DAFTAR PUSTAKA
[1] Jack B. Evett, Cheng Liu.1987. Fundamentals of Fluid Mechanics. McGraw Hill. New York.
[2] M. Orianto, W. A. Pratikto. 1989. Mekanika Fluida I. BPFE, Yogyakarta.
[3] John K. Vennard, Robert L. Street. 1982. Elementary Fluid Mechanics, Sixth Edition. California.
[4] Viktor L. Streeter, Arko Prijono. 1992. Mekanika Fluida Jilid I, Edisi Kedelapan. PT. Erlangga. Jakarta.
[5] M. Orianto, W. A. Pratikto. 1989. Mekanika Fluida I. BPFE, Yogyakarta
[6] Sularso, Haruo Tahara . 2000. Pompa dan Kompresor : Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan. PT Pradnya Paramitha. Jakarta.
[7] Viktor L. Streeter, Arko Prijono. 1992. Mekanika Fluida Jilid II, Edisi Kedelapan. PT. Erlangga. Jakarta.
[8] Ram Gupta. S. 1989. “Hydrology & Hydraulic Engineering Systems. Pearson. New Jersey
[9] Bruce R. Munson, Donald F. Young, Theodore H. Okiishi. Mekanika Fluida jilid I. PT. Erlangga. Jakarta,2002.
BAB III
METODOLOGI
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
3.1.1.Tempat Penelitian
Tempat penulis melakukan penelitian adalah di perumahan PT. INALUM, Paritohan
3.1.2.Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan mulai 20 April 2016 – 04 Mei 2016
3.2. Prosedur Penelitian
Dalam melakukan penelitian tugas akhir ini metode yang penulis gunakan adalah metode survei. Dimana didalam hal ini penulis langsung melakukan survei ke PT. Inalum Paritohan dan pada perumahan nya untuk mengumpulkan data-data dalam menganalisa sistem pendistribusian aliran air bersih, dan kebutuhan air bersih total yang dibutuhkan di perumahan PT. Inalum Paritohan kemudian dalam perencanaan sistem pemipaan dibuat dengan menerapkan rumus rumus yang di dapat dari studi baik dalam kampus ataupun dalam buku – buku kepustakaan ,jurnal serta internet yang berhubungan dengan mata kuliah tersebut.
Dalam perencanaan sistem pemipaan ini dilakukan penghitungan head losses (kehilangan tekanan ) dengan perhitungan manual menggunakan rumus Hazzen Williams, dan menganalisa masing masing pipa dengan menggunakan metode hardy cross dengan menghitung loop nya. Lalu membandingkan hasil manual dengan hasil yang disimulasikan pada program Pipe Flow Expert.
3.3 Metode Analisa Dengan Menggunakan Pipe Flow Expert
- Diameter Pipa - Material Pipa - Panjang Pipa
- Data-data pendukung pipa : Valve, fitting, tee, reducer dan lain-lain - Nilai elevasi masing masing kompone n
- 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 di atas merupakan proses input data, data-data seperti material pipa, panjang pipa, diameter pipa, kekerasan dinding pipa, dimasukkan sesuai dengan data-data yang dijumpai di lapangan.
2. Kalkulasi Data
Gambar 3.2 Proses Kalkulasi Data
3. Hasil akhir analisa aliran fluida
Skema alur pengerjaan skripsi :
Mulai
Survey
Analisa data
• Menghitung kebutuhan air pada perumahan • Membuat estimasi pada beban puncak • Melakukan simulasi pada jaringan pipa • Menghitung Head Losses pada jaringan
pipa dengan metode Pipe Flow Software
• Analisa di setiap pipa
Hasil
Kesimpulan
Selesai Ya Tidak
Study Literatur
3.3 Perumahan
Adapun kompleks perumahan pada PT. INALUM Paritohan yang kami bahas ini berada di Kec. parmaksian Toba. Pada kompleks perumahan ini terdapat dua tipe rumah yang berbeda, yakni tipe rumah mewah dan tipe rumah biasa. Di perumahan ini juga terdapat beberapa asrama (Dormitory). Selain itu juga terdapat beberapa fasilitas penunjang yakni: kantor, klinik dan juga taman.
Berikut data mengenai jumlah rumah, asrama dan fasilitas lainnya yang terdapat di kompleks perumahan Inalum, Paritohan:
Tabel 3.1 Total Perumahan PT. INALUM Paritohan
No Tipe Perumahan Jumlah
1 Rumah 114
2 Asrama (Dormitory) 5
3 Kantor 1
4 Klinik 1
5 Taman Bermain 2
6 Car Washing 1
7 Club House 1
8 Workshop 1
9 Barbershop 1
10 Shop 1
Sumber : Data perumahan Inalum Paritohan
BAB IV
ANALISA DATA
4.1. Jumlah Pemakaian Air
Dalam analisa suatu sistem jaringan pipa yang dipergunakan untuk mendistribusikan air bersih pada suatu suatu bangunan, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu kebutuhan air secara keseluruhan yang meliputi kebutuhan perumahan itu sendiri dan fasilitas-fasilitas lainnya yang terdapat pada perumahan tersebut.
Tabel 4.1 Pemakaian Air Rata-Rata per Hari No Jenis gedung Pemakaian
air rata-rata sehari (liter) Jangka waktu pemakain air rata-rata sehari (jam) Perbandingan luas lantai efektif/total (%) Keterangan
1 Perumahan mewah
250 8-10 42-45 Setiap penghuni
2 Rumah biasa 160-250 8-10 50-53 Setiap penghuni
3 Apartement 200-250 8-10 45-50 Mewah 250 liter
Menengah 180 liter
Bujangan 120 liter
4 Asrama 120 8 Bujangan
5 Rumah sakit Mewah > 1000 Menengah 500-1000
8-10 45-48 Setiap tempat
tidur pasien luar: 8 liter
160 liter
6 Gedung kantor 100 8 60-70 Setiap pegawai
7 Toserba (toko serba ada, department store)
3 7 55-60 Pemakain air
hanya untuk kakus, belum termasuk bagian restorannya
8 Restoran 30 5 Untuk penghuni
160 liter
9 Gedung perkumpulan
50-100 Setiap tamu
10 Taman Bermain
20 4 Setiap
Pengunjung
Sumber : Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing. Sofyan M. Noerbambang. Pradnyaparamitha. Jakarta.1996
4.1.1 Kebutuhan Air Bersih pada Perumahan
Dari hasil survey diperoleh jumlah rumah yang terdapat pada Komplek Perumahan Inalum Paritohan adalah sebanyak 114 rumah sehingga total kepala rumah tangga yang menetap adalah 114 kepala rumah tangga. Adapun jumlah anggota keluaga setiap rumah berkisar antara 5-7 orang.Dalam perencanaan ini diasumsikan setiap rumah berjumlah 6 orang yang terdiri dari 1 ayah, 1 ibu, 4 anak. Sehingga jumlah penduduk total yang terdapat pada kompleks ini adalah 114 x 6 orang = 684orang. Dimana kebutuhan rata-rata air bersih setiap orang perharinya 250 liter/hari.Sehingga berdasarkan hasil survey dan literatur yang ada maka kebutuhan air penduduk dapat dihitung, yaitu sebagai berikut :
Kebutuhan air penduduk perumahan Inalum
4.1.2 Kebutuhan Air Bersih untuk Asrama Karyawan(Dormitory)
Berdasarkan hasil survey pada kompleks ini didapatkan 5 asrama karyawan yakni:
Dormitory E23, Dormitory NK, Dormitory F, Dormitory MO, Dormitory Driver Dengan rincian sebagai berikut:
Jumlah total penghuni Asrama (Dormitory) = 51 orang Rata-rata penghuni tiap Asrama (Dormitory) = 10 orang/asrama Kebutuhan air rata-rata perhari = 120 l/hari.orang Kebutuhan air per hari = 51 orang x120 l/hari.orang = 7200 l/hari
4.1.3 Kebutuhan Air Bersih untuk Kantor pada Kompleks Inalum Paritohan
Berdasarkan hasil survey pada komplek Inalum Paritohan terdapat kantor Perusahaan INALUM yang terdiri dari Pass Office dan ADA & PGA Office
Jumlah pegawai seluruh = 65 orang
Pemakaian air rata-rata per hari = 100 l/hari.orang Kebutuhan air per hari =65 orang x 100 l/hari.orang =6500 l/hari.
