit.3

(37)

Dalam perencanaan pompa untuk memindahkan fluida dari suatu tempat ke tempat lain dengan head tertentu diperlukan beberapa syarat utama, antara lain:

a. Kapasitas

Kapasitas pompa adalah jumlah fluida yang dialirkan oleh pompa per satuan waktu. Kapasitas pompa ini tergantung pada kebutuhan yang harus dipenuhi sesuai dengan fungsi pompa yang direncanakan.

b. Head Pompa

Head pompa adalah ketinggian dimana kolom fluida harus naik untuk memperoleh jumlah yang sama dengan yang dikandung oleh satuan bobot fluida pada kondisi yang sama. Head ini ada dalam tiga bentuk, yaitu:

- Head Potensial

Didasarkan pada ketinggian fluida di atas bidang banding (datum

plane). Jadi suatu kolom air setinggi Z mengandung sejumlah energi

yang disebabkan oleh posisinya atau disebut fluida mempunyai head sebesar Z kolom air.

- Head Kecepatan

Head kecepatan atau head kinetik, yaitu suatu ukuran energi kinetik yang dikandung fluida yang disebabkan oleh kecepatannya dan dinyatakan dengan persamaan V2/2g .

- Head Tekanan

Head tekanan adalah energi yang dikandung fluida akibat tekanannya dan dinyatakan dengan P/γ .

Head total pompa diperoleh dengan menjumlahkan head yang disebut di atas dengan kerugian-kerugian yang timbul dalam instalasi pompa (Head mayor dan Head minor).

c. Sifat Zat Cair

Sifat-sifat fluida kerja sangat penting untuk diketahui sebelum perencanaan pompa.

Pada perencanaan ini, temperatur air dianggap sama dengan temperatur kamar.

(38)

Pada perancangan ini direncanakan pompa yang mempunyai konstruksi kokoh dan dapat menjamin tidak terjadinya kebocoran sama sekali. Hal ini direncanakan dengan merancang sistem penggerak pompa dan bagian utama poros sebagai satu unit kesatuan. Umumnya unit penggerak pompa yang biasanya dipakai adalah motor bakar, motor listrik dan turbin uap.

Bila pipa dipasangkan dengan pompa maka akan ada penambahan energi sebesar Hp. Head pompa itu sendiri merupakan energi yang harus ditambahkan pompa ke dalam fluida untuk memindahkan fluida tersebut dari tempat yang memiliki head rendah ke tempat dengan head yang tinggi. Untuk menyelesaikan persoalan di atas digunakan persamaan Bernoulli, yaitu:

P Z H

g V P H Z g V P + + + = + + + 2 2 2 2 1 2 1 1 2 2 γ γ Atau

(

Z Z

)

H_L g

V V P P

H = − + − + ₂ − ₁ +

2 1 2 2 1 2 2

γ (2.29) Lit.4

dimana:

γ 1

2 P

P −

adalah perbedaan head tekanan

g V V 2 2 1 2

2 − _{adalah perbedaan head kecepatan} Z2 – Z1 adalah perbedaan head statis

HL adalah head losses total

Untuk menghitung besarnya daya yang dibutuhkan pompa, adalah sebagai berikut: p p p H Q N η

γ × ×

= (2.30) Lit.7 dimana: NP = Daya pompa (kW)

γ = Berat jenis fluida (kN/m3) Q = Laju aliran fluida (m3/s) Hp = Head pompa (m)

(39)

BAB III

PERENCANAAN PIPA PADA SISTEM JARINGAN PIPA

3.1. Jumlah Pemakaian Air

Dalam merencanakan suatu sistem jaringan pipa yang dipergunakan untuk mendistribusikan air bersih pada suatu suatu hotel, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu kebutuhan air secara keseluruhan yang meliputi kebutuhan kamar dan juga fasilitas yang tersedia di hotel.

3.1.1 Metode Penentuan Kapasitas Aliran

Dalam menentukan tepat dan akuratnya kapasitas air yang diperlukan untuk suatu bangunan sangat sulit. Maka dalam hal ini metode yang digunakan adalah metode penaksiran. Ada beberapa metode yang digunakan untuk menaksir besar laju aliran air [Literatur 6], antara lain:

a. Berdasarkan jumlah pemakai

b. Berdasarkan jenis dan jumlah alat plambing c. Berdasarkan unit beban alat plambing

a. Penaksiran berdasarkan jumlah pemakai

Metoda ini didasarkan pada pemakaian air rata – rata sehari dari setiap penghuni, dan perkiraan jumlah penghuni. Dengan demikian jumlah pemakaian air sehari dapat diperkirakan, walaupun jenis maupun jumlah alat plambing belum ditentukan. Metoda ini praktis untuk tahap perencanaan atau juga perancangan.

Apabila jumlah penghuni diketahui, atau ditetapkan, untuk sesuatu gedung maka angka tersebut dipakai untuk menghitung pemakaian air rata – rata sehari berdasarkan “standar” mengenai pemakaian air per orang per hari untuk sifat penggunaan gedung tersebut. Tetapi kalau jumlah penghuni tidak dapat diketahui, biasanya ditaksir berdasarkan luas lantai dan menetapkan kepadatan hunian per luas lantai. Luas lantai gedung yang dimaksudkan adalah luas lantai efektif, berkisar antara 55 sampai 80 persen dari luas seluruhnya. Angka pemakaian air

(40)

yang diperoleh dengan metoda ini biasanya digunakan untuk menentukan volume tangki bawah, tangki atap, pompa, dsb. Sedangkan ukuran pipa yang diperoleh dengan metoda ini hanyalah pipa penyediaan air ( misalnya pipa dinas), dan bukan untuk menentukan ukuran pipa – pipa dalam seluruh jaringan.

b. Penaksiran berdasarkan jenis dan jumlah alat plambing

Metoda ini digunakan apabila dkondisi pemakaian alat plambing dapat diketahui, misalnya untuk perumahan atau gedung kecil lainnya. Juga harus diketahui jumlah dari setiap jenis alat plambing dalam gedung tersebut. Lihat tabel 3.1 sebagai referensi

Tabel 3.1. Faktor Pemakaian (%) dan Jumlah Alat Plumbing Jumlah alat plumbing Jenis Alat plumbing

1 2 4 8 12 16 24 32 40 50 70 100

Kloset dengan Katup gelontor

1 50 satu 50 2 40 3 30 4 27 5 23 6 19 7 17 7 15 8 12 9 10 10 Alat plambing Biasa

1 100 dua 75 3 55 5 48 6 45 7 42 10 40 13 39 16 38 19 35 25 33 33

Sumber:[Perencanaan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, Soufyan M. Noerbambang hal 66]

c. Penaksiran Berdasarkan Unit Beban Alat Plambing

Dalam metode ini untuk setiap alat plambing ditetapkan suatu unit beban (fixture unit). Untuk setiap bagian pipa dijumlahkan besarnya unit beban dari semua alat plambing yang dilayaninya, dan kemudian dicari besarnya laju aliran air dengan kurva pada gambar 3.3 Kurva ini memberikan hubungan antara jumlah unit beban alat plambing dengan laju aliran air, dengan memasukkan faktor

(41)

penggunaan serempak dari alat – alat plambing. Tabel 3.6 memberikan besarnya unit beban untuk setiap alat plambing.

