Sistem Perpipaan Perancangan Instalasi Pendistribusian Air Minum Pada Perumnas Taman Putri Deli, Namorambe-Kabupaten Deli Serdang

TUGAS SARJANA

SISTEM PERPIPAAN

PERANCANGAN INSTALASI PENDISTRIBUSIAN AIR

MINUM PADA PERUMNAS TAMAN PUTRI DELI,

NAMORAMBE – KABUPATEN DELI SERDANG

O L E H :

A N T H O N Y S T E R S A G A L A

N I M : 0 3 0401 032

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

M E D A N

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Tidak semua daerah memiliki sumber air yang layak untuk memenuhi kebutuhan domestik sehari-hari. Hal ini disebabkan oleh keterbatasan sumber air dan sebagian lagi diakibatkan oleh tingginya pencemaran sehingga air tidak layak minum.

Perumnas Taman Putri Deli, Namorambe – Kabupaten Deli Serdang merupakan salah satu perumahan umum yang belum memiliki instalasi pendistribusian air minum. Padahal pada kota ini terdapat banyak industri yang nantinya bisa mengakibatkan meningkatnya desakan akan kebutuhan air yang bersih. Oleh karena itu perlu direncanakan merancang suatu instalasi pendistribusian air minum untuk memenuhi kebutuhan Perumnas Taman Putri Deli, Namorambe – Kabupaten Deli Serdang.

Pada dasarnya fungsi dari perpipaan adalah untuk mendistribusikan air bersih ke tempat-tempat yang dikehendaki dengan tekanan yang cukup, dan yang kedua, membuang air kotor dari tempat-tempat tertentu tanpa mencemarkan bagian penting lainnya.

Umumnya bagian perpipaan dan detailnya merupakan standard dari unit, seperti ukuran diameter, jenis katup yang akan dipasang, baut dan gasket pipa, penyangga pipa, dan lain-lain. Sehingga dengan demikian akan terdapat keseragaman ukuran antara satu dengan lainnya. Sedangkan di pasaran telah terdapat berbagai jenis pipa dengan ukuran dan bahan-bahan tertentu sesuai dengan kebutuhan seperti dari bahan Cast Iron, PVC (Polyvinil Chloride), New Steel, dan lain-lain.

Pemasangan pipa dapat dilakukan pada bengkel-bengkel di lapangan atau pada suatu tempat khusus dan kemudian dibawa ke lapangan untuk dipasang, dengan demikian akan menguntungkan dari segi waktu, ongkos kerja dan memudahkan pemasangan di lapangan, namun pemasangan dengan cara ini memerlukan perhitungan teknis dan ekonomis yang lebih cermat sehingga tidak terjadi kesalahan dalam pemasangan di lapangan.

Untuk menjadi seorang yang ahli dalam bidang perpipaan tentu bukanlah suatu hal yang mudah, selain harus memiliki dasar ilmu kesarjanaan teknik seperti

peralatan mekanik, korosi, mekanika fluida, pemilihan material, seni merancang jalur pipa dan banyak disiplin ilmu lain yang harus dikuasai serta yang terpenting dari semua itu adalah pengalaman di lapangan.

Dalam merancang suatu jalur pipa yang tersusun dari beberapa buah pipa yang disusun secara seri maupun paralel maka persoalan yang dihadapi belumlah begitu 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 besarnya kapasitas dan kecepatan aliran dari fluida yang melalui jalur pipa dan hal-hal lain yang perlu diperlukan dalam hal perencanaan.

Oleh karena sistem pendistribusian air minum kepada pelanggan merupakan hal yang penting, dan kita sebagai manusia tidak lepas dari kebutuhan akan air minum, maka penulis mengambil bidang Sistem Perpipaan ini sebagai Tugas Sarjana untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik.

1.2 Tujuan

Adapun tujuan khusus dari perancangan ini adalah untuk memenuhi syarat memperoleh gelar Strata 1 pada Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Sedangkan tujuan umum dari perancangan ini adalah :

1. Untuk lebih mengetahui dan memahami aplikasi ilmu yang diperoleh di bangku kuliah terutama mata kuliah Sistem Perpipaan dan Mekanika Fluida.

2. Untuk merencanakan instalasi jaringan pipa yang digunakan untuk mendistribusikan air minum pada perumnas Taman Putri Deli, Namorambe – Kabupaten Deli Serdang.

1.3 Batasan Masalah

Pada perencanaan ini akan dibahas mengenai perancangan dan analisa pendistribusian air bersih ke konsumen pada suatu jaringan perpipaan di Perumnas Taman Putri Deli, Namorambe – Kabupaten Deli Serdang.

Adapun permasalahan yang akan dibatasi dalam menganalisa distribusi aliran pada tiap pipa antara lain kapasitas aliran fluida, kerugian head yang terjadi pada tiap pipa, ukuran pipa yang digunakan dan tekanan yang terjadi pada ujung pipa terjauh. Pada perencanaan ini juga ditentukan pemilihan spesifikasi pompa yang nantinya

Adapun permasalahan dibatasi dalam menganalisa distribusi aliran pada tiap pipa antara lain kapasitas aliran fluida, kerugian head yang terjadi pada tiap pipa, ukuran pipa yang digunakan dan tekanan yang terjadi pada ujung pipa terjauh. Pada perencanaan ini juga ditentukan pemilihan spesifikasi pompa dan volume reservoir yang akan digunakan pada perancangan ini, agar setiap masyarakat dapat memperoleh air bersih secukupnya.

1.4 Sistematika Penulisan

Tugas Sarjana ini terdiri dari 5 bab. Bab 1 memuat latar belakang, tujuan penulisan, batasan masalah dan sistematika penulisan tugas sarjana ini. Pada bab 2 memuat pembahasan materi mengenai kecepatan dan kapasitas aliran fluida, jenis aliran, persamaan empiris di dalam pipa dan sistem jaringan pipa.

Pada bab 3 meliputi perencanaan pipa pada sistem jaringan pipa yaitu jumlah kapasitas pemakaian air, analisa aliran fluida meliputi kapasitas dan kerugian head. Pada bab 4 meliputi pemilihan pompa dan tekanan pada ujung pipa terjauh.. Kesimpulan mengenai hasil perancangan yang diperoleh dimuat pada Bab 5.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kecepatan dan Kapasitas Aliran Fluida

Penentuan kecepatan di sejumlah 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 pertikel 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.

Gambar 2.2 Profil Kecepatan pada saluran terbuka Gambar 2.1 Profil Kecepatan pada saluran tertutup

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 inkompressible menurut [1], yaitu :

Q = A. v

dimana : Q = laju aliran volume (m3/s) A = Luas penampang aliran (m2) v = Kecepatan aliran fluida (m/s)

Laju aliran berat fluida (G) menurut [2] dirumuskan sebagai :

G = . A . v

dimana : G = laju aliran berat fluida (N/s) = berat jenis fluida (N/m3)

Laju aliran massa (M) menurut [2] dinyatakan sebagai : M = . A . v

dimana : M = Laju aliran massa fluida (kg/s) = massa jenis fluida (kg/m3)

2.2 Energi dan Head

Energi biasanya didefenisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja. Kerja merupakan hasil pemanfaatan tenaga yang dimiliki secara langsung 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) menurut [3] dirumuskan sebagai :

Ep = W . z

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

Energi kinetik menunjukkan energi yang dimiliki oleh fluida karena pengaruh kecepatan yang dimilikinya. Energi kinetik menurut [3] dirumuskan sebagai :

2 . 2 1

v m

Ek=

dimana : m = massa fluida (kg)

Energi tekanan, disebut juga dengan energi aliran adalah jumlah kerja yang dibutuhkan untuk memaksa elemen fluida bergerak menyilang pada jarak tertentu dan berlawanan dengan tekanan fluida.

Besarnya energi tekanan (Ef) menurut [4] dirumuskan sebagai : Ef = p . A . L

dimana : p = tekanan yang dialami oleh fluida (N/m2) A = Luas penampang aliran (m2)

L = panjang pipa (m)

Besarnya energi tekanan menurut [4] dapat juga dirumuskan sebagai berikut :

γ

W p

Ef =

dimana : = Berat jenis fluida (N/m3)

Total energi yang terjadi merupakan penjumlahan dari ketiga macam energi diatas, menurut [4] dirumuskan sebagai :

γ

pW g

Wv Wz

E = + +

2 . 2 1

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 [4] dirumuskan sebagai :

γ

p g v z

H = + +

2 2

2.3 Persamaan Energi

Hukum Kekekalan Energi menyatakan energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan namun dapat diubah dari suatu bentuk ke bentuk lain. Energi yang ditunjukkan dari persamaan energi total di atas, atau dikenal sebagai head pada suatu titik dalam aliran steady adalah sama dengan total energi 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 menurut [5] 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

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

= berat jenis fluida

g = percepatan gravitasi = 9,8 m/s2.

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 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 menurut [6] dirumuskan sebagai :

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

Persamaan di atas dapat digunakan untuk menyelesaikan banyak permasalahan type aliran, biasanya untuk fluida inkompressible 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.

h2 Head Loses

g v

2 2

1

g v

2

2 2

Total Energi

γ

1

P

γ

2

P

Total Energi

At Point 1 At Point 2

Z₁

Z2

Reference Datum

Direction Of Flow

Gambar 2.3 Illustrasi persamaan Bernoulli

2.4 Aliran Laminar dan Turbulen

Aliran fluida yang mengalir di dalam pipa dapat diklasifikasikan kedalam dua type aliran yaitu “laminar” dan “turbulen”. Aliran dikatakan laminar jika partikel-partikel fluida yang bergerak mengikuti garis lurus yang sejajar pipa dan bergerak dengan kecepatan sama. Aliran disebut turbulen jika tiap partikel fluida bergerak mengikuti lintasan sembarang di sepanjang pipa dan hanya gerakan rata-ratanya saja yang mengikuti sumbu pipa.