Dengan demikian kebutuhan air total untuk kantor-kantor yang terdapat pada komplek perumahan ini sebesar = 6500 l/hari.
4.1.4 Kebutuhan Air Bersih untuk Klinik
Pada komplek perumahan ini terdapat sebuah rumah sakit dan berdasarkan hasi survey rumah sakit ini dikategorikan sebagai rumah sakit umum dan diperoleh data-data sebagai berikut :
Kebutuhan air rata-rata per hari untuk pasien =200 l/hari Jumlah staff dan pegawai = 7 orang
Pemakaian air rata-rata/hari = 120 l/hari.orang Kebutuhan air/ hari =7 orang x 120 l/hari.orang = 840 l/hari
Berdasarkan data diatas maka kebutuhan air untuk klinik pada komplek ini adalah = 200 l/hari + 840 l/hari = 1040 l/hari 4.1.5 Kebutuhan Air Bersih untuk Club house
Total Jumlah pengunjung = 150 orang/2 minggu Pemakaian rata-rata pengunjung = 100 l/pengunjung Kebutuhan air pengunjung = 150 x 100 l/pengunjung = 15000 l/2 minggu
Berdasarkan data diatas makan kebutuhan air untuk Club House adalah 535.5 liter/hari.
4.1.6 Kebutuhan Air untuk Workshop
Gedung Workshop pada umumnya digunakan setiap dua minggu sekali dengan rata-rata pengunjung 150 orang.
Total Jumlah pengunjung = 150 orang/2 minggu Pemakaian rata-rata pengunjung = 100 l/pengunjung Kebutuhan air pengunjung = 150 x 100 l/pengunjung = 15000 l/2 minggu
Berdasarkan data diatas makan kebutuhan air untukWorkshop adalah 535.5 liter/hari. 4.1.7 Kebutuhan Air Bersih untuk Shop dan Barbershop
Perkiraan untuk jumlah pengunjung untuk Shop dan Barber Shop dalam sehari sekitar 30 orang/hari dan total penjaga di shop dan barbershop 4 orang
Pemakain rata-rata pengunjung = 5untuk l/pengunjung Kebutuhan air pengunjung 30 x 5 l/pengunjung = 150 untuk l/hari Pemakain rata-rata penjaga/pegawai = 200untuk l/orang Kebutuhan air pengunjung = 5 x 200 l/pengunjung = 1000 untuk l/hari
Berdasarkan data diatas makan kebutuhan air shop dan barber shop adalah adalah 150 l/hari + 1000 l/hari = 1150 l/hari
4.1.8 Kebutuhan air bersih untuk Taman bermain
Didalam kompleks perumahan Inalum, Paritohan terdapat 2 buah taman dengan perkiraan pengunjung untuk setiap taman adalah 50 orang/hari sehingga total pengunjung untuk kedua taman adalah 100 orang/hari
Total Jumlah pengunjung = 100 orang/hari Pemakaian rata-rata pengunjung = 20l/pengunjung
4.1.9 Kebutuhan Air Bersih untuk Car Washing (Cuci mobil)
Car washing digunakan para karyawan/pegawai Inalum untuk mencuci mobil perusaan yang digunakan untuk aktivitas kerja
Total Jumlah mobil yang dicuci = 5 mobil/hari Pemakaian rata-rata pengunjung = 750 l/mobil
Total kebutuhan air untuk semua pengunjung di taman bermain adalah 5 x 750 l/mobil = 3750 liter/hari
Berikut adalah total kebutuhan untuk seluruh Perumahan dan fasilitas yang ada di dalam komplek perumahan PT. INALUM Power Plant Paritohan adalah sebagai berikut:
Tabel 4.2 Kebutuhan Total Perumahan PT. INALUM Power Plant
No
Fasilitas Jumlah
fasilitas (Unit) Kebutuhan Fasilitas/Unit (liter) Total Kebutuhan (liter)
1 Rumah 114 1500 171000
2 Asrama Karyawan 5 1440 7200
3 Kantor 1 6500 6500
4 Klinik 1 1040 1040
5 Club House 1 1071 1071
6 Workshop 1 1071 1071
7 Shop dan Barbershop 1 1150 1150
8 Taman Bermain 2 1000 2000
9 Car Washing 1 3750 3750
Total 194.782
4.2 Kapasitas Aliran Pipa
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% =
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 Inalumadalah :
= 10% (194.782 liter/hari) + 194.782 liter/hari
= 214.260,2 l/hari
Maka , Total kapasitas air yang di distribusikan pada perumahan Inalum dalam 24 jam adalah 214,2602 m3/hari
4.3 Estimasi Beban Puncak
Dari hasil survei yang telah kami lakukan , berikut data data kapasitas air yang digunakan pada tiap jam nya.
Tabel4.3 Estimasi Pemakaian per hari
Jam Rumah Asrama Kantor Fasilitas lainnya
Total Kebutuhan (liter)
00:00-01:00 1710 72 0 100.82 1882.82
01:00-02:00 1710 72 0 100.82 1882.82
02:00:03-00 1710 72 0 100.82 1882.82
03:00-04:00 3420 72 0 100.82 3592.82
04:00-05:00 8550 216 0 100.82 8866.82
05:00-06:00 11970 432 65 604.92 13071.92
09:00-10:00 3420 144 585 705.74 4854.74
10:00-11:00 3420 72 650 604.92 4746.92
11:00-12:00 3420 72 585 604.92 4681.92
12:00-13:00 8550 288 455 403.28 9696.28
13:00-14:00 5130 144 780 705.74 6759.74
14:00-15:00 3420 144 650 705.74 4919.74
15:00-16:00 10260 144 585 604.92 11593.92
16:00-17:00 11970 360 455 604.92 13389.92
17:00-18:00 23940 1296 520 705.74 26461.74
18:00-19:00 10260 792 0 403.28 11455.28
19:00-20:00 8550 360 0 302.46 9212.46
20:00-21:00 5130 288 0 201.64 5619.64
21:00-22:00 3420 216 0 201.64 3837.64
22:00-23:00 1710 144 0 201.64 2055.64
23:00-24:00 1710 144 0 100.82 1954.82
Total 171000 7200 6500 10082 194.782
Dari data diatas kita dapat melihat bahwa beban puncaknya berada pada jam
17.00 – 18.00 Wib. Qpuncak = 26461,74liter/ jam
= 26,46174 m3/jam
Gambar 4.1 Estimasi Beban Puncak
Dari grafik diatas bahwa kebutuhan maksimal terjadi pada jam 17.00 – 18.00 Wib. dimana kapasitas air nya sebesar 0,0074 m3/s
Kebutuhan air jam puncak diartikan sebagai pemakaian air tertinggi pada jam-jam tertentu selamaperiode satu hari, besarnya 1,56 kali kebutuhan harian rata-rata.Kebutuhan air jam puncak (Qpeak),
Dengan rumus : Qpeak = (C1) (Qrata− rata) Maka : Qpeak = (1,56 ) (0,0074m3/s)
= 0.012 m3/s
Adapun pendistribusian aliran air bersih pada perumahan Inalum ini dapat dilihat pada gambar 4.2. Berikut gambar dari peta aliran pendistribusian perumahan Inalum :
0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007 0,008 0,009
kapasitas (m3/s)
Gambar 4.3 Kontur Wilayah Perumahan INALUM
4.4 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 memperoleh kesetimbangan aliran fluida pada setiap pipa
Head loses(kerugianhead) yang terjadi dapat dihitung dengan menggunakan rumus 2.18 :
Yaitu : ℎ� = 10,666 �1,85 �1,85�4,85 �
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
=0.007621562m3/detik
