Dengan jenis material besi tuang (cast iron) berukuran 8 dapat dilihat pada tabel diameter pipa diatas.
- Diameter luar pipa 212,852 mm = 0,212852 m - Diameter dalam pipa 201,676 mm (D) = 0,201676 m - Tebal pipa 11,176 mm = 0,011176 m
- Panjang pipa terjauh (L) = 5 m
- Perhitungan pipa pembagi (discharge) a. Luas pipa diameter dalam
2203,04)201676,0(14,3mxA
b. Kecepatan rata-rata aliran di dalam pipa
V = Q/A
= (3,75x10-3 m3/s) / (0,03 m2) = 0,125 m/s
Dimana kapasitas debit air (Q) = 225 liter/menit = 1,75x10-3 m3/s c. Bilangan Reynolds (Re)
Dimana nilai µ berdasarkan dengan suhu 300C maka m= 0,801 x 10-6 m2/s
VxDRe
53,472.3110 x 0,801201676,0125,06-xRe
Re > 4000, alirannya bersifat turbulen (Sularso:1994) d. Kerugian gesekan dalam pipa (Mayor losses)
- Dalam perancangan ini pipa yang digunakan adalah pipa besi. Bahwa nilai e atau kekasaran untuk besi (cast iron) adalah 0,00085 dimana diameter pipa berukuran 8 maka nilai relative roughness (e/D) sebesar 0,0014
- Dapat diketahui bahwa nilai friction factor (f) sebesar 0,021 dengan nilai e/D 0,0014
dan nilai Re = 31.472,53
- Kerugian gesekan pada pipa isap (head friction):
gxDx22LxVfHf
mxHf04,09,81x201676,0x2)125,0(5021,02 Dimana :
g adalah nilai ketetapan gravitasi 9,8 m/s2 dan L adalah panjang pipa terjauh 5 m.
e. Kerugian pada perubahan geometri (Minor losses)
- Kerugian head katup
Kerugian head katup dengan diameter pipa utama pengeluaran 8 yang mana katup pada pipa pengeluaran ini menggunakan katup hisap (dengan saringan) maka nilai fv = 1 ,84
gx22Vfvhf
mxhf321047,19,81x2125,084,1 -Total head kerugian (hftot)
hf tot = Mayor losses + Minor losses = 0,04 + 1,47x10-3
= 0,04147 m
2. Pipa Utama Pengeluaran (Discharge)
Dengan jenis material besi tuang (cast iron) berukuran 6 dapat dilihat pada tabel diameter pipa diatas.
- Diameter luar pipa 160,02 mm = 0,16002 m
- Diameter dalam pipa 150,876 mm (D) = 0,150876 m - Tebal pipa 9,144 mm = 0,009144 m
- Panjang pipa terjauh (L) = 20 m
- Perhitungan pipa utama pengeluaran (discharge) a. Luas pipa diameter dalam
2202,04)0,150876(14,3mxA
b. Kecepatan rata-rata aliran di dalam pipa
V = Q/A
= (3,75x10-3 m3/s) / (0,02 m2) = 0,188 m/s
Dimana kapasitas debit air (Q) = 225 liter/menit = 1,75x10-3 m3/s c. Bilangan Reynolds (Re)
Dimana nilai µ berdasarkan dengan suhu 300C maka m= 0,801 x 10-6 m2/s
60,411.3510 x 0,8010,150876188,06-xRe
Re > 4000, alirannya bersifat turbulen (Sularso:1994) d. Kerugian gesekan dalam pipa (Mayor losses)
- Dalam perancangan ini pipa yang digunakan adalah pipa besi. Bahwa nilai e atau kekasaran untuk besi (cast iron) adalah 0,00085 dimana diameter pipa berukuran 6 maka nilai relative roughness (e/D) sebesar 0,0019
- Dapat diketahui bahwa nilai friction factor (f) sebesar 0,023 dengan nilai e/D 0,0019 dan nilai Re = 60,411.35
mxxHf321049,59,81x0,150876x2)188,0(20023,0 Dimana:
g adalah nilai ketetapan gravitasi 9,8 m/s2 dan L adalah panjang pipa terjauh 2 0 m.
e. Kerugian pada perubahan geometri (Minor losses)
- Kerugian pada belokan pipa
Belokan pada pipa utama pengeluaran sebesar 900 yaitu berupa lengkungan dengan nilai f :
5.05,3902847,1131,0RDf
mxf978,190900,07543820,150876847,1131,05.05,3
Maka nilai f dari belokan dari pipa utama pengeluaran sebesar 900 adalah 1,978 m.
