PERANCANGAN SISTEM PERPIPAAN AIR BERSIH DI HOTEL JAYAKARTA TUGAS AKHIR - Perancangan sistem pemipaan air bersih di Hotel Jayakarta - USD Repository

PERANCANGAN SISTEM PERPIPAAN AIR BERSIH DI HOTEL JAYAKARTA TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin Disusun Oleh

JEDDI ROY DAHLAN PURBA

Nim : 015214114

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

WATER PIPING DESIGNING AT JAYAKARTA HOTEL FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of The Requirements To Obtain The Sarjana Teknik Degree

In Mechanical Engineering

By JEDDI ROY DAHLAN PURBA Student Number : 015214114 MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelas kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak dapat karya atau pendapat yang pernah dituliskan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka

Kupersembahkan Kepada

Bapa, Mama dan Kedua Adikku Saron Riahdo Purba

dan Seksio Fernando Purba

Masa depan memang ada, harapanmu tidak akan hilang.

(Amsal 23:18)

”Janganlah hendaknya kamu kuatir tentang apapun juga,

tetapi nyatakanlah dalam segala hal keraguan kepada

Allah dalan doa dan permohonan dengan ucap syukur”

(Filipi 4:6)

KATA PENGANTAR

Puji syukur dan terima kasih kepada Bapa di surga atas berkatNya, karunia dan talenta yang diberikan kepada saya, sehingga saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul ”Perancangan Sistem Perpipaan Air Bersih di Hotel Jayakarta”.

Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi bagi mahasiswa Teknik Mesin sebelum dinyatakan lulus sebagai Sarjana Teknik. Dalam pelaksanaan dan penulisan tugas akhir ini, tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, baik berupa saran dan materi, bimbingan, kerja sama serta dukungan moril.

Dan akhir kata penulis mengucapakan terimakasih banyak atas segala bantuan dan saran sehingga tugas akhir ini terselesaiokan dengan baik kepada :

1. Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat yang dilimpahkan kepada saya selama penulisan tugas akhir ini.

2. Ir. Greg. Heliarko, S.J., S.S., B.S.T., M.A., M.Sc. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma.

3. Ir. Rines, M.T selaku dosen pembimbing akademik.

4. Budi Sugiharto, S.T. selaku dosen pembimbing Tugas Akhir dan Kaprodi Teknik Mesin 5. Seluruh staf pengajar jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma yang telah mendidik dan memberikan berbagai ilmu pengetahuan yang sangat membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

6. Ibunda tercinta dan Papa tersaya yang telah memberikan dukungan baik moril mapun material. ” I Miss U Dad”.

7. Buat adek-adeku tersayang, Saron dan Nando 8.

Teman-Teman Teknik Mesin yang membantu menyumbangkan saran dan kritikan : Tris, Dimas, Edo, Suryatmaja

9. Teman-teman Kost : Krisna, Era, Adi, Alex 10.

Rekan-rekan dan semua pihak yang banyak membantu yang tidak dapat aku sebutkan satu persatu.

Penulis Jeddi Roy Dahlan Purba

INTISARI

Tujuan perancangan ini untuk menghitung ulang sistem pemipaan yang ada di Hotel Jayakarta. Sistem pemipaan terbagi dalam 2 bagian, yang pertama menggunakan sistem pengaliran bertekanan dimana pompa digunakan untuk mengalirkan air dari bak penampung ke tower, dan yang kedua menggunakan sistem aliran grafitasi untuk mengalirkan air dari tower ke kamar-kamar Hotel.

Tekanan paling besar yang dialami pipa di jadikan input untuk menentukan ketebalan pipa. Agar debit dan kecepatan air di setiap lantai seragam, maka digunakan sebuah katup dengan jenis Globe Valve yang di letakan pada pipa 2 inci disetiap lantai.

Material pipa yang dipakai menggunakan Baja karbon berdiamater 3½”, menggunakan schedule 5s, 2” menggunakan schedule 5s dan ½” menggunakan schedule 10s. Jenis katup yang dipakai Globe Valve klas #150 dengan material besi. Dan Jenis Flange yang dipakai menggunakan Lap Joint Type Flange klas #150 dengan material besi. Agar pipa –pipa distribusi tidak mengalami defleksi yang besar, pipa dilengkapi penyangga dengan jarak 4 m.

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...................................................................................................i

HALAMAN PENGESAHAN....................................................................................iii

HALAMAN PERNYATAAN ...................................................................................v

HALAMAN MOTTO.................................................................................................vi

KATA PENGANTAR ..............................................................................................vii

INTISARI ...................................................................................................................ix

DAFTAR ISI ...............................................................................................................x

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................xii

DAFTAR TABEL .....................................................................................................xv

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................1

1.1 Latar Belakang ...............................................................................................1

1.2 Tujuan Perancangan .......................................................................................2

1.3 Langkah Perancangan ....................................................................................2

1.4 Batasan Masalah ............................................................................................3

1.5 Skema Perancangan .......................................................................................3

BAB II DASAR TEORI ............................................................................................4

2.1 Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perancangan pipa .............................5