C = koefisien kekasaran pipa Hazen – Williams
= 150 ( untuk pipa PVC ) 0.146329 m (6 inchi, PVC ANSI schedule 80)
L = Panjang Pipa
= 50 m
D = Diameter pipa
= 0,1524 m
Sehingga diperoleh :
ℎ� = 10,666 (0,007621562) 1,85
(150)1,85(0,1016)4,85 50 �
Perhitungan secara manual :
Gambar 4.4 Loop I Iterasi 1
Loop I
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
1 90 0.1524 0.007 0.00095 0.0856 12.2273
2 145 0.1524 -0.005 0.00051 -0.0740 14.7995
3 190 0.1016 -0.003 0.00142 -0.2693 89.7646
4 110 0.1524 0.007 0.00095 0.1046 14.9445
Gambar 4.5 Loop II Iterasi 1
Loop II
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
3 190 0.1016 0.003 0.00142 0.2693 89.7646
9 170 0.1016 0.003 0.00142 0.2409 80.3157
10 90 0.1016 0.003 0.00142 0.1276 42.5201
11 280 0.1016 -0.002 0.00067 -0.1874 93.7199
12 90 0.1016 -0.002 0.00067 -0.0602 30.1243
Gambar 4.6 Loop III Iterasi 1
Loop III
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
13 70 0.0762 -0.001 0.00075 -0.0525 52.4625
14 120 0.0762 -0.001 0.00075 -0.0899 89.9358
15 170 0.1016 0.002 0.00067 0.1138 56.9014
16 110 0.0762 -0.001 0.00075 -0.0824 82.4411
Gambar 4.7 Loop IV Iterasi 1
Loop IV
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
8 180 0.1016 0.004 0.00241 0.4344 108.5980
9 170 0.1016 -0.003 0.00142 -0.2409 80.3157
10 90 0.1016 -0.003 0.00142 -0.1276 42.5201
15 170 0.1016 -0.002 0.00067 -0.1138 56.9014
17 260 0.1016 0.002 0.00067 0.1741 87.0256
Gambar 4.8 Loop V Iterasi 1
Loop V
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
5 70 0.0762 0.002 0.00270 0.1891 94.5637
6 170 0.0762 0.002 0.00270 0.4593 229.6548
7 60 0.0762 0.002 0.00270 0.1621 81.0546
8 180 0.1016 -0.004 0.00241 -0.4344 108.5980
Gambar 4.9 Loop VI Iterasi 1
Loop VI
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
17 260 0.1016 -0.002 0.00067 -0.1741 87.0256
18 175 0.0762 0.003 0.00572 1.0011 333.6893
19 168 0.0762 0.0012 0.00105 0.1764 147.0160
20 110 0.0762 -0.001 0.00075 -0.0824 82.4411
Gambar 4.10 Loop VII Iterasi 1
Loop VII
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
19 168 0.0762 -0.0012 0.00105 -0.1764 147.0160
21 112 0.0762 -0.0012 0.00105 -0.1176 98.0106
22 81 0.0762 0.0018 0.00222 0.1801 100.0502
23 181 0.0762 0.0008 0.00050 0.0898 112.2164
Gambar 4.11 Loop VIII Iterasi 1
Loop VIII
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
23 181 0.0762 -0.0008 0.00050 -0.0898 112.2164
24 215 0.0762 0.001 0.00075 0.1611 161.1349
25 190 0.0762 -0.001 0.00075 -0.1424 142.3983
26 116 0.0762 0.001 0.00075 0.0869 86.9379
0.0159 502.6874
Dari perhitungan iterasi I di atas, diperoleh koreksi kapasitas jaringan untuk setiap loop, Dengan menggunakan persamaan ini :
∆�= − ∑hl n∑(hl
Q)
Loop ∑hl ∑hl/Q ΔQ
1 -0.1531 131.7359 0.00062815
2 0.3901 336.4444 -0.00062677
3 -0.1110 281.7408 0.00021303
4 0.1261 375.3607 -0.00018164
5 0.3762 513.8712 -0.00039568
6 0.9210 650.1720 -0.00076570
7 -0.0242 457.2931 0.00002857
8 0.0159 502.6874 -0.00001710
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.
Diperoleh hasilnya sebagai berikut :
Loop 1
Pipa Laju Aliran (Q₀) m³/s
Koreksi Kapasitas
(∆Q) Laju Aliran (Q) m³/s no mula-mula m³/s akhir
1 0.007 0.00062815 0.0076
2 -0.005 0.00062815 -0.0044
3 -0.003 0.00125492 -0.0017
4 0.007 0.00062815 0.0076
Loop 2
Pipa Laju Aliran (Q₀) m³/s
Koreksi Kapasitas
10 0.003 -0.00044513 0.0026
11 -0.002 -0.00062677 -0.0026
12 -0.002 -0.00062677 -0.0026
Loop 3
Pipa Laju Aliran (Q₀) m³/s
Koreksi Kapasitas
(∆Q) Laju Aliran (Q) m³/s no mula-mula m³/s akhir
13 -0.001 0.00021303 -0.0008
14 -0.001 0.00021303 -0.0008
15 0.002 0.00039467 0.0024
16 -0.001 0.00021303 -0.0008
Loop 4
Pipa Laju Aliran (Q₀) m³/s
Koreksi Kapasitas
(∆Q) Laju Aliran (Q) m³/s no mula-mula m³/s akhir
8 0.004 0.000214040 0.0042
9 -0.003 0.000445130 -0.0026
10 -0.003 0.000445130 -0.0026
15 -0.002 -0.000394670 -0.0024
17 0.002 0.000584060 0.0026
Loop 5
Pipa Laju Aliran (Q₀) m³/s
Koreksi Kapasitas
(∆Q) Laju Aliran (Q) m³/s no mula-mula m³/s akhir
5 0.002 -0.00039568 0.0016
Loop 6
Pipa Laju Aliran (Q₀) m³/s
Koreksi Kapasitas
(∆Q) Laju Aliran (Q) m³/s no mula-mula m³/s akhir
17 -0.002 -0.00058406 -0.0026
18 0.003 -0.0007657 0.0022
19 0.0012 -0.00079427 0.0004
20 -0.001 -0.0007657 -0.0018
Loop 7
Pipa Laju Aliran (Q₀) m³/s
Koreksi Kapasitas
(∆Q) Laju Aliran (Q) m³/s no mula-mula m³/s akhir
19 -0.0012 0.00079427 -0.0004
21 -0.0012 0.00002857 -0.0012
22 0.0018 0.00002857 0.0018
23 0.0008 0.00004567 0.0008
Loop 8
Pipa Laju Aliran (Q₀) m³/s
Koreksi Kapasitas
(∆Q) Laju Aliran (Q) m³/s no mula-mula m³/s akhir
23 -0.0008 -0.00004567 -0.00085
24 0.001 -0.0000171 0.00098
25 -0.001 -0.0000171 -0.00102
26 0.001 -0.0000171 0.00098
Berikut nilai Q yang telah di peroleh setelah 5 kali iterasi : Loop1 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
1 90 0.1524 0.0060 0.00072 0.0647 10.7494
2 145 0.1524 -0.0060 0.00071 -0.1032 17.2422
3 190 0.1016 -0.0045 0.00305 -0.5793 127.6264
4 110 0.1524 0.0060 0.00072 0.0790 13.1382
-0.5387 168.7561
Loop 2
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
3 190 0.1016 0.0045 0.00305 0.5793 127.6264
9 170 0.1016 0.0045 0.00305 0.5185 114.2192
10 90 0.1016 0.0045 0.00305 0.2745 60.4690
11 280 0.1016 -0.0014 0.00037 -0.1028 71.1276
12 90 0.1016 -0.0014 0.00037 -0.0331 22.8624
1.2364 396.3045
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
16 110 0.0762 -0.0009 0.00056 -0.0619 72.2757
0.0916 280.3601
Loop 4 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
8 180 0.1016 0.0029 0.00136 0.2456 83.5741
9 170 0.1016 -0.0045 0.00305 -0.5185 114.2192
10 90 0.1016 -0.0045 0.00305 -0.2745 60.4690
15 170 0.1016 -0.0031 0.00153 -0.2605 83.2446
17 260 0.1016 0.0010 0.00018 0.0459 47.1570
-0.7620 388.6638
Loop 5 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
5 70 0.0762 0.0021 0.00289 0.2025 97.5720