3.1.2. Perhitungan Kapasitas Aliran

Pada skripsi ini digunakan metode Fixture Unit untuk menghitung kapasitas aliran. Hotel berada pada lantai 9 sampai dengan lantai 11, sedangkan lantai 8 digunakan sebagai parkir dan perkantoran. Sistem perpipaan terbagi dua, Lantai 11 dan 10 ( 3rd Floor dan 2nd Floor Hotel) Dilayani melalui sistem perpipaan menggunakan pompa Booster. Sedangkan Lantai 9 dan Lantai 8 ( 1st Floor Hotel dan P4) dilayani oleh sistem perpipaan menggunakan gaya gravitasi. Sedangkan Sumber air berasal air sumur bor dan juga air dari PDAM.

Perhitungan kapasitas dibuat berdasarkan sistem dan lantai, seperti di bawah ini :

3.1.2.a. Sistem Perpipaan Menggunakan Pompa Booster Lantai 11

Tabel 3.2 Ruangan, Peralatan, dan Jumlah Fixture Unit Lantai 11

Ruangan Jenis alat Plambing Jenis Penyediaan air Unit Alat Plambing (WSFU) Total Unit Alat Plambing (WSFU) Ruangan Jumlah Ruangan Total WSFU Kamar 1 kloset, 1 lavatory, 1 shower Tangki gelontor Keran Keran 3 1 2 6 FU

79 Kamar 474

President Room 2 kloset, 3 lavatory, 1 shower, 1 bathtub Tangki gelontor Keran Keran Keran 3 1 2 2

13 FU 1 Kamar 13

Regency Lounge 2 kloset, 2 lavatory Katup gelontor Keran 10 2

24 FU 1

Ruangan 24

TOTAL FIXTURE UNIT LANTAI 11 511

(42)

Lantai 10

Tabel 3.3 Ruangan, Peralatan, dan Jumlah Fixture Unit Lantai 10

75 Kamar 450

TOTAL FIXTURE UNIT LANTAI 10 450

Jadi Total Nilai Peralatan Sistem Menggunakan Pompa Booster = 961 FU atau dari tabel 3.8 didapat 12,74716 l/s

3.1.2.b. Sistem Perpipaan Menggunakan Gaya Gravitasi

Lantai 9

Tabel 3.4 Ruangan, Peralatan, dan Jumlah Fixture Unit Lantai 9

45 Kamar 270

Male Toilet 4 kloset, 3 lavatory, 5 Urinal stall Katup gelontor Keran Katup gelontor 10 2 5

71 FU 1

Ruangan 71 Female Toilet 6 kloset, 4 lavatory Katup gelontor 10 2

68 FU 1

Ruangan 68

(43)

Keran Toilet 1 4 kloset,

4 lavatory Katup gelontor Keran 10 2

48 FU 1

Ruangan 48

Toilet 2 2 kloset, 2 lavatory Katup gelontor Keran 10 2

24 FU 1

Ruangan 24

The Kitchen 12 standard Kitchen sink 6 Water Heater Keran Katup Bola 5 2

72 1

Ruangan 72

TOTAL FIXTURE UNIT LANTAI 9 553

Lantai 8 ( P4 )

Tabel 3.5 Ruangan, Peralatan, dan Jumlah Fixture Unit Lantai 8 ( P4 )

5 Keran Air Keran 2

10 FU 1

Ruangan 10 Male Locker 2 kloset, 2 lavatory, 4 Urinal stall 2 Shower Katup gelontor Keran Katup gelontor Keran 10 2 5 4

52 FU 1

Ruangan 52 Female Locker 3 kloset, 2 lavatory 2 Shower Katup gelontor Keran Keran 10 2 4

42 FU 1

Ruangan 42 Toilet Driver 1 kloset, 1 lavatory 2 Urinal Stall Katup gelontor Keran Katup gelontor 10 2 5

22 FU 1

Ruangan 22

Klinik 1 lavatory Keran 1 1 FU 1

Ruangan 1 Kantin 1 service

sink

Keran 4 4 FU 1

Ruangan 4

(44)

renang renang

TOTAL FIXTURE UNIT LANTAI 8 137

Total Nilai Peralatan Sistem Menggunakan Gaya Gravitasi = 690 FU atau dari tabel 3.8 didapat 10,0316 l/s

Jadi Total Kebutuhan Air Seluruh Sistem = 961 + 690= 1651 FU, atau dari tabel 3.8 didapat = 18,03606 l/S

(45)

Tabel 3.6 Unit alat plambing untuk penyediaan air dingin.1)

Jenis alat plambing2)

Jenis Penyediaan Air Unit alat plambing3) Keterangan Untuk Pribadi4) Untuk Umum5)

Kloset Katup gelontor 6 10

Kloset Tangki gelontor 3 5

Peturasan dengan tiang

Katup gelontor - 10

Peturasan terbuka (urinal stall)

Katup gelontor - 5

Peturasan terbuka (urinal stall)

Tangki gelontor - 3

Bak cuci (kecil) Keran 0,5 1

Bak cuci tangan Keran 1 2

Bak cuci tangan, untuk kamar

operasi

Keran - 3

Bak mandi rendam (bath tub)

Keran pencampur air dingin dan

panas

2 4

Pancuran mandi (shower)

Keran pencampur air dingin dan

panas

2 4

Pancuran mandi tunggal

Keran pencampur air dingin dan

panas

2 -

Satuan kamar mandi dengan bak

Kloset dengan katup gelontor

(46)

mandi rendam Satuan kamar mandi dengan bak

mandi rendam

Kloset dengan tangki gelontor

6 -

Bak cuci bersama (untuk tiap keran) - 2

Bak cuci pel Keran 3 4 Gedung kantor,

dsb.

Bak cuci dapur Keran 2 4 Untuk umum :

hotel atau restoran, dsb

Bak cuci piring Keran - 5

Bak cuci Pakaian (satu sampai tiga)

Keran 3 -

Pancuran minum Keran air minum - 2

Pemanas air Katub bola - 2

Sumber:[Perencanaan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, Soufyan M. Noerbambang hal 68]

Catatan : 1)Alat plambing yang airnya mengalir secara kontinyu harus dihitung secara terpisah, dan ditambahkan pada jumlah unit alat plambing.

Alat plambing yang tidak ada dalam daftar dapat diperkirakan dengan membandingkan dengan alat plambing yang mirip/ terdekat.

Nilai unit alat plambing dalam tabel ini adalah keseluruhan. Kalau digunakan air dingin dan air panas, unit alat plambing maksimum masing – masing untuk air dingin dan air panas diambil tigaperempatnya.

Alat plambing untuk keperluan pribadi dimaksudkan pada rumah pribadi atau apartement, di mana pemakaiannya tidak terlalu sering.