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) menurut [7] dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

µ ρdv =

dimana : = massa jenis fluida (kg/m3) d = diameter pipa (m)

v = kecepatan aliran fluida (m/s) = viskositas dinamik fluida (Pa.s)

Karena viskositas dinamik dibagi dengan massa jenis fluida merupakan viskositas kinematik ( ) maka bilangan Reynold menurut [7] dapat juga dinyatakan :

υ ρ

µ

υ = sehinggaRe = dv

Menurut [7], Aliran akan laminar jika bilangan Reynold kurang dari 2000 dan akan turbulen jika bilangan Reynold lebih besar dari 4000. Jika bilangan Reynold terletak antara 2000 – 4000 maka disebut aliran transisi.

2.5 Kerugian Head (Head Losses) 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, menurut [8] yaitu :

g v d

L f hf

2 2

=

dimana : hf = kerugian head karena gesekan (m)

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

L = panjang pipa (m)

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

Tabel 2.1 Nilai kekasaran dinding untuk berbagai pipa komersil

Kekasaran Bahan

ft m

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

Concrete 0,001-0,001 0,0003-0,003

Wood Stave 0,0006- 0,003 0,0002-0,0009

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. 100.)

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 menurut [9], yaitu :

L d C

Q

hf _{1,85 4,85}

85 , 1 666 , 10

=

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)

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, menurut [10] dinyatakan dengan rumus :

Re 64

=

f

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

1. Untuk daerah complete roughness, rough pipes menurut [10], yaitu :

= d f / 7 , 3 log 0 , 2 1 ε

2. Untuk pipa sangat halus seperti glass dan plastik, hubungan antara bilangan Reynold dan faktor gesekan menurut [11] dirumuskan sebagai :

a. Blasius : _0,25 Re

316 , 0

=

f untuk Re = 3000 – 100.000

b. Von Karman :

(

Re

)

0,8 log 0 , 2 51 , 2 Re log 0 , 2 1 − = = f f f

untuk Re sampai dengan 3.106.

3. Untuk pipa kasar, menurut [12], yaitu :

Von Karman : 1 =2log +1,74

ε

d

f

dimana harga f tidak tergantung pada bilangan Reynold.

4. Untuk pipa antara kasar dan halus atau dikenal dengan daerah transisi, menurut [12], yaitu :

Corelbrook - White : = − + f d f Re 51 , 2 7 , 3 / log 0 , 2 1 ε

B. Kerugian Head Minor

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 menurut [13] dirumuskan sebagai :

g v k n hm

2 . .

2

=

dimana : n = jumlah kelengkapan pipa

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

v = kecepatan aliran fluida dalam pipa.

Menurut [14],minor losses dapat diabaikan tanpa kesalahan yang cukup berarti bila, secara rata – rata terdapat pipa yang panjang (L/d >>> 1000) pada jaringan pipa.

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 menurut [15], yaitu ;

= 0,8492 C R0,63 s0,54

dimana = kecepatan aliran (m/s)

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

= d untuk pipabundar

4

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

=

l hl

Tabel 2.2 Koefisien kekasaran pipa Hazen-Williams

Extremely smooth and straight pipes 140

New Steel or Cast Iron 130

Wood; Concrete 120

New Riveted Steel; 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, menurut [15] yaitu :

2 / 1 3 / 2 0 , 1

s R n =

υ

dimana : n = koefisien kekasaran pipa Manning

Menurut [16], Persamaan Hazen – Williams umumnya digunakan untuk menghitung headloss yang terjadi akibat gesekan (Amerika Serikat). 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 dan semua jenis liquid. Persamaan Manning biasanya digunakan untuk aliran saluran terbuka (open channel flow).

2.7 Pipa yang dihubungkan Seri

Pipa yang dihubungkan secara sejajar dimana laju aliran yang mengalir didalamnya sama-sama dialiri aleh aliran yang sama dapat dikatakan pipa yang dibungkan secara seri dimana keuntungan dari sambungan pipa model ini adalah fluida yang dialirkan debitnya relatif konstan seperti tertera pada gambar 2.4 berikut:

2

3 B 1

Gambar 2.4 Pipa yang dihubungkan seri

Jika dua buah pipa atau lebih dihubungkan secara seri maka semua pipa akan dialiri oleh aliran yang sama. Total kerugian head pada seluruh sistem adalah jumlah kerugian pada setiap pipa dan perlengkapan pipa, menurut [17] dirumuskan sebagai :

Q0 = Q1 = Q2 = Q3

Q0 = A1V1 = A2V2 = A3V3

hl = 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 sistem yang digantikannya untuk laju aliran yang spesifik.

2.8 Pipa yang dihubungkan Paralel

Pipa yang dihubungkan secara bercabang dimana laju aliran masuk sama dengan total laju aliran pipa dihunbkan tersebut dapat dikatakan pipa yang memiliki sambungan pararel seperti tertera pada gambar 2.5 berikut:

3

A ₂

1

B

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,menurut [18] dirumuskan sebagai :

Q0 = Q1 + Q2 + Q3

Q0 = A1V1 + A2V2 + A3V3

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. Menurut [18] dirumuskan sebagai : ... 2 2 2 2 3 3 3 3 3 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 2 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 + + =

2.9 Sistem Jaringan Pipa

Pada loop dibawah ini dimana laju aliran massa yang masuk sama dengan total laju aliran massa yang keluar . Dapat diasumsikan seperti gambar dibawah ini

B

1 Q4

Q1

A QA

Q2

QG 2 QF

F

Loop I 3

Q3 E

4 Q10

QH Q6

7 9 Loop III

G

Q5 5

6 Q7

10

H Q9 C

QC Loop II

8

Q8 D

QD

Gambar 2.6 Jaringan Pipa

Jaringan pipa pengangkut air yang kompleks dapat dianalisis dengan cepat menggunakan persamaan Hazen-Williams atau rumus gesekan lain yang sesuai. Perhitungan distribusi aliran pada suatu jaringan biasanya rumit karena harus memecahkan serangkaian persamaan hambatan yang tidak linear melalui prosedur yang iteratif. Kesulitan lainnya adalah adanya kenyataan bahwa kebanyakan jaringan, arah aliran pipa tidak diketahui sehingga losses antara dua titik menjadi sukar untuk ditentukan. Dalam perancangan sebuah jaringan, aliran dan tekanan di berbagai titik menjadi persyaratan utama untuk menentukan ukuran pipa, sehingga harus diselesaikan dengan cara berurutan dan iterasi.

Sebuah jaringan yang terdiri dari sejumlah pipa mungkin membentuk sebuah

loop, dimana pipa yang sama dipakai oleh dua loop yang berbeda, seperti terlihat pada

gambar di atas. Ada dua syarat yang harus diperhatikan agar aliran dalam jaringan tersebut setimbang, yaitu :

1. Aliran netto ke sebuah titik harus sama dengan nol. Ini berarti bahwa laju aliran ke sebuah titik pertemuan harus sama dengan laju aliran dari titik pertemuan yang sama.

2. Head losses netto di seputar sebuah loop harus sama dengan nol. Jika sebuah loop ditelusuri ke arah manapun, sambil mengamati perubahan head akibat gesekan atau losses yang lain, kita harus mendapatkan aliran yang setimbang ketika kembali ke kondisi semula (head dan tekanan) pada kondisi awal.

Prosedur untuk menentukan distribusi aliran dalam suatu jaringan meliputi penentuan aliran pada setiap pipa sehingga kontinuitas pada setipa pertemuan terpenuhi (syarat 1). Selanjutnya head losses dari setiap loop dihitung dan jika tidak sama dengan nol maka aliran yang telah ditetapkan harus dikoreksi kembali dengan perkiraan dan metode iterasi yang disebut metode Hardy Cross.

Untuk sebuah loop tertentu dalam sebuah jaringan misalkan Q adalah laju aliran sesungguhnya atau laju aliran setimbang dan Qo adalah laju aliran yang diandaikan sehingga Q = Qo + Q. Dari persamaan Hazen-Williams hl = nQX, maka fungsi Q dapat dikembangkan dalam deret Taylor sebagai :

.... ) ( ) ( ) ( +∆ = +∆ + dQ Q df Q Q f Q Q f

jika hanya orde pertama yang digunakan, kemudian Q dihitung dengan f(Q) = hl,

maka : Qo hl hl nQo nQo dQ dhl hl Q _x x / 85 , 1

/ =− 1 =−

− =

∆ ₋

Harga x adalah eksponen dalam persamaan Hazen-Williams apabila digunakan untuk

menghitung hl dan besarnya adalah 1,85 54 , 0

1

= dan n menyatakan suku-suku yang

terdapat dalam persamaan yang menggunakan satuan British, yaitu : ₁4_,85,73_4,87

d C

L

n= .

Cara lain yang dapat digunakan ialah dengan persamaan Darcy-Weisbach

dengan x = 2 dan 8_{2 5}

d g

fl n

π

= . Hal lain yang perlu diperhatikan adalah bahwa faktor

gesekan selalu berubah untuk setiap iterasi. Prosedur pengerjannya sebagai berikut :

1. Andaikan distribusi aliran yang paling wajar, baik besar maupun arahnya dalam setiap pipa sehingga total aliran ke setiap titik pertemuan

mempunyai jumlah aljabar nol. Ini harus ditunjukkan dari diagram jaringan pipa yang bersangkutan.

