Simulasi dan Perbandingan Distribusi Aliran Air Bersih dengan Menggunakan Software Pipe Flow Expert pada Perumahan PT. INALUM Power Plant, Paritohan
SIMULASI DAN PERBANDINGAN DISTRIBUSI ALIRAN AIR
BERSIH DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWAREPIPE FLOW
EXPERT PADA PERUMAHAN
PT. INALUM POWER PLANT PARITOHAN
SKRIPSI
Skripsi ini Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana
Oleh:
AGUSTINUS JUNEDI
110401140
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
1
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
PT. INALUM Power Plant merupakan perusahaan yang memiliki
perumahan karyawan yang setiap harinya membutuhkan banyak pasokan air
untuk memenuhi kebutuhan hidup sehari-hari.Oleh karena itu diperlukan
perancangan jaringan yang efisien agar kebutuhan air diperumahan PT. INALUM
terpenuhi.Sebelum air digunakan oleh para konsumen, air diambil dan dipompa
dari Sungai Simanimbo anak Sungai Asahan menuju water treatment untuk diolah
agar air dapat dikonsumsi oleh konsumen.Pendistribusian air dari water treatment
ke reservoir menggunakan prinsip gravitasi, yaitu memanfaatkan perbedaan
ketinggian water treatment ke reservoir sehingga tidak memerlukan pompa untuk
pendistribusiannya.Setelah air sampai di reservoir, maka dengan mudah air
tersebut
untuk
didistribusikan
ke
perumahan
PT.
INALUM.
Dengan
menggunakan jaringan pemipaan, maka akan terjadi kerugian head mayor dan
juga head minor pada setiap pipa yang diakibatkan oleh kekasaran pipa, elevasi,
panjang pipa, kapasitas aliran pipa, dan juga diameter pipa. Didalam penelitian
ini, setelah didapatkan perancangan jaringan pipa, kemudian di analisa dengan
software Pipe Flow Expert agar ditemukan rancangan jaringan pipa yang lebih
efisien.Head mayor dan head minor yang terjadi dihitung menggukan persamaan
Darcy Weisbach dimana kapasitas aliran puncak adalah 0.012 m3/s dengan total
kerugian head menggunakan software adalah 4.7841 m dan perhitungan manual
adalah 4.89 m. setelah didapatkan kerugian head pada masing-masing pipa,
diambil 10 titik sampel kerugian head pada pipa agar didapatkan grafik perbedaan
hasil perhitungan manual dan software. Berdasarkan grafik kita dapat mengetahui
apakah perancangan jaringan yang kita lakukan dapat digunakan atau tidak bisa
digunakan dan dibandingkan dengan hasil perhitungan manual menggunakan
persamaan Hazzen Williams adalah 2.21 %.
Kata kunci: Pemipaan, Pipe Flow Expert,
Kerugian, Minor, Darcy Weisbach,
kapasitas
i
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
PT. INALUM Power Plant is a company that has a housing employees
who every day require a lot of water supplies to meet the needs of everyday life.
Therefore, it is necessary to design an efficient network that water needs
diperumahan PT. INALUM met. Before the water used by consumers, it is being
collected and pumped from the river Simanimbo Asahan River tributary to the
water treatment to be processed so that the water can be consumed by consumers.
The distribution of water from the reservoir to the water treatment using the
principle of gravity, ie utilizing a height difference of water treatment to the
reservoir so that it does not require a pump for distribution. Once the water
reached the reservoir, it is easily the water to be distributed to housing PT.
INALUM. By using a piping network, there will be a major head loss and also a
minor head on each pipe caused by the pipe roughness, elevation, length of pipe,
pipe flow capacity, and also the diameter of the pipe. In this study, having
obtained the design of pipelines, then analyzed with Pipe Flow Expert software in
order to find the design more efficient pipelines. Head major and minor head are
calculated menggukan Darcy Weisbach equation where the peak flow capacity is
0012 m3 / s with a total head loss using the software is 4.7841 m and the manual
calculation is 4.89 m. once obtained head loss in each of the pipes, the samples
taken 10 points head loss in the pipe in order to obtain the graph difference
calculation result of manual and software. Based on the graph we can determine
whether the design of the network that we do can be used or can not be used and
compared with the results of manual calculations using the equations Hazzen
Williams is 2:21%.
