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
Gedung bertingkat dapat dipakai sebagai sarana tempat tinggal, hotel, pusat-pusat perbelanjaan dan lain-lain. Gedung-gedung ini tentu memerlukan berbagai sarana pendukung diantaranya adalah sarana penyediaan sumber air yang dapat dilayani oleh sistem perpipaan dan pompa. Sumber air yang digunakan pada hotel Aryaduta Medan ini adalah air dari perusahaan air minum PDAM dan air bawah tanah ( dari pompa sumur dalam ). Air ini terlebih dahulu ditampung pada reservoir bawah dan kemudian dikirim ke reservoir atas, lalu didistribusikan menuju hotel. Sistem distribusi terbagi 2, yaitu : lantai 8 dan 9 dilayani sistem menggunakan gaya gravitasi, dan lantai 10 serta 11 dilayani oleh sistem yang menggunakan pompa booster. Pompa adalah mesin yang mengkonversikan energi mekanik menjadi energi tekanan. Menurut beberapa literatur terdapat beberapa jenis pompa, namun yang biasa digunakan pada hotel ialah jenis pompa sentrifugal. Lalu kesimpulannya adalah berdasarkan dari hasil perhitungan didapatkan kebutuhan air untuk lantai 8 dan 9 sebanyak 36,11376 m3/jam, dan untuk lantai 10 dan 11 sebanyak 52,773 m3/jam, pipa berbahan Galvanized Iron schedule 40, dan pompa berkapasitas 52,77 m3/jam, head 55,7 meter, putaran 2950 rpm, dan daya motor penggerak pompa 12,21 kW.
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 Gambar 4.3 Grafik efisiensi pompa versus putaran spesifik 77
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
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 4.6 Harga putaran dan kutubnya 75 Tabel 4.7 Klasifikasi impeler menurut putaran spesifik 76