2. Buat sebuah tabel untuk menganalisa setiap loop tertutup dalam jaringan yang semi-independent.

3. Hitung head losses pada setiap pipa.

4. Untuk tiap loop, anggap bahwa laju aliran Qo dan head losses (hl) positif untuk aliran yang searah dengan jarum jam dan negatif untuk aliran yang berlawanan arah jarum jam.

5. Hitung jumlah aljabar head losses ( hl) dalam setiap loop.

6. Hitung total head losses persatuan laju aliran

Qo hl

untuk tiap pipa. Tentukan

jumlah besaran nxQo0,85 Qo

hl

= . Dari defenisi tentang head losses

dan arah aliran, setiap suku dalam penjumlahan ini harus bernilai positif. 7. Tentukan koreksi aliran dari tiap loop, menurut [19] dirumuskan sebagai

berikut :

Qo hl n

hl Q

/

− = ∆

dimaana : Q = koreksi laju aliran untuk loop

hl = jumlah aljabar kerugian head untuk semua pipa dalam loop.

n = harga yang bergantung pada persamaan yang digunakan untuk menghitung laju aliran.

n = 1,85 bila digunakan persamaan Hazen-Williams. n = 2 bila digunakan persamaan Darcy dan Manning.

Koreksi diberikan untuk setiap pipa dalam loop. Sesuai dengan kesepakatan, jika Q bernilai positif ditambahkan ke aliran yang searah jarum jam dan dikurangkan jika berlawanan arah jarum jam. Untuk pipa yang dugunakan secara bersama dengan loop lain, maka koreksi aliran untuk pipa tersebut adalah harga netto dari koreksi untuk kedua loop. 8. Tuliskan aliran yang telah dikoreksi pada diagram jaringan pipa seperti

pada langkah 1. Untuk memeriksa koreksi pada langkah 7 perhatikan kontinuitas pada setiap pertemuan pipa.

9. Ulangi langkah 1 sampai 8 sampai koreksi aliran = 0. Prosedur di atas dapat digambarkan pada sebuah tabel berikut. Tabel 2.2 Prosedur pengerjaan iterasi

1 2 3 4 5 6 7

No. pipa Panjang pipa (L) Diameter pipa (d) Laju aliran (Qo) Unit head losses (hf) Head Losses (hl) Qo hl

m m m3/s m s/m2

Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Diagram pipa

hf1 x L

1 2

hl

Qo hl

2.10 Pipa yang dipasang pada Pompa dan Turbin

Pipa-pipa yang dipasang dengan pompa atau turbin tentunya akan ada energi yang bertambah dan berkurang. Bila pipa dipasangkan dengan pompa maka akan ada penambahan energi sebesar Hp dan bila dipasangkan dengan turbin akan ada pengurangan energi sebesar HT . Untuk menyelesaikan persoalan di atas digunakan persamaan Bernoulli.

1. Pipa yang dipasang dengan pompa.

Pompa termasuk ke dalam kelompok mesin kerja yaitu mesin fluida yang berfungsi untuk mengubah energi mekanik menjadi energi fluida. Head pompa adalah energi yang harus ditambahkan pompa ke dalam fluida untuk memindahkan fluida tersebut dari tempat yang memiliki head rendah ke tempat dengan head yang tinggi. Head yang dibutuhkan tersebut, menurut [18] dirumuskan sebagai :

L H Z g V P Hp 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

Hp= − + − +( − )+

2 2 1

2 1 2 2 1 2 γ dimana : γ 1 2 P P −

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, menurut [18] adalah sebagai berikut : P = . Q . Hp

dimana : P = daya pompa (W)

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

2. Pipe yang dipasang dengan turbin.

Turbin merupakan salah satu mesin tenaga yaitu mesin fluida yang berfungsi untuk mengubah energi fluida menjadi energi mekanik poros. Head turbin adalah energi yang dipindahkan fluida untuk menghasilkan energi mekanik poros turbin. Head yang dibutuhkan tersebut, menurut [19] dirumuskan sebagai :

L

T Z H

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

atau : _T Z Z H_L

g V V P P

H = − + − +( − )−

2 1 2

2 2 2 1 2 1 γ dimana : γ 2 1 P P −

adalah perbedaan head tekanan

g V V 2 2 2 2

1 − _{adalah perbedaan head kecepatan}

Z1 - Z2 adalah perbedaan head statis

HL adalah head losses total

Untuk menghitung besarnya daya yang dibutuhkan turbin, menurut [20] adalah sebagai berikut : P = . Q . HT

dimana : P = daya turbin (W)

= Berat jenis fluida (N/m3) Q = Laju aliran fluida (m3/s) HT = Head turbin (m)

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 Perumnas, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu kebutuhan air secara keseluruhan yang meliputi kebutuhan perumahan itu sendiri dan fasilitas lainnya. Dalam hal ini perumahan yang direncanakan terdiri dari 1270 kepala keluarga dan fasilitas penunjang lainnya.

3.1.1 Kebutuhan air bersih pada perumahan

Adapun jumlah anggota keluaga setiap rumah berkisar antara 4 – 8 orang. Dalam perencanaan ini diasumsikan setiap rumah berjumlah 5 orang yang terdiri dari 1 ayah, 1 ibu dan 3 anak. Dari hasil survey diperoleh jumlah rumah yang terdapat pada Perumnas Taman Putri Deli, Namorambe – Kabupaten Deli Serdang = 1270 rumah sehingga jumlah penduduk yang terdapat pada perumahan adalah 1270 x 5 orang = 6350 orang.

Tabel 3.1 Pemakaian air rata-rata untuk rumah tangga. No Jenis gedung Pemakaian

air rata-rata sehari (liter)

Jangka waktu pemakaian air rata-rata sehari

(liter)

Perbanding an luas

lantai efektif/total

Keterangan

1 Perumahan mewah

250 8 - 10 42 - 45 Setiap

penghuni

2 Rumah biasa 160 -250 8 - 10 50 - 53 Setiap penghuni

Sumber : “Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plumbing”, Sofyan Noerbambang. Pradnya Paramitha, Jakarta 1996.

Dengan standard kebutuhan air penduduk rata-rata sebesar 250 liter/hari.orang (untuk keperluan rumah tangga) maka kebutuhan air penduduk dapat dihitung dengan cara :

Kebutuhan air penduduk = Jumlah penduduk x Kebutuhan air rata-rata = 6350 orang x 250 liter/hari.orang

= 1587500 liter/hari.

= 1587,5 m3/hari

3.1.2 Kebutuhan air bersih untuk sekolah.

Pada perumahan ini tersedia 5 buah sekolah yang terdiri dari 2 buah sekolah TK, 2 buah SD, dan 1 buah SMP. Dari data survey diperoleh jumlah siswa dan kebutuhan air untuk ketiga sekolah tersebut, yaitu :

1. Sekolah TK

Jumlah siswa = 150 orang

Jumlah sekolah = 2 buah

Kebutuhan air rata-rata per hari = 40 liter/hari.orang

Kebutuhan air = 150 orang x 2 x 40 liter/hari.orang = 12000 liter/hari.

= 12 m3/hari 2. Sekolah SD

Jumlah siswa = 300 orang

Jumlah sekolah = 2 buah

Kebutuhan air rata-rata per hari = 40 liter/hari.orang

Kebutuhan air = 300 orang x 2 x 40 liter/hari.orang = 24000 liter/hari.

= 24 m3_/hari

3. Sekolah SMP

Jumlah siswa = 160 orang

Kebutuhan air rata-rata per hari = 50 liter/hari.orang

Kebutuhan air = 160 orang x 50 liter/hari.orang = 8000 liter/hari.

= 8 m3_/hari

Diperoleh jumlah kebutuhan air total untuk ketiga sekolah tersebut adalah 44000 liter/hari.

3.1.3 Kebutuhan air bersih untuk rumah ibadah 1. Mesjid

Jumlah rata-rata jemaah per hari = 500 orang

Jumlah gedung = 3 buah

Kebutuhan air perhari = 500 orang x 3 x 10 liter/hari.orang = 15000 liter/hari

= 15 m3_/hari 2. Gereja

Jumlah rata-rata umat = 500 orang

Jumlah gereja = 1 Buah

Jumlah gedung = 1 buah

Kebutuhan air per hari = 500 orang x 1 x 10 liter/hari.orang = 5000 liter/hari

= 5 m3_/hari

3.1.4 Kebutuhan air bersih untuk Balai Kesehatan.

Sebagai tempat pertolongan pertama dan sarana informasi kesehatan khususnya untuk pasien yang berobat jalan pada perumahan, dibangun sebuah balai kesehatan. Pemakaian air bersih diambil rata-rata 500 liter/hari.

3.1.5 Kebutuhan air bersih untuk Perkantoran.

Pada kompleks perumahan terdapat sebuah kantor instansi yaitu Pos SATPAM Perumnas Taman Putri Deli, Namorambe – Medan.

Jumlah pegawai = 12 orang.

Pemakaian air rata-rata per hari = 100 liter/hari.orang Kebutuhan air per hari = 12 x 100 liter/hari.orang

= 1200 liter/hari. = 1,2 m3_/hari

3.1.6 Kebutuhan air bersih untuk fasilitas lainnya. a. Kebutuhan air bersih untuk Taman Bermain

Diperumahan ini terdapat 2 taman.Dari data survey pemakaian air bersih setiap harinya adalah 600lt.