6 170 0.0762 0.0021 0.00289 0.4917 236.9606
7 60 0.0762 0.0021 0.00289 0.1735 83.6331
8 180 0.1016 -0.0029 0.00136 -0.2456 83.5741
0.6221 501.7399
Loop 6 Pipa Panjang (l) Diameter (d) Laju Aliran (Q₀)
Unit head Loss
Head Loss
17 260 0.1016 -0.0010 0.00018 -0.0459 47.1570
18 175 0.0762 0.0030 0.001537 0.2690 88.4312
19 168 0.0762 0.0017 0.00194 0.3258 194.8898
20 110 0.0762 -0.0010 0.00069 -0.0762 79.5146
0.4727 409.9927
Loop 7 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
19 168 0.0762 -0.0017 0.00194 -0.3258 194.8898
21 112 0.0762 -0.0016 0.00185 -0.2073 127.1715
22 81 0.0762 0.0014 0.00134 0.1086 79.3188
23 181 0.0762 0.0003 0.00006 0.0116 43.8707
-0.4129 445.2508
Loop 8 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
23 181 0.0762 -0.0003 0.00006 -0.0116 43.8707
24 215 0.0762 0.0011 0.00090 0.1937 175.3722
25 190 0.0762 -0.0009 0.00061 -0.1160 129.6169
26 116 0.0762 0.0011 0.00090 0.1045 94.6194
Nomor Pipa
Head Loss (hlf) m
1 0.0647
2 0.1032
3 0.5793
4 0.0790
5 0.2025
6 0.4917
7 0.1735
8 0.2456
9 0.5185
10 0.2745
11 0.1028
12 0.0331
13 0.0394
14 0.0675
15 0.2605
16 0.0619
17 0.0459
18 0.2690
19 0.3258
20 0.0762
21 0.2073
22 0.1086
23 0.0116
24 0.1937
25 0.1160
26 0.1045
TOTAL 4.7566
4.5Perhitungan Head loss Minor (Hlm)
Kerugian akibat penggunaan komponen atau alat kelengkapan pipa seperti belokan, siku, sambungan, katup dan sebagainya yang disebut dengan kerugian kecil (minor losses). dengan menggunakan persamaan :
��� = ��� 2
(n) (v) (g) minor (hlm)
no Sambungan Minor losses
(K)
m/s m/s2 m
1 Sambungan T (Branched Flow)
1 1 0.4699 9.81 0.01125
Elbow 45ᵒ 0.2 1 0.4699 9.81 0.00225
2 Sambungan T (Line Flow) 0.2 1 0.2268 9.81 0.00052
3 Tee Branch Flow, Flanged
1 1 0.1135 9.81 0.00066
4 Sambungan T (Line Flow) 0.2 1 0.4699 9.81 0.00225
5 Sambungan T (Branched Flow)
1 1 0.3831 9.81 0.00748
Elbow 90ᵒ 0.3 1 0.3831 9.81 0.00224
6 Elbow 45ᵒ 0.2 1 0.3831 9.81 0.00150
7 Sambungan T (Branched Flow)
1 1 0.3831 9.81 0.00748
8 Sambungan T (Line Flow) 0.2 1 0.6492 9.81 0.00430
9 Sambungan T (Branched Flow)
1 1 0.1947 9.81 0.00193
Elbow 45ᵒ 0.2 1 0.1947 9.81 0.00039
10 Elbow 45ᵒ 0.2 1 0.1947 9.81 0.00039
11 Elbow 90ᵒ 0.3 1 0.3969 9.81 0.00241
12 Sambungan T (Branched Flow)
1 1 0.3969 9.81 0.00803
13 Elbow 45ᵒ 0.2 2 0.2447 9.81 0.00122
Sambungan T (Branched Flow)
1 1 0.2447 9.81 0.00305
14 Elbow 90ᵒ 0.3 1 0.2447 9.81 0.00092
15 Sambungan T (Line Flow) 0.2 1 0.1527 9.81 0.00024
Elbow 45ᵒ 0.2 1 0.1527 9.81 0.00024
16 Sambungan T (Branched Flow)
1 1 0.2447 9.81 0.00305
Elbow 45ᵒ 0.2 1 0.2447 9.81 0.00061
17 Sambungan T (Branched Flow)
1 1 0.3986 9.81 0.00810
18 Sambungan T (Line Flow) 0.2 1 0.5714 9.81 0.00333
19 Sambungan T (Branched Flow)
1 1 0.0230 9.81 0.00003
20 Sambungan T (Line Flow) 0.2 1 0.4719 9.81 0.00227
21 Sambungan T (Line Flow) 0.2 1 0.2675 9.81 0.00073
22 Sambungan T (Line Flow) 0.2 1 0.5944 9.81 0.00360
23 Tee Branch Flow, Flanged
26 Sambungan T (Line Flow) 0.2 1 0.2510 9.81 0.00064
Elbow 45ᵒ 0.2 2 0.2510 9.81 0.00128
27 Katup Pintu terbuka penuh
0.15 1 0.3919 9.81 0.00117
TOTAL 0.0922
Maka Head Loss Total
= ∆Hf pipa air +Hf pipa induk + ���
= 4.7566 m + 0.0434 m + 0.0922 m
4.6 Perhitungan Head Loss Dengan Menggunaakan Program Pipe Flow
Expert
Dari data-data yang diperoleh seperti panjang pipa, diameter pipa, material pipa, kapasitas aliran, dan jumlah komponen sistem pemipaan kemudian data-data tersebut dimasukkan ke dalam program untuk disimulasikan sehingga didapat hasil analisa.
[image:36.595.44.558.597.755.2]Kapasitas total kebutuhan air pada jam puncak yang sudah didapat akan dibagi berdasarkan jumlah unit bangunan / gedung. Sehingga didapat kapasitas kebutuhan air bersih tiap-tiap unit. Adapun data-data yang akan dimasukkan ke dalam simulasi adalah sebagai berikut :
Tabel 4.3 Kapasitas Aliran Air Pada Beban Puncak
No Unit jumlah Kapasitas puncak Konstanta ( C ) Jam
Puncak
Kapasitas Total (m³/s)
Kapasitas Total (m³/jam)
Kapasitas per Unit (m³/s) (Liter) m³/jam
1 Rumah 114 23940 23.94 1.56 37.3464 0.010374000 0.000091000 2 Asrama 5 2008.8 2.0088 1.56 3.133728 0.000870480 0.000174096
washing
6 Workshop 1 53.55 0.05355 1.56 0.083538 0.000023205 0.000023205 7 Club House 1 53.55 0.05355 1.56 0.083538 0.000023205 0.000023205
8 Shop dan
Barbershop 1 115 0.115 1.56 0.1794 0.000049833 0.000049833 9 Taman
bermain 2 2 0.002 1.56 0.00312 0.000000867 0.000000433
[image:37.595.44.558.84.262.2]Total 127 29015.7 29.0157 45.264492 0.01257347 0.001593653
Tabel 4.4 Kebutuhan Total Air Per Loop
No Loop Loop 1 Loop 2 Loop 3 Loop 4 Loop 5 Loop 6 Loop 7 Loop 8 Total
Rumah 8 24 18 19 0 5 16 24 114
Asrama 1 0 0 0 1 2 0 1 5
Kantor 1 1
Klinik 1 1
Car Washing 1 1
Workshop 1 1
Club House 1 1
Shop dan Barber Shop
1 1
Taman Bermain 1 1 2
Q Total (m³/s) 0.0009 02096 0.0024 40880 0.0017 03 0.0017 29 0.0011 72301 0.0008 26397 0.0015 05833 0.0024 23096 0.01270 2603
Q Total (m³/jam) 3.2475 456
8.7871 68
6.1308 6.2244 4.2202 836
2.9750 292
5.421 8.7231 456
Adapun jaringan pemipaan pada simulasi pipe flow expert adalah sebagai berikut :
Gambar 4.12 Jaringan Distribusi pada Pipe Flow Expert
4.6.1 Hasil Perhitungan dengan SoftwarePipe Flow Expert
4.7 Pembahasan Hasil Perhitungan
4.7.1 Perhitungan Head Loss Menggunakan Simulasi
[image:41.595.128.494.217.435.2]Perhitungan head loss dengan simulasi digambarkan dalam suatu grafik dengan 10 (sepuluh) titik sampel perbandingan. Adapun grafik perbandingan dengan titik sampel adalah sebagai berikut :
Gambar 4.14 Grafik Perhitungan Head Loss dengan Simulasi
Pipa P1 P4 P7 P10 P13 P16 P19 P22 P25 P27
Head Loss 0.101 0.136 0.091 0.152 0.087 0.206 0.127 0.252 0.020 0.048
4.7.2 PerbandinganHead LossManualdanSimulasi
Setelah melakukanperhitungansecaramanualmaupunsecarasimulasi, makadidapatperbandingan hasilkerugiantiappipasecaramanualdan secara simulasi.
