PERANCANGAN SISTEM DISTRIBUSI AIR BERSIH
DINGIN DARI TANGKI ATAS MENUJU HOTEL
PADA THE ARYA DUTA HOTEL MEDAN
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
HATOP HENDRA PARULIAN SIMAMORA NIM. 040401048
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ABSTRAK
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... i
ABSTRAK...ii
DAFTAR ISI ... iii
DAFTAR GAMBAR ... v
DAFTAR LAMBANG ... vi
DAFTAR SINGKATAN ... viii
DAFTAR TABEL ... ix
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Tujuan Penulisan ... 2
1.3. Batasan Masalah ... 2
1.4. Sistematika Penulisan ... 3
1.5. Flow Chart Rancangan... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Kecepatan dan Kapasitas Aliran Fluida ... 5
2.2. Aliran Laminar dan Turbulen ... 6
2.3. Energi dan Head ... 7
2.4. Persamaan Bernoulli ... 9
2.5. Kerugian Head ... 11
2.6. Persamaan Empiris untuk Aliran di dalam Pipa ... 14
2.7. Sistem Perpipaan Ganda ... 15
2.8. Dasar Perencanaan Pompa ... 17
BAB III PERENCANAAN PIPA PADA SISTEM JARINGAN PIPA 3.1. Jumlah Pemakaian Air ... 20
3.3. Penggunaan Chart Akurat Gesekan Pipa ... 32
3.4. Metode Detail Untuk Menentukan Ukuran Pipa Sistem di Dalam Bangunan ... 35
3.5. Penentuan Ukuran Pipa Distribusi Air Bersih Dingin Hotel ... 44
BAB IV PEMILIHAN POMPA BOOSTER 4.1. Instalasi Pompa... 58
4.2. Penentuan Kapasitas Dan Jumlah Pompa ... 58
4.3. Head Pompa ... 60
4.4. Pemilihan Jenis Pompa ... 74
4.5. Perhitungan Motor Penggerak ... 75
4.6. Putaran Spesifik dan Tipe Impeler ... 76
4.7. Efisiensi Pompa ... 77
4.8. Kavitasi ... 78
4.9. Net Positive Suction Head (NPSH) ... 78
4.10. Daya Pompa dan Daya Motor Penggerak ... 80
4.11. Spesifikasi Hasil Perencanaan ... 82
BAB V KESIMPULAN... 83
DAFTAR PUSTAKA ... 85
DAFTAR GAMBAR
Hal.
Gambar 2.1 Kecepatan Aliran Melalui Saluran Tertutup 5
Gambar 2.2 Kecepatan Aliran Melalui Saluran Terbuka 5
Gambar 2.3 Ilustrasi Persamaan Bernoulli 10
Gambar 2.4 Pipa Yang Dihubungkan Secara Seri 15
Gambar 2.5 Pipa Yang Dihubungkan Secara Paralel 16
Gambar 3.1 Chart Galvanized Iron Standard Weight Pipe 33
Gambar 3.2. Contoh Perhitungan Diameter Menggunakan Chart 34
Gambar 3.3 Kurva Perhitungan Kebutuhan 41
Gambar 3.4. Sistem Perpipaan Distribusi Air Bersih Dingin Menggunakan
Pompa Booster 42
Gambar 3.5. Sistem Perpipaan Distribusi Air Bersih Dingin Menggunakan Gaya
Gravitasi 43
Gambar 4.1 Sket Jaringan Pipa Distribusi Dari Pompa Menuju Kamar Terjauh
di Lantai 10 61
Gambar 4.2 Daerah kerja beberapa jenis konstruksi pompa 74
DAFTAR LAMBANG
Simbol Keterangan Satuan
A Luas penampang m3
C Koefisien kekasaran pipa Hazen-Williams
D Diameter dalam pipa m
Dis Diameter dalam pipa hisap m
Dos Diameter luar pipa hisap m
f Faktor gesekan pipa
FU Fixture Unit
g Percepatan gravitasi m/s2
H Head m
Hp Head pompa m
Hst Head statis m
hf Kerugian head mayor m
hl Head losses sepanjang pipa m
hm Kerugian head minor m
hp Head Tekanan m
hv Head kecepatan m
hfc Kerugian head karena gesekan pada pipa sirkuit m
hfd Kerugian head akibat gesekan pada pipa tekan m
hfs Kerugian head karena gesekan pada pipa hisap m
hld Kerugian head pada pipa tekan m
hmc Kerugian head karena peralatan pada pipa sirkuit m
hmd Kerugian head karena peralatan pada pipa tekan m
hms Kerugian head karena peralatan pada pipa hisap m
hls Kerugian head pada pipa hisap m
K Koefisien kerugian perlengkapan pipa
m massa fluida kg
m Laju aliran massa fluida kg/s
NM Daya motor penggerak pompa kW
Np Daya pompa kW
ns Putaran spesifik rpm
ηt Efisiensi transmisi %
ηp Efisiensi pompa %
NPSH Net Positive Suction Head m
P Tekanan kPa
p Jumlah kutub
Pw Daya air kW
Qp Kapasitas pompa m3/s
Re Bilangan Reynold
V Kecepatan aliran m/s
Vd Kecepatan pada pipa tekan m/s
Vs Kecepatan pada pipa hisap m/s
w berat fluida N
ŵ Laju aliran berat fluida N/s
z Beda ketinggian m
ΔQ Koreksi laju aliran loop m3/s
Δhs Head statis m
α Faktor cadangan daya
γ Berat jenis fluida N/m3
ε Kekasaran pipa
υ Viskositas kinematik air m2/s
π Konstanta phi
ρ Massa jenis fluida kg/m3
DAFTAR SINGKATAN
Singkatan Kepanjangan
ft feet
fps feet per sekon
gpm galon per menit
h hari
Hz Hertz
k kilo
kg kilogram
l liter
m meter
N Newton
org orang
Pa Paskal
psi pound square inch
rpm rotasi per menit
s sekon
DAFTAR TABEL
Hal.
Tabel 2.1 Nilai kekasaran dinding untuk berbagai pipa komersil 12
Tabel 2.2 Koefisien kekasaran pipa Hazen-William 14
Tabel 3.1 Tabel 3.1. Faktor Pemakaian dan Jumlah Alat Plumbing 21
Tabel 3.2 Ruangan, Peralatan, dan Jumlah Fixture Unit Lantai 11 22
Tabel 3.3 Ruangan, Peralatan, dan Jumlah Fixture Unit Lantai 10 23
Tabel 3.4 Ruangan, Peralatan, dan Jumlah Fixture Unit Lantai 9 23
Tabel 3.5 Ruangan, Peralatan, dan Jumlah Fixture Unit Lantai 8 24
Tabel 3.6 Unit Alat Plambing Untuk Penyediaan Air Dingin 26
Tabel 3.7 Ukuran Minimum Dari Peralatan Pipa Penyedia Air 28
Tabel 3.8 Tabel Estimasi Kebutuhan 29
Tabel 3.9 Penentuan Ukuran Pipa Berdasarkan Pembatasan Kecepatan 31
Tabel 3.10 Panjang Ekivalen Untuk Fitting dan Valve (SI Units) 38
Tabel 3.11 Panjang Ekivalen Untuk Fitting dan Valve (US Customary Units) 39
Tabel 3.12 Tekanan yang dibutuhkan alat plambing 40
Tabel 3.13 Hasil Pengukuran Pipa Berdasarkan Batas Kecepatan dan
Perubahan Diameternya Akibat Friction Limit (Sistem Booster Pump) 45
Tabel 3.14 Sizing Table untuk Sistem Menggunakan Pompa Booster 48
Tabel 3.15 Panjang Ekivalen Sirkuit Utama Jaringan Pipa Menggunakan
Pompa Booster 50
Tabel 3.16 Hasil Pengukuran Pipa Berdasarkan Batas Kecepatan
dan Perubahan Diameternya Akibat Friction Limit (Sistem Gravitasi) 50
Tabel 3.17 Panjang Ekivalen Sirkuit Utama Jaringan Pipa Menggunakan
Gaya Gravitasi 56
Tabel 3.18 Sizing Table untuk Sistem Menggunakan Gaya Gravitasi 57
Tabel 4.1. Penentuan jumlah pompa 59
Tabel 4.2 Kekasaran relatif ( e ) dalam berbagai bahan pipa 65
Tabel 4.3 Koefisien kerugian kelengkapan pipa hisap 67
Tabel 4.4 Koefisien kerugian gesek pada pipa tekan 69
Tabel 4.6 Harga putaran dan kutubnya 75
ABSTRAK
BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Plumbing berasal dari bahasa latin “Plumbum” yang berarti untuk
memimpin. Pipa standart yang terbuat dari tembikar dengan flange yang lebar
yang terbuat dari aspal untuk mencegah kebocoran, muncul pada perkampungan
urban dari peradaban lembah Indus pada tahun 2700 sebelum masehi. Plumbing
mula - mula digunakan oleh peradaban kuno seperti bangsa Yunani, Romawi,
Persia, India, Cina, pada saat mereka membangun permandian umum, dan untuk
memenuhi kebutuhan air minum, serta untuk pembuangan air kotor atau sampah.