2.3 Sambungan Pipa ............................................................................................7

BAB III POMPA .......................................................................................................23

3.4.3 Head kecepatan keluar .................................................................................31

3.4.2 Kerugian pada satu belokan 90 ^{P P} ..................................................................29

3.4.1 Head kerugian gesek untuk pipa lurus .........................................................28

3.4 Head pompa .................................................................................................26

3.3 Kapasitas pompa ..........................................................................................24

3.2 Prinsip kerja pompa sentrifugal ...................................................................23

3.1 Pengertian pompa ........................................................................................23

2.5.2 Pemasangan pipa dibawah tanah .................................................................21

2.3.1 Pengelasan .....................................................................................................8

2.5.1 Pemasangan pipa di atas tanah ....................................................................19

2.5 Pemsangan pipa ...........................................................................................19

2.4.2 Bahan atau material katup ...........................................................................14

2.4.1 Beberapa jenis katup ....................................................................................14

2.4 Katup (Valve) ...............................................................................................13

2.3.4 Tipe sambungan Cabang ..............................................................................12

2.3.3 Menggunakan Flens (Flange) ........................................................................8

2.3.2 Ulir .................................................................................................................8

3.4.4 Head total pompa yang digunakan .............................................................31

3.6 Penentuan putaran motor dan Kecepatan spesifik .......................................34

4.3 Perhitungan tekanan .....................................................................................47

4.4.1 Ketebalan pipa untuk pipa distribusi 3½ inch..............................................54

4.4 Ketebalan pipa .............................................................................................52

............................................................................44

3 ^B

4.3.3 Perhitungan tekanan di P ^B

4.3.2 Perhitungan tekanan di ujung pipa ½ inch ...................................................49

4.3.1 Perhitungan tekanan di B .............................................................................47

4.2 Perhitungan kerugian-kerugian akibat faktor gesekan dan komponen pada sistem pipa distribusi 2 inch ........................................................................44

3.6.1 Putaran motor ..............................................................................................34

4.1.2 Head kerugian untuk komponen pipa distribusi 3½ inch ............................42

4.1.1 Head kerugian gesek untuk pipa distribusi 3½ inch ....................................39

4.1 Perhitungan kerugian-kerugian akibat faktor gesekan dan komponen pada sistem pipa distribusi 3½ inch .....................................................................39

4.1 Debit ............................................................................................................38

BAB IV SISTEM PERPIPAAN ..............................................................................38

3.7 Daya pompa .................................................................................................35

3.6.2 Kecepatan spesifik .......................................................................................34

4.4.2 Ketebalan pipa untuk pipa distribusi 2 inch ................................................54

4.5 Jarak tumpuan .............................................................................................55

4.5.1 Jark tumpuan untuk pipa distribusi 3½ inch ................................................55

4.5.2 Jarak tumpuan untuk pipa distribusi 2 inch .................................................56

BAB V KESIMPULAN ....................... ....................................................................59

5.1 Kesimpulan ..................................................................................................59

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Skema perancangan ..............................................................................3Gambar 2.1 Contoh sistem perpipaan ......................................................................4Gambar 2.2 Slip on type flange ..............................................................................10Gambar 2.3 Weld neck type flange ........................................................................11Gambar 2.4 Lap joint type flange ...........................................................................11Gambar 2.5 Socket welding type flange .................................................................12Gambar 2.6 Gate Valve ..........................................................................................16Gambar 2.7 Globe Valve ........................................................................................16Gambar 2.8 Check Valve ........................................................................................17Gambar 2.9 Butterfly Valve ...................................................................................17Gambar 2.10 Ball Valve ...........................................................................................18Gambar 2.11 Plug Valve ..........................................................................................28Gambar 3.1 Sistem Pemompaan .............................................................................25Gambar 3.2 Belokan yang terdapat di sepanjang pipa transmisi ............................30Gambar 3.3 Grafik penentuan jenis pompa ............................................................32Gambar 3.4 Penentuan jumlah tingkatan pompa ....................................................33Gambar 3.5 Efesiensi pompa .................................................................................36Gambar 4.1 faktor-faktor gesekan untuk pipa komersial .......................................42Gambar 4.3 Komponen-komponen pendukung pipa ............................................45Gambar 4.4 Percabangan pada pipa cabang 2 inch ................................................48Gambar 4.5 Tekanan pipa ½ di salah satu kamar hotel.............. ............................51

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Jumlah air yang dipakai per orang dalam waktu pemakaiyan menurut jenis gedung ........................................................................................25Tabel 3.2 Kondisi pipa dan harga C (Formula Hazen William) .........................28Tabel 4.1 Kriteria pipa distribusi ........................................................................34Tabel 4.2 Hasil perhitungan tekanan di pipa utama ...........................................49Tabel 4.3 Tekanan minimum yang diperlukan komponen pipa..........................49Tabel 4.4 Besar tekanan di ujung pipa ½ ............................................................52Tabel 4.5 Values of Y Coeficien to be used in E B

q ^B

..............................................54

Tabel 4.6 Ketebalan dan jenis material pipa .......................................................55Tabel 4.7 Jumlah tumpuan pipa ..........................................................................58

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pemindahan fluida di dalam sebuah saluran tertutup yang biasanya disebut pipa, sangat penting di dalam kehidupan sehari-hari. Perhatikan sejenak pada keadaan sekeliling kita akan menunjukan bahwa terdapat banyak variasi penerapand dari aliranp pipa. Penerapan-penerapan tersebut mencakup mulai dari jalur pipa-pipa besar dan panjang sampai ke suatu sistem perpipaan yang kompleks. Contoh-contoh lain misalnya, air pada pipa-pipa rumah masyarakat dan sistem distribusi yang mengirimkan air dari sumur kota ke rumah-rumah. Banyak selang-selang dan pipa- pipa menyalurkan fluida hirolik atau fluida lainya ke berbagai komponen kendaraan- kendaraan dan mesin-mesin. Kualitas udara di dalam gedung-gedung dijaga pada tingkat yang nyaman dengan distribusi udara yang terkondisi (dipanaskan, didinginkan, dilembapkan/dikeringkan) melalui suatu jaringan pipa yang sangat rumit. Meskipun sistem-sistem ini berbeda, prinsip-prinsip mekanika fluida yang mengatur gerakan fluidanya adalah sama.

