Pemilihan Jenis Pipa Analisa Kapasitas Aliran Fluida

3.3 Pemilihan Jenis Pipa

Pemakaian pipa pada instalasi plumbing ada dua macam, yaitu pipa yang terbuat dari logam dan pipa yang terbuat dari PVC. Bahan PVC untuk pipa plumbing merupakan terobosan inovatif yang hebat dan sangat efisien dari segi biaya. Adapun keunggulan yang dimiliki pipa PVC dibandingkan pipa jenis lain ialah 1. Kelenturan yang tinggi kekuatan tarik ≥ 22 MPa dan kelenturan ≥ 400. • Memiliki kemampuan untuk menahan “beban kejut” impact strenght yang tinggi. • Tahan terhadap temperatur yang rendah. 2. Ringan mengapung di air, dengan massa jenis density ≥ 0,94 kgm 3 sehingga mudah untuk handling dan transportasi. • Mudah dan cepat pada penyambungan dan pemasangan. • Tahan karat serta tahan abrasive 3. Permukaannya halus sehingga pengaruh kehilangan tekanannya sangat kecil • Tidak mengandung zat-zat beracun sehingga direkomendasikan sangat aman untuk sistem distribusi air minum environmental technology • Usia pipa life time dapat mencapai 50 tahun. Satu-satunya kelemahan pipa PVC ialah rawan bocor apabila sistem pengelemannya kurang rapi. Meski demikian, pipa PVC merupakan alternatif yang paling banyak dipakai masyarakat luas saat ini. . Ukuran pipa yang digunakan pada perencanaan ini adalah pipa PVC dengan diameter 2 inci, 3 inci,4 inci untuk pipa distribusi.Untuk pipa hisap dan Universitas Sumatera Utara tekan digunakan pipa 4 inci.Pipa 6 inci digunakan sebagai pipa transmisi Penentuan diameter pipa diperoleh dari data hasil survey.

3.4 Analisa Kapasitas Aliran Fluida

Setelah menentukan besarnya kapasitas aliran fluida yang mengalir di dalam pipa-pipa pada suatu jaringan pipa dengan cara menaksirnya, maka persoalan di atas belum dapat dianggap selesai dengan begitu saja. Langkah selanjutnya ialah dengan mencari harga kerugian head perpanjangan pipa untuk memperoleh kesetimbangan aliran fluida pada setiap pipa. Head losses kerugian head yang terjadi sepanjang pipa dapat ditentukan dengan 2 cara, yaitu : 1. Dengan rumus empiris. yaitu : L d C Q hf 85 , 4 85 , 1 85 , 1 666 , 10 = [lit.3hal 51] Untuk pipa no.1 pada loop I, diperoleh : Q = laju aliran ditaksir = 0,009351225 m 3 s. C = Koefisien kekasaran pipa Hazen – Williams = 140 {diasumsikan sama dengan pipa Extremely smooth and straight pipes}untuk pipa PVC d = diameter pipa dalam = 0,1016 m 4 in L = panjang pipa = 82,7 m dari data site plan hasil survey Universitas Sumatera Utara Sehingga diperoleh : m x x s m x hf 7 , 82 1016 , 140 5 0,00935122 666 , 10 85 , 4 85 , 1 85 , 1 3 = = 1,091044531 m 2. Dengan menggunakan Diagram Pipa. Diagram pipa Hazen-Williams juga dapat digunakan untuk menentukan besarnya kerugian head sepanjang pipa. Pada literatur hanya terdapat diagram pipa untuk nilai C = 100, 110, 120, dan 130. Sehingga, nilai kapasitas pada aliran harus dikonversi terlebih dahulu karena untuk pipa PVC nilai C = 140. Q C = 140 ∞ C C = 140 Q C = 120 ∞ C C = 120 s m Q x C C Q C C Q Q C C C C C C C C 3 140 140 120 120 120 140 120 140 008015335 , 5 0,00935122 140 120 = = = = = = = = = = = = Universitas Sumatera Utara Gambar 3.3 Perhitungan Head Losses dengan diagram pipa Pertama, kita menghitung jarak Q = s m 3 008015335 . dari nilai Q = 0.001 m3s dengan Q = 0.01 m3s, untuk memperoleh titik x: mm x mm x x x 89 , 3 11325 , 31 35 88895 , 35 35 2 1 -1,88895 1 35 35 ≈ − = = − − − − − − = − − Setelah diperoleh maka kira menarik garis lurus dari titik tersebut sampai berada diantara garis miring diameter yaitu antara 160 mm – 140 mm untuk memperoleh titik y : y 5 Diameter mm 35 8 Unit head loss mm 0,01 Log 0,01 = -2 0.008015335 Log 0.008015335 = -2,096078322 0,001 Log 0,001 = -3 35 x Discgarge m3s 76,2 Log 150 = 1,881954971 0,001 Log 0,001 = -3 Universitas Sumatera Utara 5 , 2 41379 , 2 5 41379 , 2 5 5 5 146 , 2 204 , 2 176 , 2 204 , 2 ≈ − = = − − − = − − y y y y Kemudian tarik garis lurus verikal dari pertemuan antara garis lurus x dengan garis miring y, dan menginterpolasikannya dari nilai h1 0,001-0,01 untuk memperoleh nilai h1 pada pipa 2: Sehingga head loss sepanjang pipa No. 2 Loop 1 adalah : hl = hf x L = 0,0112521763x 82,7 m = 0,93055498 m Dari perhitungan secara rumus empiris dan grafik di atas dapat dilihat bahwa kedua nilainya tidak jauh berbeda. Penentuan head loss sepanjang pipa dengan metode grafik harus dikoreksi lebih lanjut dikarenakan penggunaan dan pembacaan alat ukur. Sehingga untuk memudahkan penentuan losses sepajang pipa dilakukan dengan rumus empiris. Perhitungan besar kapasitas dengan menggunakan metode Hardy – Cross, meliputi perhitungan koreksi kapasitas untuk masing-masing loop, seperti diuraikan pada perhitungan berikut. 0112521763 , 77143 , 2 log 77143 , log 2 3 2 log 2 35 8 35 = − = = − − − − − − − = − − hl inv hl hl hf Universitas Sumatera Utara Gambar 3.4 Loop 1 Iterasi 1 Tabel 3.9 Hasil Perhitungan Loop 1 Iterasi 1 Pipa Panjang L Diameterd Laju aliran Qo Unit head loss Head Losshl hl Q no m m m3s hf m Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris hf x L 1 82,7 0,1016 0,009351225 0,013192800 1,091044531 116,673968501 2 51,8 0,1016 -0,008865955 -0,011954253 -0,619230311 69,843610835 6 56,1 0,0762 -0,003546425 -0,008857192 -0,496888455 140,109675242 7 39,5 0,0508 0,001132535 0,007659867 0,302564746 267,157082395 0,277490512 593,784336972 Gambar 3.5 Loop 2 Iterasi 1 Tabel 3.10 Hasil Perhitungan Loop 2 Iterasi 1 Pipa Panjang L Diameterd Laju aliran Qo Unit head loss Head Losshl hl Q no m m m3s Hf m Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris hf x L 6 56,1 0,0762 0,003546425 0,008857192 0,496888455 140,109675242 8 60,5 0,0762 0,004635435 0,014536188 0,879439350 189,720997006 15 104,4 0,0762 -0,005319530 -0,018752045 -1,957713504 368,023773586 16 40,6 0,0508 0,001378510 0,011018794 0,447363035 324,526506849 -0,134022665 1022,380952683 Universitas Sumatera Utara Gambar 3.6 Loop 3 Iterasi 1 Tabel 3.11 Hasil Perhitungan Loop 3 Iterasi 1 Pipa Panjang L Diameterd Laju aliran Qo Unit head loss Head Losshl hl Q no m m m3s hf m Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris hf x L 3 136 0,1016 0,008218690 