Perhitunganheadlossdenganmanual dansimulasidigambarkandalam suatugrafikdengan10(sepuluh)titik sampelperbandingan.Adapungrafik
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3
P1 P4 P7 P10 P13 P16 P19 P22 P25 P27
HL Simulasi
Gambar 4.15 Grafik Perbandingan Head Loss Manual dan Simulasi
Tabel4.5 Perhitungan TotalHead LossManualdan Simulasi
Pipa P1 P4 P7 P10 P13 P16 P19 P22 P25 P27
HL
Manual 0.124 0.140 0.113 0.170 0.095 0.243 0.134 0.295 0.046 0.048 HL
Simulasi 0.101 0.136 0.091 0.152 0.087 0.206 0.127 0.252 0.020 0.048
4.7.3 PerbandinganTotalHead Loss Manualdan Simulasi
Setelahmelakukan perhitungan secara manualmaupun secara simulasi makadidapatperbandinganhasil totalheadlossessecaramanualdansecara simulasisebagaiberikut.
Tabel4.9 PerbandinganPerhitunganTotalHead Loss Manualdan Simulasi
Perhitungan TotalHead loss
Manual(m) 4.89
Simulasi(m) 4.7841
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35
P1 P4 P7 P10 P13 P16 P19 P22 P25 P27
HL Simulasi
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari pembahasan dari perancangan yang diperoleh adalah sebagai berikut :
1. Jaringan pipa didesain dari reservoir sampai ke konsumen dengan menggunakan Ukuran dan bahan pipa berikut :
• Diameter : 3 inchi , 4 inchi , 6 inchi • Bahan : Pipa PVC
Kemudian Analisa hasil perancangan pendistribusian digunakan dengan metode Pipe Flow Expert Software.
2. Kapasitas air bersih pada saat beban puncak pada kompleks perumahan PT. INALUM, Paritohan adalah sebesar 0,012702603 m3/detik
3. Volume reservoir yang digunakan yaitu sebesar 50 m3 berbentuk Balok dengan dimensi :
Panjang : 3 meter Lebar : 3 meter Tinggi : 5 meter
Elevasi reservoir dibuat setinggi 5.4 m meter
4. Total kerugian head losses berdasarkan perhitungan manual dan simulasi pada program adalah :
Total head loss manual : 4.89
Total head loss simulasi : 4.7841
% Perbedaan : 2.21%
5.2 Saran
2. Hendaknya ada mahasiswa berikutnya yang melakukan pengembangan perancangan pendistribusian yang lain.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Definisi Fluida
Fluida dapat didefinisikan sebagai zat yang berubah bentuk secara kontiniu bila terkena tegangan geser. Fluida mempunyai molekul yang terpisah jauh, gaya antar molekul kecil dari pada benda padat dan molekul-molekulnya lebih bebas bergerak, dengan demikian fluida lebih mudah terdeformasi.
2.2 Sifat-Sifat Fluida
Prinsip dasar ini menyangkut konsep-konsep penting aliran fluida, karena sifat-sifat fluida inilah yang mempengaruhi statika maupun dinamika dari fluida atau objek yang ada pada fluida tersebut.
2.2.1 Massa jenis (Density)
Massa jenis sebuah fluida, dilambangkan dengan huruf Yunani ρ (rho), didefinisikan sebagai massa fluida per satuan volume. Massa jenis menurut [1] biasanya digunakan untuk mengkarakteristikkan massa sebuah sistem fluida.
... (2.1)
Keterangan:
ρ = massa jenis, kg/m3 m = massa, kg
V = volume, m3
Harga kerapatan suatu fluida berbeda dengan fluida lainnya, untuk cairan pengaruh tekanan dan temperatur sangat kecil terhadap harga kerapatan.
V
m
=
Gambar 2.1. Grafik kerapatan air sebagai fungsi Temperatur
2.2.2 Volume jenis (Specific volume)
Volume jenis menurut [1], Ʋ adalah volume per satuan massa dan oleh karena itu merupakan kebalikan dari massa jenis (kerapatan).
... (2.2)
Keterangan:
υ = volume jenis, m3/kg V = volume, m3
m = massa, kg
Sifat ini tidak biasa digunakan dalam mekanika fluida, tetapi digunakan dalam termodinamika.
2.2.3 Berat jenis (Specific Weight)
Berat jenis dari sebuah fluida menurut [1], dilambangkan dengan
huruf yunani γ (gamma), didefinisikan sebagai berat fluida per satuan volume.
Berat jenis berhubungan dengan kerapatan melalui persamaan:
ρ
υ
= = 1Keterangan:
� = berat jenis, N/m3
� = massa jenis (kerapatan), kg/m3
� = percepatan gravitasi, m/s2
Seperti halnya kerapatan yang digunakan untuk mengkarakteristikan massa sebuah sistem fluida, berat jenis digunakan untuk mengkarakteristikan berat dari sistem tersebut.
2.2.4 Gravitasi jenis (Specific Gravity)
Gravitasi jenis sebuah fluida, dilambangkan sebagai SG.Didefinisikan sebagai perbandingan kerapatan fluida tersebut dengan kerapatan air pada temperatur tertentu.Biasanya temperatur tersebut adalah 4°C, dan pada temperatur ini kerapatan air adalah 1000kg/m3. Dalam bentuk persamaan, gravitasi jenis menurut [2] dinyatakan sebagai:
... (2.4)
2.2.5 Kekentalan (viscosity)
Kekentalan atau viskositas adalah sifat fluida yang mendasari diberikannya tahanan terhadap tegangan geser oleh fluida tersebut.Jadi, viskositas disebabkan oleh gesekan secara molekular antar partikel fluida. Menurut hukum Newton untuk aliran dalam plat sejajar adalah:
... (2.5) o
H
SG
2
ρ
ρ
=
dy
du
µ
[image:47.595.192.488.568.722.2]Faktor konstanta μ adalah properti dari fluida yang dinamakan
dengan viskositas dinamik. Sangat sering dalam persoalan aliran fluida, viskositas muncul dalam bentuk yang dikombinasikan dengan kecepatan sebagai:
... (2.6)
Keterangan:
ν = Viskositas kinematik, m2/s μ = viskositas dinamik, kg/m.s ρ = massa jenis, kg/m3
Persamaan diatas disebut sebagai viskositas kinematik dan dilambangkan dengan huruf Yunaniν (nu).