Perlunya pemahaman tentang proses-proses yang terlibat di dalam aliran-aliran suatu sistem perpiaan untuk menghasilkan suatu sistem yang diinginkan. Beberapa komponen dasar yang khas dari sistem perpipaan, meliputi pipa itu sendiri, berbagai membentuk sistem yang diinginkan, peralatan pengatur laju aliran dan pompa-pompa yang menambah energi untuk mengalirkan fluida tersebut. Suatu kombinasi penuh perhitungan yang dilakukan antara data eksperimental dengan pertimbangan teoritis dan analisis yang dilakukan dalam perancangan ini, sehingga diperoleh hasil yang diinginkan

1.2 Tujuan Perancangan a.

Menentukan jenis pompa yang digunakan b. Menganalisis pengaruh kerugian-kerugian yang terjadi dalam suatu saluran perpipaan terhadap penurunan tekanan pada suatu sistem perpipaan.

Menentukan jenis dan material pipa, katup dan flensa yang digunakan pada perancangan sesuai dengan tekanan kerja dalam pipa.

1.3 Langkah Perancangan

Perhitungan Head total pompa, Daya dan tekanan pompa - Menentukan debit yang dibutuhkan di setiap kamar, pipa transmisi dan pipa - distribusi Perhitungan rugi-rugi yang dialami saluran pipa pada sistem perpipaan - Perhitungan tekanan pada pipa - Perhitungan tebal pipa - Perhitungan panjang tumpuan. -

1.4 Batasan Masalah Lokasi perancangan sistem perpipaan ini berada di The Jayakarta Hotel & Spa.

Skema perpipaan, panjang pipa disesuaikan dengan bentuk arsitektur dari The Jayakarta Hote & Spa yang dapat ditunjukan pada gambar 1.1

Pembatasan masalah pada perancangan ini meliputi tekanan yang bekerja dalam pipa, rugi-rugi yang terjadi pada sistem akibat komponen-komponen pendukung sistem perpipaan, seperti elbow, percabangan, katub dan kekasaran pipa yang dipakai.

Pada perhitungan pompa persoalan dibatasi hanya pada perhitungan Head total pompa, daya pompa dan tekanan kerja pada pompa untuk menaikan air ke bak penampung melalui pipa transmisi.

1.5 Skema Perancangan

BAB II DASAR TEORI Pipa mempunyai fungsi untuk mengalirkan fluida dari satu tempat ke tempat

lainya. Fluida yang berada didalamnya bisa berupa gas, air, ataupun Vapour yang mempunyai temperatur tertentu.

Sistem perpipaan dapat ditemukan pada gedung-gedung bertingkat, dari sistem pipa tunggal yang sederhana sampai si9stem pipa bercabang yang sangat kompleks seperti di tunjukan pada Gambar 2.1. Contoh sistem perpipaan misalnya, sistem distribusi air minum pada gedung pemerintahan, Hotel, Mall dan lain sebagainya.

Gambar 2.1 Contoh Sistem Perpipaan. Sistem perpipaan meliputi semua komponen dari lokasi awal sampai dengan lokasi tujuan antara lain, saringan (strainer), katup atau kran, sambungan, nosel dan sebagainya. Untuk sistem perpipaan yang fluidanya liquid, umumnya dari lokasi awal fluida, dipsang saringan untuk menyaring kotoran agar tidak menyumbat aliran fluida. Saringan dilengkapi dengan katup searah (foot valve) yang fungsinya mencegah aliran kembali ke lokasi awal atau tandon. Sedangkan sambungan dapat berupa sambungan penampang tetap, sambungan penampang berubah, belokan (elbow) atau sambungan bentuk T (Tee).

2.1 Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perancangan pipa

1. Material apa yang sesuai dengan kondisi kerja (tekanan external/internal, suhu, korosi, dsb) yang diminta dari sistem perpipaan. Pemilihan material sangat krusial karena menentukan reliabilitas keseluruhan sistem, faktor biaya, safeti, umur pakai

2. Standar code mana yang sesuai untuk diaplikasikan pada sistem perpipaan yang akan dirancang. Pemilihan standar code yang benar akan menentukan arah perancangan secara keseluruhan, baik dari segi biaya, reliabilitas, safety designe, dan stressm analisis

3. Perhitungan dan pemilihan ketebalan pipa tidak bisa dilakukan secara sembarangan, atau hanya berdasrakan intuisi. Pemilihan ketebalan pipa (schedule number) sebaiknya memenuhi kriteria cukup, aman, dan ketersediaan didapatkan di pasaran eropa, tetapi belom tentu dapat dibeli dengan cepat dan dalam jumlah besar di pasaran Asia.

4. Dengan cara bagaimana sistem perpipaan akan dikoneksikan satu sama lain, jenis sambungan dan material sambungan seperti apa yang sesuai.

2.2 Pemilihan Material

Selain berdasarkan suhu, pemilihan material juga didasarkan pada jenis fluida

yang akan dialirkan, yaitu tingkat korosivitasnya. Pada material carbon steel based

piping , ketahanan terhadap korosi biasanya dilakukan dengan menambahkan

ketebalan pipa (corrosion allowance) dan menginjeksi corrosion inhibitor.