Keywords :Piping, Pipe Flow Expert , Losses , Minor , Darcy Weisbach ,
capacity
ii
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas
segala kasih dan karunia-Nya yang telah memberikan berkat, hikmat serta
perlindungan mulai dari melakukan penelitian sampai saat ini, sehingga penulis
dapat menyelesaikan Laporan Penelitian Tugas Akhir di PT. INALUM Power
Plant, Paritohan.
Penelitian ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan
pendidikan
untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik
Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun yang menjadi judul
skripsi ini yaitu “Simulasi dan Perbandingan Distribusi Aliran Air Bersih dengan
Menggunakan Software Pipe Flow Expert pada Perumahan PT. INALUM Power
Plant, Paritohan”
Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua
pihak yang telah membantu penulis selama pelaksanaan Penelitian Tugas Akhir
maupun dalam penyusunan laporan. Untuk itu, melalui pengantar ini penulis
menyampaikan terima kasih kepada :
1. Kedua orang tua penulis, Ayahanda Kasman Tampubolon (+) dan Ibunda
Surya N Hutagaol, serta saudara-saudara penulis yaitu Arie Mardjan
Tampubolon dan Haris Gustaf Junior yang selalu memberikan doa dan
dukungan dan tidak pernah lelah untuk menyemangati penulis.
2. Bapak Ir. A. Halim Nasution, Msc selaku Dosen Pembimbing yang telah
meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan kepada penulis
dalam menyelesaikan skripsi ini.
3. Bapak Dr. Ing. Ir Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
4. Bapak Ir. M. Syahril Gultom, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak
Manurung, bapak Syam dan karyawan terkait yang telah
membimbing penulis di PT. INALUM, Paritohan yang telah membantu
dan memberikan data tentang perumahan dan pendistribusian nya.
iii
Universitas Sumatera Utara
6. Seluruh teman-teman penulis, baik Teknik Mesin 2011 juga teman- teman
yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah menemani dan
memberikan masukan serta semangat kepada penulis.
7. Kepada teman spesial penulis, Lia Pontina Marpaung yang selalu
memberikan doa dan motivasi yang luar biasa.
Penulis menyadari bahwa laporan ini belum sempurna, baik segi teknik
maupun segi materi. Oleh sebab itu, penulis juga mengharapkan kritik dan saran
yang bersifat membangun dari pembaca demi terciptanya laporan yang lebih baik
di masa yang akan datang. Akhir kata, penulis berharap laporan ini dapat
memberikan manfaat bagi pembacanya.
