BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.12 Pipe Flow Expert Software
2.12.1 Fungsi Aplikasi Software Pipe Flow
Pipe flow ini dirancang untuk membantu insinyur untuk menggambar sistem jaringan pipa kompleks kemudian menganalisa dan memecahkan berbagai masalah di dalam sebuah jaringan pipa tersebut. Program ini juga bisa digunakan untuk melakukan simulasi perancangan terhadap sebuah jaringan pipa untuk mendapatkan sejumlah hasil yang nantinya akan menjadi acuan untuk melakukan perancangan yang sebenarnya di lapangan.
Sistem penggambaran pipa dengan menggambar titik sambungan dan pipa yang menjadi penghubung antar titik (node). Secara horizontal, vertikal atau diagonal dapat digunakan untuk menghubungkan satu titik ke titik lain. Data- data fisik yang dimasukkan oleh pengguna dan biasanya meliputi:
1. Diameter pipa, panjang pipa dan material pipa pada setiap pipa penghubung 2. Ketinggian (elevasi) masing-masing titik (node)
3. Aliran masuk dan aliran keluar pada setiap titik sambungan
4. Ketinggian tangki dan tinggi fuida di dalam tangki serta tekanan setiap tangki 5. Data kinerja untuk setiap pompa
Kotak input data terletak di sisi kiri panel gambar. kotak input ini akan menampilkan data untuk node yang sedang dipilih atau pipa dan dapat digunakan untuk mengubah data. Data untuk node, pipa, pompa dan lain-lain dapat diubah pada setiap saat selama proses desain.
Adapun hasil analisis sistem jaringan pipa dengan menggunakan pipe flow expert software ini meliputi :
1. Kapasitas aliran (Q) pada setiap pipa 2. Kecepatan Aliran (V) pada setiap pipa 3. Aliran massa pada setiap pipa
4. Reynold number (Re) 5. Nilai head loss Mayor 6. Nilai head loss Minor
7. Kehilangan tekanan pada setiap pipa
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 3.1.1.Tempat Penelitian
Adapun tempat untuk penulis melakukan penelitian adalah di Kompleks Perumahan PT. Toba Pulp Lestari, Tbk.
3.1.2.Waktu Penelitian
Penelitian di Kompleks Perumahan PT. Toba Pulp Lestari, Tbk. dilakukan mulai 10 Mei 2017 – 15 Mei 2017.
3.2. Prosedur Penelitian
Dalam melakukan penelitian ini penulis langsung melakukan survey ke kompleks perumahan PT. Toba Pulp Lestari, Tbk untuk mengumpulkan data-data dalam menganalisa sistem pendistribusian aliran air bersih, dan kebutuhan air bersih total pada jam puncak yang dibutuhkan di perumahan PT. Toba Pulp Lestari, Tbk
Perhitungan dengan menggunakan program Pipe Flow Software menggunakan rumus Darcy-Weisbach. Perhitungan analisa dilakukan pada masing masing pipa. Adapun pemasukan data-data pada program disesuaikan melalui data dan gambar yang diperoleh dari pihak perusahaan, dan memasukan data data yang sama dengan penghitungan manual secara umumnya.
Langkah-langkah yang penulis lakukan dalam penelitian ini adalah : 1. Studi literatur
Studi literatur yang dilakukan adalah mencari bahan-bahan yang berkaitan dengan sistem distribusi air.
diperoleh data yang sistematis dan sesuai dengan tujuan yang diharapkan.
b. Riset pustaka
Pengumpulan data-data yang diperoleh dari buku-buku referensi diberbagai tempat dan sumber-sumber yang ada kaitanya dengan objek yang diteliti, yang nantinya berguna untuk mengembangkan hasil interview dan observasi.
c. Metode Interview
Suatu metode pengumpulan data, melalui wawancara dengan pihak instansi/perusahaan yang bersangkutan untuk memperoleh data-data yang diperlukan.
3.3 Metode Analisa Dengan Menggunakan Pipe Flow Expert 1. Input data
Data yang diperoleh dari hasil survei kemudian dimasukan ke dalam input data pada program pipe flow expert, data meliputi :
- Diameter pipa - Material pipa - Panjang pipa
- Data-data pendukung pipa : valve, fitting, tee, reducer,dll - Nilai elevasi masing-masing komponen
- Sifat – sifat fluida : temperatur, densitas, massa jenis, viskositas, tekanan dll
Dengan menggunakan aplikasi Pipe Flow Expert data yang diperoleh kemudian dimasukkan sesuai dengan sistem pemipaan yang akan dianalisa dan kemudian akan didapat output berupa hasil perhitungan seperti terlihat pada gambar 3.1
Gambar 3.1 Proses Input Data
Gambar diatas merupakan proses input data, data-data seperti material pipa, panjang pipa, diameter pipa, kekasaran dinding pipa, dimasukkan sesuai dengan data-data yang dijumpai di lapangan.
2. Kalkulasi data
Melakukan perhitungan terhadap jaringan pipa sehingga dapat diketahui hasil akhirnya. Kalkulasi dapat berjalan jika data masukan lengkap dan sesuai dengan hukum-hukum fluida. Dimana perhitungan meliputi nilai kerugian faktor gesekan akibat kekasaran pipa, kerugian head mayor, dan kerugian head minor.
Gambar 3.2 Proses Kalkulasi Data
3. Hasil akhir analisa aliran fluida
Menampilkan hasil dari kalkulasi data yang merupakan tujuan akhir dari simulasi yang dilakukan.