Kebutuhan air per hari = 2 x 600 liter/hari = 1200 liter/hari

= 1,2 m3_/hari

b. kebutuhan air bersih untuk Lapangan Olah Raga.

Diperumahan ini terdapat 1 lapangan olah raga.Dari data survey pengunjung diperkirakan setiap harinya 30 orang dan pemakaian air bersih per hari nya setiap orang 20 lt.

Kebutuhan air per hari = 30 orang x 20 lt/hari = 600 liter/hari = 0,6 m3_/hari

Sehingga total keperluan air bersih pada Perumnas Taman Putri Deli, Namorambe – Medan adalah :

Q_total = 1587500 liter/hari + 44000 liter/hari + 15000 liter/hari + 5000

liter/hari + 500 liter/hari + 1200 liter/hari + 1200 liter/hari + 600 liter/hari = 1655000 liter/hari

= 1655 m3/hari

3.2 Kapasitas Aliran Fluida Keluar Jaringan Pipa

Kapasitas aliran fluida yang keluar dari jaringan pipa yaitu berdasarkan jumlah pelanggan yang akan dilayani guna memenuhi kebutuhan air bersih. Untuk mempermudah dalam penganalisaan selanjutnya, maka pipa yang digunakan untuk mengalirkan air ke masing- masing pelanggan dibuat menjadi satu. Akan tetapi kapasitas aliran air yang keluar adalah penjumlahan dari kebutuhan air per pelanggan. Gambar susunan dan jumlah perumahan terlampir.

QB

Q3 QA

Q2 Q1

Q1 +Q2 + Q3

QB QA

Gambar 3.1. Kapasitas Aliran Keluar Dari Jaringan Pipa

Dari gambar 3.1 di atas dapat diketahui bahwa besarnya kapasitas fluida yang masuk ke dalam jaringan pipa sama dengan jumlah kapasitas fluida yang keluar dari jaringan pipa tersebut.

Besar kapasitas aliran keluar dari jaringan pipa adalah :

= ( Jumlah rumah yang dilayani x kebutuhan air bersih setiap rumah ) + Fasilitas umum yang dilayani

Besar kapasitas aliran keluar dari jaringan pipa setelah dilebihkan 10% adalah:

= Besar kapasitas aliran keluar dari jaringan pipa + (10% x Besar kapasitas aliran keluar dari jaringan pipa)

Dari hasil survey, diperoleh bahwa untuk kapasitas total aktual , maka kapasitas total tersebut harus ditambahkan sebesar 10 - 20%, hal ini dilakukan untuk mengatasi losses yang terjadi selama pendistribusian air.

Dalam perencanaan ini diambil faktor koreksi sebesar 10% sehingga kapasitas total air bersih yang masuk Perumnas Taman Putri Deli, Namorambe – Medan, sebesar :

= 10% (1655000 liter/hari) + 1655000 liter/hari = 165500 liter/hari + 1655000 liter/hari = 1820500 liter/hari

= 1820,5 m3/hari = 54615 m3/bulan

0,004372779

Ø 0,1524 m 55 m

0,000028359

Ø 0,0508 m 57 m 0, 00 01 34 91 0 Ø 0 ,0 50 8 m 75 m 0, 00 01 19 92 6 Ø 0 ,0 508 m 58 m 0,000148286

Ø 0,0508 m 57 m

0,000367206

Ø 0,0762 m 81 m 0, 00 09 14 13 6 0,001 204494

0,003732726

0, 00 05 47 21 2 0,000835220

0,0008 5750 7 0, 00 08 45 62 3 Ø 0,076 2 m 68 m 0,000 8254 30

0,000120425

Ø 0,1 01 6 m 1 5 m 0,002

248198

0,001329503

0, 00 01 88 34 2 0, 00 03 12 74 2 0, 00 13 37 50 2 0, 00 02 61 95 4 0, 00 0660 99 6 0, 00 07 09 56 5 0, 00 00 05 94 8 0, 00 02 33 61 4 0, 00 05 31 39 6 0, 00 00 70 63 8 0, 00 01 96 74 6 0, 00 00 22 28 7 0, 00 08 16 83 5 0,00 00 5211 1 0, 00 02 07 36 6 0, 0 02 54 78 02 0, 00 35 77 70 2 0, 00 00 82 18 2 0, 00 03 03 13 3 0, 00 03 56 74 0 0, 00 00 28 35 9 0, 00 01 19 72 6 0, 00 03 89 92 6 0, 00 05 19 18 5 0, 00 01 51 48 6 0, 00 02 33 12 3 0, 00 02 84 94 4 0, 00 17 36 63 3 0, 00 26 03 42 4 0, 00 77 87 19 8

0,005542426

0,005542426 0, 00 72 79 46 1 0 ,0 026 7801 0 0, 00 09 55 26 6

0,00095526 6

0,00121722 0 0,000590748 0,000305288 0,000659875 0,000303133 0,000657281 0,000236813 0,000091692 0,000473311 0,000813501 0,000964987 0,001198109 0,001483054 0,000496465 0,000981552 0,001385003 0,002829365 0,000930011 0,002486683 0,003885306

0,001324884 0,001062930 0,001262006 0,000891848

0,000703616 0,000603539

0,000192317 0,000708556

0,001239953 0,001234003

Ø 0 ,10 16 m

34 m Ø 0,1

016 m 45 m

Ø 0 ,0 762 m 15 m

Ø 0,0762 m 25 m

Ø 0,0762 m 101 m Ø 0 ,1 524 m 7 2 m

Ø 0,1524 m 75 m

Ø 0,0508 m 61 m Ø 0 ,1 5 24 m 4 0 m Ø 0 ,1 52 4 m 4 7 m Ø 0 ,0 762 m 76 m Ø 0 ,1 01 6m 30 m Ø 0 ,0 76 2 m 39 m Ø 0 ,0 76 2 m 35 m Ø 0 ,0 76 2 m 38 m Ø 0 ,0 7 62 m 3 8 m Ø 0 ,1 016 m 38 m Ø 0 ,0 762 m 36 m Ø 0 ,1 0 16 m 4 9 m Ø 0 ,1 01 6 m 89 m Ø 0 ,1 016 m 53 m Ø 0 ,1 0 16 m 2 1 m Ø 0 ,1 524 m 72 m Ø 0 ,1 5 24 m 5 4 m Ø 0 ,1 524 m 30 m Ø 0 ,1 524 m 11 m Ø 0 ,1 01 6 m 6 8 m Ø 0 ,1 01 6 m 5 5 m Ø 0 ,1 5 24 m 5 5 m Ø 0 ,1 52 4 m 14 0 m Ø 0 ,1 5 24 m 7

5 m Ø 0,1

524 m 75 m Ø 0 ,1 016 m

75 m Ø 0,10

16 m 75 m Ø 0 ,0 508 m 75 m Ø 0 ,0 508 m 58 m Ø 0 ,0 508 m 55 m Ø 0 ,0 508 m 55 m Ø 0 ,0 508 m 41 m Ø 0 ,0

762 m

67 m Ø 0,076 2 m 123 m Ø 0,101 6 m 53 m Ø 0,101 6 m 48 m Ø 0,1 524 m 80 m Ø 0,152 4 m 3 7 m Ø 0 ,1 524 m 25 m

Ø 0,1524 m 60 m

Ø 0,1524 m 73 m

Ø 0,1524 m 63 m

Ø 0,1524 m 101 m

Ø 0,1016 m 60 m Ø 0,1016 m

55 m Ø 0,1524 m

60 m

Ø 0,1524 m

60 m Ø 0,1524 m 60 m

Ø 0,1016 m 55 m

Ø 0,1016 m 60 m

Ø 0,0762 m 81 m Ø 0,0762 m 81 m

Ø 0,0508 m 57 m

Ø 0,0508 m 57 m Ø 0,0762 m 145 m

Ø 0,0762 m 95 m Ø 0,0762 m

86 m Ø 0,1016 m

76 m Ø 0,1016 m

69 m

Ø 0,0762 m 76 m

Ø 0,0762 m 86 m

Ø 0,0762 m 87 m Ø 0,1016 m

76 m Ø 0,1016 m

76 m Ø 0,1016 m

35 m Ø 0,1016 m 35 m

Ø 0,1524 m 83 m

Ø 0,1524 m 27 m

0.021070602

Hasil analisa besar kapasitas aliran yang keluar dari jaringan pipa adalah sebagai berikut :