(47)

Alat plambing untuk keperluan umum dimaksudkan yang dipasang dalam gedung kantor, sekolah, pabrik, dsb, dimana pemakaiannya cukup sering.

Tabel 3.7 Ukuran Minimum Dari Peralatan pipa penyedia air

No Nama alat plambing

Ukuran inchi mm

1 Kloset

( dengan katup gelontor) 1 25,4

2 Kloset

( dengan tangki gelontor) 3/8 9,5

3 Peturasan [1”(25,4mm)]

( dengan katup gelontor) 1 25,4

4 Peturasan [3/4”(19mm)]

( dengan katup gelontor) 3/4 19

5 Peturasan

( dengan tangki gelontor) 1/2 12,7

6 Sink (service,slop) 1/2 12,7

7 Sink (flushing, rim) 3/4 19

8 Bak cuci tangan biasa (lavatory) 3/8 9,5 9 Bak cuci dapur (sink) (pribadi) 1/2 12,7 10 Bak cuci dapur (sink) (umum) 3/4 19 11 Bak mandi rendam (bathtub) 1/2 12,7

12 Pancuran mandi (shower) 1/2 12,7

13 _{Mesin pencuci piring (pribadi)} _1/2 _12,7 14 _{Kombinasi sink dan tempat cuci pakaian} _1/2 _12,7

15 _{Kran air minum} _3/8 _9,5

16 _{Tempat cuci pakaian} _1/2 _12,7

(48)

Catatan: untuk peralatan yang tidak ada di tabel, ukuran minimum dari peralatan tersebut dapat diambil dari peralatan yang diperkirakan hampir sama

Tabel 3.8 Tabel Estimasi Kebutuhan Sistem yang didominasi penggunaan

Tangki gelontor

Sistem yang didominasi penggunaan Katup gelontor

Beban Kebutuhan Beban Kebutuhan

Water Supply Fixture Unit

(WSFU)

gpm l/s gpm l/s

1 3 0,19 1

2 5 0,32 2

3 6,5 0,41 3

4 8 0,51 4

5 9,4 0,59 5 15 0,95

6 10,7 0,68 6 17,4 1,1

7 11,8 0,74 7 19,8 1,25

8 12,8 0,81 8 22,2 1,4

9 13,7 0,86 9 24,6 1,55

10 14,6 0,92 10 27 1,7

12 16 1,01 12 28,6 1,8

14 17 1,07 14 30,2 1,91

16 18 1,14 16 31,8 2,01

18 18,8 1,19 18 33,4 2,11

20 19,6 1,24 20 35 2,21

25 21,5 1,36 25 38 2,4

30 23,3 1,47 30 42 2,65

35 24 1,57 35 44 2,78

40 26,3 1,66 40 46 2,9

45 27,7 1,76 45 48 3,03

(49)

60 32 2,02 60 54 3,41

70 35 2,21 70 58 3,66

80 38 2,4 80 61,2 3,86

90 41 2,59 90 64,3 4,06

100 43,5 2,74 100 67,5 4,26

120 48 3,03 120 73 4,61

140 52,5 3,31 140 77 4,86

160 57 3,6 160 81 5,11

180 61 3,85 180 85,5 5,39

200 65 4,1 200 90 5,68

250 75 4,73 250 101 6,37

300 85 5,36 300 108 6,81

400 105 6,62 400 127 8,01

500 124 7,82 500 143 9,02

750 170 10,73 750 177 11,17

1000 208 13,12 1000 208 13,12

1250 239 15,08 1250 239 15,08

1500 269 16,97 1500 269 16,97

2000 325 20,5 2000 325 20,5

2500 380 23,97 2500 380 23,97

3000 433 27,32 3000 433 27,32

4000 525 33,12 4000 525 33,12

5000 593 37,41 5000 593 37,41

(50)

Tabel 3.9.1

Penentuan Ukuran Pipa Berdasarkan Pembatasan Kecepatan ( SI Unit) Galvanized Iron and Steel Pipe, Standard Pipe Size

Ukuran Nominal, mm Aktual ID, mm

Kecepatan = 1,2m/s Kecepatan = 2,4m/s

Aliran q, gpm Beban (WSFU) (kol.A)1) Beban (WSFU) (kol.A)2) Gaya gesek p, Psi/100ft* Aliran q, gpm Beban (WSFU) (kol.A)1) Beban (WSFU) (kol.B)2) Gaya gesek p, Psi/100ft*

12,7 15,8 0,23 1,5 172,3 0,47 3,7 651,5

19 20,9 0,42 3 126,1 0,84 8,4 472,8

25,4 26,6 0,68 6,1 96,7 1,36 25,3 7,7 361,5 31,8 35,1 1,17 17,5 6 71,5 2,34 77,3 23,7 269 38,1 40,9 1,6 37 9,3 60,9 3,2 132,3 52 227 50,8 52,5 2,63 93 29,8 46,2 5,27 293 171,6 176,5 63,5 62,7 3,77 174 75,6 37,8 7,54 477 361 142,9 76,2 77,7 5,8 335 209 29,4 11,6 842 806 113,5 102 102,3 10 688 615 23,1 20,01 1930 1930 86,2 Tabel 3.9.2

Penentuan Ukuran Pipa Berdasarkan Pembatasan Kecepatan ( US Unit) Galvanized Iron and Steel Pipe, Standard Pipe Size

Ukuran Nominal, inchi Aktual ID, inchi

Kecepatan = 4fps Kecepatan = 8fps

Aliran q, gpm Beban (WSFU) (kol.A)1) Beban (WSFU) (kol.A)2) Gaya gesek p, Psi/100ft* Aliran q, gpm Beban (WSFU) (kol.A)1) Beban (WSFU) (kol.B)2) Gaya gesek p, Psi/100ft*

½ 0,622 3,8 1,5 8,2 7,6 3,7 31

¾ 0,824 6,7 3 6 13,4 8,4 22,5

1 1,049 10,8 6,1 4,6 21,6 25,3 7,7 17,2

1 ¼ 1,380 18,6 17,5 6 3,4 37,2 77,3 23,7 12,8

1 ½ 1,610 25,4 37 9,3 2,9 50,8 132,3 52 10,8

2 2,067 41,8 93 29,8 2,2 83,6 293 171,6 8,4

2 ½ 2,469 59,8 174 75,6 1,8 119,6 477 361 6,8

3 3,068 92 335 209 1,4 184,0 842 806 5,4

4 4,026 158,6 688 615 1,1 317 1930 1930 4,1

(51)

Kol. A untuk pemipaan yang tidak mendukung katup gelontor

Kol. A untuk pemipaan yang mendukung katup gelontor

*Kerugian gesek p mempengaruhi laju aliran q untuk pemipaan yang mempunyai kondisi permukaan yang cukup halus(fairly smooth surface) setelah beberapa lama pemakaian, untuk kasus ini terapkan formula

q = 4,57 p0,546. d2,64

3.2 Pemilihan Jenis Pipa

Pada perancangan ini digunakan pipa Galvanized Iron. Adapun keunggulan yang dimiliki pipa jenis ini dibandingkan pipa jenis lain ialah:

- Tidak mudah berkarat.