gx22Vfhf
mhf36,09,8x288,1978,12
- Total head kerugian (hf tot)
= 5,49x10-3+ 0,36 = 0,37 m
3. Pipa Pembagi
- Diameter luar pipa 111,252 mm = 0,111252 m - Diameter dalam pipa 100,076 mm = 0,100076 m - Tebal pipa 11,176 mm = 0,011176 m
- Panjang pipa terjauh (L) = 12.000 m - Perhitungan pipa pembagi (discharge)
a. Luas pipa diameter dalam (A) :
2220078619,0100076,0424mxxDA
b. Kecepatan rata-rata aliran di dalam pipa (V) :
smAQV/1192,00078619,0000937,0
Dimana : Kapasitas debit air (Q) yang digunakan adalah 0,00937 m3/s dikarenakan dalam pipa sudah melalui 4 pembagian aliran dari aliran utama yaitu 0,00375 m3/s .
c. Bilangan Reynolds (Re)
708,892.1410801,0100076,01192,0Re6xxVxD Re > 4000, aliran bersifat turbulen
- Dalam perancangan ini pipa yang digunakan adalah pipa besi. Bahwa nilai e atau kekasaran untk besi (cast iron) adalah 0,00085 diameter pipa berukuran 4 maka nil ai
relative roughness sebesar 0,0025.
- Nilai Friction factor (f) = 0,025 dengan nilai 2/D 0,0025 dan nilai Re = 14.89 2,708.
- Kerugian gesekan pada pipa pembagi :
mxxxxgDVLfhf17,28,92100076,01192,012000025,0.2. .22
e. Kerugian perubahan geometri (minor loss) - Kerugian pada belokan pipa
- Kerugian perubahan geometri pada pipa isap adalah belokan 90o. Maka nilai f ad alah
Maka, nilai f dari belokan dari pipa utama pengeluaran sebesar 90o adalah 1,978 m
978,19090050038,02100076,0847,1131,090.2.847,1131,05,05,35,05,3xRDf mxxgVfhf0014,08,921192,0978,1.2.22
Pada pipa utama pengeluaran terdapat 10 belokan, maka kerugian pada pipa : hf = 10 x 0,0014 m = 0,014 m
- Total head kerugian (hftot)
hftot = Mayor losses + Minor losses = 2,17 m + 0,014 m = 2,184 m
- Diketahui bahwa pada sistem ini terdapat 2 pipa pembagi. Maka head friction pa da
hf = hftot x 2 = 2,184 x 2 = 4,368 m
4. Pipa Cabang
- Diameter luar pipa 56,769 mm = 0,056769 m - Diameter dalam pipa 49,784 mm = 0,049784 m - Tebal pipa 7,021 mm = 0,07021 m
- Panjang pipa terjauh (L) = 4 m - Perhitungan pipa cabang
a. Luas pipa diameter dalam (A) :
222001946,004978,0424mxxDA
b. Kecepatan rata-rata aliran di dalam pipa (V) :
smAQV/120,0001946,0000234,0
Dimana : Kapasitas debit air (Q) yang digunakan adalah 0,000234 m3/s dikarenakan dalam pipa sudah melalui 4 pembagian aliran dari aliran utama yaitu 0,000937 m3/ s.
c. Bilangan Reynolds (Re)
677,457.710801,004978,0120,0Re6xxVxD Re > 4000, aliran bersifat turbulen
d. Kerugian gesekan dalam pipa (mayor loss)
- Dalam perancangan ini pipa yang digunakan adalah pipa besi. Bahwa nilai e atau kekasaran untuk besi (cast iron) adalah 0,00085 diameter pipa berukuran 4 maka nilai relative roughness sebesar 0,005.
- Nilai Friction factor (f) = 0,031 dengan nilai 2/D 0,005 dan nilai Re = 7.457, 677
- Kerugian gesekan pada pipa pembagi :
mxxxxxgDVLfhf3221083,18,9204978,012,04031,0.2. .
e. Kerugian perubahan geometri (minor loss)
- Kerugian perubahan geometri pada pipa ini tidak ada karena pipa cabang tidak menggunakan katup dan tidak ada belokan.