Medan,
Juni 2016
Agustinus Junedi
NIM.110401140
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN
ABSTRAK................................................................................................... i
ABSTRACT ................................................................................................ ii
KATA PENGANTAR .................................................................................. iii
DAFTAR ISI ............................................................................................... v
DAFTAR TABEL ........................................................................................ viii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................... ix
DAFTAR NOTASI ...................................................................................... xi
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................ 1
1.1 LatarBelakang ............................................................................. 1
1.2 TujuanPenelitian .......................................................................... 3
1.3 BatasanMasalah ........................................................................... 3
1.4 ManfaatPenelitian ........................................................................ 3
1.5 Metodologi Penulisan .................................................................. 4
1.6 SistematikaPenulisan ................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 6
2.1 Definisi Fluida ............................................................................ 6
2.2Sifat-Sifat Fluida ......................................................................... 6
2.2.1 Massa Jenis (Density)...........................................................6
2.2.2 Volume Jenis (Spesific Volume)...........................................7
2.2.3 Berat Jenis (Spesific Weight)................................................7
2.2.4 Gravitasi Jenis (Gravitasi Jenis)..........................................8
2.2.5 Kekentalan (Viscosity).........................................................8
2.3Kecepatan dan Aliran Kapasitas Fluida ......................................... 9
v
Universitas Sumatera Utara
2.4Energi dan Head ........................................................................... 11
2.5 Persamaan Kontinuitas ................................................................ 11
2.6Aliran Laminar atau Turbulen ....................................................... 12
2.7Head Loss .................................................................................... 13
2.7.1 Head Loss Mayor............................................................... 14
2.7.2 Head Loss Minor................................................................ 16
2.8 Metode Hardy Cross .................................................................... 21
2.9 Pipe Flow Expert Software........................................................... 23
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ....................................................... 25
3.1Tempat dan Waktu Penelitian........................................................ 25
3.1.1 Tempat Penelitian .......................................................... 25
3.1.2Waktu Penelitian............................................................. 25
3.2 Prosedur Penelitian ...................................................................... 25
3.3Metode Analisa dengan Menggunakan Pipe Flow Expert ............... 25
3.4 Perumahan........................................................................................ 29
BAB IV ANALISA DATA ........................................................................... 31
4.1 Jumlah Pemakaian Air ................................................................. 31
4.1.1 Kebutuhan Air Bersih pada Perumahan............................. 32
4.1.2 Kebutuhan Air Bersih untuk Asrama Karyawan............... 33
4.1.3 Kebutuhan Air Bersih untuk Kantor.................................. 33
4.1.4 Kebutuhan Air Bersih untuk Klinik................................... 33
4.1.5 Kebutuhan Air Bersih untuk Club House.......................... 33
4.1.6 Kebutuhan Air Bersih untuk Workshop............................ 34
4.1.7 Kebutuhan Air Bersih untuk Shop dan Barber Shop........ 34
4.1.8 Kebutuhan Air Bersih untuk Taman Bermain................... 34
4.1.9 Kebutuhan Air Bersih untuk Car Washing........................ 35
4.2Kapasitas Aliran Pipa.................................................................... 35
4.3 Estimasi Beban Puncak.......................................................................36
4.4 Analisa Kapasitas Aliran Fluida ................................................... 41
4.5 Perhitungan Head Loss Minor ...................................................... 56
vi
Universitas Sumatera Utara
4.6 Perhitungan Head Loss dengan Menggunakan Program Pipe
Flow Expert software .................................................................. 60
4.6.1 Hasil Perhitungan Software Pipe Flow Expert .................. 62