Perkembangan dalam sistem plumbing sangat lambat, sebenarnya tidak
ada proses pengembangan yang dibuat dari jaman sistem aquaduct (terowongan
air) Roma dan pipa terbuat dari timah sampai pada abad ke 19. Akhirnya
perkembangan terpisah dari sistem air bawah tanah, dan sistem pembuangan
kotoran menghapuskan parit terbuka, dan perigi jamban.
Sistem perpipaan pada jaman dahulu mengandalkan gaya gravitasi untuk
mengalirkan air, menggunakan pipa atau saluran saluran yang terbuat dari tanah
liat, timah,bambu, atau batu. Pada jaman sekarang pipa pada umumnya digunakan
sebagai sarana untuk menghantarkan fluida baik gas atau cairan dari suatu tempat
ke tempat lain. Adapun sistem pengaliran fluida dilakukan dengan metode
gravitasi maupun sistem aliran bertekanan, dan pipa sekarang terbuat dari
tembaga, kuningan, atau bahan tidak beracun lainnya. Timah tidak lagi digunakan
pada jaman sekarang karena mengandung racun.
Pada masa dahulu, tujuan utama sistem penyediaan air adalah untuk
menyediakan yang cukup berlebih. Tetapi masa kini ada pembatasan dalam
jumlah air yang dapat diperoleh karena pertimbangan penghematan energi dan
adanya keterbatasan sumber air.
Dalam merancang suatu jalur pipa yang tersusun dari beberapa buah pipa
rumit, namun banyak juga jalur pipa yang ada bukanlah suatu rangkaian yang
sederhana, melainkan suatu jaringan pipa yang sangat kompleks, sehingga
memerlukan penyelesaian yang lebih teliti. Dalam perencanaan itu hal – hal yang
perlu diperhitungkan diantaranya besar kapasitas dan kecepatan aliran dari fluida
yang melalui jalur pipa dan hal – hal lain yang perlu dilakukan dalam hal
perencanaan.
Pipa telah banyak digunakan dalam pembangunan konstruksi, baik itu
konstruksi perumahan, industri, dan pabrik – pabrik, perhotelan, mall, dan banyak
lagi. Di setiap bangunan pasti ada sistem perpipaan, mulai dari rumah sederhana
sampai gedung bertingkat. Oleh karena penggunaan yang luas, dan banyaknya
dibutuhkan tenaga ahli dalam bidang perpipaan, yang berarti banyak juga potensi
bekerja pada bidang perpipaan inilah yang membuat saya tertarik untuk
mendalami dan mengambil Tugas Akhir dalam bidang Sistem Perpipaan.
1.2. Tujuan Penulisan
Tujuan dari perancangan ini adalah :
a. Untuk merancang suatu sistem pendistribusian air bersih dingin
melalui jaringan pipa pada The Arya Duta Hotel Medan
b. Untuk memperoleh besar kebutuhan total air bersih dingin yang
dibutuhkan oleh The Arya Duta Hotel Medan
c. Untuk memperoleh jenis dan ukuran pipa yang akan digunakan untuk
mendistribusikan air bersih dingin pada The Arya Duta Hotel Medan
d. Untuk memperoleh besar kapasitas pompa dan spesifikasi pompa yang
akan digunakan untuk mendistribusikan air bersih pada Arya Duta
Hotel Medan.
1.3. Batasan Masalah
Pada perencanaan ini akan dibahas mengenai perancangan dan analisa
pendistribusian air bersih dingin dari roof tank ( tangki atas ) ke konsumen (kamar
dan fasilitas hotel) pada suatu jaringan perpipaan di Arya Duta Hotel Medan.
Dimana Hotel berada pada lantai 9 sampai lantai 11, sedangkan lantai 8 digunakan
Adapun permasalahan yang akan dibahas adalah mengenai analisa
distribusi aliran pada tiap pipa, antara lain kapasitas fluida, kecepatan aliran
fluida, kerugian head yang terjadi pada tiap pipa, dan sambungan - sambungan,
serta alat tambahan, ukuran pipa yang digunakan, dan juga menentukan
spesifikasi pompa yang nantinya sesuai untuk digunakan dalam pendistribusian
air bersih agar setiap konsumen mendapat air bersih secukupnya.
1.4. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan tugas akhir ini terdiri dari 5 bab. Bab I memuat latar
belakang, tujuan penulisan, batasan masalah, dan sistematika penulisan. Pada Bab
II memuat pembahasan materi mengenai kecepatan dan kapasitas aliran fluida,
aliran laminar dan turbulen, energi dan head, persamaan Bernoulli, kerugian head,
persamaan empiris untuk aliran fluida di dalam pipa, sistem perpipaan ganda, dan
dasar perencanaan pompa.
Pada Bab III meliputi jumlah pemakaian air, , pemilihan jenis pipa,
penggunaan chart gesekan pipa, metoda penentuan ukuran pipa, dan penentuan
ukuran pipa distribusi. Pada Bab IV meliputi instalasi pompa, penentuan kapasitas
dan jumlah pompa, head pompa, pemilihan jenis pompa, perhitungan motor
penggerak, putaran spesifik dan jenis impeler, efisiensi pompa, kavitasi, NPSH,
daya pompa dan daya motor penggerak, dan spesifikasi pompa. Pada Bab V
1.5. Flow Chart Rancangan
Mulai
Survey ke Arya Duta Hotel Medan
Didapat site plan hotel Arya Duta, data pompa distribusi, kebutuhan air per hari, ukuran dan jenis tangki atas, jumlah kamar, fasilitas – fasilitas yang ada
di hotel, jenis peralatan yang menggunakan air bersih dingin
Menghitung kebutuhan air bersih dingin per hari yang digunakan pada Hotel Arya Duta Medan
Menggambar jaringan sistem perpipaan menggunakan gaya gravitasi dan yang mengunakan pompa booster
Menentukan jenis pipa yang akan digunakan dan menentukan diameter pipa berdasarkan batasan kecepatan dan kerugian tekanan seragam pada sistem
Menentukan spesifikasi pompa yang digunakan untuk mendistribusikan air bersih dingin dari tangki atas ke
Hotel Arya Duta Medan
Selesai
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Kecepatan dan Kapasitas Aliran Fluida
Penentuan kecepatan disejumlah titik pada suatu penampang
memungkinkan untuk membantu dalam menentukan besarnya kapasitas aliran
sehingga pengukuran kecepatan merupakan fase yang sangat penting dalam
menganalisa suatu aliran fluida. Kecepatan dapat diperoleh dengan melakukan
pengukuran terhadap waktu yang dibutuhkan suatu partikel yang dikenali untuk
bergerak sepanjang jarak yang telah ditentukan.
Besarnya kecepatan aliran fluida pada suatu pipa mendekati nol pada
dinding pipa dan mencapai maksimum pada tengah-tengah pipa. Kecepatan
biasanya sudah cukup untuk menempatkan kekeliruan yang tidak serius dalam
masalah aliran fluida sehingga penggunaan kecepatan sesungguhnya adalah pada
penampang aliran. Bentuk kecepatan yang digunakan pada aliran fluida umumnya
menunjukkan kecepatan yang sebenarnya jika tidak ada keterangan lain yang
disebutkan.
Gambar 2.2. Kecepatan Melalui Saluran Terbuka
Besarnya kecepatan akan mempengaruhi besarnya fluida yang mengalir
dalam suatu pipa. Jumlah dari aliran fluida mungkin dinyatakan sebagai volume,
berat atau massa fluida dengan masing-masing laju aliran ditunjukkan sebagai laju
aliran volume (m3/s), laju aliran berat (N/s) dan laju aliran massa (kg/s).
Kapasitas aliran (Q) untuk fluida yang inkompresibel yaitu:
Q = A . v (2.1) Lit.4
dimana: Q = laju aliran volume (m3/s)
A = luas penampang aliran (m2)
v = kecepatan aliran fluida (m/s)
Laju aliran berat fluida (W) dirumuskan sebagai:
W = γ . A . v (2.2) Lit.4 dimana: W = laju aliran berat fluida (N/s)
γ = berat jenis fluida (N/m3) Laju aliran massa (M) dinyatakan sebagai:
M = ρ . A . v (2.3) Lit.4 dimana: M = laju aliran massa fluida (kg/s)
ρ = massa jenis fluida (kg/m3)
2.2. Aliran Laminar dan Turbulen
Aliran fluida dapat dibedakan menjadi dua tipe yaitu aliran laminar dan
aliran turbulen. Aliran dikatakan laminar jika partikel-partikel fluida yang
bergerak teratur mengikuti lintasan yang sejajar pipa dan bergerak dengan
kecepatan sama. Aliran ini terjadi apabila kecepatan kecil dan/atau kekentalan
besar. Aliran disebut turbulen jika tiap partikel fluida bergerak mengikuti lintasan
sumbu pipa. Aliran ini terjadi apabila kecepatan besar dan kekentalan zat cair
kecil.
Pengaruh kekentalan sangat besar sehingga dapat meredam gangguan
yang dapat menyebabkan aliran menjadi turbulen. Dengan berkurangnya
kekentalan dan bertambahnya kecepatan aliran maka daya redam terhadap
gangguan akan berkurang, yang sampai pada batas tertentu akan menyebabkan
terjadinya perubahan aliran dari laminar menjadi turbulen.