Beberapa ketebalan pipa yang harus ditambahkan ditentukan oleh laju korosi yang diperkirakan. Perkiraan, perhitungan, dan pemodelan laju korosi biasanya dilakukan metalurgist. Pada pemakaiyan dengan kondisi korosi yang parah serta pemakayan corrosion inhibitor yang tidak memungkinkan, atau pemakayan yang membutuihkan tingkat hygienitas yang tinggi, dan tidak mengandung debris (fuel

piping ), biasanya austenitic based material lebih sesuai, karena permukaan dalamnya

bersih dan pada level pemakayan tertentu relatif tidak membutuhkan chemical cleaning .

Namun austenitic steel based material seperti ASTM A312-316/316L memiliki kelemahan pada pemakaian tekanan tinggi karena Maximum Allowable Working

Pressure (MAWP) yang relatif dibawah karbon steel dan lemah terhadap chlorida

strees corrosion serta crevice dan pitting. Tipe 304/316L menambah ketahanan

terhadap pitting.

Duplex Stainless Steel (keluarga A790) memenuhi kriteria pemakaiyan pada tekanan tinggi, hig corrosion resistance, dan sifat-sifat metalurgisnya berada diantara ferritic dan austenitic steel, adanya kandungan chromium memberikan ketahanan yang baik terhadap atmospheric corrosion cracking serta nitrogen menambah ketahanan terhadap crevice dan pitting. Nikel cenderung mendorong terbentuknya struktur Face Centered Cubic yang meningkatkan keuletan (thoughness), namun secara keseluruhan struktur duplex sebagai Body Centered Cubic (ferritic) dan sebagai Fase Centered Cubic (Austenic). Chromium dan Molybdenum mendorong terbentuknya ferit, sedangkan nikel dan nitrogen mendorong terbentuknya austenit. Yang harus diperlihatkan pada pemakaiyan duplex adalah serangan sulphide stress corrosion cracking, dan hydrogen (embrittlement hydrogen cracking). Secara umum pengelasan pada material duplex menjadi relatif lebih sulit dan menambah kehati- hatian yang lebih tinggi daripada bahan lain.

2.3 Sambungan Pipa

Dalam pemakaian pipa, banyak sekali diperlukansambungan, baik sambungan antara pipa dengan pipa maupun sambungan-sambungan antara pipa dengan peralatan yang diperlukan seperti katup (valve), instrumentasi, nozel (nozle) peralatan atau sambungan untuk merubah arah aliran.

Sambungan perpipaan dapat dikelompokan sebagai berikut : 1.

Sambungan dengan menggunakan pengelasan 2. Sambungan dengan menggunakan ulir 3. Sambungan dengan menggunakan Flensa (Flange)

2.3.1 Pengelasan

Jenis pengelasan yang dilakukan adalah tergantung pada jenis pipa dan penggunaanya, misalnya pengelasan untuk bahan stainless steel menggunakan las busur gas wolfram, dan untuk pipa baja karbon digunakan las metal. Sambungan pipa dengan cara pengelasan dapat dilakukan dengan :

1.Sambungan langsung (tanpa penguat)

2.Sambungan dengan penguat

3.Sambungan dengan alat penyambung (Fitting)

4.Sambungan pipa cabang dengan menggunakan o’let

2.3.2 Ulir Penyambungan ini digunakan pada pipa yang bertekanan tak terlalu tinggi.

Kebocoran pada pipa ini dapat di cegah dengan menggunakan gasket tape pipe. Umumnya pipa dengan sambungan ulir digunakan pada pipa dua inch ke bawah

2.3.3 Menggunakan Flens (Flange)

Salah satu jenis sambungan pada sistem perpipaan (pipa dengan pipa, pipa dengan valves, pipa dengan equipment) adalah dengan menggunakan flange. Sambungan flange dibuat dengan cara menyatukan dua buah flange dengan menggunakan baut dan mur, serta menyisipkan gasket antara kedua flange.

Pemilihan material flange serta baut dan mur biasanya dilakukan dengan mengacu pada material pipanya. Hal lain yang tidak kalah penting adalah kekuatan dari flange yang akan digunakan. Ketahanan dari flange terhadap tekanan adalah berbanding terbalik dengan suhu (presusure-temperatur rating). Maka tinggi suhu makin rendah kemampuan flange untuk menahan tekanan.

Untuk setiap grup material yang berbeda-beda, dikelompokan pressure dan temperatur rating kedalam klsifikasi yang berbeda. Klasifikasi ini adalah 150#, 300#, 400#, 600#, 900#, 1500#, 2500#. Klasifikasi ini dipakai untuk mempermudah pengelompokan flange, sehingga tidak perlu membuat berbagai macam ukuran flange untuk setiap pressure-temperature tertentu. Berapapun tekanan dan suhu kerja dari sistem perpipaan, selama masih berada pada batas-batas kelas tertentu, maka hanya memakai flange kelas tersebut. Makin tinggi kelas flange makin berat dan tebal juga ukuran flange. Pada perancangan perpipaan terdapat istilah “Flange as Weakest part philosophy”. Istilah ini atau istilah full rating dipakai bila nilai pressure temperatur tertentu pada ASME B16.5 diambil sebagai MAWP pada sistem perpipaan tersebut.