4.7 Pembahasan Hasil Perhitungan ..................................................... 64
4.7.1 Perhitungan Head Loss Menggunakan Simulasi................ 64
4.7.2 Perbandingan Head Loss Manual dengan Simulasi .......... 64
4.7.3 Perbandingan Total Head Loss Manual dengan Simulasi 65
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................... 66
5.1 Kesimpulan ................................................................................ 66
5.2 Saran .......................................................................................... 66
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. xiii
LAMPIRAN
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Koefisien kekasaran pipa Hazen- William ...................................... 15
Tabel 2.2 Nilai K Entrance ........................................................................... 18
Tabel 3.1 Nilai K Exit ................................................................................... 19
Tabel 3.1 Total Perumahan PT. INALUM Paritohan ..................................... 29
Tabel 4.1 Pemakaian Air Rata-Rata Perhari ................................................... 31
Tabel 4.2 Kebutuhan Total Perumahan PT. INALUM Power Plant…………. 35
Tabel 4.3 Estimasi Pemakaian Per Hari ............................................................ 36
Tabel 4.4 Kapasitas Aliran Air Pada Beban Puncak.......................................... 59
Tabel 4.5 Kebutuhan Total Air Per Loop........................................................... 60
Tabel4.6Perhitungan TotalHead LossManualdan Simulasi.......................... 64
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Grafik Kerapatan Air Sebagai Fungsi Temperatur ....................... 7
Gambar 2.2Perilaku dari sebuah fluida yang ditempatkan antara dua plat
paralel ........................................................................................ 10
Gambar 2.3 Profil Kecepatan pada Saluran Tertutup ...................................... 10
Gambar 2.4 Profil Kecepatan pada Saluran Terbuka ...................................... 16
Gambar 2.5 a. Percobaan untuk Mengetahui Jenis Aliran
b. Jenis Jenis Aliran dilihat dari Guratan Warna ........................... 13
Gambar 2.6 Flanged Elbow 90o ..................................................................... 16
Gambar 2.7Threaded tee............................................................................... 17
Gambar 2.8Macam-macam entrance ............................................................. 17
Gambar 2.9Macam-macam exit ..................................................................... 18
Gambar 2.10 Sudden Expansion......................................................................... 19
Gambar 2.11 Gradual Expansion....................................................................... 19
Gambar 2.12 Sudden Contraction...................................................................... 20
Gambar 2.13 Gradual Contraction.................................................................... 20
Gambar 2.14 Faktor gesekan untuk pipa (Diagram Moody)............................. 21
Gambar 2.15Jaringan pipa................................................................................ 22
Gambar 3.1 Proses Input Data ....................................................................... 26
Gambar 3.2 Proses Kalkulasi Data ................................................................ 27
Gambar 3.3 Proses Penampilan Data.................................................................. 27
Gambar 3.4 Alur Pengerjaan Skripsi.................................................................. 28
Gambar 3.5 Peta perumahan PT INALUM Paritohan........................................ 30
ix
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.1Grafik estimasi beban puncak ...................................................... 37
Gambar 4.2 Peta Aliran Distribusi Air Bersih ................................................ 38
Gambar 4.3 Kontur Wilayah Perumahan INALUM………………………….. 40
Gambar 4.4 Loop I iterasi 1 .......................................................................... 40
Gambar 4.5 Loop II iterasi 1 ......................................................................... 41
Gambar 4.6 Loop III iterasi 1 ........................................................................ 42
Gambar 4.7 LoopVI iterasi 1 ......................................................................... 43
Gambar 4.8 Loop V iterasi 1 ......................................................................... 44
Gambar 4.9 Loop VI iterasi 1 ........................................................................ 45
Gambar 4.10 Loop VII iterasi 1..................................................................... 46
Gambar 4.11 LoopVIII iterasi 1 .................................................................... 47
Gambar 4.12 Jaringan Distribusi pada Pipe Flow Expert ................................. 60
Gambar 4.13 Hasil Simulasi Menggunakan Pipe Flow Expert.......................... 61
