18 Gambar 2.1. Penurunan Rumus Darcy-Weisbach
Pada gambar di atas berlaku Persamaan 2.4.
Kehilangan energi pada Gambar 2.1 disebabkan oleh kehilangan energi utama
h
f
akibat gesekan aliran di sepanjang pipa, dan kehilangan energi sekunder
h
e
yang terdiri perubahan penampang pipa, ujung pipa yang berawal dan berakhir di
kolam dan belokan-belokan pipa. Oleh sebab itu kehilangan energi total ditulis:
H
L
= h
f
+ h
e
2.5
a. Kehilangan energi utama
Kehilangan energi utama dihitung dengan formula versi Darcy – Weisbach Triatmojo, 1993:39:
g V
2
2 2
g
1
P
1
2 1
Z
1
Z
2
g V
2
2 2
g
2
P
h
f
a
sin W
a
cos W
W L
D
t
a
19
g V
D L
f h
f
2
2
´ =
2.6
Dimana:
f =
koefisien kekasaran pipa L = panjang pipa m
D = diameter pipa m
Koefisien kekasaran
f
menurut pengujian yang dilakukan Nikuradse 1933 tergantung pada dua parameter yaitu bilangan Reynolds R
e
dan kekasaran relatif dinding pipa
e D. Bilangan Reynolds menyatakan perbandingan antara gaya inersia terhadap gaya kekentalan, yang ditulis sebagai berikut:
u m
r
VD atau
VD R
e
= 2.7
Dimana: u = kekentalan kinematik fluida m
2
det r = rapat massa kgm
3
m = kekentalan dinamik Padet Nilai R
e
digunakan untuk menentukan jenis aliran dengan batasan sebagai berikut:
R
e
2000 aliran laminer,
R
e
4000 aliran turbulen,
2000 R
e
4000 aliran transisi.
Pada aliran laminar dimana nilai R
e
2000, koefisien gesek dihitung dengan persamaan Blasius sebagai berikut Giles, 1984:102,Triatmojo 1993.
e
R f
64 =
2.8
20 Sedangkan untuk aliran turbulen pada pipa-pipa halus dimana 4000 R
e
10
5
, koefisien gesekannya adalah:
25 .
316 .
e
R f
= 2.9
Koefisien gesekan untuk Re sampai dengan 3.000.000 dihitung menggunakan persamaan von Karman yang diperbaiki oleh Prandtl Giles, 1984:103,Triatmojo
1993
8 ,
. log
2 1
5 ,
5 ,
- =
o e
f R
f
2.10
Selain menggunakan persamaan di atas, faktor gesekan dapat dicari dengan grafik Moody apabila nilai Reynolds dan
e D diketahui.
b. Kehilangan energi minor
Kehilangan energi minor disebabkan oleh adanya sambungan dalam jaringan pipa yang biasa terpasang antara lain pembesaran atau pengecilan penampang pipa,
katup, belokan, alat ukur atau meter air seperti venture meter dan lain-lain. Tabel 2.3. penurunan tinggi energi yang khas.
21 No
Uraian Energi kinetik turun
rata-rata 1
2 3
4
5
6
7
8 Dari tangki ke pipa
- Sambungan sama tinggi saringan jalan masuk - Sambungan proyeksi
-Sambungan dibulatkan Dari pipa ke tangki
Pembesaran tiba-tiba
Pembesaran perlahan
Venturi meter,Nosel dan mulut sempit
Penyusutan tiba-tiba
Siku-siku,sambungan,kran
Beberapa harga K yang khas: -
Belokan 45 -
Belokan 90 -
Sambungan T -
Kran pintu terbuka -
Kran uji terbuka 0,50V
2 2
2g 1,00V
2 2
2g 0,05V
2 2
2g 1,00V
2 2
2g
g V
V
2
2 2
1
-
g V
V K
2
2 2
2 1
-
g V
C
v
2 1
1
2 2
2
÷ ÷
ø ö
ç ç
è æ
-
g V
K
e
2
2 2
g V
K
2
2 2
0,35 sampai 0,45 0,50 sampai 0,75
kira-kira 0,25 kira-kira 0,25
kira-kira 3,0 Sumber: Giles Ranald V 1984.