Dalam hal ini nilai MAWP tersebut juga berarti input tekanan (P) pada perhitungan ketebalan pipa, Mengingat bahwa biasanya ketebalan pipa/schedule(T) memiliki range kontingensi di atas nilai ketebalan pada hasil perhitungan, maka pada tekanan tiba-tiba naik di atas MAWP maka kebocoran akan terjadi pada flange terlebih

2.3.3.1 Jenis-jenis Flange 1. Slip On Type Flange (SO)

Flange jenis ini memiliki ketahanan yang rendah terhadap getaran dan kejutan, serta konfigurasi menimbulkan gangguan aliran di dalam pipa.

Las-lasan bagian dalam cenderung lebih mudah terkorosi dibandingkan weld neck type flange.

Gambar 2.2 Slip On Type Flange (SO) 2.

Weld Neck Type Flange (WN) Type Flange ini dipakai secara luas untuk berbagai aplikasi dan rating.

Dibanding dengan SO Flange, WN Flange lebih tahan terhadap getaran, kejutan, geseran, impak, dan suhu tinggi. Lebih lanjut, konfigurasinya tidak menimbulkan gangguan pada aliran

Gambar 2.3 Weld Neck Type Flange (WN) 3.

Lap joint Type Flange (LJ)

Flange jenis ini digunakan jika dengan pertimbangan ekonomis, material stubend dan flange secara individual dibedakan. Jika saat installasi perpipaan pemasangan baut dan mur sulit karena keterbatasan ruang, LJ Flange dapat dipakai

Gambar 2.4 Lap Joint Type Flange (LJ)

4. Socket Welding Type Flange (SW)

Biasanya Flange jenis ini dipakai untuk perpipaan berdiameter di bawah 2 inch

Gambar 2.4 Socket Weling Type Flange (SW)

2.3.4 Tipe Sambungan Cabang

Tipe sambungan cabang (brance conection) dapat dikelompokan sebagai berikut :

1. Sambungan Langsung (Sute in) 2.

Sambungan dengan menggunakan fittings (alat penyambung) 3. Sambungan dengan menggunakan flange (flens-flens)

Tipe sambungan cabang dapat pula ditentukan pada spesifikasi yang telah dibuat sebeleum mendesain atau dapat pupa dihitung berdasarkan perhitungan kekuatan, kebutuhan, dengan tidak mel;upakan faktor efektivitasnya. Sambungan cabang itu sendiri merupakan sambungan antara pipa dengan pipa, misalkan sambungan antara atau dapat dihubungkan secara langsung, hal ini tergantung kebutuhan serta perhitungan kekuatan.

2.4 Katup (Valve)

Salah satu komponen yang penting pada sistem perpipaan adalah katub. Sistem instalasi pipa biasanya terdiri dari banyak sekali valve dengan ukuran dengan bentuk yang beragam. Beberapajensi valve sasngat cocok untukmembuka dan menutup penuh aliran, ada valve yang cocok untuk mengurangi tekanan dan laju aliran fluida, ada pula valve yang berfungsi mengatur agar aliran fluida terjadi pada satu arah saja.

Dua jenis valve yang paling dikenal adalah gate valve dan globe valve. Pada gate valve, bukaan tempat aliran fluida hampir sama besar dengan pipa sehingga aliran fluida tidak berubah. Akibatnya, gate valve yang terbuka penuh menyebapkan penurunan tekanan sedikit. Dalam gate valve terdapat piringan tipis yang berada pda dudukan yang tipis pula. Bila gate valve dibuka, piringan naik ke selongsong atas, sehingga seluruhnya berada di luar lintasan fluida. Valve ini tidak cocok digunakan sebagai pengendali aliran, dan bisanya dalam keadaan terbuka atau tertutup penuh.

Sebaliknya, globe valve banyak digunakan sebagai pengendali aliran. Bukaanya bertambah secara hampir linier menurut posisi batang valve, sehingga keausan di sekeliling piringan terdistribusi secara seragam. Fluida mengalir melalui bukaan yang terbatas dan berubah arah beberapa kali. Akibatnya, penurunan tekanan pada globe valve cukup besar.

2.4.1 Beberapa jenis Katub.

1. Katup pintu (gate valve), digunakan untuk pengaturan untuk aliran baik dengan membuka atau menutup katup sesuai dengan kebutuhan.

2. Katup bola (globe valve), digunakan untuk membuka seluruh atau menutup sama sekali aliran.

3. Katub cek (check valve), digunakan untuk mencegah aliran balik atau dengan kata lain, digunakan hanya untuk aliran satu arah.

Katup pintu dan katup bola dioperasikan dengan memutar sebuah roda.

Ada tiga variasi pemutaran katup pintu yang bekerja cepat dan katup-katup tersebut mempunyai kegunaan khusus yaitu :

1. Katup kupu-kupu (Butterfly valve), dengan katup tipis, ringan dipakai untuk air.

2. Ball valve, dipakai untuk gas-gas 3.

Plug valve, dipakai untuk minayak dan pelumas kental Dari macam-macam katup tersebut di atas, masing-masing mempunyai beberapa variasi dalam bentuk dan cara kerjanya.

2.4.2 Bahan atau Material katup

Sustu hal yang penting dalam pemakaiyan katup adalah memilih material katup yang sesuai dengan perancangan.

Bahan yang dipakai untuk pembuatan katup adalah : 1.

Kuningan (Brass), katup dengan bahan ini digunakan untuk temperatur di tersebut di atas maka valve tersebut akan mengalami kerusakan. Bila _{P P} temperaturnya lebih besar dari 550 F maka digunakan material perunggu (Bronzel) yang biasanya mempunyai diameter minimum 3 inci, dan tekanan dapat lebih besar dari 330 Psi.