2.3 Kecepatan dan Kapasitas Aliran Fluida
Penentuan kecepatan di sejumlah titik pada suatu penampangmemungkinkan untuk membantu dalam menentukan besarnya kapasitas aliransehingga pengukuran kecepatan merupakan fase yang sangat penting dalammenganalisa suatu aliran fluida. Kecepatan dapat diperoleh dengan melakukanpengukuran terhadap waktu yang dibutuhkan suatu partikel yang dikenali untukbergerak sepanjang jarak yang telah ditentukan.
Besarnya kecepatan aliran fluida pada suatu pipa mendekati nol padadinding pipa dan mencapai maksimum pada tengah-tengah pipa. Kecepatanbiasanya sudah cukup untuk menempatkan kekeliruan yang tidak serius dalammasalah aliran fluida sehingga penggunaan kecepatan sesungguhnya adalah padapenampang aliran. Bentuk kecepatan yang digunakan pada aliran fluida umumnyamenunjukkan kecepatan yang sebenarnya jika tidak ada keterangan lain yangdisebutkan.
ρ
µ
Gambar 2.3 Profil kecepatan pada saluran tertutup
Gambar 2.4 Profil kecepatan pada 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 incompressibleMenurut [1], yaitu :
Q = A . v
... (2.7)Dimana : Q = laju aliran fluida (m³/s) A = luas penampang aliran (m²)
v = kecepatan rata-rata aliran fluida (m/s)
Laju aliran berat fluida (W), dirumuskan sebagai :
W =
γ
. A . v
... (2.8) [image:49.595.221.429.179.243.2]M =
ρ
. A . v
... (2.9)Dimana : M = laju aliran massa fluida (kg/s) ρ= massa jenis fluida (kg/m³)
2.4 Energi dan Head
Energi pada umumnya didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja. Kerja merupakan hasil pemanfaatan dari sebuah gaya yang melewati suatu jarak dan umumnya didefenisikan secara matematika sebagai hasil perkalian dari gaya dan jarak yang dilewati pada arah gaya yang diterapkan tersebut. 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.
Berikut persamaan yang digunakan menurut [1] untuk mencari energi dan head :
H
=
�
+
�2
2�
+
�
�[m] ... (2.10)
Dimana : z = Head ketinggian �2
2�= Head Kecepatan
�
� = Head tekanan
2.5 Persamaan Kontinuitas
Prinsip dasar persamaan-persamaan kontinuitas adalah massa tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Jadimassa dalam suatu sistem yang konstan menurut [4] dapat dinyatakan dalam rumus:
... (2.11) 2
2 2 1 1
1
V
dA
ρ
V
dA
Merupakan persamaan kontinuitas aliran dalam kondisi steady. Jika aliran tersebut mempunyai sifat incompressible dan steady flow, maka persamaan menjadi:
Q = A
1�
1= A
2�
2 ... (2.12)Keterangan:
Q = debit per satuan waktu, m3/s
A1 = luas penampang masuk batas sistem, m2
�1 = kecepatan aliran masuk batas sistem, m/s A2 = luas penampang keluar batas sistem, m2
�2 = kecepatan aliran keluar batas sistem, m/s
2.6 Aliran Laminar atau Turbulen
Aliran fluida dalam pipa dapat bersifat laminar, transisi, dan turbulen.Parameter yang digunakan untuk mengetahui jenis aliran tersebut adalah bilangan Reynolds (Re).
Dari hasil analisa dimensional diperoleh persamaan (R.K RAJPUT, 2000)
... (2.13) Keterangan:
V = kecepatan aliran D = diameter, m v =viskositas aliran
1. Aliran laminar
Aliran yang bergerak dengan teratur dalam lapisan-lapisan, dan meluncur secara lancer dengan kecepatan yang sama.Dalam aliran laminar ini, viskositas berfungsi untuk merendam kecenderungan terjadinya gerakan relatif antara
v VD
=
2. Aliran turbulen
Aliran dimana penggerak dari partikel-partikel fluida yang sangat tidak menentu karena mengalami percampuran serta putaran partikel antar lapisan, yang mengakibatkan saling tukar momentum dari satu bagian fluida kebagian fluida yang lain dalam skala yang benar. Dalam keadaan aliran turbulen, maka turbulensi yang terjadi membangkitkan tegangan geser yang merata diseluruh fluida sehingga menghasilkan kerugian-kerugian aliran.
3. Aliran transisi
Aliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminar ke aliran turbulen.Konsep dasar bilangan Reynolds, merupakan bilangan tak berdimensi yang dapat membedakan suatu aliran itu dinamakan laminar, transisi atau turbulen.
[image:52.595.129.502.446.656.2]Bilangan Reynolds adalah bilangan yang tidak berdimensi. Titik kritis aliran inkompresibel di dalam saluran adalah Re=2100. Jika suatu aliran memiliki Re<2100 maka disebut aliran laminar, dan jika Re>4000 disebut aliran turbulen.
2.7 Head loss
Head loss terbagi menjadi dua macam, yaitu head loss mayor dan head loss minor.Head loss sendiri (Ht) merupakan penjumlahan dari head loss mayor dan head loss minor, seperti dituliskan dalam rumus sebagai berikut:
H
t= H
lf+ H
lm ... (2.15)Keterangan:
Ht = head loss total Hlf = head loss mayor Hlm =head loss minor
2.7.1 Head loss mayor (���)
Head loss mayor dapat terjadi karena adanya gesekan antara aliran fluida yang mengalir dengan suatu dinding pipa.Pada umumnya losses ini dipengaruhi oleh panjang pipa.Untuk dapat menghitung head loss mayor, perlu diketahui lebih jelas awal jenis aliran fluida yang mengalir. Jenis aliran tersebut dapat diketahui melalui Reynold number sebagai berikut.
��
=
������ ... (2.16)
Keterangan:
� = kecepatan fluida, m/s
� = massa jenis fluida, kg/m3
� = diameter pipa, m
� = viskositas fluida, kg/m.s atau N.s/�2
Kecepatan fluida (V) pada Reynold number dapat diketahui dengan rumus:
V =
ṁ�.� ... (2.17)
� = kecepatan fluida, m/s
� = luas penampang, m2
Perhitungan head loses dapat menggunakan salah satu dari rumus berikut :
1. Perhitungan head loss mayorDarcy Weisbachmenurut [4] dapat dilakukan dengan menggunakan rumus:
�
�=
�
�� �2
2� ... (2.18)
Keterangan:
�� = head loss mayor, m
f = faktor gesekan (dapat diketahui melalui diagram Moody) L = panjang pipa, m
D = diameter pipa, m
� = kecepatan aliran, m/s
2. Persamaan Hazen – Williams menurut [4] yaitu :
ℎ�
=
10 ,666 �1,85
�1,85�4,85
�
... (2.19) Dimana : hf = kerugian gesekan dalam pipa (m)Q = laju aliran pipa
C = koefisien kekasaran pipa Hazen – Williams d = Diameter pipa
[image:54.595.112.364.564.755.2]L = Panjang Pipa
Tabel 2.1 Koefisien kekasaran pipa hazen- Williams
Material Pipa Koefisien C
Brass, Copper, Aluminium 140
PVC 150
Cast Iron new and old 130
Galvanized Iron 100
Asphalted Iron 120
Sumber : Ram Gupta. S, “Hydrology & Hydraulic Engineering Systems. Pearson. New Jersey. 1989. Hal. 550.
2.7.2 Head loss minor (���)
Head loss minor dapat terjadi karena adanya sambungan pipa (fitting) seperti katup (valve), belokan (elbow), saringan (strainer), percabangan (tee), losses pada bagian entrance, losses pada bagian exit, pembesaran pipa (expansion), pengecilan pipa (contraction), dan sebagainya, dibawah ini contoh gambar sambungan pipa:
a. Elbow
Elbow atau belokan merupakan suatu piranti yang sering digunakan pada suatu sistem perpipaan.