Gambar 3.3 Proses Penampilan Data
Skema alur pengerjaan skripsi :
Gambar 3.4 Alur pengerjaan skripsi Mulai
Survey
Analisa data
Menghitung kebutuhan pada perumahan
Membuat estimasi pada beban puncak
Menghitung analisa kapasitas air
Menghitung jaringan pipa dengan metode Hazzen- Williams dan Darcy-Weisbach
Melakukan Simulasi pada jaringan pipa
Analisa di setiap pipa
Hasil
Kesimpulan
Selesai Ya Tidak
Study Literatur
Pengambilan Data
Tabel 3.1 Total Perumahan TPL
No Tipe Perumahan Jumlah
1 Rumah tipe C 19
2 Rumah tipe D 68
3 Rumah tipe E 36
4 Rumah tipe F 17
5 Mess 7
Total 147
Jadi total perumahan yang ada dalam kompleks perumahan ini adalah 1427 rumah dan mess. Untuk lebih jelasnya tentang perumahan dan bagaimana tipe tipe nya berikut kami paparkan gambar denah perumahan TPL :
Gambar 3.5 Peta perumahan TPL
pada perumahan ini terdiri dari 140 kepala keluarga dan 240 pekerja yang tingal didalam 7 mess.
4.2 Kebutuhan Air Bersih Pada Perumahan
Pada perumahan ini terdapat sekitar 140 kepala keluarga dan jika dirata ratakan setiap keluarga terdiri dari 5 orang yaitu 2 orang tua dan 3 anak. Jadi dapat kita hitung jumlah pengguna air bersih pada perumahan : 140 x 5 orang = 700 orang.
Tabel 4.1 Pemakaian Air Rata-Rata Pada Kompleks Perumahan No Jenis Gedung Pemakaia
n air rata
Dengan standard kebutuhan air setiap penghuni adalah sebesar 250 liter/hari.org (untuk keperluan rumah tangga)
penghuni didalam perumahan tpl dapat dihitung sebagai berikut :
Kebutuhan air penghuni perumahan = Total Penghuni x kebutuhan air rata rata = 700 org x 250 liter/hari.org
= 175.000 liter/hari
4.3 Kebutuhan Air Bersih Pada Mess
Pada perumahan ini terdapat 7 mess dimana 1 mess terdiri dari 20 kamar dan dalam 1 kamar terdapat masing masing 2 pekerja.Diperkirakan kebutuhan air tiap orang nya adalah sebesar 120 liter/hari. Maka kebutuhan air bersih pada mess pekerja dalam kompleks perumahan ini ialah :
Jumlah orang = 7 x 40 org = 280 org
Kebutuhan air per orang = 120 liter/hari.org
Total kebutuhan air per hari = 280 org x 120 liter/hari.org = 33.600 liter/hari
4.4. Kebutuhan Air Bersih Untuk Kantin
Pada kompleks perumahan ini terdapat 2 kantin dan jumlah orang yang berkunjung di kantin tersebut yaitu sekitar 200 orang perharinya dimana kebutuhan air pada setiap orang nya sebesar 30 liter/hari.Kebutuhan total kantin pada setiap harinya :
Jumlah pengunjung = 200 org
Kebutuhan air per orang = 30 liter/hari.org Kebutuhan air total per hari = 200 x 30 liter/hari.org
= 6000 liter/hari.org
4.5 Kebutuhan Air Untuk Fasilitas Lainnya
Pada kompleks perumahan terdapat 1 unit puskesmas dan diperkirakan jumlah kebutuhan air dalam puskesmas yaitu sekitar 400 liter/hari.
Adapun fasilitas lainnya seperti 1 lapangan bola kaki, 1 lapangan futsal dan juga 1 lapangan volley. Diperkirakan setiap harinya terdapat kurang lebih 60 pengunjung dan kebutuhan setiap orangnya sekitar 20 liter/hari.org. maka jumlah kebutuhan air bersih perharinya adalah :
Q total = 175.000 liter/hari + 33.600 liter/hari + 6000 liter/hari + 1600 liter/hari = 216.700 liter/hari
4.6 Kapasitas Aliran Pipa
Dalam merencanakan suatu jaringan pipa untuk pendistribusian 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.
Untuk mengatasi losses berupa kebocoran yang terjadi selama pendistribusian air, maka kapasitas total tersebut harus ditambahkan sebesar 10%- 20%.
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)
Dalam perencanaan ini diambil faktor sebesar 10%, sehingga kapasitas total air bersih yang didistribusikan pada kompleks perumahan TPL adalah :
= 10% (216.700 liter/hari) + 216.700 liter/hari
= 237.820 liter/hari
Total kapasitas air yang di distribusikan adalah 237.820 liter = 0,0027525453 m3/s
4.7 Perkiraan Beban Puncak
Berikut tabel perkiraan kapasitas air ang digunakan pada tiap jam nya.
Table 4.2 Estimasi Pemakaian Air Per Hari (liter)
Jam Rumah Mess Kantin Fasilitas lainnya Total
00.00 - 01.00 1750 336 0 0 2086
Gambar 4.1 Grafik Perkiraan Pemakaian Air Pada Beban Puncak
Kebutuhan air jam puncak diartikan sebagai pemakaian air tertinggi pada jam-jam tertentu selama periode satu hari, besarnya 1,56 kali kebutuhan harian rata-rata. Kebutuhan air jam puncak (Qpeak)
Dengan rumus : Qpeak (C1) (Q rata rata)
Qpeak = (1,56 ) (0.009518889 m3/detik) = 0,014849466 m3/detik
0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 0.01
00.00 -… 01.00 -… 02.00 -… 03.00 -… 04.00 -… 05.00 -… 06.00 -… 07.00 -… 08.00 -… 09.00 -… 10.00 -… 11.00 -… 12.00 -… 13.00 -… 14.00 -… 15.00 -… 16.00 -… 17.00 -… 18.00 -… 19.00 -… 20.00 -… 21.00 -… 22.00 -… 23.00 -…
Grafik Estimasi Beban Puncak
kapasitas air(m3/dtk)
Berikut gambar dari peta aliran pendistribusian perumahan :
lain nya adalah :
1. tahan pecah 2. tahan lama
3. sambungannya menggunakan ulir 4. permukaannya kuat
5. tahan terhadap tekanan/ beban dari luar
6. harga terjangkau dan banyak terdapat dipasaran
Ukuran pipa galvanis yang digunakan adalah pipa dengan diameter 2 inci, 3 inci dan 4 inci.