JUMLAH YANG

DILAYANI

PEMAKAIAN NORMAL

DILEBIHKAN

10 %

RUMAH FASILITAS m3/hari m3/hari m3/sekon

BLOK A 50 KANTOR = 1 63.7 70.07 0.000810995

BLOK B 45 MESJID = 1 61.25 67.375 0.000779803

BLOK C 50 62.5 68.75 0.000795718

BLOK D 65 TK = 1 87.25 95.975 0.001110822

BLOK E 70 PUSKESMAS 88 96.8 0.001120370

BLOK F 65 SMP =1 89.25 98.175 0.001136285

BLOK G 40 50 55 0.000636574

BLOK H 40 50 55 0.000636574

BLOK I 40 50 55 0.000636574

BLOK J 50 MESJID = 1 67.5 74.25 0.000859375

BLOK K 40 50 55 0.000636574

BLOK L 45 TK = 1 62.25 68.475 0.000792535

BLOK M 40 50 55 0.000636574

BLOK N 40 50 55 0.000636574

BLOK O 85 SD = 1 118.25 130.075 0.001505498

BLOK P TAMAN =1 0.6 0.66 0.000007639

LAP.OLAHRAGA=1 0.6 0.66 0.000007639

BLOK Q 65 SD = 1 93.25 102.575 0.001187211

BLOK R 35 43.75 48.125 0.000557002

BLOK S 25 GEREJA = 1 36.25 39.875 0.000461516

BLOK T 40 50 55 0.000636574

BLOK U 25 MESJID = 1 36.25 39.875 0.000461516

BLOK V 45 56.25 61.875 0.000716146

BLOK W 25 31.25 34.375 0.000397859

BLOK X 30 37.5 41.25 0.000477431

BLOK Y 40 TAMAN =1 50.6 55.66 0.000644213

BLOK Z 30 37.5 41.25 0.000477431

BLOK A1 25 31.25 34.375 0.000397859

BLOK B1 30 37.5 41.25 0.000477431

BLOK C1 35 43.75 48.125 0.000557002

BLOK D1 28 35 38.5 0.000445602

BLOK E1 27 33.75 37.125 0.000429688

TOTAL 1270 1655 1820.50 0.021070602

Dengan jumlah kapasitas sebesar 54615 m3/bulan, kita akan mendistribusikannya melalui suatu sistem jaringan pipa. Dalam merencanakan suatu jaringan pipa untuk penditribusian air bersih hal yang penting dilakukan terlebih dahulu adalah menentukan besarnya kapasitas aliran fluida yang mengalir pada masing-masing pipa dan besarnya kapasitas aliran fluida yang keluar dari jaringan pipa tersebut dengan cara menaksir. Metode ini dikenal dengan nama metode Hardy-Cross. Adapun pendistribusian aliran dapat dilihat pada gambar berikut :

0.02790486

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 kg/m3 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. Soal harga tergantung pada ketebalan pipa yang jadi pilihan.

Ukuran pipa yang digunakan pada perencanaan ini adalah pipa PVC dengan diameter 2 inci, 3 inci, 4 inci dan 6 inci. 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 perpanjang pipa untuk memperoleh kesetimbangan aliran fluida pada setiap pipa.

Head losses (kerugian head) yang terjadi sepanjang pipa dapat ditentukan

1. Dengan rumus empiris.

Menurut [16], yaitu : L d C

Q

hf _{1,85 4,85}

85 , 1 666 , 10 =

Untuk pipa no. 1 pada loop I, diperoleh : Q = laju aliran (ditaksir)

= 0.006869695 m3/s.

C = Koefisien kekasaran pipa Hazen – Williams = 140 (untuk pipa PVC)

d = diameter pipa = 0,1524 m (6 in) L = panjang pipa

= 27 m (dari data site plan hasil survey) Sehingga diperoleh :

m x x s m x hf 27 ) 1524 , 0 ( ) 140 ( ) / 5 0,00686969 ( 666 , 10 85 , 4 85 , 1 85 , 1 3 =

= 0,028173394 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

m x 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 000588831 , 0 5 0.00686969 140 120 = = = = = = = = = = = =

Gambar 3.4 Perhitungan Head Losses dengan Diagram Pipa

(

)

(

)

mm x mm x x x 89 , 43 11 , 13 57 23 , 0 57 57 ) 3 ( 2 ) 23 , 2 ( 2 0 57 57 ≈ − = = − − − − − − − = − − 6 , 37 189 , 3 3655 , 0 8 0 8 8 1461 , 2 2041 , 2 18239 , 2 2041 , 2 ≈ = = − − − = − − y y y y

Sehingga head loss sepanjang pipa No. 1 Loop 1 adalah :

hl = hf x L

= 0,000868153x 27 m = 0,023440142 m 000868153 , 0 061403508 , 3 log 061403508 , 0 log 3 ) 4 ( 3 log 3 0 57 5 , 53 57 = − = = − − − − − − − = − − inv hf hf hf

0.021070602

0.000810995

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.

Tabel 3.3 Iterasi perhitungan untuk mencari koreksi kapasitas dan kapasitas sebenarnya.

ITERASI 1

Gambar 3.5 Loop 1 Iterasi 1

Loop 1 ( BLOK A )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl/ Q

no (m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris h1x L

1 27 0.1524 0.006869695 0.001043571 0.028176411 4.101552028

2 60 0.1524 0.006869695 0.001043571 0.062614248 9.114560062

3 47 0.1524 0.003814140 0.000351375 0.016514645 4.329847663

4 37 0.1524 -0.000631022 -0.000012597 -0.000466092 0.738630392

5 55 0.1524 -0.003029350 -0.000229448 -0.012619635 4.165789759

6 40 0.1524 -0.006869695 -0.001043571 -0.041742832 6.076373374

Gambar 3.6 Loop 2 Iterasi 1

Loop 2 ( BLOK B )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q

no (m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris h1x L

3 47 0.1524 -0.003814140 -0.000351375 -0.016514645 4.329847663

7 _{75 0.1524 0.003814140 0.000351375 0.026353157 6.909331377}

8 30 0.1524 0.001059189 0.000032839 0.000985167 0.930114298

9 80 0.1524 -0.004445162 -0.000466423 -0.037313815 8.394253192

-0.026490136 20.563546529

Loop 3 ( BLOK C )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q

no (m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris h1x L

8 30 0.1524 -0.001059189 -0.000032839 -0.000985167 0.930114298

10 73 0.1524 0.001059189 0.000032839 0.002397239 2.263278126

11 34 0.1524 -0.001798906 -0.000087489 -0.002974625 1.653574400

12 63 0.1016 -0.004393529 -0.003261634 -0.205482930 46.769448846 -0.207045482 51.616415671

Gambar 3.8 Loop 4 Iterasi 1

Loop 4 ( BLOK D )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q

no (m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris h1x L

4 37 0.1524 0.000631022 0.000012597 0.000466092 0.738630392

9 80 0.1524 0.004445162 0.000466423 0.037313815 8.394253192

12 63 0.1016 0.004393529 0.003261634 0.205482930 46.769448846

13 68 0.1016 0.001798906 0.000625167 0.042511342 23.631774959

14 101 0.1524 -0.000631022 -0.000012597 -0.001272305 2.016261339

0.000810995

Gambar 3.9 Loop 5 Iterasi 1

Loop 5 ( BLOK E )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q

no (m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan

Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris h1x L

5 55 0.1524 0.003029350 0.000229448 0.012619635 4.165789759

15 55 0.1524 0.000631022 0.000012597 0.000692839 1.097964096

16 75 0.1524 -0.000954490 -0.000027087 -0.002031543 2.128406429 17 80 0.1524 -0.001908980 -0.000097650 -0.007811963 4.092218195 18 140 0.1524 -0.003029350 -0.000229448 -0.032122708 10.603828476

-0.028653738 22.088206954

Loop 6 ( BLOK F )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q

no (m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir

Rumus

Empiris h1x L

14 101 0.1524 0.000631022 0.000012597 0.001272305 2.016261339

15 55 0.1524 -0.000631022 -0.000012597 -0.000692839 1.097964096 19 60 0.1524 -0.000948938 -0.000026796 -0.001607788 1.694302830 20 55 0.1016 -0.000156182 -0.000006799 -0.000373947 2.394303786 21 60 0.1016 -0.000074944 -0.000001748 -0.000104868 1.399290285

22 55 0.1016 0.000818696 0.000145716 0.008014379 9.789199684

0.006507240 18.391322020

Gambar 3.11 Loop 7 Iterasi 1

Loop 7 ( BLOK G )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q

no (m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir

Rumus

Empiris h1x L

16 75 0.1524 0.000954490 0.000027087 0.002031543 2.128406429

19 60 0.1524 0.000948938 0.000026796 0.001607788 1.694302830

23 80 0.1524 -0.000954490 -0.000027087 -0.002166979 2.270300191

24 75 0.1524 0.000156182 0.000000951 0.000071362 0.456914794

Gambar 3.12 Loop 8 Iterasi 1

Loop 8 ( BLOK H )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q

no (m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir

Rumus

Empiris h1x L

20 55 0.1016 0.000156182 0.000006799 0.000373947 2.394303786

24 75 0.1524 -0.000156182 -0.000000951 -0.000071362 0.456914794 25 55 0.1016 -0.001110672 -0.000256191 -0.014090509 12.686472115 26 75 0.1016 -0.000555336 -0.000071065 -0.005329909 9.597628750 -0.019117833 25.135319445

Loop 9 ( BLOK I )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q

no (m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir

Rumus

Empiris h1x L

21 60 0.1016 0.000074944 0.000001748 0.000104868 1.399290285

26 75 0.1016 0.000555336 0.000071065 0.005329909 9.597628750

27 60 0.1016 -0.000555336 -0.000071065 -0.004263927 7.678103000

28 75 0.1016 0.000446820 0.000047531 0.003564813 7.978186914

0.004735664 26.653208949

Gambar 3.14 Loop 10 Iterasi 1

Loop 10 ( BLOK J )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q

no (m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir

Rumus

Empiris h1x L

28 75 0.1016 -0.000446820 -0.000047531 -0.003564813 7.978186914 29 81 0.0762 -0.000142781 -0.000023245 -0.001882818 13.186756222 30 75 0.0508 0.000260232 0.000504247 0.037818497 145.326082540

82 81 0.0762 0.000446820 0.000191835 0.015538656 34.776096701

Gambar 3.15 Loop 11 Iterasi 1

Loop 11 ( BLOK K )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q

no (m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan

Diketahui Diketahui Ditaksir

Rumus

Empiris h1x L

30 75 0.0508 -0.000260232 -0.000504247 -0.037818497 145.326082540 31 57 0.0508 0.000233567 0.000412845 0.023532161 100.751222527 32 75 0.0508 0.000233567 0.000412845 0.030963369 132.567398062 33 57 0.0508 -0.000233567 -0.000412845 -0.023532161 100.751222527 -0.006855128 479.395925657