Dari hasil eksperimen diperoleh bahwa koefisien gesekan untuk pipa
silindris merupakan fungsi dari bilangan Reynold (Re). Dalam menganalisa aliran
di dalam saluran tertutup, sangatlah penting untuk mengetahui type aliran yang
mengalir dalam pipa tersebut. Untuk itu harus dihitung besarnya bilangan
Reynold dengan mengetahui parameter-parameter yang diketahui besarnya.
Bilangan Reynold (Re) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
µ ρ.d.v
Re= (2.4) Lit.5
dimana: ρ = massa jenis fluida (kg/m3) d = diameter pipa (m)
v = kecepatan aliran fluida (m/s)
µ = viskositas dinamik fluida (Pa.s)
Karena viskositas dinamik dibagi dengan massa jenis fluida merupakan viskositas
kinematik (v) maka bilangan Reynold dapat juga dinyatakan:
ρ µ =
v sehingga
µ
v d.
Re= (2.5) Lit.5
Menurut Literatur 5, berdasarkan percobaan aliran didalam pipa, Reynolds
menetapkan bahwa untuk angka Reynolds dibawah 2000, gangguan aliran dapat
diredam oleh kekentalan zat cair maka disebut aliran laminar. Aliran akan menjadi
turbulen apabila angka Reynolds lebih besar dari 4000. Apabila angka Reynolds
berada di antara kedua nilai tersebut (2000 < Re < 4000) disebut aliran transisi.
2.3. Energi dan Head
Energi biasanya didenefisikan sebagai kemampuan untuk melakukan
pada suatu jarak tertentu. Energi dan kerja dinyatakan dalam satuan N.m (Joule).
Setiap fluida yang sedang bergerak selalu mempunyai energi. Dalam menganalisa
masalah aliran fluida yang harus dipertimbangkan adalah mengenai energi
potensial, energi kinetik dan energi tekanan.
Energi potensial menunjukkan energi yang dimiliki oleh suatu aliran
fluida karena adanya perbedaan ketinggian yang dimiliki fluida dengan tempat
jatuhnya.
Energi potensial (Ep) dirumuskan sebagai:
Ep = W . z (2.6) Lit.4
dimana: W = berat fluida (N)
z = beda ketinggian (m)
Energi kinetik menunjukkan energi yang dimiliki oleh fluida karena
pengaruh kecepatan yang dimilikinya. Energi kinetik dirumuskan sebagai:
v m Ek .
2 1
= (2.7) Lit.4
dimana: m = massa fluida (kg)
v = kecepatan aliran fluida (m/s)
jika: g W m= maka: g v W Ek 2 . 2 1 =
Energi tekanan disebut juga dengan energi aliran yaitu jumlah kerja yang
dibutuhkan untuk memaksa elemen fluida bergerak menyilang pada jarak tertentu
dan berlawanan dengan tekanan fluida. Besarnya energi tekanan (Ef) dirumuskan
sebagai:
Ef = p . A . L (2.8) Lit.4
dimana: p = tekanan yang dialami oleh fluida (N/m2)
A = luas penampang aliran (m2)
L = panjang pipa (m)
γ
W p
Ef = . (2.9) Lit.4
dimana: γ = berat jenis fluida (N/m3)
Total energi yang terjadi merupakan penjumlahan dari ketiga macam energi
diatas, dirumuskan sebagai:
λ pW g W W E v
z + +
= . 2
2 1
(2.10) Lit.4
Persamaan ini dapat dimodifikasi untuk menyatakan total energi dengan head (H)
dengan membagi masing-masing variabel di sebelah kanan persamaan dengan W
(berat fluida), menurut dirumuskan sebagai:
γ p g v z
H = + +
2 2
(2.11) Lit.4
Dengan: z = head elevasi (m)
g v
2 2
= head kecepatan (m)
γ
p
= head tekanan (m)
2.4. Persamaan Bernoulli
Penurunan persamaan Bernoulli untuk aliran sepanjang garis arus
didasarkan pada hukum Newton II. Persamaan ini diturunkan dengan anggapan
bahwa:
a. Zat cair adalah ideal, jadi tidak mempunyai kekentalan (kehilangan
energi akibat gesekan adalah nol).
b. Zat cair adalah homogen dan tidak termampatkan (rapat massa zat cair
adalah konstan).
c. Aliran adalah kontiniu dan sepanjang garis arus.
d. Kecepatan aliran adalah merata dalam suatu penampang.
e. Gaya yang bekerja hanya gaya berat dan tekanan.
Energi yang ditunjukkan dari persamaan energi total di atas, atau dikenal
Head losses pada titik lain sepanjang aliran fluida tersebut. Hal ini berlaku selama tidak ada
energi yang ditambahkan ke fluida atau yang diambil dari fluida.
Konsep ini dinyatakan ke dalam bentuk persamaan yang disebut dengan
persamaan Bernoulli, yaitu:
2 2 2 2 1 2 1 1 2
2 g z
v p z g v p + + = + + γ
γ (2.12) Lit.4
dimana: p1 dan p2 = tekanan pada titik 1 dan 2
v1 dan v2 = kecepatan aliran pada titik 1 dan 2
z1 dan z2 = perbedaan ketinggian antara titik 1 dan 2
γ = berat jenis fluida
g = percepatan gravitasi = 9,806 m/s2
Reference datum
Gambar 2.3. Ilustrasi Persamaan Bernoulli
Persamaan di atas digunakan jika diasumsikan tidak ada kehilangan
energi antara dua titik yang terdapat dalam aliran fluida, namun biasanya beberapa
head losses terjadi diantara dua titik. Jika head losses ini tidak diperhitungkan
g v 2 2 1 l h g v 2 2 2 Total energi di titik 2
2 Z 1 Z ∂1 P Total energi di titik 1
∂ 2
P
maka akan menjadi masalah dalam penerapannya di lapangan. Jika head losses
dinotasikan dengan “hl” maka persamaan Bernoulli di atas dapat ditulis menjadi
persamaan baru, dimana dirumuskan sebagai:
z hl g v p z g v p + + + = + + 2 2 2 2 1 2 1 1 2 2 γ
γ (2.13) Lit.4
Persamaan diatas dapat digunakan untuk menyelesaikan banyak
permasalahan tipe aliran, biasanya untuk fluida inkompresibel tanpa adanya
penambahan panas atau energi yang diambil dari fluida. Namun, persamaan ini
tidak dapat digunakan untuk menyelesaikan aliran fluida yang mengalami
penambahan energi untuk menggerakkan fluida oleh peralatan mekanik, misalnya
pompa, turbin, dan peralatan lainnya.
2.5. Kerugian Head
A. Kerugian Head Mayor
Aliran fluida yang melalui pipa akan selalu mengalami kerugian head.
Hal ini disebabkan oleh gesekan yang terjadi antara fluida dengan dinding
pipa atau perubahan kecepatan yang dialami oleh aliran fluida (kerugian
kecil).
Kerugian head akibat gesekan dapat dihitung dengan menggunakan salah
satu dari dua rumus berikut, yaitu:
1. Persamaan Darcy – Weisbach yaitu:
g v d L f hf 2 2
= (2.14) Lit.8
dimana: hf = kerugian head karena gesekan (m)
f = faktor gesekan (diperoleh dari diagram Moody)
d = diameter dalam pipa (m)
L = panjang pipa (m)
v = kecepatan aliran fluida dalam pipa (m/s)
Diagram Moody telah digunakan untuk menyelesaikan permasalahan
aliran fluida di dalam pipa dengan menggunakan faktor gesekan pipa (f) dari
rumus Darcy – Weisbach. Untuk aliran laminar dimana bilangan Reynold
kurang dari 2000, faktor gesekan dihubungkan dengan bilangan Reynold,
dinyatakan dengan rumus:
Re 64 =
[image:31.595.119.504.274.510.2]f (2.15) Lit.8
Tabel 2.1 Nilai kekasaran dinding untuk berbagai pipa komersil
Bahan Kekasaran
ft m
Riveted Steel 0,003 – 0,03 0,0009 – 0,009
Concrete 0,001 – 0,01 0,0003 – 0,003
Wood Stave 0,0006 – 0,003 0,0002 – 0,009
Cast Iron 0,00085 0,00026
Galvanized Iron 0,0005 0,00015
Asphalted Cast Iron 0,0004 0,0001
Commercial Steel or Wrought Iron 0,00015 0,000046
Drawn Brass or Copper Tubing 0,000005 0,0000015
Glass and Plastic “smooth” “smooth”
Sumber: Jack B. Evett, Cheng Liu. Fundamentals of Fluids Mechanics. McGraw Hill.
New York. 1987, hal. 134.