2. Besi (Iron), macam-macamnya adalah mulai dari cast iron yang biasa digunakan untuk katup kecil High Strength metal alloy cast yang digunakan untuk katup besar. Valve dengan jenis bahan ini juga tidak boleh digunakan _P _P untuk temperatur yang melebihi dari 450

3. Baja (Steel), material ini dipakai untuk katup yang memerlukan tekanan dan temperatur tinggi.

4. Stainless Steel, material ini dipakai untuk katup yang memerlukan temperatur rendah atau aliran korosif.

Jadi untuk bahan material tersebut di atas, agar valve dapat berfungsi dengan baik maka harus disesuaikan dengan temperatur dan tekanan kerja.

Pemilihan yang lain yang dapat dilakukan terhadap valve adalah dengan menggunakan minyak pelumas. Minyak pelumas sangat dibutuhkan dalam perawatan valve yaitu pada bagian screw. Dalam jangka waktu yang telah ditentukan minyak pelumas ini perlu diberikan pada bagian screw. Hal ini ditujukan untuk memperlancar proses pemutaran pada valve.

Gambar 2.6 Gate ValveGambar 2.7 Globe ValveGambar 2.8 Check ValveGambar 2.10 Ball Valve

2.5 Pemasangan Pipa

Pekerjaan pemasangan perpiaan dapat dikelompokan menjadi 2 bagian : 1. Di batas tanah 2. Di bawah tanah

2.5.1 Pemasangan pipa di atas tanah.

Pemasangan pipa di atas tanah dapat dilakukan pada rak pipa (pipa rack), di atas penyangga-penyangga pipa, di atas dudukan pipa (Sleeper).

Pemasangan pipa di atas tanah ini dapat pula dimasukan pipa equipment yaitu : 1. Pipa kolom dan vessel 2.

Pipa exchanger 3. Pipa pompa dan turbin 4. Pipa kompresor 5. Pipa utilitas

Dimana masing-masing pemasangan pipa pada equipment ini mempunyai batasn- batasan khusus sebagai berikut.

1. Pipa kolom dan vessel

Pemasangan pipa utilitas ini harus benar-benar direncanakan sehingga kebutuhan utilitas di proyek dapat terjangkau penggunaanya. Pipa utilitas seperti pipa yang lain haruslah direncanakan beroperasi pada temperatur dan tekanan berapa.

2. Pipa Exchanger

Pemasangan pipa Exchanger tidak boleh dipasang di atas daerah-daerah kanal, tutup shell dan fasilitas-fasilitas lain yang telah terpasang pada Exchanger atau handling yang suka digunakan. Ruang-ruang bebas untuk pemasangan Flens Exchanger harus disediakan. Spool di pasang di luar Nozzel kapal guna menuangkan pemindahan bundel pipa Exchanger.

3. Pipa pompa dan turbin

Pada suction atau pipa yang mengalirkan aliran disebut juga pipa hisap harus diatur sedemikian rupa guna mencegah penurunan tekanan dan kantung uap yang dapat pula menimbulakn kavitasi pada impeler. Apabila perubahan ukuran diperlukan untuk mempercepat atau memperlambat aliran, maka reducer eksentrik harus dipakai bilaman kantung tanpa vent dapat dihindari.

4. Pipa kompresor Pemasangan pipa pada kompresor harus diatur perbaikan dan pemeliharaanya.

Sambungan pipa dengan menggunakan flens lebih diutamakan demi memperlancar jalannya perbaikan dan pemeliharaan. Pipa hisap (Suction) dan buang (Discharge) harus benar-benar diperhatikan fleksibilitasnya, terutama untuk temperatur rendah dan tinggi.

Masalah getaran termasuk bagian terpenting pada kompresor ini. Karena masalah penyangga, guide dan anchor juga harus menjadi perhatian bagian perancanaan dan devisi teknik.

5. Pipa utilitas

2.5.2 Pemasangan Pipa Di Bawah Tanah

Pipa di bawah tanah dapat dibagi dalam dua bagian yaitu pipa proses dan pipa utilitas.

Untuk pipa proses dibawah tanah sedapat mungkin harus dihindari, sedangkan pipa utilitas di bawah tanah dapat diklasifikasikan menjadi dua bagian yaitu :

1. Pipa dengan sistem aliran gravitasi

Pipa dengan sistem aliran gravitasi, tergantung dari pusat gravitasi, karena itu jalur-jalur perpipaan harus mempunyai selop (Slope). Disarankan perbandingan selopnya 1 : 100 untuk pipa 4 inci ke atas sedangkan untuk pipa 3 inci ke bawah perbandingan yang disarankan adalah 1 : 50 untuk jalur di bawah tanah.

Di dalam pelaksanaan konstruksi perlu juga dicantumkan jarak elevasi dari permukaan tanah ke dalam jalur perpiaan bawah tanah. Begitu juga ketebalan pipa harus diperhatikan, serta perlu tidaknya menggunakan lapisan anti karat, isolasi, selubung atau perlindungan pipa lainya.

2. Pipa dengan sistem bertekanan

Pemindahan aliran air pemadam kebakaran (Fire Water), air pendingin (Cooling tersebut, dialirkan dengan tekanan, khususnya untuk air pemadam kebakaran dimana tekanannya diberikan cukup besar. Penggunaan jalur pipa bahwa tanah dengan aliran bertekanan ini, dalam pemilihan bahan harus teliti terutama perencanaan bahan pipanya. Pemasangan jalur pipa bawah tanah dengan aliran bertekanan mempunyai sambungan atau hubungan dengan jalur pipa di atas tanah untuk aliran yang sama. Sehingga dalam perencanaan sistem perpipaanya perlu diperhatikan pada daerah atau bagian mana pipa harus ditanam atau diletakan diatas tanah.