Gambar 3.16 Loop 12 Iterasi 1

Loop 12 ( BLOK L )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q

no (m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir

Rumus

Empiris h1x L

22 55 0,1016 -0,000818696 -0,000145716 -0,008014379 9,789199684 83 81 0,0508 -0,000818696 -0,004202451 -0,340398521 415,781341247 34 58 0,0508 -0,000216419 -0,000358527 -0,020794581 96,084819892 82 81 0,0762 -0,000446820 -0,000191835 -0,015538656 34,776096701 -0,384746136 556,431457525

Gambar 3.17 Loop 13 Iterasi 1

Loop 13 ( BLOK M )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q

no (m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir

Rumus

Empiris h1x L

33 _{57 0.0508 0.000233567 0.000412845 0.023532161 100.751222527}

34 58 0.0508 0.000216419 0.000358527 0.020794581 96.084819892

35 58 0.0508 0.000467134 0.001488307 0.086321790 184.790209925

36 57 0.0508 0.000216419 0.000358527 0.020436053 94.428185067

0.151084585 476.054437411

Gambar 3.18 Loop 14 Iterasi 1

Loop 14 ( BLOK N )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q

no (m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir

Rumus

Empiris h1x L

36 55 0.0508 -0.000216419 -0.000358527 -0.019718999 91.114915415 37 57 0.0508 0.000250715 0.000470662 0.026827744 107.004941722 38 57 0.0508 -0.000250715 -0.000470662 -0.026827744 107.004941722 39 55 0.0508 -0.000250715 -0.000470662 -0.025886420 103.250382363

Gambar 3.19 Loop 15 Iterasi 1

Loop 15 ( BLOK O )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q

no (m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir

Rumus

Empiris h1x L

11 34 0,1016 0,001798906 0,000625167 0,021255671 11,815887479

13 68 0,1016 -0,001798906 -0,000625167 -0,042511342 23,631774959 83 81 0,0508 0,000818696 0,004202451 0,340398521 415,781341247 38 57 0,0508 0,000250715 0,000470662 0,026827744 107,004941722 39 55 0,0508 0,000250715 0,000470662 0,025886420 103,250382363 40 61 0,0508 0,000501429 0,001696732 0,103500637 206,411349993 41 41 0,0508 0,002006927 0,022075428 0,905092530 450,984281001 42 145 0,0762 0,000595325 0,000326196 0,047298376 79,449671729

43 45 0,1016 0,001190651 0,000291361 0,013111248 11,011831377

1,440859804 1409,341461870

Loop 16 ( BLOK P )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q

no (m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan

Diketahui Diketahui Ditaksir

Rumus

Empiris h1x L

43 45 0.1016 -0.001190651 -0.000291361 -0.013111248 11.011831377 44 15 0.0762 -0.000595325 -0.000326196 -0.004892935 8.218931558

45 25 0.0762 0.001552427 0.001921117 0.048027923 30.937315076

46 15 0.1016 0.001190651 0.000291361 0.004370416 3.670610459

0.034394156 53.838688470

Gambar 3.21 Loop 17 Iterasi 1

Loop 17 ( BLOK Q )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q

no (m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir

Rumus

Empiris h1x L

42 145 0.0762 -0.000595325 -0.000326196 -0.047298376 79.449671729

44 15 0.0762 0.000595325 0.000326196 0.004892935 8.218931558

76 68 0.0762 0.001590750 0.002009771 0.136664460 85.911965936

77 101 0.0762 0.000229532 0.000055943 0.005650208 24.616212418

78 67 0.0762 0.001411602 0.001611205 0.107950733 76.473916110

Gambar 3.22 Loop 18 Iterasi 1

Loop 18 ( BLOK R )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q

no (m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir

Rumus

Empiris h1x L

45 25 0.0762 -0.001552427 -0.001921117 -0.048027923 30.937315076 47 30 0.1016 -0.000361776 -0.000032162 -0.000964862 2.667013870 48

39 0.0762 0.000361776 0.000129807 0.005062456 13.993343631

75 87 0.0762 0.000285058 0.000083524 0.007266560 25.491512454

76 68 0.0762 -0.001590750 -0.002009771 -0.136664460 85.911965936

-0.173328229 159.001150967

Loop 19 ( BLOK S )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q

no (m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir

Rumus

Empiris h1x L

10 73 0.1524 -0.001059189 -0.000032839 -0.002397239 2.263278126 46 15 0.1016 -0.001190651 -0.000291361 -0.004370416 3.670610459

47 30 0.1016 0.000361776 0.000032162 0.000964862 2.667013870

49 _{76 0.1016 0.000723551 0.000115944 0.008811741 12.178466279}

50 54 0.1524 0.001059189 0.000032839 0.001773300 1.674205737

0.004782248 22.453574471

Gambar 3.24 Loop 20 Iterasi 1

Loop 20 ( BLOK T )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q

no (m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir

Rumus

Empiris h1x L

7 75 0.1524 -0.003814140 -0.000351375 -0.026353157 6.909331377 50 54 0.1524 -0.001059189 -0.000032839 -0.001773300 1.674205737

51 76 0.1016 0.000865343 0.000161446 0.012269932 14.179269734

52 72 0.1524 0.001538387 0.000065503 0.004716192 3.065673367

53 11 0.1524 -0.001538387 -0.000065503 -0.000720529 0.468366764

0.021070602

Gambar 3.25 Loop 21 Iterasi 1

Loop 21 ( BLOK U )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q

no (m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir

Rumus

Empiris h1x L

1 27 0.1524 -0.006869695 -0.001043571 -0.028176411 4.101552028 2 60 0.1524 -0.006869695 -0.001043571 -0.062614248 9.114560062

53 11 0.1524 0.001538387 0.000065503 0.000720529 0.468366764

54 83 0.1524 0.003076775 0.000236137 0.019599402 6.370112365

55 25 0.1524 0.006869695 0.001043571 0.026089270 3.797733359

-0.044381457 23.852324578

Loop 22 ( BLOK V )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q

no (m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir

Rumus

Empiris h1x L

52 72 0.1524 -0.001538387 -0.000065503 -0.004716192 3.065673367 54 83 0.1524 -0.003076775 -0.000236137 -0.019599402 6.370112365

56 72 0.1524 0.003076775 0.000236137 0.017001891 5.525880606

57 35 0.1016 0.001339458 0.000362284 0.012679937 9.466468836

58 35 0.1016 0.000669729 0.000100495 0.003517318 5.251852414

0.008883552 29.679987588

Gambar 3.27 Loop 23 Iterasi 1

Loop 23 ( BLOK W )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q

no (m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir

Rumus

Empiris h1x L

57 35 0.1016 -0.001339458 -0.000362284 -0.012679937 9.466468836

59 21 0.1016 0.001339458 0.000362284 0.007607962 5.679881302

60 48 0.1016 0.001339458 0.000362284 0.017389628 12.982585832

61 53 0.1016 -0.000669729 -0.000100495 -0.005326224 7.952805085 0.006991429 36.081741054

Gambar 3.28 Loop 24 Iterasi 1

Loop 24 ( BLOK X )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q

no (m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir

Rumus

Empiris h1x L

58 35 0.1016 -0.000669729 -0.000100495 -0.003517318 5.251852414

61 53 0.1016 0.000669729 0.000100495 0.005326224 7.952805085

62 53 0.1016 0.002009187 0.000767040 0.040653109 20.233611406

63 89 0.1016 -0.000865343 -0.000161446 -0.014368736 16.604671136 0.028093279 50.042940042

Loop 25 ( BLOK Y )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q

no (m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir

Rumus

Empiris h1x L

51 76 0.1016 -0.000865343 -0.000161446 -0.012269932 14.179269734

63 89 0.1016 0.000865343 0.000161446 0.014368736 16.604671136

64 69 0.1016 0.002230317 0.000930483 0.064203325 28.786636645

65 38 0.1016 0.001115159 0.000258109 0.009808145 8.795288733

68 49 0.1016 -0.000723551 -0.000115944 -0.005681254 7.851905890

0.070429020 76.217772139

Gambar 3.30 Loop 26 Iterasi 1

Loop 26 ( BLOK Z )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q

no (m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir

Rumus

Empiris h1x L

48 39 0.0762 -0.000361776 -0.000129807 -0.005062456 13.993343631 49 76 0.1016 -0.000723551 -0.000115944 -0.008811741 12.178466279 67 76 0.0762 0.001838710 0.002627439 0.199685341 108.600780617

68 49 0.1016 0.000723551 0.000115944 0.005681254 7.851905890

Gambar 3.31 Loop 27 Iterasi 1

Loop 27 ( BLOK A1 )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q

no (m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir

Rumus

Empiris h1x L

65 38 0.1016 -0.001115159 -0.000258109 -0.009808145 8.795288733

66 76 0.1016 0.001115159 0.000258109 0.019616291 17.590577466

67 76 0.0762 -0.001838710 -0.002627439 -0.199685341 108.600780617 70 38 0.0762 -0.000480284 -0.000219258 -0.008331788 17.347627978

-0.198208984 152.334274793

Gambar 3.32 Loop 28 Iterasi 1

Loop 28 ( BLOK B1 )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q

no (m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir

Rumus

Empiris h1x L

70 38 0.0762 0.000480284 0.000219258 0.008331788 17.347627978

71 86 0.0762 0.001595443 0.002020754 0.173784863 108.925773479

72 38 0.0762 -0.000232385 -0.000057236 -0.002174962 9.359304498 73 86 0.0762 -0.000480284 -0.000219258 -0.018856152 39.260421213 0.161085537 174.893127168