Untuk aliran turbulen dimana bilangan Reynold lebih besar dari 4000,
maka hubungan antara bilangan Reynold, faktor gesekan dan kekasaran
relative menjadi lebih kompleks. Faktor gesekan untuk aliran turbulen dalam
pipa didapatkan dari hasil eksperimen, antara lain:
a. Untuk daerah complete roughness, rough pipes yaitu:
= d f / 7 , 3 log 0 , 2 1
ε (2.16) Lit.4
b. Untuk pipa halus, hubungan antara bilangan Reynold dan faktor
1. Blasius : 0,25 Re 316 , 0 =
f (2.17) Lit.5
untuk Re = 3000 < Re < 100000
2. Von Karman :
= 51 , 2 Re log 2 1 f f
( )
Re 0,8 log2 −
= f (2.18)
untuk Re sampai dengan 3.106.
c. Untuk pipa kasar, menurut yaitu:
Von Karman : 1 =2log +1,74 ε
d
f (2.19) Lit.5
dimana harga f tidak tergantung pada bilangan Reynold.
d. Untuk Pipa antara kasar dan halus atau dikenal dengan daerah transisi
yaitu:
Corelbrook – White :
+ − = f d f Re 51 , 2 7 , 3 / log 2 1 ε
(2.20) Lit.5
2. Persamaan Hazen – Williams
Rumus ini pada umumnya dipakai untuk menghitung kerugian head
dalam pipa yang relatif sangat panjang seperti jalur pipa penyalur air
minum. Bentuk umum persamaan Hazen – Williams yaitu:
L d C
Q hf 1,85 4,85
85 , 1 666 , 10
= (2.21) Lit.7
dimana: hf = kerugian gesekan dalam pipa (m)
Q = laju aliran dalam pipa (m3/s)
L = panjang pipa (m)
C = koefisien kekasaran pipa Hazen – Williams
(diperoleh dari tabel 2.2)
d = diameter pipa (m)
Selain kerugian yang disebabkan oleh gesekan, pada suatu jalur pipa juga
terjadi kerugian karena kelengkapan pipa seperti belokan, siku, sambungan,
katup dan sebagainya yang disebut dengan kerugian kecil (minor losses).
Besarnya kerugian minor akibat adanya kelengkapan pipa dirumuskan
sebagai: =
∑
g v k n hm 2 . . 2(2.22) Lit.8
dimana: n = jumlah kelengkapan pipa
v = kecepatan aliran fluida dalam pipa
k = koefisien kerugian (dari lampiran koefisien minor losses
peralatan pipa)
menurut Literatur 8, untuk pipa yang panjang (L/d >>> 1000), minor losses
dapat diabaikan tanpa kesalahan yang cukup berarti tetapi menjadi penting
pada pipa yang pendek.
2.6. Persamaan Empiris untuk Aliran di dalam Pipa
Seperti yang telah diuraikan sebelumnya, bahwa permasalahan aliran
fluida dalam pipa dapat diselesaikan dengan menggunakan persamaan Bernoulli,
persamaan Darcy dan diagram Moody. Penggunaan rumus empiris juga dapat
digunakan untuk menyelesaikan permasalahan aliran. Dalam hal ini digunakan
dua model rumus yaitu persamaan Hazen – Williams dan persamaan Manning.
1.Persamaan Hazen – Williams dengan menggunakan satuan
internasional yaitu:
v=0,8492.C.R0,63.s0,54 (2.23) Lit.4 dimana: v = kecepatan aliran (m/s)
C = koefisien kekasaran pipa Hazen – Williams
R = jari-jari hidrolik
= 4
d
untuk pipa bundar
S = slope dari gradient energi (head losses/panjang pipa)
=
l hl
Extremely smooth and straight pipes 140
New Stell or Cast Iron 130
Wood; Concrete 120
New Riveted Stell; Vitrified 110
Old Cast Iron 100
Very Old and Corroded Cast Iron 80
Sumber: Jack B. Evett, Cheng Liu. Fundamentals of Fluids Mechanics. McGraw Hill.
New York. 1987, hal. 161.
2.Persamaan Manning dengan satuan internasional, yaitu:
2 / 1 3 / 2 0 , 1
s R n
v= (2.24) Lit.4
dimana: n = koefisien kekasaran pipa Manning
Persamaan Hazen – Williams umumnya digunakan untuk menghitung
headloss yang terjadi akibat gesekan. Persamaan ini tidak dapat digunakan untuk
liquid lain selain air dan digunakan khusus untuk aliran yang bersifat turbulen.
Persamaan Darcy – Weisbach secara teoritis tepat digunakan untuk semua rezim
aliran semua jenis liquid. Persamaan Manning biasanya digunakan untuk aliran
saluran terbuka (open channel flow).
2.7. Sistem Perpipaan Ganda
Analisa suatu sistem perpipaan yang terdiri dari berbagai pipa atau jalur
harus mengikuti beberapa aturan dasar. Suatu sistem perpipaan ganda membentuk
suatu rangkaian. Berbagai kemungkinan membangun sistem perpipaan ganda
yang sederhana terdiri dari:
a. Sistem perpipaan susunan seri
b. Sistem perpipaan susunan paralel
A. Sistem Perpipaan Susunan Seri
Bila dua pipa atau lebih yang ukuran atau kekasarannya berlainan
dan kemudian melalui pipa yang lain, dikatakan bahwa pipa-pipa itu
[image:35.595.157.480.124.244.2]dihubungkan seri.
Gambar 2.4. Pipa Yang Dihubungkan Secara Seri
Jika dua buah pipa atau lebih dihubungkan secara seri maka pipa akan
dialiri oleh aliran yang sama. Total kerugian head pada seluruh sistem adalah
jumlah kerugian pada setiap pipa dan perlengkapan pipa, dirumuskan sebagai:
Q0 = Q1 = Q2 = Q3
Q0 = A1V1 = A2V2 = A3V3 (2.25) Lit.8
Σhl = hl1 + hl2 + hl3
Persoalan aliran yang menyangkut pipa seri sering dapat diselesaikan
dengan mudah dengan menggunakan pipa ekuivalen, yaitu dengan
menggantikan pipa seri dengan diameter yang berbeda-beda dengan satu pipa
ekuivalen tunggal. Dalam hal ini, pipa tunggal tersebut memiliki kerugian
head yang sama dengan system yang digantikannya untuk laju aliran yang
spesifik.
B. Sistem Perpipaan Susunan Paralel
Kombinasi dua atau lebih pipa yang dihubungkan seperti Gambar 2.5,
sedemikian rupa sehingga alirannya terbagi antara pipa-pipa itu kemudian
berkumpul lagi adalah sistem pipa paralel.
Dalam analisa sistem pipa paralel, diasumsikan bahwa
kerugian-kerugian kecil ditambahkan pada panjang masing-masing pipa sebagai
3
A 2
1
B
Gambar 2.5. Pipa Yang Dihubungkan Secara Paralel
Jika dua buah pipa atau lebih dihubungkan secara paralel, total laju
aliran sama dengan jumlah laju aliran yang melalui setiap cabang dan rugi
head pada sebuah cabang sama dengan pada yang lain, dirumuskan sebagai:
Q0 = Q1 + Q2 + Q3
Q0 = A1V1 + A2V2 + A3V3 (2.26) Lit.8
hl = hl1 = hl2 = hl3
Hal lain yang perlu diperhatikan adalah bahwa persentase aliran yang
melalui setiap cabang adalah sama tanpa memperhitungkan kerugian head
pada cabang tersebut.
Rugi head pada setiap cabang boleh dianggap sepenuhnya terjadi akibat
gesekan atau akibat katup dan perlengkapan pipa, diekspresikan menurut
panjang pipa atau koefisien losses kali head kecepatan dalam pipa.
dirumuskan sebagai: ... 2 2 2 2 3 3 3 3 3 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1
1 =
+ = + = +
∑
∑
∑
g v K d L f g v K d L f g v K d Lf L L L
diperoleh hubungan kecepatan:
(
)
(
)
+∑
∑
+ = 2 2 2 2 1 1 1 1 1 2 / / kL d L f kL d L f V V(2.27) Lit.3
Dalam perencanaan pompa untuk memindahkan fluida dari suatu tempat
ke tempat lain dengan head tertentu diperlukan beberapa syarat utama, antara lain:
a. Kapasitas
Kapasitas pompa adalah jumlah fluida yang dialirkan oleh pompa per
satuan waktu. Kapasitas pompa ini tergantung pada kebutuhan yang
harus dipenuhi sesuai dengan fungsi pompa yang direncanakan.
b. Head Pompa
Head pompa adalah ketinggian dimana kolom fluida harus naik untuk
memperoleh jumlah yang sama dengan yang dikandung oleh satuan
bobot fluida pada kondisi yang sama. Head ini ada dalam tiga bentuk,
yaitu:
- Head Potensial
Didasarkan pada ketinggian fluida di atas bidang banding (datum
plane). Jadi suatu kolom air setinggi Z mengandung sejumlah energi
yang disebabkan oleh posisinya atau disebut fluida mempunyai head
sebesar Z kolom air.
- Head Kecepatan
Head kecepatan atau head kinetik, yaitu suatu ukuran energi kinetik
yang dikandung fluida yang disebabkan oleh kecepatannya dan
dinyatakan dengan persamaan V2/2g .
- Head Tekanan
Head tekanan adalah energi yang dikandung fluida akibat tekanannya
dan dinyatakan dengan P/γ .
Head total pompa diperoleh dengan menjumlahkan head yang disebut di
atas dengan kerugian-kerugian yang timbul dalam instalasi pompa (Head
mayor dan Head minor).
c. Sifat Zat Cair
Sifat-sifat fluida kerja sangat penting untuk diketahui sebelum
perencanaan pompa.
Pada perencanaan ini, temperatur air dianggap sama dengan temperatur
kamar.