BAB III PERANCANGAN POMPA

3.1 Pengertian pompa

Pompa merupakan mesin kerja fluida yang berfungsi mengalirkan fluida cair dari suatu tempat ke tempat lain. Pada dasarnya fluida cair dapat mengalir dari suatu tempat ke tempat lain secara alami karena adanya perbedaan ketinggian, yaitu dari tempat yang lebih tinggi ke tempat yang lebih rendah.

Pada keadaan tertentu di perlukan pemindahan fluida dari tempat yang lebih rendah ke tempat yang lebih tinggi namun hal ini tidak dapat terjadi secara alami karena adanya gaya grafitasi. Untuk itu digunakan pompa yanag akan menaikan energi tekan energi kecepatan dan energi potensialnya sehingga fluida dapat mengalir kerana adanya perbedaan tekanan.

3..2 Prinsip kerja Pompa Sentrifugal

Daya dari motor listrik diberikan kepada poros pompa untuk memutar impeler di dalam zat cair. Zat cair yang ada di dalam impeler, oleh dorongan sudu-sudu itu berputar. Karena timbul gaya sentrifugal maka zat cair mengalir dari tengah impeler keluar melalui saluran di antara sudu-sudu. Disini head tekan zat cair menjadi lebih tinggi demikian juga head kecepatan bertambah besar karena zat cair mengalami percepatan. Zat cair yang keluar dari impeler ditampung oleh saluran berbentuk Volut(Spiral) dikelilingi impeler dan di saluran keluar pompa melalui nosel. Di dalam disimpulakn bahwa pompa sentrifugal dapat mengubah energi mekanik dalam bentuk kerja pompa menjadi fluida.

Sistem pemompaan dalam perancangan ini (Lihat gambar 3.1) dimana pompa terletak di posisi lebih tinggi dari tangki tempat penghisapan.

Gambar 3.1 Sistem pemompaan pada perancangan

3.3 Kapasitas Pompa

Kebutuhan air bersih untuk gedung ditentukan berdasarkan konsumsi harian, maksimum. Kebutuhan per orang untuk berbagai jenis gedung adalah seperti

Spesifikasi Hotel yang akan digunakan : ¾

8 Per karyawan Pabrik 60-140

10 Per tamu Sekolah 40-50 5-6 Per murid Laboratorium 100-200

5 Per pengunjung Perumahan 160-250 8-10 Per penghuni Hotel, Losmen 150-300

7 Per pengunjung Kafetaria 30

8 Per pengunjung Rumah makan

Per pengunjung Took, departement store

Berkapasitas 105 kamar, per kamar menampung 2 orang tamu. Dengan demikian total tamu yang dapat ditampung di hotel ini adalah 210 orang.

10 Per tempat tidur Gedung Bioskop dan Sandiwara 10 3

8 Per karyawan Runah Sakit 250-1000

Kantor 100-120

Jenis Gedung Pemakaian air rata-rata per hari (l) Waktu pemakaian air rata-rata (jam) Keterangan

Tabel 3.1 Jumlah air yang dipakai per orang dalam waktu pemakaian menurut jenis gedung(Sularso dan Haruo Tohara, 200, hal 21)

¾ Tinggi hotel 5 lantai (15 m). Pada perancangan pompa ini, pompa dirancang hanya untuk memenihi air bagi para tamu hotel.

8 Per orang per shif Dari Tabel 3.1 didapatkan bahwa kebutuhan air bersih pada hotel mencapai 150-300 lt/hari per orang. Saat-saat terjadinya konsumsi maksimum setiap hari akan bergantung pada jenis gedung maupun pada kebiasaan para penghuni atau pemakainya. Di indonesia konsumsi maksimumnya terjadi anatar jam 06.00 sampai 09.00 pagi

Pada perancangan ini pompa akan memenuhi seluruh kebutuhan para tamu hotel hanya dalam 3 jam. Dengan ini jumlah total kebutuhan air bersih untuk mencukupi semua penghuni hotel tersebut adalah :

Diambil kebutuhan maksimalnya 300lt/hari per orang, maka kebutuhan total hotel per hari sebesar : _{B B} Q d = 600 x 105

= 63000 lt/hari _P

3 P

= 63 m /hari Dipenuhi dalam waktu 3 jam ₃

63 m /hari Q = _h 3 jam/hari ₃ = 21 m /jam

Untuk menghindari hal-hal diluar perhitungan maka kapasitas pompa dibuat _{P P}

lebih besar dari hasil perhitungan, yaiu sebesar 30 m /jam

3.4 Head Pompa

Spesifikasi instalasi pompa yang digunakan :

2.Tekanan yang bekerja pada kedua permukaan adalah tekanan atmosfir _{P P}

3.Kapasitas aliran pompa adalah 21 m /jam

4.Panjang pipa keseluruhan adalah 22 m _P o _P

5.Terdapat 5 belokan 90 Untuk perancangan diameter pipa dapat dicari dengan persamaan :

Q = V.A Besarnya kecepatan masuk ke mata impeler antara 10 sampai dengan 15 ft/dt.

Diambil kecepatan adalah 15 ft/dt. 15 ft/dt = 4 m/detik. (Austin, 1990, hal 90) ₂

πd

A =

d =

V π ₃ 0,0058 m /s x

d =

3 m/s x 3,14

= 0,0489 m = 1,92

Sedangkan dalam pasaran pipa yang tersedia adalah pipa dengan ukuran : 1, 2.25, 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 24, 30 dan 36 inci (Austin H.