- Bahan aman digunakan untuk pendistribusian air bersih.

- Permukaan dinding dalamnya tidak terlalu kasar sehingga pengaruh kehilangan tekanannya relatif kecil.

- Banyak tersedia di pasaran, dan harga ekonomis. 3.3 Penggunaan Chart Akurat Gesekan Pipa

Chart akurat gesekan pipa ini dibuat menggunakan diameter dalam aktual dari pipa. Chart ini digunakan untuk mencari laju aliran fluida melalui berbagai ukuran pipa yang memiliki kerugian gesekan pipa seragam yang spesifik, dengan mengetahui karakteristik fluida yang diangkut pipa dan efeknya terhadap diameter dalam pipa. Pada sistem ini digunakan bahan Galvanized iron, oleh karena itu chart yang dipakai juga adalah untuk bahan ini ( ASTM A72, A120 FAIRLY ROUGH SURFACE CONDITION ). Contoh penggunaan chart adalah seperti di bawah ini :

1. Pertama tama kita harus mencari kerugian gesek seragam pipa dari perhitungan (Pa/m).

2. Setelah itu kita menghitung jarak x dengan cara dibawah ini

(52)

X = 2,7767 mm

Gambar 3.1 Chart Galvanized Iron Standard Weight Pipe

(53)

3/4

Gambar 3.2. Contoh Perhitungan Diameter Menggunakan Chart

3. Lalu ditarik garis lurus vertikal dari titik x ke atas. Pada contoh ini kita mencari laju aliran minimum untuk pipa ukuran ¾". Garis lurus vertikal yang ditarik dari titik x tadi berpotongan dengan garis diameter ¾" di y. dari titik y itu ditarik lagi garis horizontal ke kiri. Didapatlah titik z.

4. Titik z terletak di antara 0,4 l/s dan 0,6 l/s. Kita mengukur jarak antara titik 0,4 ke titik z, dan jarak dari titik 0,4 ke 0,6. Setelah itu kita dapat menghitung laju aliran minimum untuk pipa ¾" seperti di bawah ini :

(54)

3.4 Metoda Detail Untuk Menentukan Ukuran Pipa Sistem di Dalam Bangunan

1.Mendapatkan informasi yang tepat mengenai Bangunan, contoh : jenis peralatan yang menggunakan air yang akan dipasang, jenis pipa yang akan dipakai, tekanan yang tersedia dari sumber distribusi, ketinggian bangunan atau ketinggian dari sumber distribusi ke tempat yang dituju, dan informasi – informasi lainnya yang dibutuhkan dalam basis menentukan ukuran pipa di dalam sistem.

2.Membuat gambar sistematis bertingkat dari seluruh sistem air (dalam skripsi ini sistem distribusi air dingin). Tunjukkan semua peralatan yang menggunakan air dengan huruf, angka, maupun kombinasi keduanya.

3.Tandai pada gambar skematik pada setiap bagian dari sistem komplit, jumlah air dingin dan air panas yang dialirkan pipa sesuai dengan WSFU (Water Supply Fixture Unit) yang dapat dilihat dari Tabel 3.6

4.Tandai pada gambar skematik, sesuai dengan notasi Fixture unit, kebutuhan air dalam galon per menit(gpm) ataupun liter per detik(l/s) yang didapat dari Tabel 3.8

5.Tandai pada gambar skematik, bagian dari sistem yang peralatannya diperkirakan menggunakan air secara kontinu, seperti : sumber air untuk taman, irigasi, air untuk alat pendingin, mesin refrigasi, dan peralatan lain yang serupa, yang menggunakan air secara kontiniu pada saat beban puncak. Tambahkan jumlah kebutuhan air secara kontinu ini dengan kebutuhan air yang didapat berdasarkan WSFU.

6.Tentukan ukuran dari semua ukuran pipa yang berhubungan langsung dengan peralatan sesuai dengan ukuran minimum yang diizinkan sesuai dengan Tabel 3.7

(55)

7.Tentukan ukuran pipa lainnya dengan sesuai dengan batasan kecepatan yang direkomendasikan perusahaan pembuat pipa untuk mencegah kegagalan produk mereka, sesuai dengan Tabel 3.9.1 atau Tabel 3.9.2

8.Tentukan dari sistem, bagian mana yang merupakan Basic Design Circuit(BDC) atau jalur utama yang ukuran pipanya akan dirancang ulang sesuai dengan batasan kerugian gesek. Jalur utama ini adalah jalur pipa dari pusat distribusi ke peralatan yang paling jauh tempatnya dari pusat tekanan.

9. Misalkan kondisi tanpa aliran dalam sistem. Kalkulasikan jumlah tekanan yang tersedia pada tempat terjauh dari sumber distribusi(di bagian paling atas atau paling bawah dari sistem, tergantung dimana sumber distribusinya). ( 1 feet water column = 0,433 psi, dan 1 meter water column = 9,795 KPa)

10.Tandai pada skematik pipa, jumlah kerugian tekanan oleh karena gesekan akibat dari kebutuhan yang melewati water meter, water softener, atau koil pemanas air tanpa tangki yang mungkin dipasang pada sistem.

11.Kalkulasikan jumlah tekanan yang tersisa dan tersedia untuk kerugian akibat kerugian gesek pada saat beban puncak melalui pipa, valve, fitting pada basic design circuit (jalur utama). Kurangi dari tekanan statik yang masih ada dan tersedia pada tempat paling tinggi( dari langkah 8) kerugian gesek dari water meter, water softener(dari langkah 10).

12.Kalkulasikan jumlah total panjang ekivalen dari basic design circuit( jalur utama) menggunakan Tabel 3.10 atau Tabel 3.11

13.Kalkulasikan kerugian tekanan seragam yang diijinkan untuk gesekan pada pipa dari basic design circuit (jalur utama). Total tekanan yang tersedia untuk kerugian sebagai kerugian gesek dari pipa, fitting, dan valve pada sirkuit( dari langkah 11) harus dibagi dengan total panjang ekivalen dari sirkuit( dari langkah 12). Ini akan menghasilkan batasan gaya gesek pada pipa( Pipe Friction Limit)

(56)

untuk sirkuit dalam hubungan untuk kerugian tekanan, dalam psi/ft (Pa/m) untuk total panjang ekivalen. Kalikan nilai ini dengan 100 untuk membuatnya menjadi psi/100 ft.

14.Buat Tabel sizing( pengukuran) yang menunjukkan laju aliran, untuk berbagi ukuran yang berbeda dari pipa yang akan digunakan, sesuai dengan kerugian tekanan seragam yang diijinkan untuk gaya gesek pipa(Pipe Friction) untuk basic design circuit(dari langkah 13). Ukuran dari tabel didapat dari Gambar 3.1

15.Tentukan lagi ukuran pipa dari basic design circuit(jalur utama) menggunakan tabel dari langkah 14. Dimana ukuran yang didapat dari langkah 15 ini mungkin berubah dari yang didapat dari langkah 7( berdasarkan batasan kecepatan). Ukuran pipa dari langkah ini sesuai untuk diaplikasikan sesuai dengan batasan daripada gesekan( Limitation of Friction).