Pada perancangan ini direncanakan pompa yang mempunyai konstruksi
kokoh dan dapat menjamin tidak terjadinya kebocoran sama sekali. Hal
ini direncanakan dengan merancang sistem penggerak pompa dan bagian
utama poros sebagai satu unit kesatuan. Umumnya unit penggerak
pompa yang biasanya dipakai adalah motor bakar, motor listrik dan
turbin uap.
Bila pipa dipasangkan dengan pompa maka akan ada penambahan energi sebesar
Hp. Head pompa itu sendiri merupakan energi yang harus ditambahkan pompa ke
dalam fluida untuk memindahkan fluida tersebut dari tempat yang memiliki head
rendah ke tempat dengan head yang tinggi. Untuk menyelesaikan persoalan di atas
digunakan persamaan Bernoulli, yaitu:
L
P Z H
g V P H Z g V P + + + = + + + 2 2 2 2 1 2 1 1 2 2 γ γ Atau
P
(
Z Z)
HL gV V P P
H = − + − + 2 − 1 +
2 1 2 2 1 2 2
γ (2.29) Lit.4
dimana:
γ 1
2 P
P −
adalah perbedaan head tekanan
g V V 2 2 1 2
2 − adalah perbedaan head kecepatan
Z2 – Z1 adalah perbedaan head statis
HL adalah head losses total
Untuk menghitung besarnya daya yang dibutuhkan pompa, adalah sebagai
berikut: p p p H Q N η γ × ×
= (2.30) Lit.7
dimana: NP = Daya pompa (kW)
γ = Berat jenis fluida (kN/m3) Q = Laju aliran fluida (m3/s)
BAB III
PERENCANAAN PIPA PADA SISTEM JARINGAN PIPA
3.1. Jumlah Pemakaian Air
Dalam merencanakan suatu sistem jaringan pipa yang dipergunakan
untuk mendistribusikan air bersih pada suatu suatu hotel, ada beberapa hal yang
perlu diperhatikan yaitu kebutuhan air secara keseluruhan yang meliputi
kebutuhan kamar dan juga fasilitas yang tersedia di hotel.
3.1.1 Metode Penentuan Kapasitas Aliran
Dalam menentukan tepat dan akuratnya kapasitas air yang diperlukan
untuk suatu bangunan sangat sulit. Maka dalam hal ini metode yang digunakan
adalah metode penaksiran. Ada beberapa metode yang digunakan untuk menaksir
besar laju aliran air [Literatur 6], antara lain:
a. Berdasarkan jumlah pemakai
b. Berdasarkan jenis dan jumlah alat plambing
c. Berdasarkan unit beban alat plambing
a. Penaksiran berdasarkan jumlah pemakai
Metoda ini didasarkan pada pemakaian air rata – rata sehari dari setiap
penghuni, dan perkiraan jumlah penghuni. Dengan demikian jumlah pemakaian
air sehari dapat diperkirakan, walaupun jenis maupun jumlah alat plambing belum
ditentukan. Metoda ini praktis untuk tahap perencanaan atau juga perancangan.
Apabila jumlah penghuni diketahui, atau ditetapkan, untuk sesuatu gedung
maka angka tersebut dipakai untuk menghitung pemakaian air rata – rata sehari
berdasarkan “standar” mengenai pemakaian air per orang per hari untuk sifat
penggunaan gedung tersebut. Tetapi kalau jumlah penghuni tidak dapat diketahui,
biasanya ditaksir berdasarkan luas lantai dan menetapkan kepadatan hunian per
luas lantai. Luas lantai gedung yang dimaksudkan adalah luas lantai efektif,
yang diperoleh dengan metoda ini biasanya digunakan untuk menentukan volume
tangki bawah, tangki atap, pompa, dsb. Sedangkan ukuran pipa yang diperoleh
dengan metoda ini hanyalah pipa penyediaan air ( misalnya pipa dinas), dan bukan
untuk menentukan ukuran pipa – pipa dalam seluruh jaringan.
b. Penaksiran berdasarkan jenis dan jumlah alat plambing
Metoda ini digunakan apabila dkondisi pemakaian alat plambing dapat diketahui,
misalnya untuk perumahan atau gedung kecil lainnya. Juga harus diketahui jumlah
dari setiap jenis alat plambing dalam gedung tersebut. Lihat tabel 3.1 sebagai
[image:40.595.107.486.318.543.2]referensi
Tabel 3.1. Faktor Pemakaian (%) dan Jumlah Alat Plumbing
Jumlah alat plumbing Jenis Alat plumbing
1 2 4 8 12 16 24 32 40 50 70 100
Kloset dengan
Katup gelontor
1 50
satu 50 2 40 3 30 4 27 5 23 6 19 7 17 7 15 8 12 9 10 10 Alat plambing Biasa
1 100
dua 75 3 55 5 48 6 45 7 42 10 40 13 39 16 38 19 35 25 33 33
Sumber:[Perencanaan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, Soufyan M. Noerbambang hal 66]
c. Penaksiran Berdasarkan Unit Beban Alat Plambing
Dalam metode ini untuk setiap alat plambing ditetapkan suatu unit beban (fixture
unit). Untuk setiap bagian pipa dijumlahkan besarnya unit beban dari semua alat
plambing yang dilayaninya, dan kemudian dicari besarnya laju aliran air dengan
kurva pada gambar 3.3 Kurva ini memberikan hubungan antara jumlah unit
penggunaan serempak dari alat – alat plambing. Tabel 3.6 memberikan besarnya
unit beban untuk setiap alat plambing.
3.1.2. Perhitungan Kapasitas Aliran
Pada skripsi ini digunakan metode Fixture Unit untuk menghitung
kapasitas aliran. Hotel berada pada lantai 9 sampai dengan lantai 11, sedangkan
lantai 8 digunakan sebagai parkir dan perkantoran. Sistem perpipaan terbagi dua,
Lantai 11 dan 10 ( 3rd Floor dan 2nd Floor Hotel) Dilayani melalui sistem
perpipaan menggunakan pompa Booster. Sedangkan Lantai 9 dan Lantai 8 ( 1st
Floor Hotel dan P4) dilayani oleh sistem perpipaan menggunakan gaya gravitasi.
Sedangkan Sumber air berasal air sumur bor dan juga air dari PDAM.
Perhitungan kapasitas dibuat berdasarkan sistem dan lantai, seperti di
bawah ini :
3.1.2.a. Sistem Perpipaan Menggunakan Pompa Booster
[image:41.595.108.515.430.699.2]Lantai 11
Tabel 3.2 Ruangan, Peralatan, dan Jumlah Fixture Unit Lantai 11
Ruangan Jenis alat Plambing Jenis Penyediaan air Unit Alat Plambing (WSFU) Total Unit Alat Plambing (WSFU) Ruangan Jumlah Ruangan Total WSFU Kamar 1 kloset, 1 lavatory, 1 shower Tangki gelontor Keran Keran 3 1 2 6 FU
79 Kamar 474
President Room 2 kloset, 3 lavatory, 1 shower, 1 bathtub Tangki gelontor Keran Keran Keran 3 1 2 2
13 FU 1 Kamar 13
Regency Lounge 2 kloset, 2 lavatory Katup gelontor Keran 10 2
24 FU 1
Ruangan 24
TOTAL FIXTURE UNIT LANTAI 11 511
Lantai 10
Tabel 3.3 Ruangan, Peralatan, dan Jumlah Fixture Unit Lantai 10
Ruangan Jenis alat Plambing Jenis Penyediaan air Unit Alat Plambing (WSFU) Total Unit Alat Plambing (WSFU) Ruangan Jumlah Ruangan Total WSFU Kamar 1 kloset, 1 lavatory, 1 shower Tangki gelontor Keran Keran 3 1 2 6 FU
75 Kamar 450
TOTAL FIXTURE UNIT LANTAI 10 450
FU
Jadi Total Nilai Peralatan Sistem Menggunakan Pompa Booster = 961 FU
atau dari tabel 3.8 didapat 12,74716 l/s
3.1.2.b. Sistem Perpipaan Menggunakan Gaya Gravitasi
Lantai 9
Tabel 3.4 Ruangan, Peralatan, dan Jumlah Fixture Unit Lantai 9
Ruangan Jenis alat Plambing Jenis Penyediaan air Unit Alat Plambing (WSFU) Total Unit Alat Plambing (WSFU) Ruangan Jumlah Ruangan Total WSFU Kamar 1 kloset, 1 lavatory, 1 shower Tangki gelontor Keran Keran 3 1 2 6 FU
45 Kamar 270
Male Toilet 4 kloset,
3 lavatory, 5 Urinal stall Katup gelontor Keran Katup gelontor 10 2 5
71 FU 1
Ruangan 71 Female Toilet 6 kloset, 4 lavatory Katup gelontor 10 2
68 FU 1
Keran
Toilet 1 4 kloset,
4 lavatory Katup gelontor Keran 10 2
48 FU 1
Ruangan 48
Toilet 2 2 kloset,
2 lavatory Katup gelontor Keran 10 2
24 FU 1
Ruangan 24
The Kitchen 12 standard Kitchen sink 6 Water Heater Keran Katup Bola 5 2
72 1
Ruangan 72
TOTAL FIXTURE UNIT LANTAI 9 553
FU
[image:43.595.110.511.344.756.2]Lantai 8 ( P4 )
Tabel 3.5 Ruangan, Peralatan, dan Jumlah Fixture Unit Lantai 8 ( P4 )
Ruangan Jenis alat Plambing Jenis Penyediaan air Unit Alat Plambing (WSFU) Total Unit Alat Plambing (WSFU) Ruangan Jumlah Ruangan Total WSFU Tempat Wudhu
5 Keran Air Keran 2
10 FU 1
Ruangan 10 Male Locker 2 kloset, 2 lavatory, 4 Urinal stall 2 Shower Katup gelontor Keran Katup gelontor Keran 10 2 5 4
52 FU 1
Ruangan 52 Female Locker 3 kloset, 2 lavatory 2 Shower Katup gelontor Keran Keran 10 2 4
42 FU 1
Ruangan 42 Toilet Driver 1 kloset, 1 lavatory 2 Urinal Stall Katup gelontor Keran Katup gelontor 10 2 5
22 FU 1
Ruangan 22
Klinik 1 lavatory Keran 1 1 FU 1
Ruangan 1
Kantin 1 service sink
Keran 4 4 FU 1
Ruangan 4
renang renang
TOTAL FIXTURE UNIT LANTAI 8 137
FU
Total Nilai Peralatan Sistem Menggunakan Gaya Gravitasi = 690 FU atau
dari tabel 3.8 didapat 10,0316 l/s
Jadi Total Kebutuhan Air Seluruh Sistem = 961 + 690= 1651 FU, atau dari
Tabel 3.6 Unit alat plambing untuk penyediaan air dingin.1)
Jenis
alat plambing2)
Jenis Penyediaan Air Unit alat plambing3) Keterangan Untuk Pribadi4) Untuk Umum5)
Kloset Katup gelontor 6 10
Kloset Tangki gelontor 3 5
Peturasan dengan
tiang
Katup gelontor - 10
Peturasan terbuka
(urinal stall)
Katup gelontor - 5
Peturasan terbuka
(urinal stall)
Tangki gelontor - 3
Bak cuci (kecil) Keran 0,5 1
Bak cuci tangan Keran 1 2
Bak cuci tangan,
untuk kamar
operasi
Keran - 3
Bak mandi
rendam (bath tub)
Keran pencampur
air dingin dan
panas
2 4
Pancuran mandi
(shower)
Keran pencampur
air dingin dan
panas
2 4
Pancuran mandi
tunggal
Keran pencampur
air dingin dan
panas
2 -
Satuan kamar
mandi dengan bak
Kloset dengan
katup gelontor
mandi rendam
Satuan kamar
mandi dengan bak
mandi rendam
Kloset dengan
tangki gelontor
6 -
Bak cuci bersama (untuk tiap keran) - 2
Bak cuci pel Keran 3 4 Gedung kantor,
dsb.