Pipa ini diletakkan dengan posisi diatas tanah dengan beberapa tujuan seperti berikut ini :
1. jenis tanah yang berada dekat dengan sumber air 2. untuk mempermudah perawatan
4.9 Analisa Kapasitas Aliran Fluida
Setelah menentukan besarnya kapasitas aliran fluida yang mengalir dalam pipa – pipa pada suatu jaringan pipa dengan cara menaksirnya, maka persoalan di atas belum dapat dianggap selesai begitu saja. Langkah selanjutnya ialah dengan mencari harga kerugian head ( head loses ) perpanjang pipa untuk memoeroleh kesetimbangan aliran fluida pada setiap pipa
Head loses ( kerugian head ) yang terjadi dapat dihitung Dengan menggunakan rumus empiris.
Yaitu :
Misalnya Untuk pipa no. 1 pada loop I diperoleh :
Q = laju aliran ( ditaksir dari Q beban puncak yang telah diperoleh sebesar 0,014849466 m3/detik , diasumsikan nilai Q
= 0.005124562 m3/detik
C = koefisien kekasaran pipa Hazen – Williams = 120 ( untuk pipa galvanize iron )
L = Panjang Pipa = 34 m
d = Diameter pipa = 0,1016 m Sehingga diperoleh :
= 0.196076569 m3/s
Perhitungan secara manual :
Gambar 4.3 Loop I literasi 1
3 70 0.0508 0.001777909 0.023464424 1.642509678 923.8435025 4 70 0.0508 0.000627497 0.003417109 0.239197628 381.193262 5 20 0.0762 -0.003241635 -0.009975812 -0.199516247 61.5480297 6 106 0.1016 -0.009724904 -0.018865557 -1.999749068 205.6317542
0.34402924 1701.317777
Gambar 4.4 Loop II literasi 1 LOOP 2
Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir
Rumus
Empiris hf x L
3 70 0.0508 -0.001777909 -0.023464424 -1.642509678 923.8435025 7 32 0.0762 0.003346652 0.010581913 0.338621218 101.1820824 8 32 0.0762 -0.001150412 -0.001467619 -0.046963822 40.82348101 9 70 0.0508 0.001673326 0.020974968 1.46824775 877.4427398
0.117395468 1943.291806
Gambar 4.5 Loop III literasi 1
LOOP 3
Pipa
Panjang (L)
Diameter (d)
Laju Aliran
(Q₀) Unit head Loss
Head Loss
(hl) hl/Q
no (m) (m) (m³/s) Hf (m)
Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir
Rumus
Empiris hf x L
9 70 0.0508 -0.001673326 -0.020974968 -1.46824775 877.4427398 10 38 0.0762 0.001673326 0.002935342 0.111542993 66.65945139 11 70 0.0508 0.001673326 0.020974968 1.46824775 877.4427398 12 38 0.0762 -0.000737795 -0.000645232 -0.024518806 33.23254575
0.087024187 1854.777477
Gambar 4.6 Loop IV literasi 1
15 70 0.0508 0.000973096 0.007694232 0.538596257 553.4872791 16 38 0.0762 -0.000894881 -0.000922148 -0.035041609 39.15784239
0.205330798 1063.319851
Gambar 4.7 Loop V literasi 1 LOOP 5
Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir
Rumus
Empiris hf x L
4 70 0.0508 -0.000627497 -0.003417109 -0.239197628 381.193262 8 32 0.0762 0.001150412 0.001467619 0.046963822 40.82348101 13 70 0.0508 0.000737795 0.004610609 0.322742656 437.442184 14 32 0.0762 -0.00210182 -0.004475447 -0.14321429 68.13822778
-0.01270544 927.5971547
Gambar 4.8 Loop VI literasi 1 LOOP 6
Pipa
Panjang (L)
Diameter (d)
Laju Aliran
(Q₀) Unit head Loss
Head Loss
(hl) hl/Q
no (m) (m) (m³/s) Hf (m)
Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir
Rumus
Empiris hf x L
14 32 0.0762 0.00210182 0.004475447 0.14321429 68.13822778 19 60.4 0.0508 0.000596586 0.003112235 0.187979013 315.0912239 20 32 0.0762 -0.00154829 0.002542503 -0.081360089 52.54835243 21 60.4 0.0508 -0.000700606 0.004189902 -0.253070099 361.216003
-0.003236885 796.9938071
Gambar 4.9 Loop VII literasi 1
18 38 0.0762 -0.000710904 -0.000602400 -0.022891199 32.20012621 19 60.4 0.0508 -0.000596586 -0.003112235 -0.187979013 315.0912239
-0.073277305 624.9672071
Gambar 4.10 Loop VIII literasi 1 LOOP 8
Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir
Rumus
Empiris hf x L
18 38 0.0762 0.000710904 0.000602400 0.022891199 32.20012621 24 39.6 0.0508 0.000062337 0.000047682 0.001888219 30.29050184 25 38 0.0762 -0.000656675 -0.000520155 -0.019765903 30.09997744 26 39.6 0.0508 -0.000355452 -0.001194049 -0.04728433 133.0259207
-0.042270815 225.6165262
Gambar 4.11 Loop IX literasi 1 LOOP 9
Pipa
Panjang (L)
Diameter (d)
Laju Aliran
(Q₀) Unit head Loss
Head Loss
(hl) hl/Q
no (m) (m) (m³/s) Hf (m)
Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir
Rumus
Empiris hf x L
20 32 0.0762 0.00154829 0.002542503 0.081360089 52.54835243 22 39.6 0.0508 -0.000774145 -0.005039629 -0.1995693 257.7931788 23 28 0.0762 -0.00123213 -0.001666285 -0.046655976 37.86611475 26 39.6 0.0508 0.000355452 0.001194049 0.04728433 133.0259207 27 4 0.0762 -0.001020235 -0.001175249 -0.004700998 4.607759891