16.Ukuran pipa bisa saja berubah dari ukuran yang ditentukan pada langkah 15 untuk pertimbangan tertentu, seperti untuk pertimbangan untuk menghindarkan korosi dan lain – lain sesuai dengan pengalaman Plumber.

(57)

Tabel 3.10

Panjang Ekivalen Untuk Fitting dan Valve ( SI Units ) Pipa Standar

Sumber:[Plumber’s and Pipe Fitter’s Calculation Manual, R Dodge Woodson hal 34]

Fitting/ Valve

Panjang ekivalen dari pipa berbagai ukuran (m)

9,5 12,7mm 19 25,4 31,8 38,1 50,8 63,5 76,2 101,6 127 152,4 Belokan 450 0.2 0,4 0,5 0,5 0,7 0,9 1,2 1,5 1,8 2,4 3 3,6 Belokan 900 0,3 0,6 0,8 0,9 1,2 1,5 2,1 2,4 3 4,3 5,2 6,1 T Lurus 900 0,1 0,2 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 0,9 1,2 1,5 1,8 T Cabang 900 0,5 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 3 3,6 4,6 6,4 7,6 9,1 Gate Valve 0,1 0,1 0,2 0,2 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1 1,2 Balancing Valve 0,24 0,33 0,45 0,57 0,67 0,91 1,12 1,37

Plug type cock 0,24 0,33 0,45 0,57 0,67 0,91 1,12 1,37 Check Valve,swing 1,7 2,56 3,41 4,26 5,12 6,82 8,53 10,24

Globe Valve 2,4 4,6 6,1 7,6 10,6 13,7 16,7 19,8 24,3 38 42,6 50,2 Angle Valve 1,2 2,4 3,6 4,6 5,5 6,7 8,5 10,3 12,2 16,7 21,3 24,3

(58)

Tabel 3.11

Panjang Ekivalen Untuk Fitting dan Valve ( US Customary Units ) Pipa Standar

Sumber:[Plumber’s and Pipe Fitter’s Calculation Manual, R Dodge Woodson hal 34]

Fitting/ Valve Panjang ekivalen dari pipa berbagai ukuran (feet)

⅜" ½" ¾" 1" 1¼" 1½" 2" 2½" 3" 4" 5" 6" Belokan 450 0,6 1,2 1,5 1,8 2,4 3 4 5 6 8 10 12

Belokan 900 1 2 2,5 3 4 5 7 8 10 14 17 20

T Lurus 900 0,3 0,6 0,8 0,9 1,2 1,5 2 2,5 3 4 5 6 T Cabang 900 1,5 3 4 5 6 7 10 12 15 21 25 30

Gate Valve 0,2 0,4 0,5 0,6 0,8 1 1,3 1,6 2 2,7 3,3 4 Balancing Valve 0,8 1,1 1,5 1,9 2,2 3 3,7 4,5

Plug type cock 0,8 1,1 1,5 1,9 2,2 3 3,7 4,5 CheckValve,swing 5,6 8,4 11,2 14 16,8 22,4 28 33,6

Globe Valve 8 15 20 25 35 45 55 65 80 125 140 165 Angle Valve 4 8 12 15 18 22 28 34 40 55 70 80

(59)

Tabel 3.12. Tekanan yang dibutuhkan alat plambing

Sumber: [Perencanaan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, Soufyan M. Noerbambang hal 50]

1),2)

Tekanan minimum yang dibutuhkan katup gelontor untuk kloset, dan urinal yang dimuat dalam tabel ini adalah tekanan statik pada waktu air mengalir, dan tekanan maksimumnya adalah 4 kg/cm2.

Untuk keran dengan katup yang menutup secara otomatik, kalau tekanan airnya kurang dari yang minimum dibutuhkan maka katup tidak akan dapat menutup dengan rapat, sehingga air masih akan menetes dari keran.

Untuk pemanas air langsung dengan bahan bakar gas, tekanan minimum yang dibutuhkan biasanya dinyatakan.

Fixture Tekanan yang

dibutuhkan (kg/cm2)

Tekanan standar (kg/cm2)

Katup Gelontor Kloset 0,71)

Katup Gelontor Peturasan 0,42)

Keran yang menutup sendiri, otomatik

0,73)

Pancuran mandi, dengan pancaran halus tajam

0,7 1,0

Pancuran mandi (biasa) 0,35

Keran biasa 0,3

Pemanas air langsung, dengan bahan bakar gas

(60)

Gambar 3.3 Kurva Perhitungan Kebutuhan

(61)

(62)

(63)

3.5. Penentuan Ukuran Pipa Distribusi Air Bersih Dingin Hotel

3.5.1. Penentuan Ukuran Pipa Pada Jaringan Menggunakan Pompa Booster

1. Semua data diperoleh dari peta lokasi hotel per tingkat, dan juga hasil survey.

2. Gambar skematik bertingkat lantai 10 dan 11 telah dibuat dengan panjang pipa sesuai dengan skala 1:400, dan untuk memudahkan penggambaran(Karena Jumlah Fixture Unit dan jenis peralatan kamar mandi di setiap kamar serupa), di peta, kamar hanya disimbolkan dengan K saja.

3. Notasi telah dibuat untuk menunjukkan jumlah air dingin yang diangkut oleh pipa berdasarkan Water Supply Fixture Unit (WFSU). Nilai Fixture unit ditunjukkan angka yang tidak dikurung.

4. Kebutuhan air yang dibawa sesuai WSFU telah dibuat dalam l/s( liter/ detik ). Nilai ini didapat dari Tabel 3.8 dengan system yang didominasi tangki gelontor ( flush tank).

5. Pada jaringan pipa ini, tidak ada peralatan yang membutuhkan air secara terus menerus(continuously).

6. Semua pipa penyuplai air untuk peralatan individual ( kloset, lavatory, dll), telah ditentukan ukurannya dalam gambar skematik sesuai dengan ukuran pipa minimum peralatan dari Tabel 3.7.

7. Semua pipa dari jaringan telah ditentukan ukurannya pada gambar sesuai dengan batas kecepatan yang disarankan perusahaan pipa. Untuk Jaringan ini, Batas kecepatan 2,4 m/s ( 8 fps). Sizing ataupun penentuan ukuran pipa menggunakan Tabel 3.9.