Bak cuci dapur Keran 2 4 Untuk umum :
hotel atau
restoran, dsb
Bak cuci piring Keran - 5
Bak cuci Pakaian
(satu sampai tiga)
Keran 3 -
Pancuran minum Keran air minum - 2
Pemanas air Katub bola - 2
Sumber:[Perencanaan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, Soufyan M. Noerbambang hal 68]
Catatan : 1)Alat plambing yang airnya mengalir secara kontinyu harus
dihitung secara terpisah, dan ditambahkan pada jumlah unit alat
plambing. 2)
Alat plambing yang tidak ada dalam daftar dapat diperkirakan
dengan membandingkan dengan alat plambing yang mirip/
terdekat. 3)
Nilai unit alat plambing dalam tabel ini adalah keseluruhan.
Kalau digunakan air dingin dan air panas, unit alat plambing
maksimum masing – masing untuk air dingin dan air panas diambil
tigaperempatnya. 4)
Alat plambing untuk keperluan pribadi dimaksudkan pada rumah
pribadi atau apartement, di mana pemakaiannya tidak terlalu
5)
Alat plambing untuk keperluan umum dimaksudkan yang
dipasang dalam gedung kantor, sekolah, pabrik, dsb, dimana
[image:47.595.161.461.205.699.2]pemakaiannya cukup sering.
Tabel 3.7 Ukuran Minimum Dari Peralatan pipa penyedia air
No Nama alat plambing
Ukuran
inchi mm
1 Kloset
( dengan katup gelontor) 1 25,4
2 Kloset
( dengan tangki gelontor) 3/8 9,5
3 Peturasan [1”(25,4mm)]
( dengan katup gelontor) 1 25,4
4 Peturasan [3/4”(19mm)]
( dengan katup gelontor) 3/4 19
5 Peturasan
( dengan tangki gelontor) 1/2 12,7
6 Sink (service,slop) 1/2 12,7
7 Sink (flushing, rim) 3/4 19
8 Bak cuci tangan biasa (lavatory) 3/8 9,5
9 Bak cuci dapur (sink) (pribadi) 1/2 12,7
10 Bak cuci dapur (sink) (umum) 3/4 19
11 Bak mandi rendam (bathtub) 1/2 12,7
12 Pancuran mandi (shower) 1/2 12,7
13 Mesin pencuci piring (pribadi) 1/2 12,7 14 Kombinasi sink dan tempat cuci pakaian 1/2 12,7
15 Kran air minum 3/8 9,5
16 Tempat cuci pakaian 1/2 12,7
Catatan: untuk peralatan yang tidak ada di tabel, ukuran minimum dari peralatan
tersebut dapat diambil dari peralatan yang diperkirakan hampir sama
Tabel 3.8 Tabel Estimasi Kebutuhan
Sistem yang didominasi penggunaan
Tangki gelontor
Sistem yang didominasi penggunaan
Katup gelontor
Beban Kebutuhan Beban Kebutuhan
Water Supply
Fixture Unit
(WSFU)
gpm l/s gpm l/s
1 3 0,19 1
2 5 0,32 2
3 6,5 0,41 3
4 8 0,51 4
5 9,4 0,59 5 15 0,95
6 10,7 0,68 6 17,4 1,1
7 11,8 0,74 7 19,8 1,25
8 12,8 0,81 8 22,2 1,4
9 13,7 0,86 9 24,6 1,55
10 14,6 0,92 10 27 1,7
12 16 1,01 12 28,6 1,8
14 17 1,07 14 30,2 1,91
16 18 1,14 16 31,8 2,01
18 18,8 1,19 18 33,4 2,11
20 19,6 1,24 20 35 2,21
25 21,5 1,36 25 38 2,4
30 23,3 1,47 30 42 2,65
35 24 1,57 35 44 2,78
40 26,3 1,66 40 46 2,9
45 27,7 1,76 45 48 3,03
60 32 2,02 60 54 3,41
70 35 2,21 70 58 3,66
80 38 2,4 80 61,2 3,86
90 41 2,59 90 64,3 4,06
100 43,5 2,74 100 67,5 4,26
120 48 3,03 120 73 4,61
140 52,5 3,31 140 77 4,86
160 57 3,6 160 81 5,11
180 61 3,85 180 85,5 5,39
200 65 4,1 200 90 5,68
250 75 4,73 250 101 6,37
300 85 5,36 300 108 6,81
400 105 6,62 400 127 8,01
500 124 7,82 500 143 9,02
750 170 10,73 750 177 11,17
1000 208 13,12 1000 208 13,12
1250 239 15,08 1250 239 15,08
1500 269 16,97 1500 269 16,97
2000 325 20,5 2000 325 20,5
2500 380 23,97 2500 380 23,97
3000 433 27,32 3000 433 27,32
4000 525 33,12 4000 525 33,12
5000 593 37,41 5000 593 37,41
Tabel 3.9.1
Penentuan Ukuran Pipa Berdasarkan Pembatasan Kecepatan ( SI Unit)
Galvanized Iron and Steel Pipe, Standard Pipe Size
Ukuran Nominal, mm Aktual ID, mm
Kecepatan = 1,2m/s Kecepatan = 2,4m/s
Aliran q, gpm Beban (WSFU) (kol.A)1) Beban (WSFU) (kol.A)2) Gaya gesek p, Psi/100ft* Aliran q, gpm Beban (WSFU) (kol.A)1) Beban (WSFU) (kol.B)2) Gaya gesek p, Psi/100ft*
12,7 15,8 0,23 1,5 172,3 0,47 3,7 651,5
19 20,9 0,42 3 126,1 0,84 8,4 472,8
25,4 26,6 0,68 6,1 96,7 1,36 25,3 7,7 361,5
31,8 35,1 1,17 17,5 6 71,5 2,34 77,3 23,7 269
38,1 40,9 1,6 37 9,3 60,9 3,2 132,3 52 227
50,8 52,5 2,63 93 29,8 46,2 5,27 293 171,6 176,5
63,5 62,7 3,77 174 75,6 37,8 7,54 477 361 142,9
76,2 77,7 5,8 335 209 29,4 11,6 842 806 113,5
[image:50.595.111.537.469.724.2]102 102,3 10 688 615 23,1 20,01 1930 1930 86,2
Tabel 3.9.2
Penentuan Ukuran Pipa Berdasarkan Pembatasan Kecepatan ( US Unit)
Galvanized Iron and Steel Pipe, Standard Pipe Size
Ukuran Nominal, inchi Aktual ID, inchi
Kecepatan = 4fps Kecepatan = 8fps
Aliran q, gpm Beban (WSFU) (kol.A)1) Beban (WSFU) (kol.A)2) Gaya gesek p, Psi/100ft* Aliran q, gpm Beban (WSFU) (kol.A)1) Beban (WSFU) (kol.B)2) Gaya gesek p, Psi/100ft*
½ 0,622 3,8 1,5 8,2 7,6 3,7 31
¾ 0,824 6,7 3 6 13,4 8,4 22,5
1 1,049 10,8 6,1 4,6 21,6 25,3 7,7 17,2
1 ¼ 1,380 18,6 17,5 6 3,4 37,2 77,3 23,7 12,8
1 ½ 1,610 25,4 37 9,3 2,9 50,8 132,3 52 10,8
2 2,067 41,8 93 29,8 2,2 83,6 293 171,6 8,4
2 ½ 2,469 59,8 174 75,6 1,8 119,6 477 361 6,8
3 3,068 92 335 209 1,4 184,0 842 806 5,4
4 4,026 158,6 688 615 1,1 317 1930 1930 4,1
1)
Kol. A untuk pemipaan yang tidak mendukung katup gelontor 2)
Kol. A untuk pemipaan yang mendukung katup gelontor
*Kerugian gesek p mempengaruhi laju aliran q untuk pemipaan yang mempunyai
kondisi permukaan yang cukup halus(fairly smooth surface) setelah beberapa
lama pemakaian, untuk kasus ini terapkan formula
q = 4,57 p0,546. d2,64
3.2 Pemilihan Jenis Pipa
Pada perancangan ini digunakan pipa Galvanized Iron. Adapun
keunggulan yang dimiliki pipa jenis ini dibandingkan pipa jenis lain ialah:
- Tidak mudah berkarat.