0,010389988 1,413038346 171,929875172 7 39,5 0,1016 -0,001132535 -0,000265599 -0,010491144 9,263416965 8 60,5 0,0762 -0,004635435 -0,014536188 -0,879439350 189,720997006 9 37,2 0,0762 -0,003244768 -0,007514029 -0,279521871 86,145410530 12 40 0,0508 0,001053125 0,006695971 0,267838841 254,327682724 0,511424822 711,387382397 Gambar 3.7 Loop 4 Iterasi 1 Tabel 3.12 Hasil Perhitungan Loop 4 Iterasi 1 Pipa Panjang L Diameterd Laju aliran Qo Unit head loss Head Losshl hl Q no m m m3s hf m Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris hf x L 9 37,5 0,0762 0,003244768 0,007514029 0,281776080 86,840131583 16 40 0,0762 -0,001378510 -0,001542025 -0,061681006 44,744692359 17 9,8 0,0508 0,000671870 0,002915435 0,028571267 42,524992593 18 120,4 0,0508 -0,006698040 -0,205224413 -24,709019306 3688,992497196 -24,460352965 3863,102313731 Universitas Sumatera Utara Gambar 3.8 Loop 5 Iterasi 1 Tabel 3.13 Hasil Perhitungan Loop 5 Iterasi 1 Pipa Panjang L Diameterd Laju aliran Qo Unit head loss Head Losshl hl Q no m m m3s hf m Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris hf x L 4 101,8 0,0762 0,006207950 0,024953835 2,540300359 409,201162815 10 101,8 0,0508 -0,003200713 -0,052351866 -5,329419962 1665,072738963 12 40 0,0508 -0,001053125 -0,006695971 -0,267838841 254,327682724 13 39,4 0,0508 -0,001066245 -0,006851114 -0,269933878 253,163089546 -3,326892322 2581,764674049 Gambar 3.9 Loop 6 Iterasi 1 Tabel 3.14 Hasil Perhitungan Loop 6 Iterasi 1 Pipa Panjang L Diameterd Laju aliran Qo Unit head loss Head Losshl hl Q no m m m3s hf m Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris hf x L 10 101,8 0,0508 0,003200713 0,052351866 5,329419962 1665,072738963 17 9,8 0,0508 -0,000671870 -0,002915435 -0,028571267 42,524992593 19 37,9 0,0508 -0,007369910 -0,244923665 -9,282606910 1259,527851795 20 73,4 0,0508 -0,003852813 -0,073775962 -5,415155601 1405,506989635 21 36 0,0508 -0,001217874 -0,008761734 -0,315422430 258,994305070 -9,712336247 4631,626878057 Universitas Sumatera Utara Gambar 3.10 Loop 7 Iterasi 1 Tabel 3.15 Hasil Perhitungan Loop 7 Iterasi 1 Pipa Panjang L Diameterd Laju aliran Qo Unit head loss Head Losshl hl Q no m m m3s hf m Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris hf x L 5 93,8 0,0508 0,006413838 0,189406110 17,766293072 2769,994045955 11 74,4 0,0508 -0,003260997 -0,054190598 -4,031780527 1236,364377905 13 39,4 0,0508 0,001066245 0,006851114 0,269933878 253,163089546 14 42,1 0,0508 0,005589470 0,146845747 6,182205957 1106,045109221 20,186652380 5365,566622626 Gambar 3.11 Loop 8 Iterasi 1 Tabel 3.16 Hasil Perhitungan Loop 8 Iterasi 1 Pipa Panjang L Diameterd Laju aliran Qo Unit head loss Head Losshl hl Q no m m m3s hf m Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris hf x L 11 74,4 0,0508 0,003260100 0,054163016 4,029728396 1236,075202307 21 36 0,0508 0,001217874 0,008761734 0,315422430 258,994305070 22 17,9 0,0508 -0,002634939 -0,036530133 -0,653889383 248,161108536 23 21,5 0,0508 -0,004437442 -0,095812282 -2,059964065 464,223321756 24 36,7 0,0508 0,008850467 