(64)

Tabel 3.13. Hasil Pengukuran Pipa Berdasarkan Batas Kecepatan dan Perubahan Diameternya Akibat Friction Limit (Sistem Booster Pump)

Pipa Nomor

Water Supply Fixture Unit Q (L/s)

D^ (inchi)

D* (inchi)

1 12 1,01 1" 1½"

2 24 1,336 1" 1½"

3 36 1,588 1¼" 1½"

4 48 1,808 1¼" 1½"

5 54 1,912 1¼" 1½"

6 12 1,01 1"

7 21 1,264 1"

8 33 1,53 1¼"

9 61 2,039 1¼"

10 97 2,695 1½"

11 121 3,044 1½"

12 175 3,7875 2" 2½"

13 187 3,9375 2" 2½"

14 235 4,541 2" 2½"

15 283 5,1458 2" 2½"

16 319 5,5994 2½" 3"

17 331 5,7506 2½" 3"

18 367 6,2042 2½" 3"

19 391 6,5066 2½" 3"

20 439 7,088 2½" 3"

21 487 7,664 3"

22 535 8,2274 3"

23 583 8,78612 3"

24 631 9,34484 3"

25 679 9,90356 3"

26 703 10,18292 3" 4"

(65)

Catatan:

D^ = Diameter hasil pengukuran dengan batas kecepatan D* = Perubahan Diameter, hasil pengukuran dari table 3.14

8. Sirkuit Utama telah ditandai pada gambar skematik dengan notasi huruf dari A sampai G.

9. Dimisalkan kondisi tanpa aliran pada system jaringan pipa. Kelebihan tekanan yang masih tersedia pada sumber (roof floor) setelah dikurangkan dengan tekanan minimum yang dibutuhkan oleh peralatan( dalam hal ini kamar) yang paling jauh dari lantai teratas(roof floor) untuk memenuhi kepuasan kondisi suplai adalah seperti di bawah ini:

28 18 1,19 1"

29 30 1,47 1¼"

30 54 1,912 1¼"

31 78 2,362 1½"

32 12 1,01 1"

33 18 1,19 1"

34 12 1,01 1"

35 36 1,588 1¼"

36 114 2,943 1½"

37 126 3,114 1½"

38 150 3,455 1½"

39 853 11,71468 4"

40 12 1,01 1"

41 36 1,588 1¼"

42 60 2,02 1¼"

43 84 2,476 1½"

44 937 12,51772 4"

45 24 2,362 1½"

(66)

Jarak Lantai : 12-11 = 2 meter 11-10 = 4 meter

Kamar terjauh pada titik G memiliki 1 Lavatory, 1 closet, 1 shower.

Lavatory = 0,3 kg/cm2 = 29,43 KPa

Closet = 0,7 kg/cm2 = 68,67 KPa

Shower = 0,7 kg/cm2 = 68,67 KPa

Diambil tekanan peralatan paling tinggi yaitu = 68,67 KPa

Tekanan dari pompa untuk Pressure Losses pada Pipa pada rancangan ini diambil 0,2 bar.

Tekanan statik pada lantai atap yang tersedia untuk kerugian gesek = 0,2 bar + (6 × 9,795) KPa – 68,67 KPa

= 20 KPa + 58,77 KPa – 68,67 Kpa = 10,1 KPa = 10.100 Pa

10.Pada Sistem jaringan ini water meter ataupun meteran air terdapat pada jalur Clean Water Riser( jalur pipa dari pompa bawah tanah ke tangki atas di roof floor).

11. Jumlah tekanan maksimum yang tersedia untuk gesekan di dalam pipa, valve, dan fitting adalah = 10.100 Pa

12.Dengan menggunakan ukuran pipa yang didapat dari langkah 7, yang dibuat berdasarkan batasan kecepatan, didapat Tabel panjang ekivalen untuk sirkuit utama seperti pada Tabel 3.15

13.Kerugian tekanan seragam maksimum untuk gesekan pada sirkuit utama adalah

(67)

Tabel 3.14 Sizing Table untuk Sistem Menggunakan Pompa Booster Galvanized Iron, Standard Pipe Size

Ukuran Nominal,

Inchi

Aktual ID, inchi

Kecepatan = 2,4

m/s Laju Aliran Dengan batasan gesekan 23,98 Pa/m

(l/s)* Beban

(WSFU) (kol.A)1)

Aliran q, (l/s)

½ 0,622 3,7 0,47 0,08

¾ 0,824 8,4 0,84 0,1744

1 1,049 25,3 1,36 0,31748

1 ¼ 1,380 77,3 2,34 0,7072

1 ½ 1,610 132,3 3,2 1

2 2,067 293 5,27 2

2 ½ 2,469 477 7,54 3,1147

3 3,068 842 11,6 5,11554

4 4,026 1930 20,01 10

*Didapat dari chart GALVANIZED IRON AND STEEL STANDARD WEIGHT PIPE (ASTM A72, A120); FAIRLY ROUGH SURFACE CONDITION.

Catatan :

Kolom A untuk system didominasi tangki gelontor yang berdasarkan batasan kecepatan digunakan untuk menentukan seluruh ukuran pipa, kecuali pipa peralatan, dan sirkuit utama.

* Digunakan untuk menentukan ukuran pipa pipa pada Sirkuit Utama (A-G).

14.Dalam Tabel 3.14 laju aliran sudah di tabulasikan, melalui berbagai ukuran pipa galvanis, yang bereaksi terhadap batas kecepatan 2,4 ms/s ( 8 fps ), dan juga yang bereaksi terhadap batas gesekan seragam pada pipa 23,98 Pa/m. Nilai di table 3.14 berdasarkan batas kecepatan diambil dari

(68)

langkah 7. Nilai di tabel berdasarkan batasan gesek diambil dari chart GALVANIZED IRON AND STEEL STANDARD WEIGHT PIPE (ASTM A72, A120); FAIRLY ROUGH SURFACE CONDITION.

15.Dari tabel 3.14 ditentukan lagi ukuran pipa yang cocok untuk Sirkuit utama sesuai dengan alirannya. Terjadi perubahan ukuran pipa pada pipa yang ditabelkan pada table 3.13. Akhirnya semua pipa telah ditentukan ukurannya.

(69)

Tabel 3.15. Panjang Ekivalen Sirkuit Utama Jaringan Pipa Menggunakan Pompa Booster

Daerah Ukuran Pipa Panjang Pipa (m) Nama Perlengkapan Panjang ekivalen sambungan Jumlah Perlengkapan

Total panjang ekivalen sambungan

(m)

Total Panjang ekivalen (m)

A-B 4" 38,75

Belokan 90° T Cabang 90°

T Lurus 90° Gate Valve 4,3 6,4 1,2 0,8 4 2 1 1 12,9 12,8 1,2 0,8 66,45

B-C 3" 91,6 T Lurus 90° 0,9 6 5,4 97

C-D 2½" 68,4 T Cabang 90° T Lurus 90°

3,6 0,8

1 3

3,6

2,4 74,4

D-E 2" 52,8 T Cabang 90° T Lurus 90°

3 0,6

1 3

1,8 57,6

E-F 1¼" 81,2

Belokan 90° T Lurus 90° T Cabang 90°

Gate Valve 1,2 0,4 1,8 0,2 6 2 1 1 7,2 0,8 1,8 0,2 91,2

F-G 1" 31,6

Belokan 90° T Cabang 90°

T Lurus 90° Gate Valve 0,9 1,5 0,3 0,2 1 1 1 1 0,9 1,5 0,3 0,2 34,5

(70)

3.5.2. Penentuan Ukuran Pipa Pada Jaringan Menggunakan Gaya Gravitasi

1. Semua data diperoleh dari peta lokasi hotel per tingkat, dan juga hasil survey.

2. Gambar skematik bertingkat lantai 12,11, 10, 9 dan 8(P4) telah dibuat dengan panjang pipa sesuai dengan skala 1:400, dan untuk memudahkan penggambaran(Karena Jumlah Fixture Unit dan jenis peralatan kamar mandi di setiap kamar serupa),Kamar disimbolkan K pada peta, dan jaringan pipa kamar dibuat gambarnya terpisah dari jaringan pipa distribusi.