-0.122281856 485.8413265
Gambar 4.12 Loop X literasi 1
29 28 0.0762 -0.000561774 -0.000389694 -0.010911431 19.4231688 30 58.6 0.0508 -0.000479162 -0.002074769 -0.121581436 253.7376418
-0.058965002 437.8439291
Gambar 4.13 Loop XI literasi 1
LOOP 11
Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir
Rumus
Empiris hf x L
29 28 0.0762 0.000561774 0.000389694 0.010911431 19.4231688 31 55.4 0.0508 0.000150435 0.000243317 0.01347977 89.60527791 32 28 0.0762 -0.000539245 -0.000361276 -0.010115725 18.75905265 33 55.4 0.0508 -0.00024076 -0.000580776 -0.032174963 133.6391543
-0.017899487 261.4266537
Gambar 4.14 Loop XII literasi 1 LOOP 12
Pipa
Panjang (L)
Diameter (d)
Laju Aliran
(Q₀) Unit head Loss
Head Loss
(hl) hl/Q
no (m) (m) (m³/s) Hf (m)
Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir
Rumus
Empiris hf x L
33 55.4 0.0508 0.00024076 0.000580776 0.032174963 133.6391543 34 20 0.0762 -0.00041768 -0.000225214 -0.004504281 10.78404737 37 8 0.1016 -0.000991161 -0.000276025 -0.002208201 2.227893118 40 47.4 0.1016 -0.001524864 -0.000612434 -0.029029375 19.03735362 41 20 0.0762 0.000593003 0.000430715 0.008614298 14.52656781
0.005047404 180.2150163
Gambar 4.15 Loop XIII literasi 1
37 8 0.1016 0.000991161 0.000276025 0.002208201 2.227893118 38 58 0.0762 -0.000533702 -0.000354436 -0.020557272 38.51826019 39 47 0.0762 -0.000380559 -0.000189590 -0.008910729 23.41484131
-0.007454632 98.69599888
Gambar 4.16 Loop XIV literasi 1 LOOP 14
Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir
Rumus
Empiris hf x L
38 58 0.0762 0.000533702 0.000354436 0.020557272 38.51826019 40 47.4 0.1016 0.001524864 0.000612434 0.029029375 19.03735362 42 14.6 0.1016 0.002117868 0.001124591 0.016419034 7.752623647 43 83 0.0762 -0.000907657 -0.000946651 -0.078572037 86.56578122 44 56 0.0762 -0.000907657 -0.000946651 -0.053012459 58.40582829
Gambar 4.17 Loop XV literasi 1 LOOP 15
Pipa
Panjang (L)
Diameter (d)
Laju Aliran
(Q₀) Unit head Loss
Head Loss
(hl) hl/Q
no (m) (m) (m³/s) Hf (m)
Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir
Rumus
Empiris hf x L
30 58.6 0.0508 0.000479162 0.002074769 0.121581436 253.7376418 41 20 0.0762 -0.000593003 -0.000430715 -0.008614298 14.52656781 42 14.6 0.1016 -0.002117868 -0.001124591 -0.016419034 7.752623647 45 20 0.0762 0.001296654 0.001831299 0.03662598 28.24653284 46 44 0.1016 -0.003025526 -0.002175522 -0.095722958 31.63845177
0.037451125 335.9018178
45 20 0.0762 -0.001296654 -0.001831299 -0.03662598 28.24653284 47 20 0.0762 0.002161089 0.004711716 0.094234313 43.60501234 48 39.6 0.1016 -0.00432218 -0.004208546 -0.166658415 38.55887892
0.090519218 368.2036029
Gambar 4.19 Loop XVII literasi 1 LOOP 17
Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir
Rumus
Empiris hf x L
5 20 0.0762 0.003241635 0.009975812 0.199516247 61.5480297 21 60.4 0.0508 0.000700606 0.004189902 0.253070099 361.216003 47 20 0.0762 -0.002161089 -0.004711716 -0.094234313 43.60501234 49 60.4 0.1016 -0.006483269 -0.008910473 -0.53819258 83.01253273
Dari perhitungan iterasi I di atas, diperoleh koreksi kapasitas jaringan untuk setiap loop, Dengan menggunakan persamaan ini :
∑ ∑
Dimana untuk harga n diambil sebesar 1,85 untuk persamaan Hazen – Williams. Maka diperoleh koreksi loop nya yaitu :
Loop hl hl/Q ΔQ
1 0.34402924 1701.317777 -0.000109305 2 0.117395468 1943.291806 -0.000032654 3 0.087024187 1854.777477 -0.000025362 4 0.205330798 1063.319851 -0.000104380 5 -0.01270544 927.5971547 0.000007404 6 -0.003236885 796.9938071 0.000002195 7 -0.073277305 624.9672071 0.000063378 8 -0.042270815 225.6165262 0.000101274 9 -0.122281856 485.8413265 0.000136049 10 -0.058965002 437.8439291 0.000072795 11 -0.017899487 261.4266537 0.000037010 12 0.005047404 180.2150163 -0.000015139 13 -0.007454632 98.69599888 0.000040828 14 -0.065578815 210.279847 0.000168575 15 0.037451125 335.9018178 -0.000060267 16 0.090519218 368.2036029 -0.000132887 17 -0.179840546 549.3815778 0.000176946
Selanjutnya dapat dicari koreksi kapasitas pada setiap loop nya, kemudian setelah koreksi kapasitas ditemukan kemudian dilakukan penjumlahan kapasitas tiap pipa dengan koreksi kapasitas tiap loop sehingga diperoleh laju aliran yang baru.