Gambar 3.33 Loop 29 Iterasi 1

Loop 29 ( BLOK C1 )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no

(m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir

Rumus

Empiris h1x L

69 36 0.0762 -0.000480284 -0.000219258 -0.007893273 16.434594926

73 86 0.0762 0.000480284 0.000219258 0.018856152 39.260421213

74 35 0.0762 -0.000229532 -0.000055943 -0.001957993 8.530370640 75 87 0.0762 -0.000285058 -0.000083524 -0.007266560 25.491512454 0.001738327 89.716899234

Loop 30 ( BLOK D1 )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q

no (m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir

Rumus

Empiris h1x L

72 38 0.0762 0.000232385 0.000057236 0.002174962 9.359304498

74 35 0.0762 0.000229532 0.000055943 0.001957993 8.530370640

80 123 0.0762 -0.000229532 -0.000055943 -0.006880947 29.978159678

81 95 0.0762 0.001382226 0.001549724 0.147223780 106.512090065

0.144475788 154.379924881

Gambar 3.35 Loop 31 Iterasi 1

Loop 31 ( BLOK E1 )

Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q

no (m) (m) (m3/s) h1 (m)

Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir

Rumus

Empiris h1x L

77 101 0.0762 -0.000229532 -0.000055943 -0.005650208 24.616212418

79 76 0.0762 0.001611758 0.002059149 0.156495332 97.096048076

80 123 0.0762 0.000229532 0.000055943 0.006880947 29.978159678 0.157726071 151.690420172

Dari perhitungan iterasi I di atas, diperoleh koreksi kapasitas untuk tiap loop :

Σ Σ − = ∆

Q hl n

hl Q

Loop hl hl/Q Q

1 0,052476745 28,526753277 -0,000994358

2 -0,026490136 20,563546529 0,000696329

3 -0,207045482 51,616415671 0,002168234

4 0,284501874 81,550368727 -0,001885765

5 -0,028653738 22,088206954 0,000701212

6 0,006507240 18,391322020 -0,000191255

7 0,001543714 6,549924244 -0,000127397

8 -0,019117833 25,135319445 0,000411133

9 0,004735664 26,653208949 -0,000096042

10 0,047909521 201,267122377 -0,000128670

11 -0,006855128 479,395925657 0,000007729

12 -0,384746136 556,431457525 0,000373758

13 0,151084585 476,054437411 -0,000171550

14 -0,045605418 408,375181222 0,000060365

15 1,440859804 1409,341461870 -0,000552629

16 0,034394156 53,838688470 -0,000345317

17 0,207859961 274,670697752 -0,000409060

18 -0,173328229 159,001150967 0,000589247

19 0,004782248 22,453574471 -0,000115126

20 -0,011860863 26,296846979 0,000243804

21 -0,044381457 23,852324578 0,001005771

22 0,008883552 29,679987588 -0,000161790

23 0,006991429 36,081741054 -0,000104739

24 0,028093279 50,042940042 -0,000303451

25 0,070429020 76,217772139 -0,000499486

26 0,199385671 159,059091344 -0,000677585

27 -0,198208984 152,334274793 0,000703322

28 0,161085537 174,893127168 -0,000497866

29 0,001738327 89,716899234 -0,000010473

30 0,144475788 154,379924881 -0,000505863

Adapun koreksi kapasitas aliran untuk tiap pipa dalam setiap loop :

Loop 1

Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas ( Q) Laju aliran (Q) m3/s

no mula - mula m3/s akhir

1 0,006869695 -0,000994358 - 0,001005771 0,004869566

2 0,006869695 -0,000994358 - 0,001005771 0,004869566

3 0,00381414 -0,000994358 - 0,000696329 0,002123453

4 -0,000631022 -0,000994358 - (-0,001885765) 0,000260384

5 -0,00302935 -0,000994358 - 0,000701212 -0,00472492

6 -0,006869695 -0,000994358 - 0,000000000 -0,007864053

Loop 2

Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas ( Q) Laju aliran (Q) m3/s

no mula - mula m3/s akhir

3 -0,00381414 0,000696329 - (-0,000994358) -0,002123453

7 0,00381414 0,000696329 - 0,000243804 0,004266665

8 0,001059189 0,000696329 - 0,002168234 -0,000412716

9 -0,004445162 0,000696329 - 0,001885765 -0,001863068

Loop 3

Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas ( Q) Laju aliran (Q) m3/s

no mula - mula m3/s akhir

8 -0,001059189 0,002168234 - 0,000696329 0,000412716

10 0,001059189 0,002168234 - (-0,000115126) 0,00334255

11 -0,001798906 0,002168234 - (-0,000552629) 0,000921957

12 -0,004393529 0,002168234 - (-0,001885765) -0,00033953

Loop 4

Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas ( Q) Laju aliran (Q) m3/s

no mula - mula m3/s akhir

4 0,000631022 -0,001885765 - (-0,000994358) -0,000260384

9 0,004445162 -0,001885765 - (0,000696329) 0,001863068

12 0,004393529 -0,001885765 - (0,002168234) 0,00033953

13 0,001798906 -0,001885765 - (-0,000552629) 0,000465771

14 -0,000631022 -0,001885765 - (-0,000191255) -0,002325532

Loop 5

Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas ( Q) Laju aliran (Q) m3/s

no mula - mula m3/s akhir

5 0,00302935 0,000701212 - (-0,000994358) 0,00472492

15 0,000631022 0,000701212 - (-0,000191255) 0,001523488

16 -0,00095449 0,000701212 - (-0,000127397) -0,000125881

17 -0,00190898 0,000701212 - 0,000000000 -0,001207768

Loop 6 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas ( Q) Laju aliran (Q) m3/s

no mula - mula m3/s akhir

14 0,000631022 -0,000191255 - (-0,001885765) 0,002325532

15 -0,000631022 -0,000191255 - 0,000701212 -0,001523488

19 -0,000948938 -0,000191255 - (-0,000127397) -0,001012796

20 -0,000156182 -0,000191255 - 0,000411133 -0,00075857

21 -0,000074944 -0,000191255 - (-0,000096042) -0,000170157

22 0,000818696 -0,000191255 - 0,000373758 0,000253683

Loop 7

Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas ( Q) Laju aliran (Q) m3/s

no mula - mula m3/s akhir

16 0,00095449 -0,000127397 - 0,000701212 0,000125881

19 0,000948938 -0,000127397 - (-0,000191255) 0,001012796

23 -0,00095449 -0,000127397 - 0,000000000 -0,001081887

24 0,000156182 -0,000127397 - 0,000411133 -0,000382348

Loop 8

Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas ( Q) Laju aliran (Q) m3/s

no mula - mula m3/s akhir

20 0,000156182 0,000411133 - (-0,000191255) 0,00075857

24 -0,000156182 0,000411133 - (-0,000127397) 0,000382348

25 -0,001110672 0,000411133 - 0,000000000 -0,000699539

26 -0,000555336 0,000411133 - (-0,000096042) -4,81612E-05

Loop 9

Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas ( Q) Laju aliran (Q) m3/s

no mula - mula m3/s akhir

21 0,000074944 -0,000096042 - (-0,000191255) 0,000170157

26 0,000555336 -0,000096042 - 0,000411133 4,81612E-05

27 -0,000555336 -0,000096042 - 0,000000000 -0,000651378

28 0,00044682 -0,000096042 - -0,000128670 0,000479448

Loop 10

Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas ( Q) Laju aliran (Q) m3/s

no mula - mula m3/s akhir

28 -0,00044682 -0,000128670 - (-0,000096042) -0,000479448

29 -0,000142781 -0,000128670 - 0,000000000 -0,000271451

30 0,000260232 -0,000128670 - 0,000007729 0,000123833

Loop 11 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas ( Q) Laju aliran (Q) m3/s

no mula - mula m3/s akhir

30 -0,000260232 0,000007729 - 0,000128670 -0,000123833

31 0,000233567 0,000007729 - 0,000000000 0,000241296

32 0,000233567 0,000007729 - 0,000000000 0,000241296

33 -0,000233567 0,000007729 - (-0,000171550) -5,42871E-05

Loop 12

Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas ( Q) Laju aliran (Q) m3/s

no mula - mula m3/s akhir

22 -0,000818696 0,000373758 - (-0,000191255) -0,000253683

83 -0,000818696 0,000373758 - (-0,000552629) 0,000107691

34 -0,000216419 0,000373758 - (-0,000171550) 0,00032889

82 -0,00044682 0,000373758 - (-0,000128670) 5,56083E-05

Loop 13

Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas ( Q) Laju aliran (Q) m3/s

no mula - mula m3/s akhir

33 0,000233567 -0,000171550 - 0,000007729 5,42871E-05

34 0,000216419 -0,000171550 - 0,000373758 -0,00032889

35 0,000467134 -0,000171550 - 0,000000000 0,000295584

36 0,000216419 -0,000171550 - 0,000060365 -1,54965E-05

Loop 14

Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas ( Q) Laju aliran (Q) m3/s

no mula - mula m3/s akhir

36 -0,000216419 0,000060365 - (-0,000171550) 1,54965E-05

37 0,000250715 0,000060365 - 0,000000000 0,00031108

38 -0,000250715 0,000060365 - (-0,000552629) 0,000362279

39 -0,000250715 0,000060365 - (-0,000552629) 0,000362279

Loop 15

Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas ( Q) Laju aliran (Q) m3/s