Gambar 4.14 Grafik Perhitungan Head Loss dengan Simulasi.......................... 63
Gambar 4.15 Grafik Perbandingan Head Loss Manual dengan Simulasi.......... 64
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
SIMBOL
KETERANGAN
SATUAN
ρ
massa jenis
kg/m3
m
massa
kg
V
volume
m³
volume jenis
m3/kg
�
berat jenis fluida
N/m3
�
percepatan gravitasi
m/s2
P
Tekanan
N/m2
T
ν
Temperatur
K
Viskositas kinematik
m2/s
μ
Viskositas dinamik
Q
laju aliran fluida
A
luas penampang aliran
v
kecepatan rata-rata aliran fluida
m/s
W
laju aliran berat fluida
N/s
ṁ
laju aliran massa fluida
kg/s
W
berat fluida
N
z
beda ketinggian
m
L
panjang pipa
m
D
diameter
m
Ht
head loss total
m.hd
Hlf
head loss mayor
m.hd
υ
kg/m.s
m³/s
m²
xi
Universitas Sumatera Utara
Hlm
head loss minor
m.hd
f
faktor gesekan
Hf
kerugian gesekan dalam pipa
C
koefisien kekasaran pipa Hazen – Williams
K
koefisien minor losses
m.hd
L/D
panjang ekivalen
m
Re
Reynolds
EF
energi tekanan
Joule
Ek
Energi kinetic
Joule
Ep
Energi potensial
Joule
m.hd
xii
Universitas Sumatera Utara
BERSIH DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWAREPIPE FLOW
EXPERT PADA PERUMAHAN
PT. INALUM POWER PLANT PARITOHAN
SKRIPSI
Skripsi ini Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana
Oleh:
AGUSTINUS JUNEDI
110401140
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
1
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
PT. INALUM Power Plant merupakan perusahaan yang memiliki
perumahan karyawan yang setiap harinya membutuhkan banyak pasokan air
untuk memenuhi kebutuhan hidup sehari-hari.Oleh karena itu diperlukan
perancangan jaringan yang efisien agar kebutuhan air diperumahan PT. INALUM
terpenuhi.Sebelum air digunakan oleh para konsumen, air diambil dan dipompa
dari Sungai Simanimbo anak Sungai Asahan menuju water treatment untuk diolah
agar air dapat dikonsumsi oleh konsumen.Pendistribusian air dari water treatment
ke reservoir menggunakan prinsip gravitasi, yaitu memanfaatkan perbedaan
ketinggian water treatment ke reservoir sehingga tidak memerlukan pompa untuk
pendistribusiannya.Setelah air sampai di reservoir, maka dengan mudah air
tersebut
untuk
didistribusikan
ke
perumahan
PT.
INALUM.
Dengan
menggunakan jaringan pemipaan, maka akan terjadi kerugian head mayor dan
juga head minor pada setiap pipa yang diakibatkan oleh kekasaran pipa, elevasi,
panjang pipa, kapasitas aliran pipa, dan juga diameter pipa. Didalam penelitian
ini, setelah didapatkan perancangan jaringan pipa, kemudian di analisa dengan
software Pipe Flow Expert agar ditemukan rancangan jaringan pipa yang lebih
efisien.Head mayor dan head minor yang terjadi dihitung menggukan persamaan
Darcy Weisbach dimana kapasitas aliran puncak adalah 0.012 m3/s dengan total
kerugian head menggunakan software adalah 4.7841 m dan perhitungan manual
adalah 4.89 m. setelah didapatkan kerugian head pada masing-masing pipa,
diambil 10 titik sampel kerugian head pada pipa agar didapatkan grafik perbedaan
hasil perhitungan manual dan software. Berdasarkan grafik kita dapat mengetahui
apakah perancangan jaringan yang kita lakukan dapat digunakan atau tidak bisa
digunakan dan dibandingkan dengan hasil perhitungan manual menggunakan
persamaan Hazzen Williams adalah 2.21 %.
Kata kunci: Pemipaan, Pipe Flow Expert,
Kerugian, Minor, Darcy Weisbach,
kapasitas
i
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
PT. INALUM Power Plant is a company that has a housing employees
who every day require a lot of water supplies to meet the needs of everyday life.
Therefore, it is necessary to design an efficient network that water needs
diperumahan PT. INALUM met. Before the water used by consumers, it is being
collected and pumped from the river Simanimbo Asahan River tributary to the
water treatment to be processed so that the water can be consumed by consumers.
The distribution of water from the reservoir to the water treatment using the
principle of gravity, ie utilizing a height difference of water treatment to the
reservoir so that it does not require a pump for distribution. Once the water
reached the reservoir, it is easily the water to be distributed to housing PT.
INALUM. By using a piping network, there will be a major head loss and also a
minor head on each pipe caused by the pipe roughness, elevation, length of pipe,
pipe flow capacity, and also the diameter of the pipe. In this study, having
obtained the design of pipelines, then analyzed with Pipe Flow Expert software in
order to find the design more efficient pipelines. Head major and minor head are
calculated menggukan Darcy Weisbach equation where the peak flow capacity is
0012 m3 / s with a total head loss using the software is 4.7841 m and the manual
calculation is 4.89 m. once obtained head loss in each of the pipes, the samples
taken 10 points head loss in the pipe in order to obtain the graph difference
calculation result of manual and software. Based on the graph we can determine
whether the design of the network that we do can be used or can not be used and
compared with the results of manual calculations using the equations Hazzen
Williams is 2:21%.