3. Notasi telah dibuat untuk menunjukkan jumlah air dingin yang diangkut oleh pipa berdasarkan Water Supply Fixture Unit (WFSU). Nilai Fixture unit ditunjukkan angka yang tidak dikurung( tidak memakai tanda kurung).

4. Kebutuhan air yang dibawa sesuai WSFU telah dibuat dalam l/s( liter/ detik ). Nilai ini didapat dari Tabel 3.8 dengan system yang didominasi tangki gelontor ( flush tank).

5. Pada jaringan pipa hotel ini, tidak ada peralatan yang membutuhkan air secara terus menerus(continuously).

6. Semua pipa penyuplai air untuk peralatan individual ( kloset, lavatory, dll), telah ditentukan ukurannya dalam gambar skematik sesuai dengan Tabel 3.7.

(71)

Tabel 3.16 Hasil Pengukuran Pipa Berdasarkan Batas Kecepatan dan Perubahan Diameternya Akibat Friction Limit (Sistem Gravitasi)

Pipa Nomor

Water Supply Fixture Unit Q (L/s)

D^ (inchi)

D* (inchi)

1 1 0,19 ⅜

2 4 0,51 ¾

3 5 0,59 ¾ 1

4 22 1,288 1

5 27 1,404 1¼

6 10 0,92 1

7 37 1,606 1¼

8 6 0,617284 ¾

9 43 1,72 1¼ 1½

10 5 0,59 ¾

11 12 1,01 1

12 14 1,07 1

13 19 1,215 1

14 24 1,336 1

15 29 1,448 1¼

16 31 1,49 1¼

17 36 1,588 1¼

18 10 0,92 1

19 12 1,01 1

20 7 0,74 ¾

21 19 1,215 1

22 24 1,336 1

23 26 1,382 1¼

24 62 2,058 1¼

25 67 2,153 1¼

26 72 2,248 1¼

(72)

28 120 3,03 1½

29 163 3,6375 2

30 175 3,7875 2

31 199 4,0875 2

32 211 4,2386 2

33 223 4,3898 2

34 247 4,6922 2 2½

35 271 4,9946 2 2½

36 295 5,297 2½

37 319 5,5994 2½

38 343 5,9018 2½

39 367 6,2042 2½

40 379 6,3554 2½

41 391 6,5066 2½

42 397 6,5827 2½

43 52 1,876 1¼

44 42 1,7 1¼

45 94 2,65 1½

46 12 1,01 1

47 18 1,19 1

48 30 1,47 1¼

49 71 2,229 1¼

50 77 2,343 1¼

51 107 2,8415 1½

52 24 1,336 1

53 68 2,172 1¼

54 92 2,62 1½

55 199 4,0875 2

56 293 5,2718 2

(73)

Catatan:

D^ = Diameter hasil pengukuran dengan batas kecepatan D* = Perubahan Diameter, hasil pengukuran dari tabel

8. Sirkuit Utama telah ditandai pada gambar skematik dengan notasi huruf dari A sampai G.

9. Dimisalkan kondisi tanpa aliran pada system jaringan pipa. Kelebihan tekanan yang masih tersedia pada sumber (roof floor) setelah dikurangkan dengan tekanan minimum yang dibutuhkan oleh peralatan yang paling jauh dari lantai teratas(roof floor) untuk memenuhi kepuasan kondisi suplai adalah seperti di bawah ini:

Jarak Lantai : 12-11 = 2 meter 11-10 = 4 meter 10 – 9 = 4 meter 9 – 8 = 4 meter

Peralatan yang paling jauh dari sumber tekanan adalah Lavatory pada klinik di lantai 8 (P4).

Kelebihan tekanan statik pada lantai atap yang tersedia untuk kerugian gesek = (14 × 9,795) KPa – (70)KPa = 137,13 KPa – 70 KPa

= 67,13 KPa = 67.130 Pa

10.Pada Sistem jaringan ini water meter ataupun meteran air terdapat pada jalur Clean Water Riser( jalur pipa dari pompa bawah tanah ke tangki atas di roof floor).

11. Jumlah tekanan yang tersedia untuk kehilangan akibat dari gesekan pada system adalah = 67.130 Pa

12.Dengan menggunakan ukuran pipa yang didapat dari langkah 7, yang dibuat berdasarkan batasan kecepatan, didapat Tabel panjang ekivalen untuk sirkuit utama seperti pada Tabel 3.17

(74)

13.Kerugian tekanan seragam maksimum untuk gesekan pada sirkuit utama pipa adalah

67.130 Pa/ 470,85 m = 142,572 Pa/m

14.Dalam Tabel 3.18 laju aliran sudah di tabulasikan, melalui berbagai ukuran pipa galvanis, yang bereaksi terhadap batas kecepatan 2,4 ms/s ( 8 fps ), dan juga yang bereaksi terhadap batas gesek dari 127,2 Pa/m dari panjang pipa. Nilai yang menunjukkan di table berdasarkan batas kecepatan diambil dari langkah 7. Nilai yang menunjukkan di table berdasarkan batasan gesek diambil dari chart GALVANIZED IRON AND STEEL STANDARD WEIGHT PIPE (ASTM A72, A120); FAIRLY ROUGH SURFACE CONDITION.

15.Dari tabel 3.18 ditentukan lg ukuran pipa yang cocok untuk Sirkuit utama sesuai dengan alirannya. Terjadi perubahan ukuran pipa pada pipa nomor 3,9,34,35. Akhirnya semua pipa telah ditentukan ukurannya.