2 0.005124562 -0.000109305 0.005015257
3 0.001777909 -0.000076651 0.001701258
4 0.000627497 -0.000116709 0.000510788
5 -0.003241635 -0.000286251 -0.003527886
6 -0.009724904 -0.000109305 -0.009834209
Loop 2
Pipa Laju Aliran (Q₀) m³/s Koreksi Kapasitas
(∆Q) Laju Aliran (Q) m³/s
No mula-mula m³/s akhir
3 -0.001777909 0.000076651 -0.001701258
7 0.003346652 -0.000032654 0.003313998
8 -0.001150412 -0.000040058 -0.00119047
9 0.001673326 -0.000007292 0.001666034
Loop 3
Pipa
Laju Aliran (Q₀)
m³/s Koreksi Kapasitas (∆Q) Laju Aliran (Q) m³/s
No mula-mula m³/s akhir
9 -0.001673326 0.000007292 -0.001666034
10 0.001673326 -0.000025362 0.001647964
11 0.001673326 -0.000025362 0.001647964
12 -0.000737795 0.000079018 -0.000658777
Loop 4
Pipa
Laju Aliran (Q₀)
m³/s Koreksi Kapasitas (∆Q) Laju Aliran (Q) m³/s
No mula-mula m³/s akhir
12 0.000737795 -0.000079018 0.000658777
13 -0.000737795 -0.000111784 -0.000849579
15 0.000973096 -0.00010438 0.000868716
16 -0.000894881 -0.000167758 -0.001062639
Loop 5
Pipa
Laju Aliran (Q₀)
m³/s Koreksi Kapasitas (∆Q) Laju Aliran (Q) m³/s
No mula-mula m³/s akhir
4 -0.000627497 0.000116709 -0.000510788
8 0.001150412 0.000040058 0.00119047
13 0.000737795 0.000111784 0.000849579
14 -0.00210182 0.000005209 -0.002096611
Loop 6
Pipa
Laju Aliran (Q₀)
m³/s Koreksi Kapasitas (∆Q)
Laju Aliran (Q) m³/s
No mula-mula m³/s akhir
14 0.00210182 -0.000005209 0.002096611
19 0.000596586 -0.000061183 0.000535403
20 -0.00154829 -0.000133854 -0.001682144
21 -0.000700606 -0.000174751 -0.000875357
19 -0.000596586 0.000061183 -0.000535403
Loop 8
Pipa
Laju Aliran (Q₀)
m³/s Koreksi Kapasitas (∆Q) Laju Aliran (Q) m³/s
No mula-mula m³/s akhir
18 0.000710904 0.000037896 0.000748800
24 0.000062337 0.000101274 0.000163611
25 -0.000656675 0.000101274 -0.000555401
26 -0.000355452 -0.000034775 -0.000390227
Loop 9
Pipa
Laju Aliran (Q₀) m³/s
Koreksi Kapasitas
(∆Q) Laju Aliran (Q) m³/s
No mula-mula m³/s akhir
20 0.00154829 0.000133854 0.001682144
22 -0.000774145 0.000268936 -0.000505209
23 -0.00123213 0.000063254 -0.001168876
26 0.000355452 0.000034775 0.000390227
27 -0.001020235 0.000136049 -0.000884186
Loop 10
Pipa Laju Aliran (Q₀) m³/s Koreksi Kapasitas
(∆Q) Laju Aliran (Q) m³/s
No mula-mula m³/s akhir
23 0.00123213 -0.000063254 0.001168876
28 0.000211895 0.000072795 0.00028469
29 -0.000561774 0.000035785 -0.000525989
30 -0.000479162 0.000133062 -0.0003461
Loop 11
Pipa Laju Aliran (Q₀) m³/s Koreksi Kapasitas
(∆Q) Laju Aliran (Q) m³/s
No mula-mula m³/s akhir
29 0.000561774 -0.000035785 0.000525989
31 0.000150435 0.00003701 0.000187445
32 -0.000539245 0.00003701 -0.000502235
33 -0.00024076 0.000052149 -0.000188611
Loop 12
Pipa Laju Aliran (Q₀) m³/s Koreksi Kapasitas
(∆Q) Laju Aliran (Q) m³/s
No mula-mula m³/s akhir
33 0.00024076 -0.000052149 0.000188611
34 -0.00041768 -0.000015139 -0.000432819
37 -0.000991161 -0.000055967 -0.001047128
40 -0.001524864 -0.000183714 -0.001708578
41 0.000593003 0.000045128 0.000638131
38 -0.000533702 -0.000127747 -0.000661449
39 -0.000380559 0.000040828 -0.000339731
Loop 14
Pipa Laju Aliran (Q₀) m³/s Koreksi Kapasitas
(∆Q) Laju Aliran (Q) m³/s
No mula-mula m³/s akhir
38 0.000533702 0.000127747 0.000661449
40 0.001524864 0.000183714 0.001708578
42 0.002117868 0.000228842 0.00234671
43 -0.000907657 0.000168575 -0.000739082
44 -0.000907657 0.000168575 -0.000739082
Loop15
Pipa Laju Aliran (Q₀) m³/s Koreksi Kapasitas
(∆Q) Laju Aliran (Q) m³/s
No mula-mula m³/s akhir
30 0.000479162 -0.000133062 0.0003461
41 -0.000593003 -0.000045128 -0.000638131
42 -0.002117868 -0.000228842 -0.00234671
45 0.001296654 0.00007262 0.001369274
46 -0.003025526 -0.000060267 -0.003085793
Loop16
Pipa Laju Aliran (Q₀) m³/s Koreksi Kapasitas
(∆Q) Laju Aliran (Q) m³/s
No mula-mula m³/s akhir
22 0.000774145 -0.000268936 0.000505209
45 -0.001296654 -0.00007262 -0.001369274
47 0.002161089 -0.000309833 0.001851256
48 -0.00432218 -0.000132887 -0.004455067
Loop17
Pipa Laju Aliran (Q₀) m³/s Koreksi Kapasitas
(∆Q) Laju Aliran (Q) m³/s
No mula-mula m³/s akhir
5 0.003241635 0.000286251 0.003527886
21 0.000700606 0.000174751 0.000875357
47 -0.002161089 0.000309833 -0.001851256
49 -0.006483269 0.000176946 -0.006306323
Dari table diatas dapat lihat bahwa koreksi kapasitas laju aliran belum mendekati atau sama dengan nol, maka kita akan melanjutkan ke iterasi selanjutnya sampai koreksi kapasitas nya sampai mendekati atau sama dengan nol.