Gambar 2.6. Flanged elbow 90o
Sesuai standar yang ada di pasaran,elbow tersedia dalam ukuran sudut 45o dan 90o dengan flanged serta ulir sesuai dengan kebutuhan yang akan digunakan.
b. Percabangan (Tee)
Gambar 2.7. Threaded tee
c. Entrance dan Exit
[image:56.595.278.383.89.176.2]Entrance seringkali timbul pada saat perpindahan dari pipa menuju suatu reservoir. Berdasarkan jenisnya, entrance dapat dibedakan menjadi 3 macam yaitu reestrant, square-edge, dan well rounded.
Gambar 2.8. Macam-macam entrance
[image:56.595.255.399.340.614.2]Jenis Entrance Nilai K
Reentrant 0,8
Sguare edge 0,5
Well rounded (r/d > 0,12) 0,1
Sumber : John K. Vennard, Robert L. Street. 1982. Elementary Fluid Mechanics, Sixth Edition. California.
Exit merupakan kebalikan dari entrance. Exit timbul karena adanya perpindahan dari reservoir menuju ke suatu pipa, sama halnya denganentrance, exit dibedakan menjadi 3 macam, diantaranya projecting, Sharp edge, dan rounded.
Projecting
[image:57.595.197.431.84.166.2]Sharp edge
Gambar 2.9. Macam-macam exit
[image:57.595.270.390.312.641.2]Jenis Exit Nilai K
Projecting 1,0
Sharp edge 1,0
Rounded 1,0
Sumber : John K. Vennard, Robert L. Street. 1982. Elementary Fluid Mechanics, Sixth Edition. California.
d. Pembesaran (Expansion)
[image:58.595.207.420.83.167.2]Pembesaran dalam suatu perpipaan dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu pembesaran mendadak atau terjadi secara tiba-tiba yang seringkali disebut dengan sudden ekspansion ataupun gradual ekspansion.
Gambar 2.10. Sudden ekspansion
Gambar 2.11. Gradual ekspansion
e. Pengecilan (Contraction)
[image:58.595.229.437.482.579.2]Gambar 2.12. Sudden contraction
Gambar 2.13. Gradual contraction
Head loss minor menurut [3] dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
H
lm=
�
�²
2� ... (2.20)
Dimana : hlm = head loses minor
K = koefisien kerugian (dari koefisien komponen pipa yang digunakan )
v = kecepatan aliran fluida (m/detik)
[image:59.595.217.439.259.367.2]Gambar 2.14. Faktor gesekan untuk pipa (Diagram Moody)
Sistem perpipaan biasanya terdiri dari beberapa komponen seperti katup, belokan, percabangan dan sebagainya yang dapat menambah head loss sistem pipa. Kerugian head melalui komponen sistem pipa tersebut disebut kerugian minor (minor losses). Sedangkan kerugian gesekan di sepanjang pipa disebut kerugian mayor (mayor losses).
K adalah koefisien kerugian minor, harga K bergantung pada jenis komponen sistem perpipaan seperti katup, sambungan, belokan, sisi masuk, sisi keluar, dan sebagainya.
2.8 Metode Hardy Cross
Analisis untuk kasus jaringan pipa dikembangkan oleh Hardy Cross, metoda ini dapat digunakan untuk menentukan head loss di setiap pipa dalam jaringan (networks).
berhubungan, air mengalir dalam banyak arah, dan area konsumen disuplai melalui banyak jalur pipa utama.
Gambar 2.15. Jaringan pipa
Syarat kondisi untuk metoda Hardy Cross adalah aliran dalam jaringan pipa harus memenuhi hubungan dasar dari prinsip energi dan kontinuitas, yaitu: 1. Aliran yang menuju titik pertemuan harus sama dengan aliran yang keluar. 2. Aliran pada masing-masing pipa harus memenuhi hukum gesekan pipa untuk
satu pipa.
3. Jumlah total head loss pada loop tertutup harus sama dengan nol.
Langkah-langkah metode Hardy Cross adalah sebagai berikut:
1. Memberikan perkiraan atau asumsi awal aliran yang memenuhi prinsip energi dan kontinuitas pada poin 1 di atas.
2. Menuliskan kondisi 2 pada masing-masing pipa dengan rumus:
... (2.21) 3.Untuk memeriksa kondisi 3, hitung keseluruhan head loss dengan rumus:
... (2.22) Asumsi: untuk head loss positif searah jarum jam, dan untuk head loss
n
L KQ
h =
∑
∑
= nL KQ
4. Lalu mencari koreksi debit (ΔQ) dengan rumus:
... (2.23)
5. Setelah koreksi pertama, iterasi masih belum setimbang, prosedurnya adalah mengulangi iterasi sampai mencapai atau mendekati nol.
2.9 Pipe Flow Expert Software
Pipe Flow Expert Software adalah program untuk mendesain pipa dan pemodelan sistem pipa. Menghitung aliran fluida dalam jaringan pipa loop terbuka atau tertutup dengan beberapa tangki atau reservoir, beberapa pompa secara seri atau paralel, dan beberapa ukuran pipa dan fitting, Pipe Flow Expert akan menghitung laju aliran di setiap pipa dan akan menghitung penurunan tekanan pipa di sepanjang jaringan pipa.
Pipe Flow ini dirancang untuk membantu insinyur untuk menggambar sistem jaringan pipa kompleks kemudian menganalisa dan memecahkan berbagai masalah didalam 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 dilapangan.
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 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 | / |
| 0 1 0
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. Reynolds Number (re) 5. Nilai head loss Mayor 6. Nilai head loss Minor
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.LatarBelakang
Didalam kehidupan sehari-hari ada beberapa kebutuhan pokok yang sangat
vital harus dipenuhi dalam kegiatan manusia setiap harinya, salah satunya adalah
air.Air adalah senyawa yang memberikan berbagai manfaat untuk kelangsungan
hidup manusia.Manfaat air bagi kehidupan manusia dapat dirasakan secara
langsung maupun tidak langsung. Secara langsung manusia sendiri sangat
membutuhkan air baik untuk memenuhi kebutuhan air dalam tubuh seperti minum
maupun memenuhi kebutuhan lain seperti mencuci pakaian, mencuci piring,
memasak dan lain-lain. Manfaat air juga dibutuhkan secara tidak langsung bagi
manusia yaitu melalui hewan dan tumbuhan. Hewan dan tumbuhan adalah dua
mahluk hidup lain selain manusia didunia ini sangat dibutuhkan oleh manusia.
Tanpa adanya kedua mahluk hidup ini maka manusia tak akan bisa hidup karena
semua mahluk hidup saling membutuhkan membentuk suatu rantai makanan.
Disamping itu juga air adalah senyawa yang penting bagi proses produksi sebuah
industri ataupun pabrik, dimana air berfungsi sebagai bahan produksi, media
pendingin dan masih banyak lagi kegunaannya.
Oleh karena beberapa alasan diatas, ketersediaannya sangat lah penting dan
harus tetap terjamin. Banyak cara yang digunakan untuk mendistribusikan air
bersih, salah satunya dengan menggunakan pemipaan atau jaringan pemipaan.
dalam pendistribusian air yaitu debit air yang mengalir ke setiap rumah tidak
sesuai dengan kebutuhan masing masing rumah, tidak meratanya debit air yang
mengalir pada setiap rumah sehingga dibutuhkan sumber air yang baru agar
semua kebutuhan air tiap rumah terpenuhi. Permasalahan ini dapat disebabkan
oleh banyak faktor, salah satunya adalah perancangan sistem pemipaan yang
tidak sesuai dengan jumlah penghuni disetiap rumah.
Dalam usaha memenuhi kebutuhan akan air bersih maka diperlukan tata cara
pendistribusian air bersih tersebut agar sampai ke konsumen, untuk itu diperlukan
sistem pemipaan. Pada dasarnya fungsi dari pemipaan ini adalah untuk
mendistribusikan air bersih ketempat-tempat yang dikehendaki dengan tekanan
yang cukup.