- Bahan aman digunakan untuk pendistribusian air bersih.
- Permukaan dinding dalamnya tidak terlalu kasar sehingga pengaruh
kehilangan tekanannya relatif kecil.
- Banyak tersedia di pasaran, dan harga ekonomis.
3.3 Penggunaan Chart Akurat Gesekan Pipa
Chart akurat gesekan pipa ini dibuat menggunakan diameter dalam aktual dari
pipa. Chart ini digunakan untuk mencari laju aliran fluida melalui berbagai ukuran
pipa yang memiliki kerugian gesekan pipa seragam yang spesifik, dengan
mengetahui karakteristik fluida yang diangkut pipa dan efeknya terhadap diameter
dalam pipa. Pada sistem ini digunakan bahan Galvanized iron, oleh karena itu
chart yang dipakai juga adalah untuk bahan ini ( ASTM A72, A120 FAIRLY
ROUGH SURFACE CONDITION ). Contoh penggunaan chart adalah seperti di
bawah ini :
1. Pertama tama kita harus mencari kerugian gesek seragam pipa dari
perhitungan (Pa/m).
2. Setelah itu kita menghitung jarak x dengan cara dibawah ini
=
[image:52.595.171.507.256.682.2]X = 2,7767 mm
Gambar 3.1 Chart Galvanized Iron Standard Weight Pipe
3/4
Gambar 3.2. Contoh Perhitungan Diameter Menggunakan Chart
3. Lalu ditarik garis lurus vertikal dari titik x ke atas. Pada contoh ini kita
mencari laju aliran minimum untuk pipa ukuran ¾". Garis lurus vertikal
yang ditarik dari titik x tadi berpotongan dengan garis diameter ¾" di y.
dari titik y itu ditarik lagi garis horizontal ke kiri. Didapatlah titik z.
4. Titik z terletak di antara 0,4 l/s dan 0,6 l/s. Kita mengukur jarak antara titik
0,4 ke titik z, dan jarak dari titik 0,4 ke 0,6. Setelah itu kita dapat
menghitung laju aliran minimum untuk pipa ¾" seperti di bawah ini :
=
3.4 Metoda Detail Untuk Menentukan Ukuran Pipa Sistem di Dalam
Bangunan
1.Mendapatkan informasi yang tepat mengenai Bangunan, contoh : jenis peralatan
yang menggunakan air yang akan dipasang, jenis pipa yang akan dipakai, tekanan
yang tersedia dari sumber distribusi, ketinggian bangunan atau ketinggian dari
sumber distribusi ke tempat yang dituju, dan informasi – informasi lainnya yang
dibutuhkan dalam basis menentukan ukuran pipa di dalam sistem.
2.Membuat gambar sistematis bertingkat dari seluruh sistem air (dalam skripsi ini
sistem distribusi air dingin). Tunjukkan semua peralatan yang menggunakan air
dengan huruf, angka, maupun kombinasi keduanya.
3.Tandai pada gambar skematik pada setiap bagian dari sistem komplit, jumlah air
dingin dan air panas yang dialirkan pipa sesuai dengan WSFU (Water Supply
Fixture Unit) yang dapat dilihat dari Tabel 3.6
4.Tandai pada gambar skematik, sesuai dengan notasi Fixture unit, kebutuhan air
dalam galon per menit(gpm) ataupun liter per detik(l/s) yang didapat dari Tabel
3.8
5.Tandai pada gambar skematik, bagian dari sistem yang peralatannya
diperkirakan menggunakan air secara kontinu, seperti : sumber air untuk taman,
irigasi, air untuk alat pendingin, mesin refrigasi, dan peralatan lain yang serupa,
yang menggunakan air secara kontiniu pada saat beban puncak. Tambahkan
jumlah kebutuhan air secara kontinu ini dengan kebutuhan air yang didapat
berdasarkan WSFU.
6.Tentukan ukuran dari semua ukuran pipa yang berhubungan langsung dengan
7.Tentukan ukuran pipa lainnya dengan sesuai dengan batasan kecepatan yang
direkomendasikan perusahaan pembuat pipa untuk mencegah kegagalan produk
mereka, sesuai dengan Tabel 3.9.1 atau Tabel 3.9.2
8.Tentukan dari sistem, bagian mana yang merupakan Basic Design Circuit(BDC)
atau jalur utama yang ukuran pipanya akan dirancang ulang sesuai dengan batasan
kerugian gesek. Jalur utama ini adalah jalur pipa dari pusat distribusi ke peralatan
yang paling jauh tempatnya dari pusat tekanan.
9. Misalkan kondisi tanpa aliran dalam sistem. Kalkulasikan jumlah tekanan yang
tersedia pada tempat terjauh dari sumber distribusi(di bagian paling atas atau
paling bawah dari sistem, tergantung dimana sumber distribusinya). ( 1 feet water
column = 0,433 psi, dan 1 meter water column = 9,795 KPa)
10.Tandai pada skematik pipa, jumlah kerugian tekanan oleh karena gesekan
akibat dari kebutuhan yang melewati water meter, water softener, atau koil
pemanas air tanpa tangki yang mungkin dipasang pada sistem.
11.Kalkulasikan jumlah tekanan yang tersisa dan tersedia untuk kerugian akibat
kerugian gesek pada saat beban puncak melalui pipa, valve, fitting pada basic
design circuit (jalur utama). Kurangi dari tekanan statik yang masih ada dan
tersedia pada tempat paling tinggi( dari langkah 8) kerugian gesek dari water
meter, water softener(dari langkah 10).
12.Kalkulasikan jumlah total panjang ekivalen dari basic design circuit( jalur
utama) menggunakan Tabel 3.10 atau Tabel 3.11
13.Kalkulasikan kerugian tekanan seragam yang diijinkan untuk gesekan pada
pipa dari basic design circuit (jalur utama). Total tekanan yang tersedia untuk
kerugian sebagai kerugian gesek dari pipa, fitting, dan valve pada sirkuit( dari
langkah 11) harus dibagi dengan total panjang ekivalen dari sirkuit( dari langkah
untuk sirkuit dalam hubungan untuk kerugian tekanan, dalam psi/ft (Pa/m) untuk
total panjang ekivalen. Kalikan nilai ini dengan 100 untuk membuatnya menjadi
psi/100 ft.
14.Buat Tabel sizing( pengukuran) yang menunjukkan laju aliran, untuk berbagi
ukuran yang berbeda dari pipa yang akan digunakan, sesuai dengan kerugian
tekanan seragam yang diijinkan untuk gaya gesek pipa(Pipe Friction) untuk basic
design circuit(dari langkah 13). Ukuran dari tabel didapat dari Gambar 3.1
15.Tentukan lagi ukuran pipa dari basic design circuit(jalur utama) menggunakan
tabel dari langkah 14. Dimana ukuran yang didapat dari langkah 15 ini mungkin
berubah dari yang didapat dari langkah 7( berdasarkan batasan kecepatan).
Ukuran pipa dari langkah ini sesuai untuk diaplikasikan sesuai dengan batasan
daripada gesekan( Limitation of Friction).