0,343647473 12,611862265 1424,993987929 14,243159643 3632,447925599 Universitas Sumatera Utara Gambar 3.12 Loop 9 Iterasi 1 Tabel 3.17 Hasil Perhitungan Loop 9 Iterasi Pipa Panjang L Diameterd Laju aliran Qo Unit head loss Head Losshl hl Q no m m m3s hf m Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris hf x L 20 73,4 0,0508 0,003852813 0,073775962 5,415155601 1405,506989635 22 17,9 0,0508 0,002634939 0,036530133 0,653889383 248,161108536 25 81,2 0,0508 -0,003517097 -0,062325640 -5,060841995 1438,925908151 26 63,7 0,0508 -0,001802503 -0,018096571 -1,152751601 639,528256584 -0,144548611 3732,122262905 Gambar 3.13 Loop 10 Iterasi 1 Tabel 3.18 Hasil Perhitungan Loop 10 Iterasi 1 Pipa Panjang L Diameterd Laju aliran Qo Unit head loss Head Losshl hl Q no m m m3s hf m Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris hf x L 23 21,5 0,0508 0,004437442 0,095812282 2,059964065 464,223321756 26 63,7 0,0508 0,001802503 0,018096571 1,152751601 639,528256584 27 38,7 0,0508 -0,001042715 -0,006574036 -0,254415211 243,993047676 28 82,5 0,0508 0,013287909 0,728820370 60,127680546 4524,991896432 63,085981001 5872,736522448 Universitas Sumatera Utara Dari perhitungan iterasi I di atas, diperoleh koreksi kapasitas untuk tiap loop : ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ Σ Σ − = Δ Q hl n hl Q Untuk menghitung laju aliran tiap pipa dilakukan dengan menjumlahkan kapsitas tiap pipa dengan koreksi kapasitas tiap loop. Loop 1 Pipa Laju aliran Qo m3s Koreksi Kapasitas ΔQ Laju aliran Q m3s no mula - mula m3s akhir 1 0,009351225 -0,000252608 0,009098617 2 -0,008865955 -0,000252608 -0,009118563 6 -0,003546425 -0,000323467 -0,003869892 7 0,001132535 0,000135993 0,001268528 Loop 2 Pipa Laju aliran Qo m3s Koreksi Kapasitas ΔQ Laju aliran Q m3s no mula - mula m3s akhir 6 0,003546425 0,000323467 0,003869892 8 0,004635435 0,000459460 0,005094895 15 -0,005319530 0,000070859 -0,005248671 16 0,001378510 -0,003351730 -0,001973220 Loop 3 Pipa Laju aliran Qo m3s Koreksi Kapasitas ΔQ Laju aliran Q m3s no mula - mula m3s akhir 3 0,008218690 -0,000388601 0,007830089 7 -0,001132535 -0,000135993 -0,001268528 8 -0,004635435 -0,000459460 -0,005094895 9 -0,003244768 -0,003811190 -0,007055958 12 0,001053125 -0,001085148 -0,000032023 Loop ∑hl ∑hlQ ΔQ 1 0,277490512 593,784336972 -0,000252608 2 -0,134022665 1022,380952683 0,000070859 3 0,511424822 711,387382397 -0,000388601 4 -24,460352965 3863,102313731 0,003422589 5 -3,326892322 2581,764674049 0,000696547 6 -9,712336247 4631,626878057 0,001133492 7 20,186652380 5365,566622626 -0,002033654 8 14,243159643 3632,447925599 -0,002119509 9 -0,144548611 3732,122262905 0,000020936 10 63,085981001 5872,736522448 -0,005806583 Universitas Sumatera Utara Loop 4 Pipa Laju aliran Qo m3s Koreksi Kapasitas ΔQ Laju aliran Q m3s 9 0,003244768 0,003811190 0,007055958 16 -0,001378510 0,003351730 0,001973220 17 0,000671870 0,002289097 0,002960967 18 -0,006698040 0,003422589 -0,003275451 Loop 5 Pipa Laju aliran Qo m3s Koreksi Kapasitas ΔQ Laju aliran Q m3s no mula - mula m3s akhir 4 