no mula - mula m3/s akhir

11 0,001798906 -0,000552629 - 0,002168234 -0,000921957

13 -0,001798906 -0,000552629 - (-0,001885765) -0,000465771

83 0,000818696 -0,000552629 - 0,000373758 -0,000107691

38 0,000250715 -0,000552629 - 0,000060365 -0,000362279

39 0,000250715 -0,000552629 - 0,000060365 -0,000362279

40 0,000501429 -0,000552629 - 0,000000000 -5,12001E-05

41 0,002006927 -0,000552629 - 0,000000000 0,001454298

42 0,000595325 -0,000552629 - (-0,000409060) 0,000451756

Loop 16 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas ( Q) Laju aliran (Q) m3/s

no mula - mula m3/s akhir

43 -0,001190651 -0,000345317 - (-0,000552629) -0,000983339

44 -0,000595325 -0,000345317 - (-0,000409060) -0,000531583

45 0,001552427 -0,000345317 - 0,000589247 0,000617863

46 0,001190651 -0,000345317 - (-0,000115126) 0,00096046

Loop 17

Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas ( Q) Laju aliran (Q) m3/s

no mula - mula m3/s akhir

42 -0,000595325 -0,000409060 - (-0,000552629) -0,000451756

44 0,000595325 -0,000409060 - (-0,000345317) 0,000531583

76 0,00159075 -0,000409060 - 0,000589247 0,000592443

77 0,000229532 -0,000409060 - (-0,000562048) 0,00038252

78 0,001411602 -0,000409060 - 0,000000000 0,001002542

Loop 18

Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas ( Q) Laju aliran (Q) m3/s

no mula - mula m3/s akhir

45 -0,001552427 0,000589247 - (-0,000345317) -0,000617863

47 -0,000361776 0,000589247 - (-0,000115126) 0,000342597

48 0,000361776 0,000589247 - (-0,000677585) 0,001628608

75 0,000285058 0,000589247 - (-0,000010473) 0,000884778

76 -0,00159075 0,000589247 - (-0,000409060) -0,000592443

Loop 19

Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas ( Q) Laju aliran (Q) m3/s

no mula - mula m3/s akhir

10 -0,001059189 -0,000115126 - 0,002168234 -0,00334255

46 -0,001190651 -0,000115126 - (-0,000345317) -0,00096046

47 0,000361776 -0,000115126 - 0,000589247 -0,000342597

49 0,000723551 -0,000115126 - (-0,000677585) 0,00128601

50 0,001059189 -0,000115126 - 0,000243804 0,000700259

Loop 20

Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas ( Q) Laju aliran (Q) m3/s

no mula - mula m3/s akhir

7 -0,00381414 0,000243804 - 0,000696329 -0,004266665

50 -0,001059189 0,000243804 - (-0,000115126) -0,000700259

51 0,000865343 0,000243804 - (-0,000499486) 0,001608633

52 0,001538387 0,000243804 - (-0,000161790) 0,001943981

Loop 21 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas ( Q) Laju aliran (Q) m3/s

no mula - mula m3/s akhir

1 -0,006869695 0,001005771 - (-0,000994358) -0,004869566

2 -0,006869695 0,001005771 - (-0,000994358) -0,004869566

53 0,001538387 0,001005771 - 0,000243804 0,002300354

54 0,003076775 0,001005771 - (-0,000161790) 0,004244336

55 0,006869695 0,001005771 - 0,000000000 0,007875466

Loop 22

Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas ( Q) Laju aliran (Q) m3/s

no mula - mula m3/s akhir

52 -0,001538387 -0,000161790 - 0,000243804 -0,001943981

54 -0,003076775 -0,000161790 - 0,001005771 -0,004244336

56 0,003076775 -0,000161790 - 0,000000000 0,002914985

57 0,001339458 -0,000161790 - (-0,000104739) 0,001282407

58 0,000669729 -0,000161790 - (-0,000303451) 0,00081139

Loop 23

Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas ( Q) Laju aliran (Q) m3/s

no mula - mula m3/s akhir

57 -0,001339458 -0,000104739 - (-0,000161790) -0,001282407

59 0,001339458 -0,000104739 - 0,000000000 0,001234719

60 0,001339458 -0,000104739 - 0,000000000 0,001234719

61 -0,000669729 -0,000104739 - (-0,000303451) -0,000471017

Loop 24

Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas ( Q) Laju aliran (Q) m3/s

no mula - mula m3/s akhir

58 -0,000669729 -0,000303451 - (-0,000161790) -0,00081139

61 0,000669729 -0,000303451 - (-0,000104739) 0,000471017

62 0,002009187 -0,000303451 - 0,000000000 0,001705736

63 -0,000865343 -0,000303451 - (-0,000499486) -0,000669307

Loop 25

Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas ( Q) Laju aliran (Q) m3/s

no mula - mula m3/s akhir

51 -0,000865343 -0,000499486 - 0,000243804 -0,001608633

63 0,000865343 -0,000499486 - (-0,000303451) 0,000669307

64 0,002230317 -0,000499486 - 0,000000000 0,001730831

65 0,001115159 -0,000499486 - 0,000703322 -8,7649E-05

BAB V KESIMPULAN

Dari hasil perancangan diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

Kapasitas total air bersih yang dipompakan untuk kebutuhan wilayah Perumnas Taman Putri Deli, Namorambe – Kabupaten Deli Serdang adalah 0.021070602 m3/s (75,8541672 m3/jam) atau 54615 m3/bulan.

1. Kapasitas pompa rancangan sebesar 0.010535301 m3/s, dengan volume tanki distribusi sebesar 3850 m3.

2. Analisa perhitungan distribusi air bersih dilakukan dengan menggunakan Hardy Cross Method. Metode ini direkomendasikan untuk digunakan pada fluida liquid terutama air .

3. Pompa yang digunakan untuk mensuplai air bersih dari Booster PDAM ke wilayah distribusi Perumnas Taman Putri Deli, Namorambe – Kabupaten Deli Serdang adalah Pompa Sentrifugal Bertingkat Satu dengan jumlah 3 unit, dimana 2 unit beroperasi secara secara bersamaan selama 100 jam dan 1 unit cadangan.

4. Pipa yang digunakan terdiri dari pipa PVC dan pipa Baja. a. Pipa Hisap (Suction pipe)

- Diameter : 102 mm(4 inci) - Bahan : Baja

b. Pipa Tekan (Discharge pipe)

- Diameter : 102 mm (4 inci) - Bahan : Baja

c. Pipa Transmisi

- Diameter : 202 mm (8 inci) - Bahan : Baja

d. Pipa Distribusi

- Diameter : 2 inchi, 3 inchi, 4 inchi dan 6 inchi

- Bahan : PVC

5 Data spesifikasi pompa rancangan :

Putaran pompa (n) = 1.470 rpm

Jenis pompa = pompa sentrifugal bertingkat satu Putaran spesifik pompa (ns) = 823,862

Tipe impeler pompa = radial flow

Daya pompa (Np) = 3,029 kW

Penggerak pompa = motor listrik Frekuensi motor penggerak = 50 Hz Daya motor penggerak pompa (Nm) = 3,5 kW

DAFTAR PUSTAKA

[1] Jack B. Evett, Cheng Liu. Fundamentals of Fluids Mechanics. McGraw Hill. New York. 1987, hal. 100.

[2] Ibid 1, hal. 101. [3] Ibid 1, hal. 109. [4] Ibid 1, hal. 110. [5] Ibid 1, hal. 115. [6] Ibid 1, hal. 116. [7] Ibid 1, hal. 131. [8] Ibid 1, hal. 133.

[9] Sularso, Haruo Tahara. Pompa dan Kompressor : Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan. PT Pradnya Paramitha. Jakarta. 2000. hal. 31.

[10] Ibid 1, hal 134

[11] M. Orianto, W.A. Pratikto. Mekanika Fluida I. BPFE, Yogyakarta. 1989, hal. 80. [12] Ibid 19, hal. 80.

[13] Viktor L. Streeter, Arko Prijono. Mekanika Fluida Jilid 1, Edisi delapan. PT Erlangga. Jakarta. 1990. hal. 200.

[14] Ibid 22, hal 213. [15] Ibid 1, hal 161.

[16] Lewis A. Rossman. Epanet 2: User Manual. National Risk Management Research Laboratory, Office of Research and Development. US Environmental Protection Agency. Cincinnati, Ohio. 2000. hal. 30

[17] Reuben M. Olson. Steven J. Wright. Dasar-Dasar Mekanika Fluida Teknik, Edisi Kelima. PT Gramedia Pustaka Utama. Jakarta. 1989, hal 360.

[18] Ibid 27, hal. 360. [19] Ibid 27, hal. 366. [20] Ibid 1, hal. 209.

[21] Sofyan M. Noerbambang. Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plumbing. PT Pradnya Paramitha. Jakarta. 2000. hal. 98.

[22] Ibid 16, hal. 63 [23] Ibid 16, hal. 122

[25] Fritz Dietzel, Dakso Prijono. Turbin, Pompa dan Kompressor. PT Erlangga. Jakarta. 1988. hal.242.

[26] Ibid 1, hal. 357 [27] Ibid 16, hal. 58

[28] Larry W. Mays. Water Distribution System Handbook. McGraw Hill Book Company. New York. 2000.

[29] Austin H. Church, Zulkifli Harahap. Pompa dan Blower Sentrifugal. Penerbit Erlangga. Jakarta. 1990.

[30] Igor J. Karasik, William C. Krutzsc, Warren H. Frase, Joseph Messina. Pump Handbook. McGraw Hill Book Company. New York. 1985.