Sehingga diperlukan rancangan pipa dan susunan pipa yang tepat, serta
pemilihan pompa ataupun tinggi tangki (reservoir) yang dibutuhkan sehingga pipa dapat menyalurkan air sampai ke konsumen dengan baik.Sehingga, baik antara
perusahaan ataupun pelanggan tidak ada yang dirugikan.
Bagian pemipaan dan detailnya merupakan standart dari unit seperti ukuran
diameter, jenis katup yang akan dipasang, baut dan gasket pipa, penyangga pipa
dan lain-lain. Di pasaran telah terdapat berbagai jenis pipa dengan ukuran dan
bahan bahan tertentu sesuai dengan kebutuhan seperti dari bahan steel, steel galvanized, PVC (Polyvinil Chloride), stainless steel dan lain-lain.
yang sangat kompleks, sehingga membutuhkan penyelesaian yang lebih
teliti.Dalam perencanaan itu hal-hal yang perlu diperhitungkan diantaranya
besarnya kapasitas dan kecepatan aliran dari fluida yang melalui jalur pipa dan
hal-hal lain yang perlu diperhatikan.
1.2Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
a) Untukmemperoleh besar kebutuhan total pada kompleks perumahan PT. INALUM Power Plant, Paritohan.
b) Untuk merancang suatu sistem pendistribusian air yang lebih efisien melalui jaringan pipa pada kompleks perumahan PT. INALUM Power Plant,
Paritohan.
c) Untuk melakukan analisa dan perhitungan terhadap aliran, head loss pada jaringan pemipaan secara manual dan simulasi pada program Pipe Flow Expert, serta persentase perbedaannya.
1.3Batasan Masalah
Pada perencanaan ini akan dibahas mengenai perancangan dan analisa pendistribusian air bersih ke tiap-tiap perumahan pada suatu jaringan pipa di kompleks perumahan PT. INALUM Paritohan
Adapun permasalahan yang akan dibahas adalah mengenai analisa distribusi aliran pada tiap pipa antara lain kapasitas aliran fluida , kecepatan aliran fluida, kerugian head yang terjadi pada pipa, ukuran pipa yang digunakan dan juga ketinggian reservoir (tangki) yang nantinya sesuai untuk digunakan dalam pendistribusian air bersih agar setiap warga atau konsumen memperoleh air bersih dengan baik.
1. Sebagai pengetahuan dan pengalaman dibidang pendistribusian air bersih 2. Sebagai bahan perbandingan untuk mahasiswa yang lain jika ingin
melakukan penelitian tentang jaringan pemipaan
3. Untuk membandingkan antara teori yang diperoleh diperkuliahan dengan yang ada di lapangan.
4. Untuk membandingkan antara teori dengan hasil simulasi pada software 5. Sebagai bahan ajar bagi mahasiswa untuk mahir dalam menggunakan
program Pipe Flow Expert
1.5.Metodologi Penulisan
Metodologi penulisan yang digunakan pada penulisan skripsi ini adalah sebagai berikut :
1) Tinjau lapangan yakni dengan melakukan pengambilan data terhadap objek yang diteliti secara langsung kelapangan.
2) Konsultasi dengan pembimbing lapangan dan pembimbing di perkuliahan. 3) Studi literatur yaitu mempelajari buku-buku referensi dalam melengkapi
teori-teori yang berhubungan dengan sistem pemipaan dan distribusi
1.6.Sistematika Penulisan
Adapunsistematikapenulisanpadatugasakhiriniadalah :
BAB I PENDAHULUAN Bab
inimenjelaskanpendahuluantentangstudikasusdanpemecahanmasalah yang berisiantaralain :Latarbelakang, batasanmasalah, tujuanpenelitian, manfaat penelitian, metode penulisan dansistematikapenulisan.
Bab iniberisidasarteoridaritopik yang dikajidandigunakansebagailandasandalammemecahkanmasalahdanmenganalis
ispermasalahan.
BAB III METODOLOGI
Bab ini berisi tentang tempat dan waktu dimana penelitian dilakukan serta metode pengerjaan dan metode pengolahan data.
BAB IV ANALISA DATA
Pada bab ini akan diuraikan tentang proses perhitungan dari data-data yang sudah didapatkan serta perencanaan jaringan pipa yang lebih efisien Pada bab ini juga akan diuraikan tentang proses perhitungan dari data-data yang sudah didapatkanmengenai reservoir
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab iniberisikesimpulandarianalisa yang dilakukanterhadappermasalahandan
ABSTRAK
ABSTRACT
PT. INALUM Power Plant is a company that has a housing employees
who every day require a lot of water supplies to meet the needs of everyday life.
Therefore, it is necessary to design an efficient network that water needs
diperumahan PT. INALUM met. Before the water used by consumers, it is being
collected and pumped from the river Simanimbo Asahan River tributary to the
water treatment to be processed so that the water can be consumed by consumers.
The distribution of water from the reservoir to the water treatment using the
principle of gravity, ie utilizing a height difference of water treatment to the
reservoir so that it does not require a pump for distribution. Once the water
reached the reservoir, it is easily the water to be distributed to housing PT.
INALUM. By using a piping network, there will be a major head loss and also a
minor head on each pipe caused by the pipe roughness, elevation, length of pipe,
pipe flow capacity, and also the diameter of the pipe. In this study, having
obtained the design of pipelines, then analyzed with Pipe Flow Expert software in
order to find the design more efficient pipelines. Head major and minor head are
calculated menggukan Darcy Weisbach equation where the peak flow capacity is
0012 m3 / s with a total head loss using the software is 4.7841 m and the manual
calculation is 4.89 m. once obtained head loss in each of the pipes, the samples
taken 10 points head loss in the pipe in order to obtain the graph difference
calculation result of manual and software. Based on the graph we can determine
whether the design of the network that we do can be used or can not be used and
compared with the results of manual calculations using the equations Hazzen
Williams is 2:21%.
Keywords :Piping, Pipe Flow Expert , Losses , Minor , Darcy Weisbach ,
SIMULASI DAN PERBANDINGAN DISTRIBUSI ALIRAN AIR
BERSIH DENGAN MENGGUNAKAN
SOFTWAREPIPE FLOW
EXPERT
PADA PERUMAHAN
PT. INALUM POWER PLANT PARITOHAN
SKRIPSI
Skripsi ini Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana
Oleh:
AGUSTINUS JUNEDI
110401140
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
ABSTRAK
ABSTRACT
PT. INALUM Power Plant is a company that has a housing employees
who every day require a lot of water supplies to meet the needs of everyday life.
Therefore, it is necessary to design an efficient network that water needs
diperumahan PT. INALUM met. Before the water used by consumers, it is being
collected and pumped from the river Simanimbo Asahan River tributary to the
water treatment to be processed so that the water can be consumed by consumers.
The distribution of water from the reservoir to the water treatment using the
principle of gravity, ie utilizing a height difference of water treatment to the
reservoir so that it does not require a pump for distribution. Once the water
reached the reservoir, it is easily the water to be distributed to housing PT.
INALUM. By using a piping network, there will be a major head loss and also a
minor head on each pipe caused by the pipe roughness, elevation, length of pipe,
pipe flow capacity, and also the diameter of the pipe. In this study, having
obtained the design of pipelines, then analyzed with Pipe Flow Expert software in
order to find the design more efficient pipelines. Head major and minor head are
calculated menggukan Darcy Weisbach equation where the peak flow capacity is
0012 m3 / s with a total head loss using the software is 4.7841 m and the manual
calculation is 4.89 m. once obtained head loss in each of the pipes, the samples
taken 10 points head loss in the pipe in order to obtain the graph difference
calculation result of manual and software. Based on the graph we can determine
whether the design of the network that we do can be used or can not be used and