(75)

Tabel 3.17 Panjang Ekivalen Sirkuit Utama Jaringan Pipa Menggunakan Gaya Gravitasi

Daerah Ukuran Pipa Panjang Pipa (m) Nama Perlengkapan Panjang ekivalen sambungan Jumlah perlengkapan Total panjang ekivalen sambungan Total panjang ekivalen (m)

A-B 3" 13,25

Belokan 90° T Cabang 90°

Gate Valve 3 4,6 0,6 2 1 1 6 4,6 0,6 24,45

B-C 2½" 99,6

Belokan 90° T Cabang 90°

T Lurus 90°

2,4 3,6 0,8 1 1 5 2,4 3,6 4 109,6

C-D 2" 152

Belokan 90° T Cabang 90°

T Lurus 90° Gate Valve 2,1 3 0,6 0,4 1 2 5 1 2,1 6 3 0,4 163,5

D-E 1¼" 17,6

Belokan 90° T Cabang 90°

T Lurus 90°

1,2 1,8 0,4 1 1 2 1,2 1,8 0,8 21,4

E-F ¾" 100,8 Belokan 90° T Lurus 90°

0,8 0,2

4 2

3,2

0,4 104,4

F-G ⅜" 46,8 Belokan 90°

Gate Valve 0,3 0,1 2 1 0,6

0,1 47,5

(76)

Tabel 3.18 Sizing Table untuk Sistem Menggunakan Gaya Gravitasi Galvanized Iron, Standard Pipe Size

Ukuran Nominal,

Inchi

Aktual ID, inchi

Kecepatan = 2,4 m/s

Laju Aliran Dengan batasan gesekan 142,572 Pa/m (l/s)*

Beban (WSFU) (kol.A)1)

Aliran q, (l/s)

½ 0,622 3,7 0,47 0,2

¾ 0,824 8,4 0,84 0,4356

1 1,049 25,3 1,36 0,7566

1 ¼ 1,380 77,3 2,34 1,6854

1 ½ 1,610 132,3 3,2 2,3877

2 2,067 293 5,27 4,6818

2 ½ 2,469 477 7,54 7,4134

3 3,068 842 11,6 12,0302

4 4,026 1930 20,01 25,9367

*Didapat dari chart GALVANIZED IRON AND STEEL STANDARD WEIGHT PIPE (ASTM A72, A120); FAIRLY ROUGH SURFACE CONDITION.

Catatan :

Kolom A untuk system didominasi tangki gelontor yang berdasarkan batasan kecepatan digunakan untuk menentukan seluruh ukuran pipa, kecuali pipa peralatan, dan sirkuit utama.

(77)

BAB IV

PEMILIHAN POMPA BOOSTER

Pompa merupakan pesawat konversi energi yang digunakan untuk memindahkan sejumlah fluida tak mampu mampat (inkompresibel) dari suatu tempat yang lebih rendah ke tempat yang lebih tinggi atau dari tempat yang tekanannya lebih rendah ke tempat yang tekanannya lebih tinggi.

Dalam pemilihan suatu pompa, yang perlu diperhatikan adalah mengetahui fungsi dan instalasi pompa, jenis fluida yang akan dipompakan, kapasitas aliran, serta head yang diperlukan untuk mengalirkan fluida tersebut. Selain itu, agar pompa dapat bekerja tanpa mengalami kavitasi, perlu diperkirakan tekanan minimum yang tersedia pada sisi masuk pompa yang terpasang pada instalasinya.

4.1. Instalasi Pompa

Pompa digunakan untuk memompakan air bersih dari Roof Tank Hotel Arya Duta ke lantai 11 dan 10. Pompa direncanakan akan beroperasi pada kapasitas konstan (fluktuasi kapasitas dapat diabaikan), dan dirangkai secara paralel. Instalasi pompa secara sederhana diperlihatkan pada gambar 4.1.

4.2. Penentuan Kapasitas dan Jumlah Pompa

Dalam menentukan jumlah pompa dan kapasitasnya, perlu diperhatikan beberapa hal berikut :

- Kapasitas maksimum pompa yang dapat diproduksi saat ini.

- Bila kebutuhan air berubah-ubah, sebaiknya dipakai beberapa unit pompa yaitu sebesar konsumsi minimum. Atau dapat juga digunakan beberapa unit pompa dengan kapasitas berbeda.

- Usahakan pompa bekerja pada titik operasi yang menghasilkan efisiensi terbaik.

(78)

- Bila kapasitas yang akan dipompakan besar, sebaiknya digunakan pompa dengan kapasitas besar. Karena untuk kapasitas besar, umumnya efisiensi pompa menjadi lebih tinggi. Jadi penggunaan daya lebih ekonomis.

- Sebaiknya pompa-pompa yang digunakan sama, agar penyediaan suku cadang lebih mudah.

Laju aliran yang menentukan besarnya kapasitas pompa, ditentukan berdasarkan pemakaian air. Dari hasil perhitungan pada Bab III diperoleh bahwa pemakaian air total untuk lantai 10 dan 11 (2nd floor dan 3rd floor) hotel adalah 961 FU atau 12,74716 l/s = 0,01274716 m3/s ( diambil dari tabel 3.8 ) .

Dalam perencanaan ini perlu diperhitungkan kebocoran-kebocoran pipa atau pemakaian air, dan kapasitas pompa yang direncanakan adalah 1,1 sampai 1,15 kapasitas total [Literatur 7] sehingga kapasitas pompa adalah :

Qp total = 1,15 x 0,01274716 m3/s

Qp total = 0,014659234 m3/s

Pompa penyalur biasanya bekerja tanpa fluktuasi aliran yang cukup berarti. Adapun jumlah pompa yang diperlukan untuk memenuhi jumlah air yang dibutuhkan dapat ditentukan berdasarkan tabel 4.1 berikut ini.

Tabel 4.1. Penentuan jumlah pompa

Debit yang direncanakan

(m3/jam)

Jumlah pompa utama Jumlah pompa cadangan Jumlah pompa keseluruhan

Sampai 125 2 1 3

120 – 450 Besar 1

Kecil 1

1 Besar 2

Kecil 1 Lebih dari 400 Besar : 3 – 5

atau lebih Kecil : 1

Besar : 1 atau lebih

Kecil : 1

Besar : 4 – 6 atau lebih

Kecil : 2 [Pompa dan Kompresor,Sularso; Haruo Tahara]

Menurut tabel 4.1 di atas dan atas pertimbangan keterbatasan lahan yang tersedia, maka direncanakan digunakan pompa sebanyak 3 unit dengan spesifikasi yang sama. Ketiga pompa dihubungkan secara paralel, 1 unit pompa bekerja, 1 standby, dan 1 unit pompa sebagai cadangan.

(1)

L A M P I R A N

(2)

Sumber : Karasik, Igor J., William C. Krutzsc, Warren H. Frase, Joseph

Messina. Pump Handbook, 3rd edition, Mc Graw Hill, Amerika Serikat, 2001.

(3)

Sumber : Lobanoff, Val S., Robert R. Ross. Centrifugal Pumps :

Design and Application, 2nd edition, Butterworth – Heinemann, Amerika Serikat, 1985.

(4)

Sumber : Lobanoff, Val S., Robert R. Ross. Centrifugal Pumps :

Design and Application, 2nd edition, Butterworth – Heinemann, Amerika Serikat, 1985.

Lampiran 4 : Koefisen kerugian gesek pada kelengkapan sambungan pipa

(5)

Sumber : Lobanoff, Val S., Robert R. Ross. Centrifugal Pumps :

Design and Application, 2nd edition, Butterworth – Heinemann, Amerika Serikat, 1985.

(6)

Lampiran 5 :Ukuran – ukuran nominal pipa

Sumber : Nayyar, Mohinder L. Piping Handbook, 7th edition, Mc Graw Hill, Amerika Serikat, 2000.

Perancangan Sistem Distribusi Air Bersih Dingin Dari Tangki Atas Menuju Hotel Pada The Arya Duta Hotel Medan