Menurut Darcy Weisbach kehilangan energi pada pengaliran dalam pipa berbanding lurus dengan tinggi kecepatan, yang ditulis dengan persamaan sebagai
berikut:
g V
K h
e
2
2
= 2.11
22 Dimana K adalah koefisien kehilangan energi minor sebagai akibat penyusutan
atau perbesaran dan belokan pipa dll. Kehilangan energi pada belokan dapat diabaikan jika panjang pipa lebih besar dari 500 kali diameternya.
Nilai K untuk berbagai jenis sambungan dan belokan pipa pada umumnya telah diteliti dan ditabelkan seperti pada Tabel 3.2 Giles, 1984:1990
2.6.3. Debit aliran
Debit aliran air pada pengaliran dalam pipa dianggap konstan karena air dianggap fluida yang tidak dimampatkan. Oleh sebab itu berlaku persamaan kontinuitas : Q
= konstan.
Kecepatan aliran di dalam pipa dianggap kecepatan rata-rata, yang menganggap bahwa kecepatan di setiap titik dan dalam suatu penampang adalah sama,
sehingga berlaku persamaan
Q = AxV
2.12
Dimana :
Q =
debit aliran m
3
det
A =
luas penampang aliran atau pipa m
2
V
= kecepatan aliran mdet
Gambar 2. 2. Penampang Aliran dalam Pipa
23 Pada fluida riil, kecepatan aliran dalam suatu penampang adalah tidak sama
karena adanya gesekan dengan dinding pipa lihat Gambar 2.2. Oleh sebab itu anggapan penggunaan kecepatan rata-rata ini akan menyebabkan kesalahan dalam
menghitung tinggi energi. Oleh sebab itu, untuk mengoreksi kesalahan ini perlu diberikan suatu koefisien koreksi energi yang biasa disimbolkan dengan
a , sehingga tinggi energi pada persamaan Bernoulli menjadi
g V
2
2
a . Koefisien ini
dalam praktek diambil a = 1.
Alat ukur debit pada mata air Sumbergede dan seluruh BPT adalah alat ukur debit Thomson lihat Gambar 2.3. Tinggi peluap adalah h dan sudut peluap segitiga
adalah α. Dari Gambar 2.3, lebar muka air adalah:
2 2
a
tg h
b ´
=
2.13
Sedangkan untuk menghitung debit aliran melalui peluap menggunakan persamaan berikut:
2 5
2 2
15 8
H g
tg C
Q
d
´ ´
=
a 2.14
Apabila aliran α = 90
o
, C
d
= 0,6 dan kecepatan grafitasi g = 9,81 mdet
2
, maka debit aliran :
2 5
417 ,
1 H
Q =
2.15
Yang memberikan bentuk rumus lebih sederhana.
24 Gambar 2.3 Alat Ukur Debit Thomson
Gambar 2.4 Alat Ukur Debit Standard yang Digunakan oleh PDAM
Sedangkan alat ukur debit yang digunakan pada jaringan distribusi dan konsumen adalah jenis
water meter
lihat Gambar 2.4. Prinsip kerja alat ukur ini putaran jarum penunjuk digerakkan oleh baling-baling yang berputar karena aliran air
yang masuk melewati inlet.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Lokasi dan Waktu Penelitian
Lokasi penelitian dilakukan di PDAM Unit Kerjo meliputi mata air Sumbergede, BPT 1, BPT 2, BPT 3 dan Reservoir. Selain itu penelitian juga dilakukan di
25 PDAM Kabupaten Karanganyar dan Dinas Kependudukan dan Catatan Sipil
Kabupaten Karangannyar. Waktu pengambilan data dilaksanakan pada bulan Maret sampai Juni 2008 dan April 2009.
3.2. Obyek Penelitian