Adapun iterasi yang dilakukan yaitu sampai pada iterasi 10
Berikut nilai kapasitas dan head losses yang diperoleh setelah melakukan 10 kali iterasi :
3 70 0.0508 0.001733944 0.022402276 1.568159322 904.3886779 4 70 0.0508 0.000541978 0.002605814 0.182406948 336.5578455 5 20 0.0762 -0.003761316 0.013134494 -0.262689872 69.83988362 6 106 0.1016 -0.009970428 0.01975615 -2.094151942 210.0363136
-0.002131627 1644.647113
Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir
Rumus
Empiris hf x L
3 70 0.0508 -0.001733944 0.022402276 -1.568159322 904.388677934 7 32 0.0762 0.003145093 0.009433147 0.301860719 95.978312462 8 32 0.0762 -0.001191966 0.001567194 -0.050150215 42.073527849 9 70 0.0508 0.001596324 0.019224329 1.345703058 843.001206608
0.029254240 1885.441725
Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir
Rumus
Empiris hf x L
9 70 0.0508 -0.001596324 0.019224329 -1.345703058 843.0012066 10 38 0.0762 0.001548769 0.002543958 0.096670409 62.41757761 11 70 0.0508 0.001548769 0.018178271 1.272478951 821.6066765 12 38 0.0762 -0.000687103 0.00056562 -0.021493576 31.28144654
Loop 4
Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir
Rumus
Empiris hf x L
12 38 0.0762 0.000687103 0.00056562 0.021493576 31.28144654 13 70 0.0508 -0.000753039 0.004788391 -0.335187356 445.1128767 15 70 0.0508 0.000797847 0.005328789 0.373015261 467.5273087 16 38 0.0762 -0.001219079 0.001633780 -0.062083642 50.92667621
-0.002762161 994.8483082
Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir
Rumus
Empiris hf x L
4 70 0.0508 -0.000541978 0.002605814 -0.182406948 336.5578455 8 32 0.0762 0.001191966 0.001567194 0.050150215 42.07352785 13 70 0.0508 0.000753039 0.004788391 0.335187356 445.1128767 14 32 0.0762 -0.00243676 0.005883534 -0.188273086 77.263697
0.014657536 901.0079471
Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir
Rumus
Empiris hf x L
14 32 0.0762 0.00243676 0.005883534 0.188273086 77.263697 19 60.4 0.0508 0.000622572 0.003367658 0.203406553 326.7197251 20 32 0.0762 -0.001655221 0.002876857 -0.092059417 55.61759829 21 60.4 0.0508 -0.000799828 0.005353293 -0.323338876 404.2605116
-0.023718654 863.8615321
18 38 0.0762 -0.000795195 0.000741158 -0.028164010 35.41774072 19 60.4 0.0508 -0.000622572 0.003367658 -0.203406553 326.7197251
0.008313245 720.1981188
Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir
Rumus
Empiris hf x L
18 38 0.0762 0.000795195 0.000741158 0.028164010 35.41774072 24 39.6 0.0508 0.000295577 0.000848825 0.033613453 113.7214784 25 38 0.0762 -0.000423435 0.000230988 -0.008777559 20.72941278 26 39.6 0.0508 -0.000404078 0.001513693 -0.059942256 148.3432811
-0.006942351 318.211913
Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir
Rumus
Empiris hf x L
20 32 0.0762 0.001655221 0.002876857 0.092059417 55.61759829 22 39.6 0.0508 -0.000557288 0.002743625 -0.108647537 194.9576105 23 28 0.0762 -0.001058045 0.001257093 -0.035198597 33.26758022 26 39.6 0.0508 0.000404078 0.001513693 0.059942256 148.3432811 27 4 0.0762 -0.000738369 0.000646161 -0.002584643 3.500475893
Loop 10
Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir
Rumus
Empiris hf x L
23 28 0.0762 0.001058045 0.001257093 0.035198597 33.26758022 28 58.6 0.0508 0.000319676 0.000981275 0.057502728 179.8781503 29 28 0.0762 -0.00052635 0.000345456 -0.009672768 18.37706399 30 58.6 0.0508 -0.000403062 0.00150666 -0.088290265 219.0488426
-0.005261708 450.5716372
Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir
Rumus
Empiris hf x L
29 28 0.0762 0.00052635 0.000345456 0.009672768 18.37706399 31 55.4 0.0508 0.000222792 0.000503143 0.027874127 125.1127839 32 28 0.0762 -0.000466888 0.000276744 -0.007748831 16.5967671 33 55.4 0.0508 -0.000231452 0.000539921 -0.029911609 129.2346085
-0.000113545 289.3212235
Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir
Rumus
Empiris hf x L
33 55.4 0.0508 0.000231452 0.000539921 0.029911609 129.2346085 34 20 0.0762 -0.000354631 0.000166388 -0.003327757 9.383715907 37 8 0.1016 -0.001054741 0.000309672 -0.002477374 2.348798342 40 47.4 0.1016 -0.001672655 0.000726748 -0.034447834 20.59470376 41 20 0.0762 0.000624371 0.000473809 0.009476189 15.17717611