Keywords :Piping, Pipe Flow Expert , Losses , Minor , Darcy Weisbach ,
capacity
ii
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas
segala kasih dan karunia-Nya yang telah memberikan berkat, hikmat serta
perlindungan mulai dari melakukan penelitian sampai saat ini, sehingga penulis
dapat menyelesaikan Laporan Penelitian Tugas Akhir di PT. INALUM Power
Plant, Paritohan.
Penelitian ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan
pendidikan
untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik
Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun yang menjadi judul
skripsi ini yaitu “Simulasi dan Perbandingan Distribusi Aliran Air Bersih dengan
Menggunakan Software Pipe Flow Expert pada Perumahan PT. INALUM Power
Plant, Paritohan”
Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua
pihak yang telah membantu penulis selama pelaksanaan Penelitian Tugas Akhir
maupun dalam penyusunan laporan. Untuk itu, melalui pengantar ini penulis
menyampaikan terima kasih kepada :
1. Kedua orang tua penulis, Ayahanda Kasman Tampubolon (+) dan Ibunda
Surya N Hutagaol, serta saudara-saudara penulis yaitu Arie Mardjan
Tampubolon dan Haris Gustaf Junior yang selalu memberikan doa dan
dukungan dan tidak pernah lelah untuk menyemangati penulis.
2. Bapak Ir. A. Halim Nasution, Msc selaku Dosen Pembimbing yang telah
meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan kepada penulis
dalam menyelesaikan skripsi ini.
3. Bapak Dr. Ing. Ir Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
4. Bapak Ir. M. Syahril Gultom, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak
Manurung, bapak Syam dan karyawan terkait yang telah
membimbing penulis di PT. INALUM, Paritohan yang telah membantu
dan memberikan data tentang perumahan dan pendistribusian nya.
iii
Universitas Sumatera Utara
6. Seluruh teman-teman penulis, baik Teknik Mesin 2011 juga teman- teman
yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah menemani dan
memberikan masukan serta semangat kepada penulis.
7. Kepada teman spesial penulis, Lia Pontina Marpaung yang selalu
memberikan doa dan motivasi yang luar biasa.
Penulis menyadari bahwa laporan ini belum sempurna, baik segi teknik
maupun segi materi. Oleh sebab itu, penulis juga mengharapkan kritik dan saran
yang bersifat membangun dari pembaca demi terciptanya laporan yang lebih baik
di masa yang akan datang. Akhir kata, penulis berharap laporan ini dapat
memberikan manfaat bagi pembacanya.
Medan,
Juni 2016
Agustinus Junedi
NIM.110401140
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN
ABSTRAK................................................................................................... i
ABSTRACT ................................................................................................ ii
KATA PENGANTAR .................................................................................. iii
DAFTAR ISI ............................................................................................... v
DAFTAR TABEL ........................................................................................ viii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................... ix
DAFTAR NOTASI ...................................................................................... xi
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................ 1
1.1 LatarBelakang ............................................................................. 1
1.2 TujuanPenelitian .......................................................................... 3
1.3 BatasanMasalah ........................................................................... 3
1.4 ManfaatPenelitian ........................................................................ 3
1.5 Metodologi Penulisan .................................................................. 4
1.6 SistematikaPenulisan ................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 6
2.1 Definisi Fluida ............................................................................ 6
2.2Sifat-Sifat Fluida ......................................................................... 6
2.2.1 Massa Jenis (Density)...........................................................6
2.2.2 Volume Jenis (Spesific Volume)...........................................7
2.2.3 Berat Jenis (Spesific Weight)................................................7
2.2.4 Gravitasi Jenis (Gravitasi Jenis)..........................................8
2.2.5 Kekentalan (Viscosity).........................................................8