- Total head kerugian (hftot)
hftot = Mayor losses + Minor losses = m + 0 m = m 31083,1x31083,1x
- Diketahui bahwa pada sistem ini terdapat 3000 pipa cabang. Maka head friction pada
sistem ini adalah :
hf = hftot x 3000 = x 3000 = 5,499 m 31083,1x
Kerugian Cross dan Fitting Tee pada Pipa Utama 6 - Diameter luar pipa 160,02 mm = 0,16002 m
- Diameter dalam pipa 150,876 mm = 0,150876 m - Tebal pipa 9,144 mm = 0,009144 m
- Perhitungan kerugian gesekan cross pada pipa utama :
a. Luas pipa diameter dalam (A) :
222017869,00150876,0424mxxDA
smAQV/1046,0017869,000187,0
Dimana : Kapasitas debit air (Q) yang digunakan adalah 0,00187 m3/s
dikarenakan dalam pipa sudah melalui 4 pembagian aliran dari aliran utama yaitu 0,00375 m3/s.
c. Bilangan Reynolds (Re)
41,702.1910801,0150876,01046,0Re6xxVxD Re > 4000, aliran bersifat turbulen
d. Kerugian gesekan dalam pipa (mayor loss)
- Dalam perancangan ini pipa yang digunakan adalah pipa besi. Bahwa nilai e atau kekasaran untuk besi (cast iron) adalah 0,00085 diameter pipa berukuran 6 maka nilai relative roughness sebesar 0,0019.
- Nilai Friction factor (f) = 0,024 dengan nilai 2/D 0,0019 dan nilai Re = 19.702,41
- Kerugian gesekan cross pada pipa utama adalah :
mxxxgVfhf52210326,18,9210406,0024,0.2.
- Diketahui bahwa pipa utama terdapat 3 cross, sehingga kerugian gesekan cross total pada pipa utama adalah :
= x 3 = hf510326,1xmx510977,3
1. Kapasitas aliran (Q) adalah seperdua dari kapasitas aliran discharge pipa uta ma,
karena aliran terbagi menjadi 2 aliran. Dimana (Q) aliran dari pipa utama adalah 0,064 m3/s
m3/s 310875,1200375,021xQQ
2. Kecepatan rata-rata aliran di dalam pipa
smAQV/1046,0017869,000187,0
Dimana : Kapasitas debit air (Q) yang digunakan adalah 0,00187 m3/s dikarenakan dalam pipa sudah melalui 4 pembagian aliran dari aliran utama yaitu 0,00375 m3/s.
3. Bilangan Reynolds (Re)
41,702.1910801,0150876,01046,0Re6xxVxD Re > 4000, aliran bersifat turbulen
4. Kerugian gesekan dalam pipa (mayor loss)
- Dalam perancangan ini pipa yang digunakan adalah pipa besi. Bahwa nilai e atau kekasaran untuk besi (cast iron) adalah 0,00085 diameter pipa berukuran 6 maka nilai relative roughness sebesar 0,0019.
- Nilai Friction factor (f) = 0,023 dengan nilai 2/D 0,0019 dan nilai Re = 19.70 2,41
- Kerugian gesekan fitting tee pada pipa utama adalah :
mxxxgVfhf522102706,18,9210406,0023,0.2. - Total kerugian adalah :
hf tot = cross + fitting tee = + mx5102706,1
= mx510247,5
- Perhitungan fitting tee pada pipa pembagi 4 : - Diameter luar pipa 111,252 mm = 0,111252 m - Diameter dalam pipa 100,076 mm = 0,1000766 m - Tebal pipa 11,176 mm = 0,011176 m
- Perhitungan kerugian gesekan pada fitting tee a. Luas pipa diameter dalam (A) :
2220078617,011176,0424mxxDA
b. Kapasitas aliran (Q) adalah seperempat dari kapasitas aliran discharge pipa pembagi, karena aliran terbagi menjadi 4 aliran
410375,9400375,041xQQ
c. Kecepatan rata-rata aliran di dalam pipa (V) :
smxAQV/238,00078617,010375,94 d. Bilangan Reynolds (Re)
44,735.2910801,0100076,0238,0Re6xxVxD Re > 4000, aliran bersifat turbulen
e. Kerugian gesekan dalam pipa (mayor loss)
- Dalam perancangan ini pipa yang digunakan adalah pipa besi. Bahwa nilai e atau kekasaran untuk besi (cast iron) adalah 0,00085 diameter pipa berukuran 4 maka nilai relative roughness sebesar 0,0025.