-0.000865167 176.7390026
37 8 0.1016 0.001054741 0.000309672 0.002477374 2.348798342 38 58 0.0762 -0.000617913 0.000464783 -0.026957414 43.6265519 39 47 0.0762 -0.00025393 0.000089692 -0.004215542 16.6011981
-0.000048793 103.4941033
Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir
Rumus
Empiris hf x L
38 58 0.0762 0.000617913 0.000464783 0.026957414 43.6265519 40 47.4 0.1016 0.001672655 0.000726748 0.034447834 20.59470376 42 14.6 0.1016 0.002297027 0.001306890 0.019080596 8.306648461 43 83 0.0762 -0.000696817 0.000580503 -0.048181733 69.14546194 44 56 0.0762 -0.000696817 0.000580503 -0.032508157 46.65235986 -0.000204047 188.3257259
Loop 15
Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir
Rumus
Empiris hf x L
30 58.6 0.0508 0.000403062 0.00150666 0.088290265 219.0488426 41 20 0.0762 -0.000624371 0.000473809 -0.009476189 15.17717611 42 14.6 0.1016 -0.002297027 0.001306890 -0.019080596 8.306648461 45 20 0.0762 0.001263326 0.001745172 0.034903438 27.62821188 46 44 0.1016 -0.002993845 0.002133566 -0.093876890 31.35663005
0.000760028 301.5175091
Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir
Rumus
Empiris hf x L
22 39.6 0.0508 0.000557288 0.002743625 0.108647537 194.9576105 45 20 0.0762 -0.001263326 0.001745172 -0.034903438 27.62821188 47 20 0.0762 0.001951941 0.003902995 0.078059907 39.99091512 48 39.6 0.1016 -0.004257171 0.004092190 -0.162050734 38.06535701
-0.010246729 300.6420945
Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir
Rumus
Empiris hf x L
5 20 0.0762 0.003761316 0.013134494 0.262689872 69.83988362 21 60.4 0.0508 0.000799828 0.005353293 0.323338876 404.2605116 47 20 0.0762 -0.001951941 0.003902995 -0.078059907 39.99091512 49 60.4 0.1016 -0.006209112 0.008225955 -0.496847710 80.01912515
0.011121131 594.1104355
4 0.182406948
37 0.002477374 38 0.026957414 39 0.004215542 40 0.034447834 41 0.009476189 42 0.019080596 43 0.048181733 44 0.032508157 45 0.034903438 46 0.093876890 47 0.078059907 48 0.162050734 49 0.496847710 50 2.229156695 51 1.898911259 52 0.577929514 Total 15.834057201
Gambar 4.20 Grafik Perhitungan Head Loss Dengan Manual Tabel 4.3 Perhitungan Head Loss Dengan Manual
P1 P6 P11 P16 P21 P26 P31 P36 P41 P46
Hl Manual 0.179 2.094 1.272 0.062 0.323 0.060 0.028 0.023 0.009 0.094
dibagi berdasarkan jumlah unit bangunan / gedung. Sehingga di dapat kapasitas kebutuhan air bersih tiap-tiap unit. Adapun data-data yang akan dimasukkan ke dalam Simulasi adalah sebagai berikut :
Tabel 4.4 Kapasitas Aliran Air Pada Beban Puncak
No Unit Jumlah Kapasitas Puncak Konstanta(C ) Kapasitas Kapasitas Kapasitas
(Liter) m³/jam Jam Puncak
Total (m³/s)
Total (m³/jam)
per Unit (m³/s)
1 Rumah 135 28000 28 1.56 0.01213333 43.68 0.00008988
2 Mess 7 5712 5.712 1.56 0.0024752 8.91072 0.00035360
3 Kantin 1 300 0.3 1.56 0.00013 0.468 0.00013000
4 Puskesmas 1 256 0.256 1.56 0.00011093 0.39936 0.00011093
Total 144 34268 34.268 0.01484947 53.45808 0.00068441
Tabel 4.5 Kebutuhan Total Air Per Loop
No No Loop Rumah Mess Kantin Fasilitas Lain Q Total (m³/s)
Q Total (m³/jam)
1 Loop 1 4 2 0 0 0.001066706 3.8401
2 Loop 2 15 0 0 0 0.001348148 4.8533
3 Loop 3 16 0 0 0 0.001438025 5.1769
4 Loop 4 16 0 0 0 0.001438025 5.1769
5 Loop 5 15 0 0 0 0.001348148 4.8533
6 Loop 6 12 0 0 0 0.001078519 3.8827
7 Loop 7 12 0 0 0 0.001078519 3.8827
8 Loop 8 8 0 0 0 0.000719012 2.5884
9 Loop 9 8 0 0 0 0.000719012 2.5884
10 Loop 10 3 1 0 0 0.000623230 2.2436
11 Loop 11 6 0 0 0 0.000539259 1.9413
12 Loop 12 3 0 0 0 0.000269630 0.9707
13 Loop 13 4 1 1 1 0.000954040 3.4345
14 Loop 14 0 3 0 0 0.001060800 3.8189
15 Loop 15 3 0 0 0 0.000269630 0.9707
16 Loop 16 4 0 0 0 0.000359506 1.2942
17 Loop 17 6 0 0 0 0.000539259 1.9413
Total 135 7 1 1 0.014849467 53.4581
Gambar 4.21 Jaringan Distribusi pada Pipe Flow Expert
4.2.1. Hasil Perhitungan Dengan Mengggunakan Simulasi Pipe Flow Expert Setelah memasukkan semua data-data yang dibutuhkan maka simulasi menggunakan program Pipe Flow Expert akan didapatkan total head loss pada jaringan pemipaan seperti pada gambar 4.22 berikut :