Church, 1993, hal 90)

Pemilihan pipa harus diambil lebih besar dari 1,92 m, sehingga diameter pipa yang dipakai pada pipa penghantar adalah 2 inch.

3.4.1 Head kerugian gesek untuk pipa lurus :

Dapat dihitung dengan persamaan : (Sularso dan Haruo Taha, 200, hal 31) _1,85

10,666 x Q = hf x L _{1,85 4,85} C x d

Dimana : _P

3 P

Q = 21 m /jam _{P P}

= 0,0058 m /s C diambil 100 (Untuk baja baru) Lihat Tabel 2.2 d = 0,0508 m L = 22 m

Tabel 3.2 Kondisi pipa dan harga C (formula Hazen-William) (Sularso & Haruo Tohara, 2000, hal 78)

Jenis Pipa C Pipa besi cor baru

130 Pipa besi cor tua

100 Pipa baja baru

120-130 Pipa baja tua

80-100 Pipa dengan lapisan semen 130-140

3.4.2 Kerugian pada satu belokan

⎞ ⎜ ⎝ ⎛

Sehingga :

3,92 m 22 x 0,0508 x 130 0,0058 x 10,666 hf _{4,85 1,85} ^1,85 ₁ =

Karena belokan yang ada pada pipa transmisi yang diperlukan pada Gambar 3,2 dapat dihitung dengan : _{0,5 3,5}

2R d 1,84 0,131 f ⎟ ⎠

Diman :

2(9,8) 2,9 0,249 x hf ₂ =

Maka :

⎝ ⎛

⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜

1 1,84 0,131 f ^{0,5 3,5} = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜

249 ,

90 θ

2 ² = =

0,0058 d 4 π

2,9 m/ (0,0508) 4 π

θ s

Dimana : d/R = 1 dan = 90 ^{P P}

⎝ ⎛

⎟ ⎠ ⎞ ⎜

Terdapat 7 belokan. 7 x 0,0181 = 0,12 m

Gambar 3.2 Belokan yang terdapat pada pipa Transmisi

Keterangan :

1. Belokan 1

2. Belokan 2

3. Belokan 3

4. Belokan 4

3.4.3 Head kecepatan keluar

Dapat dihitung dengan persamaan (Sularso dan Haruo Tahara, 200, hal 32) :

2 V

= hf ₃ 2g ₂ 2,9 = 2(9,8) = 0,4290 m

3.4.4 Head total pompa yang digunakan

Dapat dihitung dengan persamaan (Sularso dan Haruo Tohara, 200, hal 26)

H h hf hf hf = _a ₁ ₂ + + + ₃ 17,5 3,92 0,12 0,42 = + + + = 21,

96 m

Untuk mengatasi rugi-rugi head total diluar perhitungan maka head total pompa yang digunakan adalah 30 m.

Maka dengan ini didapatkan : Tinggi tekan pompa/head (H) = 30 m

= 82 ft _P

3 P

Kapasitas pompa = 30 m /jam (AS) =132,15 gpm (AS)

Gambar 3.3 Grafik penentuan jenis pompa (Austin, 1993, hal 56)

Dari grafik di atas, maka dengan kapasitas dan head yang ditentukan diperoleh pompa radial.

3.5 Penentuan jumlah tingkat pompa

Jumlah tingkat pompa dapat ditentukan dengan persamaan : (Sumber : Frits Dietsel, cetakan ketiga, hal 252)

H i = H Dengan : i = jumlah tingkat pompa H = tinggi tekan pompa (m) H ^P

1 P

= tinggi tekan pompa yang diperoleh dari grafik (m)

Gambar 3.4 Penentuan jumlah tingkatan pompa (Frits Dietsel, 1992, hal 252)

Dari perhitungan sebelumnya diperoleh : Kapasitas pompa (Q) = 132,15 gpm (AS) Head pompa (H) = 30 m

Maka dari grafik 2.4 diperoleh tinggi tekan pompa adalah : _P

1 P

Maka jumlah tingkatan pompa yang diperoleh adalah :

H = i H ₁

30 = =

30 Jumlah pompa dalam perancangan ini adalah 1 tingkat.

3.6 Penentuan putaran motor dan Kecepatan spesifik

3.6.1 Putaran motor

Pada perancangan ini dipilih motor listrik sebagai penggerak pompa dengan spsifikasi dari tabel 3.3 Putaran pompa = 2900 rpm

3.6.2 Kecepatan spesifik

Kecepatan spesifik pompa dapat ditentukan dengan persamaan 2.7 (Austin H.Church, cetakan ketiga, hal 49)

n Q n = _s _3/4 H _{B B}

Dengan : n = kecepatan spesifik (rpm)

Q = kapasitas pompa (gpm) N = Putaran poros penggerak (rpm) H = tinggi tekan pompa (ft)

Maka kecepatan spesifik pompa adalah : n Q n = _s _3/4 H 2900 132,15 = _3/4

82 = 1223,22 rpm

3.7 Daya Pemompaan

Daya pemompaan merupakan daya yang berasal dari pompa yang dapat dipindahkan dan digunakan ke fluida.

PERANCANGAN SISTEM PERPIPAAN AIR BERSIH DI HOTEL JAYAKARTA TUGAS AKHIR - Perancangan sistem pemipaan air bersih di Hotel Jayakarta - USD Repository