0,006207950 0,000696547 0,006904497 10 -0,003200713 -0,000436945 -0,003637658 12 -0,001053125 0,001085148 0,000032023 13 -0,001066245 0,002730201 0,001663956 Loop 6 Pipa Laju aliran Qo m3s Koreksi Kapasitas ΔQ Laju aliran Q m3s no mula - mula m3s akhir 10 0,003200713 0,000436945 0,003637658 17 -0,000671870 -0,002289097 -0,002960967 19 -0,007369910 0,001133492 -0,006236418 20 -0,003852813 0,001112556 -0,002740257 21 -0,001217874 0,003253001 0,002035127 Loop7 Pipa Laju aliran Qo m3s Koreksi Kapasitas ΔQ Laju aliran Q m3s no mula - mula m3s akhir 5 0,006413838 -0,002033654 0,004380184 11 -0,003260997 0,000085855 -0,003175142 13 0,001066245 -0,002730201 -0,001663956 14 0,005589470 -0,002033654 0,003555816 Loop8 Pipa Laju aliran Qo Koreksi Kapasitas ΔQ Laju aliran Q m3s no m3s m3s akhir 11 -0,003260997 -0,000085855 -0,003346852 21 0,001217874 -0,003253001 -0,002035127 22 -0,002634939 -0,002140444 -0,004775383 23 -0,004437442 0,003687074 -0,000750368 24 0,008850467 -0,002119509 0,006730958 Universitas Sumatera Utara Loop 9 Pipa Laju aliran Qo m3s Koreksi Kapasitas ΔQ Laju aliran Q m3s no mula - mula m3s akhir 20 0,003852813 -0,001112556 0,002740257 22 0,002634939 0,002140444 0,004775383 25 -0,003517097 0,000020936 -0,003496161 26 -0,001802503 0,005827518 0,004025015 Loop 10 Pipa Laju aliran Qo m3s Koreksi Kapasitas ΔQ Laju aliran Q m3s no mula - mula m3s akhir 23 0,004437442 -0,003687074 0,000750368 26 0,001802503 -0,005827518 -0,004025015 27 -0,001042715 -0,005806583 -0,006849298 28 0,013287909 -0,005806583 0,007481326 Dikarenakan nilai ΔQ iterasi pertama belum mendekati nol, maka diteruskan ke iterasi kedua. Untuk lebih lengkapnya, perhitungan iterasi kedua sampai iterasi keduapuluh, dapat dilihat pada lampiran. Tabel 3.19 Head losses untuk tiap panjang pipa Pipa Panjang L Diameterd No. m m Ditentukan Diketahui Diketahui Kapasitas tiap pipaQ m3s Head Losses HL 1 82,7 0,1016 0,009997524 0,014929139 2 51,8 0,1016 0,008219656 0,010392146 3 136 0,1016 0,009437066 0,013417859 4 101,8 0,0762 0,007283911 0,033540165 5 93,8 0,0508 0,002879348 0,043045767 6 56,1 0,0762 0,004520999 0,013879248 7 39,5 0,0508 0,000560458 0,002084566 8 60,5 0,0762 0,005037932 0,016956939 9 37,2 0,0762 0,006919540 0,013417859 10 101,8 0,0508 0,003276799 0,054677055 11 74,4 0,0508 0,002528170 0,033839163 12 40 0,0508 0,001195540 0,008466609 13 39,4 0,0508 0,003544206 0,063218281 14 42,1 0,0508 0,002054980 0,023063996 15 104,4 0,0762 0,003698657 0,009573180 16 40 0,0762 0,001893765 0,002774784 17 9,8 0,0508 0,004412971 0,094835681 18 120,4 0,0508 0,001804892 0,018140562 19 37,9 0,0508 0,006217863 0,178835796 Universitas Sumatera Utara 20 73,4 0,0508 0,001525972 0,013297518 21 36 0,0508 0,004201490 0,086601256 22 17,9 0,0508 0,005727462 0,153621912 23 21,5 0,0508 0,001786864 0,017806554 24 36,7 0,0508 0,004583149 0,101715500 25 81,2 0,0508 0,004691891 0,106222095 26 63,7 0,0508 0,003945287 0,077085737 27 38,7 0,0508 0,007955679 0,282148295 28 82,5 0,0508 0,006374945 0,187287425 Universitas Sumatera Utara

BAB IV PEMILIHAN POMPA