2.4. Metode Pendistibusian Air
2.4.1 Sistem Gravitasi Metode pendistribusian dengan sistem gravitasi bergantung pada topografi sumber air
yang ada dan daerah pendistribusiannya. Biasanya sumber air ditempatkan pada daerah yang tinggi dari daerah distribusinya. Air yang didistribusikan dapat mengalir dengan sendirinya
tanpa pompa. Adapun keuntungan dengan sistem ini yaitu energi yang dipakai tidak membutuhkan biaya, sistem pemeliharaan yang murah.
2.4.2. Sistem Pemompaan Metode ini menggunakan pompa dalam mendistribusikan air menuju daerah
didtribusi. Pompa langsung dihubungkan dengan pipa yang menangani pendistribusian. Dalam pengoperasiannya pompa terjadwal utnuk beroperasi sehingga dapat menghemat
pemakaian energi. Keuntungan dari metode ini yaitu tekanan pada daerah distribusi dapat terjaga.
2.4.3. Sistem Gabungan Keduanya Metode ini merupakan gabungan antara metode gravitasi dan pemopaan yang
biasanya digunakan untuk daerah distribusi yang berbukit-bukit.
2.5. Kerugian Head
2.5.1 Kerugian Head Mayor Aliran fluida yang melalui pipa akan selalu mengalami kerugian head. Hal ini
disebabkan oleh gesekan yang terjadi antara fluida dengan dinding pipa atau perubahan kecepatan yang dialami oleh aliran fluida kerugian kecil.
Kerugian head akibat gesekan dapat dihitung dengan menggunakan salah satu dari dua rumus berikut, yaitu:
1. Persamaan Darcy – Weisbach, yaitu:
g v
d L
f hf
2
2
= [lit.5 hal 356]
Universitas Sumatera Utara
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 ms g = percepatan gravitasi
Diagram Moody telah digunakan untuk menyelesaikan permasalahan aliran fluida di dalam pipa dengan menggunakan faktor gesekan pipa f dari rumus Darcy –
Weisbach. Untuk aliran laminar dimana bilangan Reynold kurang dari 2000, faktor gesekan dihubungkan dengan bilangan Reynold, dinyatakan dengan rumus:
Re 64
= f
Gambar 2.3 Diagram Moody
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.1 Nilai kekasaran dinding untuk berbagai pipa komersil Bahan
Kekasaran ft
m Riveted Steel
0,003 – 0,03 0,0009 – 0,009
Concrete 0,001 – 0,01
0,0003 – 0,003 Wood Stave
0,0006 – 0,003 0,0002 – 0,009
Cast Iron 0,00085
0,00026 Galvanized Iron
0,0005 0,00015
Asphalted Cast Iron 0,0004
0,0001 Commercial Steel or Wrought Iron
0,00015 0,000046
Drawn Brass or Copper Tubing 0,000005
0,0000015 Glass and Plastic
“smooth” “smooth”
Sumber: Jack B. Evett, Cheng Liu. Fundamentals of Fluids Mechanics. McGraw Hill. New York. 1987, hal. 134.
Untuk aliran turbulen dimana bilangan Reynold lebih besar dari 4000, maka hubungan antara bilangan Reynold, faktor gesekan dan kekasaran relative menjadi lebih
kompleks. Faktor gesekan untuk aliran turbulen dalam pipa didapatkan dari hasil eksperimen, antara lain:
a. Untuk daerah complete roughness, rough pipes menurut, yaitu:
= d
f 7
, 3
log ,
2 1
ε [lit.2 hal 80]
b. Untuk pipa halus, hubungan antara bilangan Reynold dan faktor gesekan dirumuskan sebagai:
Blasius :
25 ,
Re 316
, =
f
[lit.2 hal 80] 1. untuk Re = 3000 Re 100000
2. Von Karman :
= 51
, 2
Re log
2 1
f f
8 ,
Re log
2 −
= f
[lit.2 hal 80] untuk Re sampai dengan 3.10
6
.
Universitas Sumatera Utara
c. Untuk pipa kasar, menurut Orianto 1989, yaitu: Von Karman :
74 ,
1 log
2 1
+ =
ε d
f [lit.2 hal 80]
dimana harga f tidak tergantung pada bilangan Reynold. d. Untuk Pipa antara kasar dan halus atau dikenal dengan daerah transisi, menurut
Orianto 1989 hal 80, yaitu: Corelbrook – White :
+ −
= f
d f
Re 51
, 2
7 ,
3 log
2 1
ε [lit.2 hal 80]
2. Persamaan Hazen – Williams Rumus ini pada umumnya dipakai untuk menghitung kerugian head dalam pipa
yang relatif sangat panjang seperti jalur pipa penyalur air minum. Bentuk umum persamaan Hazen – Williams, yaitu:
L d
C Q
hf
85 ,
4 85
, 1
85 ,
1
666 ,
10 =
[lit.1hal 133] dimana: hf = kerugian gesekan dalam pipa m
Q = laju aliran dalam pipa m
3
s L = panjang pipa m
C = koefisien kekasaran pipa Hazen – Williams d = diameter pipa m
2.5.2. Kerugian Head Minor Kerugian yang kecil akibat gesekan pada jalur pipa yang terjadi pada komponen-
komponen tambahan seperti katup, sambungan, belokan, reduser, dan lain-lain disebut dengan kerugian head minor minor losses
Besarnya kerugian minor akibat adanya kelengkapan pipa menurut dirumuskan sebagai:
∑
= g
v k
hm 2
. .
2
[lit.5 hal 80] dimana: g = percepatan gravitasi
v = kecepatan aliran fluida dalam pipa k = koefisien kerugian dari lampiran koefisien minor losses peralatan pipa
Universitas Sumatera Utara
untuk pipa yang panjang Ld 1000, minor losses dapat diabaikan tanpa kesalahan yang cukup berarti tetapi menjadi penting pada pipa yang pendek.
2.5.3. Persamaan Empiris Untuk Aliran Dalam Pipa Seperti yang telah diuraikan sebelumnya, bahwa permasalahan aliran fluida dalam
pipa dapat diselesaikan dengan menggunakan persamaan Bernoulli, persamaan Darcy dan diagram Moody. Penggunaan rumus empiris juga dapat digunakan untuk menyelesaikan
permasalahan aliran. Dalam hal ini digunakan dua model rumus yaitu persamaan Hazen – Williams dan persamaan Manning.
1. Persamaan Hazen – Williams dengan menggunakan satuan internasional , yaitu:
54 ,
63 ,
. .
. 8492
, s
R C
v =
[lit.1hal 160] dimana: v = kecepatan aliran ms
C = koefisien kekasaran pipa Hazen – Williams R = jari-jari hidrolik
=
w
p A
=
D D
π π
4
2
=
4 d
untuk pipa bundar
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.1 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, yaitu:
2 1
3 2
, 1
s R
n v
=
[lit.1hal 161] dimana: n = koefisien kekasaran pipa Manning
Persamaan Hazen – Williams umumnya digunakan untuk menghitung headloss yang terjadi akibat gesekan. Persamaan ini tidak dapat digunakan untuk liquid lain selain air dan
digunakan khusus untuk aliran yang bersifat turbulen. Persamaan Darcy – Weisbach secara teoritis tepat digunakan untuk semua rezim aliran semua jenis liquid. Persamaan Manning
biasanya digunakan untuk aliran saluran terbuka open channel flow.
Universitas Sumatera Utara
2.6. Jenis Jaringan Pemipaan
Kategori