2.3Kecepatan dan Aliran Kapasitas Fluida ......................................... 9
v
Universitas Sumatera Utara
2.4Energi dan Head ........................................................................... 11
2.5 Persamaan Kontinuitas ................................................................ 11
2.6Aliran Laminar atau Turbulen ....................................................... 12
2.7Head Loss .................................................................................... 13
2.7.1 Head Loss Mayor............................................................... 14
2.7.2 Head Loss Minor................................................................ 16
2.8 Metode Hardy Cross .................................................................... 21
2.9 Pipe Flow Expert Software........................................................... 23
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ....................................................... 25
3.1Tempat dan Waktu Penelitian........................................................ 25
3.1.1 Tempat Penelitian .......................................................... 25
3.1.2Waktu Penelitian............................................................. 25
3.2 Prosedur Penelitian ...................................................................... 25
3.3Metode Analisa dengan Menggunakan Pipe Flow Expert ............... 25
3.4 Perumahan........................................................................................ 29
BAB IV ANALISA DATA ........................................................................... 31
4.1 Jumlah Pemakaian Air ................................................................. 31
4.1.1 Kebutuhan Air Bersih pada Perumahan............................. 32
4.1.2 Kebutuhan Air Bersih untuk Asrama Karyawan............... 33
4.1.3 Kebutuhan Air Bersih untuk Kantor.................................. 33
4.1.4 Kebutuhan Air Bersih untuk Klinik................................... 33
4.1.5 Kebutuhan Air Bersih untuk Club House.......................... 33
4.1.6 Kebutuhan Air Bersih untuk Workshop............................ 34
4.1.7 Kebutuhan Air Bersih untuk Shop dan Barber Shop........ 34
4.1.8 Kebutuhan Air Bersih untuk Taman Bermain................... 34
4.1.9 Kebutuhan Air Bersih untuk Car Washing........................ 35
4.2Kapasitas Aliran Pipa.................................................................... 35
4.3 Estimasi Beban Puncak.......................................................................36
4.4 Analisa Kapasitas Aliran Fluida ................................................... 41
4.5 Perhitungan Head Loss Minor ...................................................... 56
vi
Universitas Sumatera Utara
4.6 Perhitungan Head Loss dengan Menggunakan Program Pipe
Flow Expert software .................................................................. 60
4.6.1 Hasil Perhitungan Software Pipe Flow Expert .................. 62
4.7 Pembahasan Hasil Perhitungan ..................................................... 64
4.7.1 Perhitungan Head Loss Menggunakan Simulasi................ 64
4.7.2 Perbandingan Head Loss Manual dengan Simulasi .......... 64
4.7.3 Perbandingan Total Head Loss Manual dengan Simulasi 65
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................... 66
5.1 Kesimpulan ................................................................................ 66
5.2 Saran .......................................................................................... 66
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. xiii
LAMPIRAN
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Koefisien kekasaran pipa Hazen- William ...................................... 15
Tabel 2.2 Nilai K Entrance ........................................................................... 18
Tabel 3.1 Nilai K Exit ................................................................................... 19
Tabel 3.1 Total Perumahan PT. INALUM Paritohan ..................................... 29
Tabel 4.1 Pemakaian Air Rata-Rata Perhari ................................................... 31
Tabel 4.2 Kebutuhan Total Perumahan PT. INALUM Power Plant…………. 35
Tabel 4.3 Estimasi Pemakaian Per Hari ............................................................ 36
Tabel 4.4 Kapasitas Aliran Air Pada Beban Puncak.......................................... 59
Tabel 4.5 Kebutuhan Total Air Per Loop........................................................... 60