Gambar 4.22 Hasil Simulasi Menggunakan Pipe Flow Expert
Gambar 4.20 Hasil simulasi menggunakan Pipe Flow Expert
4.11 Pembahasan Hasil Perhitungan
4.11.1 Perhitungan Head Loss menggunakan Simulasi
Perhitungan head loss dengan Simulasi digambarkan dalam suatu grafik dengan 10 (sepuluh) titik sample perbandingan. Adapun grafik perbandingan dengan 10 titik sampel adalah sebagai berikut
Gambar 4.23 Grafik Perhitungan Head Loss Dengan Simulasi
Tabel 4.6 Perhitungan Head Loss Dengan Simulasi
P1 P6 P11 P16 P21 P26 P31 P36 P41 P46
Hl Simulasi 0.155 1.805 1.076 0.046 0.256 0.048 0.023 0.021 0.007 0.078
perbandingan dengan 10 titik sampel tersebut adalah sebagai berikut
Gambar 4.24 Grafik Perhitungan Head Loss Dengan Manual dan Simulasi
Tabel 4.7 Perhitungan Total Head Loss Manual dan Simulasi
P1 P6 P11 P16 P21 P26 P31 P36 P41 P46
Hl Manual 0.179 2.094 1.272 0.062 0.323 0.060 0.028 0.023 0.009 0.094 Hl Simulasi 0.155 1.805 1.076 0.046 0.256 0.048 0.023 0.021 0.007 0.078
Dengan menggunakan program, dari grafik didapati bahwa perbedaan head loss yang tidak terlalu signifikan. Pada pipa distribusi 6 terdapat peningkatan head loss, karena pada pipa 6 kapasitas aliran lebih besar serta panjang pipa lebih besar dibandingkan dengan pipa-pipa lainnya yang terdapat pada jaringan distribusi tersebut.
Persentase perbedaan antara perhitungan dengan manual dan dengan menggunakan simulasi pada program didapati tidak terlalu signifikan. Adapun persentase perbedaan nya adalah sebagai berikut
Tabel 4.8 Perbandingan Perhitungan Head Loss Manual dan Simulasi
P1 P6 P11 P16 P21 P26 P31 P36 P41 P46
4.11.3 Perbandingan Perhitungan Total Head Loss Manual dan Simulasi
Setelah melakukan perhitungan secara manual maupun secara simulasi maka didapat perbandingan hasil total head losses secara manual dan secara simulasi sebagai berikut.
Tabel 4.9 Perbandingan Perhitungan Total Head Loss Manual dan Simulasi
Perhitungan Total Head loss
Manual (m.hd) 15.834057
Simulasi (m.hd) 13.670999
% Perbedaan 13,66 %
PT.Toba Pulp Lestari,Tbk adalah sebesar 0,014849466 m³/detik
2. Analisa perancangan pendistribusian secara manual digunakan dengan metode Hazzen – Williams, sedangkan untuk simulasi program menggunakan metode Darcy-Weisbach
3. Total kerugian head loss berdasarkan perhitungan simulasi pada program adalah:
Total Head loss : 13,670 m.hd 4. Ukuran pipa yang digunakan yaitu :
Diameter : 2 inchi , 3 inchi , 4 inchi
Material Pipa : galvanis iron
5.2 Saran
Untuk penelitian selanjutnya maka penulis menyarankan berapa hal sebagai berikut :
1. Hendaknya ada mahasiswa berikutnya yang mengembangkan perencanaan untuk perancangan lain yang lebih baik.
2. Untuk analisa selanjutnya hendaknya mahasiswa melakukan analisa dengan menggunakan program software yang lain, agar dapat diketahui perbandingannya.
3. Hendaknya konsumen menggunakan air sesuai dengan kebutuhan, kran air segera dimatikan apabila air sudah tidak digunakan lagi.
DAFTAR PUSTAKA
Bruce R. Munson, Donald F. Young, Theodore H. Okiishi. Mekanika Fluida jilid I. PT. Erlangga. Jakarta,2002.
Bruce R. Munson, Donald F. Young, Theodore H. Okiishi. Mekanika Fluida s II.
PT. Erlangga. Jakarta,2002.
Raswari. 1986. Teknologi Dan Perencanaan Sistem Perpipaan, Jakarta : Universitas Indonesia
Sofyan M. Noerbambang. Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plumbing. PT Pradnya Paramitha. Jakarta. 2000.
Kodoatie J. Robert. Hidrolika Terapan Pada Saluran Terbuka dan Pipa, ANDI Yogyakarta
Victor L. Streeter, Benjamin E. Wylie, Keith W. Bedford. Fluid Mechanics Ninth Edition. McGraw-Hill.Singapore.1998
Sularso, Haruo Tahara. Pompa dan Kompressor: Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan. PT. Pradnya Paramitha, Jakarta,2000.
Jack Evett Ph.D & Cheng Liu M.S. Mechanics and Hydraulics.The University Of Carolina.Charlotte
http://www.purewatercare.com/cara_menghitung_kebutuhan_air_dan_kapasitas_t angki.php
http://www.engineeringtoolbox.com/hazen-williams-coefficients-d_798.html http://jurnalpengairan.ub.ac.id/index.thp/jtp/article/download/166/162