16.Ukuran pipa bisa saja berubah dari ukuran yang ditentukan pada langkah 15
untuk pertimbangan tertentu, seperti untuk pertimbangan untuk menghindarkan
Tabel 3.10
Panjang Ekivalen Untuk Fitting dan Valve ( SI Units )
Pipa Standar
Sumber:[Plumber’s and Pipe Fitter’s Calculation Manual, R Dodge Woodson hal 34]
Fitting/ Valve
Panjang ekivalen dari pipa berbagai ukuran (m)
9,5 12,7mm 19 25,4 31,8 38,1 50,8 63,5 76,2 101,6 127 152,4
Belokan 450 0.2 0,4 0,5 0,5 0,7 0,9 1,2 1,5 1,8 2,4 3 3,6
Belokan 900 0,3 0,6 0,8 0,9 1,2 1,5 2,1 2,4 3 4,3 5,2 6,1
T Lurus 900 0,1 0,2 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 0,9 1,2 1,5 1,8
T Cabang 900 0,5 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 3 3,6 4,6 6,4 7,6 9,1
Gate Valve 0,1 0,1 0,2 0,2 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1 1,2
Balancing Valve 0,24 0,33 0,45 0,57 0,67 0,91 1,12 1,37
Plug type cock 0,24 0,33 0,45 0,57 0,67 0,91 1,12 1,37
Check Valve,swing 1,7 2,56 3,41 4,26 5,12 6,82 8,53 10,24
Globe Valve 2,4 4,6 6,1 7,6 10,6 13,7 16,7 19,8 24,3 38 42,6 50,2
Tabel 3.11
Panjang Ekivalen Untuk Fitting dan Valve ( US Customary Units )
Pipa Standar
Sumber:[Plumber’s and Pipe Fitter’s Calculation Manual, R Dodge Woodson hal 34]
Fitting/ Valve Panjang ekivalen dari pipa berbagai ukuran
(feet)
⅜" ½" ¾" 1" 1¼" 1½" 2" 2½" 3" 4" 5" 6" Belokan 450 0,6 1,2 1,5 1,8 2,4 3 4 5 6 8 10 12
Belokan 900 1 2 2,5 3 4 5 7 8 10 14 17 20
T Lurus 900 0,3 0,6 0,8 0,9 1,2 1,5 2 2,5 3 4 5 6
T Cabang 900 1,5 3 4 5 6 7 10 12 15 21 25 30
Gate Valve 0,2 0,4 0,5 0,6 0,8 1 1,3 1,6 2 2,7 3,3 4
Balancing Valve 0,8 1,1 1,5 1,9 2,2 3 3,7 4,5
Plug type cock 0,8 1,1 1,5 1,9 2,2 3 3,7 4,5
CheckValve,swing 5,6 8,4 11,2 14 16,8 22,4 28 33,6
Globe Valve 8 15 20 25 35 45 55 65 80 125 140 165
Tabel 3.12. Tekanan yang dibutuhkan alat plambing
Sumber: [Perencanaan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, Soufyan M.
Noerbambang hal 50]
1),2)
Tekanan minimum yang dibutuhkan katup gelontor untuk kloset, dan urinal
yang dimuat dalam tabel ini adalah tekanan statik pada waktu air mengalir, dan
tekanan maksimumnya adalah 4 kg/cm2.
3)
Untuk keran dengan katup yang menutup secara otomatik, kalau tekanan airnya
kurang dari yang minimum dibutuhkan maka katup tidak akan dapat menutup
dengan rapat, sehingga air masih akan menetes dari keran.
4)
Untuk pemanas air langsung dengan bahan bakar gas, tekanan minimum yang
dibutuhkan biasanya dinyatakan.
Fixture Tekanan yang
dibutuhkan
(kg/cm2)
Tekanan
standar
(kg/cm2)
Katup Gelontor Kloset 0,71)
Katup Gelontor Peturasan 0,42)
Keran yang menutup sendiri,
otomatik
0,73)
Pancuran mandi, dengan pancaran
halus tajam
0,7 1,0
Pancuran mandi (biasa) 0,35
Keran biasa 0,3
Pemanas air langsung, dengan
bahan bakar gas
Gambar 3.3 Kurva Perhitungan Kebutuhan
3.5. Penentuan Ukuran Pipa Distribusi Air Bersih Dingin Hotel
3.5.1. Penentuan Ukuran Pipa Pada Jaringan Menggunakan Pompa Booster
1. Semua data diperoleh dari peta lokasi hotel per tingkat, dan juga hasil
survey.
2. Gambar skematik bertingkat lantai 10 dan 11 telah dibuat dengan panjang
pipa sesuai dengan skala 1:400, dan untuk memudahkan
penggambaran(Karena Jumlah Fixture Unit dan jenis peralatan kamar
mandi di setiap kamar serupa), di peta, kamar hanya disimbolkan dengan
K saja.
3. Notasi telah dibuat untuk menunjukkan jumlah air dingin yang diangkut
oleh pipa berdasarkan Water Supply Fixture Unit (WFSU). Nilai Fixture
unit ditunjukkan angka yang tidak dikurung.
4. Kebutuhan air yang dibawa sesuai WSFU telah dibuat dalam l/s( liter/
detik ). Nilai ini didapat dari Tabel 3.8 dengan system yang didominasi
tangki gelontor ( flush tank).
5. Pada jaringan pipa ini, tidak ada peralatan yang membutuhkan air secara
terus menerus(continuously).
6. Semua pipa penyuplai air untuk peralatan individual ( kloset, lavatory,
dll), telah ditentukan ukurannya dalam gambar skematik sesuai dengan
ukuran pipa minimum peralatan dari Tabel 3.7.
7. Semua pipa dari jaringan telah ditentukan ukurannya pada gambar sesuai
dengan batas kecepatan yang disarankan perusahaan pipa. Untuk Jaringan
ini, Batas kecepatan 2,4 m/s ( 8 fps). Sizing ataupun penentuan ukuran
Tabel 3.13. Hasil Pengukuran Pipa Berdasarkan Batas Kecepatan dan
Perubahan Diameternya Akibat Friction Limit (Sistem Booster Pump)
Pipa
Nomor
Water Supply Fixture Unit Q
(L/s)
D^
(inchi)
D*
(inchi)
1 12 1,01 1" 1½"
2 24 1,336 1" 1½"
3 36 1,588 1¼" 1½"
4 48 1,808 1¼" 1½"
5 54 1,912 1¼" 1½"
6 12 1,01 1"
7 21 1,264 1"
8 33 1,53 1¼"
9 61 2,039 1¼"
10 97 2,695 1½"
11 121 3,044 1½"
12 175 3,7875 2" 2½"
13 187 3,9375 2" 2½"
14 235 4,541 2" 2½"
15 283 5,1458 2" 2½"
16 319 5,5994 2½" 3"
17 331 5,7506 2½" 3"
18 367 6,2042 2½" 3"
19 391 6,5066 2½" 3"
20 439 7,088 2½" 3"
21 487 7,664 3"
22 535 8,2274 3"
23 583 8,78612 3"
24 631 9,34484 3"
25 679 9,90356 3"
26 703 10,18292 3" 4"
Catatan:
D^ = Diameter hasil pengukuran dengan batas kecepatan
D* = Perubahan Diameter, hasil pengukuran dari table 3.14
8. Sirkuit Utama telah ditandai pada gambar skematik dengan notasi huruf
dari A sampai G.
9. Dimisalkan kondisi tanpa aliran pada system jaringan pipa. Kelebihan
tekanan yang masih tersedia pada sumber (roof floor) setelah dikurangkan
dengan tekanan minimum yang dibutuhkan oleh peralatan( dalam hal ini
kamar) yang paling jauh dari lantai teratas(roof floor) untuk memenuhi
kepuasan kondisi suplai adalah seperti di bawah ini:
28 18 1,19 1"
29 30 1,47 1¼"
30 54 1,912 1¼"
31 78 2,362 1½"
32 12 1,01 1"
33 18 1,19 1"
34 12 1,01 1"
35 36 1,588 1¼"
36 114 2,943 1½"
37 126 3,114 1½"
38 150 3,455 1½"
39 853 11,71468 4"
40 12 1,01 1"
41 36 1,588 1¼"
42 60 2,02 1¼"
43 84 2,476 1½"
44 937 12,51772 4"
45 24 2,362 1½"
Jarak Lantai : 12-11 = 2 meter
11-10 = 4 meter
Kamar terjauh pada titik G memiliki 1 Lavatory, 1 closet, 1 shower.
Lavatory = 0,3 kg/cm2 = 29,43 KPa
Closet = 0,7 kg/cm2 = 68,67 KPa
Shower = 0,7 kg/cm2 = 68,67 KPa
Diambil tekanan peralatan paling tinggi yaitu = 68,67 KPa
Tekanan dari pompa untuk Pressure Losses pada Pipa pada rancangan ini
diambil 0,2 bar.
Tekanan statik pada lantai atap yang tersedia untuk kerugian gesek
= 0,2 bar + (6 × 9,795) KPa – 68,67 KPa
= 20 KPa + 58,77 KPa – 68,67 Kpa = 10,1 KPa = 10.100 Pa
10.Pada Sistem jaringan ini water meter ataupun meteran air terdapat pada
jalur Clean Water Riser( jalur pipa dari pompa bawah tanah ke tangki atas
di roof floor).
11. Jumlah tekanan maksimum yang tersedia untuk gesekan di dalam pipa,
valve, dan fitting adalah = 10.100 Pa
12.Dengan menggunakan ukuran pipa yang didapat dari langkah 7, yang
dibuat berdasarkan batasan kecepatan, didapat Tabel panjang ekivalen
untuk sirkuit utama seperti pada Tabel 3.15
13.Kerugian tekanan seragam maksimum untuk gesekan pada si