- Nilai Friction factor (f) = 0,027 dengan nilai 2/D 0,0019 dan nilai Re = 29.735,44
- Kerugian gesekan pada fitting tee adalah :
mxxxgVfhf52210803,78,92238,0027,0.2.
- Diketahui bahwa pipa pembagi terdapat 3000 fitting tee, sehingga kerugian gesekan fitting tee total pada pipa utama adalah :
tot = x 3000 = 0,234 m 510803,7x
- Perhitungan fitting tee pada pipa pembagi 2 : - Diameter luar pipa 56,769 mm = 0,056769 m - Diameter dalam pipa 49,784 mm = 0,049784 m - Tebal pipa 7,021 mm = 0,07021 m
- Perhitungan kerugian gesekan pada fitting tee a. Luas pipa diameter dalam (A) :
222001946,0049784,0424mxxDA
b. Kapasitas aliran (Q) adalah seperempat dari kapasitas aliran discharge pipa cabang, karena aliran terbagi menjadi 4 aliran
m3/s 441034,2410375,941xxQQ
c. Kecepatan rata-rata aliran di dalam pipa (V) :
smxAQV/1204,0001946,01034,24 d. Bilangan Reynolds (Re)
Re > 4000, aliran bersifat turbulen
e. Kerugian gesekan dalam pipa (mayor loss)
- Dalam perancangan ini pipa yang digunakan adalah pipa besi. Bahwa nilai e atau kekasaran untuk besi (cast iron) adalah 0,00085 diameter pipa berukuran 4 maka nilai relative roughness sebesar 0,005.
- Nilai Friction factor (f) = 0,033 dengan nilai 2/D 0,005 dan nilai Re = 7.484,98
- Kerugian gesekan pada fitting tee adalah :
mxxxgVfhf62210690,38,921204,0005,0.2. No Type Pipa Diameter Pipa (Inchi) Diameter Dalam (m) Diameter Luar (m) Tebal Pipa (m) Panjang Pipa Terjauh (m) Kecepatan Aliran (m/s) 1 Pipa Isap (Suction) 8 0.201676 0.212852 0.01117 5 0.125
2 Pipa Utama 6 0.150876 0.16002 0.00914 20 0.188 3 Pipa Pembagi 4 0.100076 0.111252 0.01117 12000 0.1192 4 Pipa Cabang 2 0.049784 0.056769 0.07021 4 0.12 5 Cross dan Fitting Tee 6 0.150876 0.16002 0.00914
0.1046 6 Fitting Tee 4 0.100076 0.111252 0.01117 0.238 7 Fitting Tee 2 0.049784 0.056769 0.07021 0.1204
Tabel 4.3 Ukuran Berbagai Tipe Pipa Sumber : Hasil Perhitungan
5. Head Kerugian Total
Jadi head kerugian total pipa discharge yang diperkirakan pada proteksi sistem i ni adalah:
H1 = head pipa Isap + head pipa utama + head pipa pembagi + head pipa cabang + c ross
& fitting tee pipa utama + fitting tee pipa pembagi + fitting tee pipa cabang = 0,04147 m + 0,37 m + 4,369 m + 5,499 m + 5,247 x 10-5 m + 3,69 x 10-6 m = 10,31 m
6. Head Statis (Ha)
Head perbedaan tinggi antara muka air sisi luar/nozel (Z2) dengan sisi isap (Z1)
Ha = Z2 Z1 = 5 0 = 5 m 7. Head Tekanan (.hp) Tekanan isap (P1) P1 = . x g x ha = 995,7 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 5 m = 48789,3 kg/ms2
Dimana: . adalah densitas/berat jenis air = 0,9957 kg/l = 995,7 kg/m3 sedangkan g
adalah nilai ketetapan gravitasi 9,8 m/s2
Tekanan sprinkler maksimum (P2) adalah tekanan absolute sebesar 7 bar, tekanan pada instalasi pipa sebesar:
P2 = 7 bar tekanan udara = 7 bar 1 atm
= 7 bar 1,01325 bar = 5,987 bar
= 5,987 x (1,019 x 104) = 6,1007 x 104 kg/m2
Dimana: 1 atm = 1,01325 bar 1 bar = 1,019 x 104 kg/ms2
gx12PPhp
mhp25,19,8x995,7 48789,361007,53
8. Head Total Pada Instalasi Perpipaan Sprinkler
HLT = H1 + ha + .hp = 10,31 + 5 + 1,25 = 16,56 m