Tabel4.6Perhitungan TotalHead LossManualdan Simulasi.......................... 64
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Grafik Kerapatan Air Sebagai Fungsi Temperatur ....................... 7
Gambar 2.2Perilaku dari sebuah fluida yang ditempatkan antara dua plat
paralel ........................................................................................ 10
Gambar 2.3 Profil Kecepatan pada Saluran Tertutup ...................................... 10
Gambar 2.4 Profil Kecepatan pada Saluran Terbuka ...................................... 16
Gambar 2.5 a. Percobaan untuk Mengetahui Jenis Aliran
b. Jenis Jenis Aliran dilihat dari Guratan Warna ........................... 13
Gambar 2.6 Flanged Elbow 90o ..................................................................... 16
Gambar 2.7Threaded tee............................................................................... 17
Gambar 2.8Macam-macam entrance ............................................................. 17
Gambar 2.9Macam-macam exit ..................................................................... 18
Gambar 2.10 Sudden Expansion......................................................................... 19
Gambar 2.11 Gradual Expansion....................................................................... 19
Gambar 2.12 Sudden Contraction...................................................................... 20
Gambar 2.13 Gradual Contraction.................................................................... 20
Gambar 2.14 Faktor gesekan untuk pipa (Diagram Moody)............................. 21
Gambar 2.15Jaringan pipa................................................................................ 22
Gambar 3.1 Proses Input Data ....................................................................... 26
Gambar 3.2 Proses Kalkulasi Data ................................................................ 27
Gambar 3.3 Proses Penampilan Data.................................................................. 27
Gambar 3.4 Alur Pengerjaan Skripsi.................................................................. 28
Gambar 3.5 Peta perumahan PT INALUM Paritohan........................................ 30
ix
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.1Grafik estimasi beban puncak ...................................................... 37
Gambar 4.2 Peta Aliran Distribusi Air Bersih ................................................ 38
Gambar 4.3 Kontur Wilayah Perumahan INALUM………………………….. 40
Gambar 4.4 Loop I iterasi 1 .......................................................................... 40
Gambar 4.5 Loop II iterasi 1 ......................................................................... 41
Gambar 4.6 Loop III iterasi 1 ........................................................................ 42
Gambar 4.7 LoopVI iterasi 1 ......................................................................... 43
Gambar 4.8 Loop V iterasi 1 ......................................................................... 44
Gambar 4.9 Loop VI iterasi 1 ........................................................................ 45
Gambar 4.10 Loop VII iterasi 1..................................................................... 46
Gambar 4.11 LoopVIII iterasi 1 .................................................................... 47
Gambar 4.12 Jaringan Distribusi pada Pipe Flow Expert ................................. 60
Gambar 4.13 Hasil Simulasi Menggunakan Pipe Flow Expert.......................... 61
Gambar 4.14 Grafik Perhitungan Head Loss dengan Simulasi.......................... 63
Gambar 4.15 Grafik Perbandingan Head Loss Manual dengan Simulasi.......... 64
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
SIMBOL
KETERANGAN
SATUAN
ρ
massa jenis
kg/m3
m
massa
kg
V
volume
m³
volume jenis
m3/kg
�
berat jenis fluida
N/m3
�
percepatan gravitasi
m/s2
P
Tekanan
N/m2
T
ν
Temperatur
K
Viskositas kinematik
m2/s
μ
Viskositas dinamik
Q
laju aliran fluida
A
luas penampang aliran
v
kecepatan rata-rata aliran fluida
m/s
W
laju aliran berat fluida
N/s
ṁ
laju aliran massa fluida
kg/s
W
berat fluida
N
z
beda ketinggian
m
L
panjang pipa
m
D
diameter
m
Ht
head loss total
m.hd
Hlf
head loss mayor
m.hd
υ
kg/m.s
m³/s
m²
xi
Universitas Sumatera Utara
Hlm
head loss minor
m.hd
f
faktor gesekan
Hf
kerugian gesekan dalam pipa
C
koefisien kekasaran pipa Hazen – Williams
K
koefisien minor losses
m.hd
L/D
panjang ekivalen
m
Re
Reynolds
EF
energi tekanan
Joule
Ek
Energi kinetic
Joule
Ep
Energi potensial
Joule
m.hd
xii
Universitas Sumatera Utara