BAB IV
ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1 Penaksiran Laju Aliran Air
Ada beberapa metoda yang digunakan untuk menaksir besarnya laju aliran air, di antaranya yang akan dibahas di sini, yaitu :
a. Berdasarkan jumlah pemakai (Penghuni)
Penaksiran berdasarkan jumlah pemakai (penghuni) adalah metoda yang didasarkan pada pemakaian air rata-rata sehari setiap penghuni, dan perkiraan jumlah penghuni.Dengan demikian jumlah pemakaian air sehari dapat diperkirakan, walaupun jenis maupun jumlah alat plumbing belum ditentukan.Metoda ini praktis untuk tahap perencanaan atau juga perancangan.
Apabila jumlah penghuni atau ditetapkan, untuk sesuatu gedung maka angka tersebut dipakai untuk menhitung pemakaian air rata-rata sehari berdasarkan “standar” mengenai pemakaian air per orang per hari untuk sifat penggunaan gedung gedung tersebut. Tetapi kalau jumlah penghuni tidak di ketahui, biasanya ditaksir luas lantai. Luas lantai gedung yang dimaksudkan adalah luas lantai efektif, tetapi tetapharus diperiksa terhadap kondisi pemakaian gedung yang dirancang.
Angka pemakaian air yang diperoleh dengan metoda ini biasanya digunakan untuk menetapkan volume tangki bawah, tangki atap pompa dan sebagainya.Sedangkan untuk ukuran pipa yang diperoleh dengan metoda ini hanyalah pipa penyediaan air.
b. Berdasarkan Jenis dan Jumlah Alat Plumbing
Penaksiran ini adalah metoda yang digunakan apabila kondisi pemakaian alat plambing dapat diketahui.Juga harus diketahui jumlah dari setiap jenis alat plambing dalam gedung ini.
c. Berdasarkan Unit Beban Alat Plumbing
Pada penaksiran unit beban alat plumbing adalah dengan metoda untuk setiap alat plambing ditetapkan suatu unit beban (fixture unit).Untuk setiap bagian pipa dijumlahkan besarnya unit beban dari semua alat plumbing yang dilayaninya, dan kemudian dicari besarnya laju aliran air dengan kurva pada gambar 2.12.Kurva ini memberikan hubungan antara jumlah unit beban alat plumbing dengan laju aliran air, dengan memasukan faktor kemungkinan penggunaan serempak dari alat-alat plumbing.
Gambar 2.10 : Kurva perkiraan beban kebutuhan air sampai 3000 Sumber :SNI-03-6481-2000
a) Untuk unit beban sampai 3000
Gambar 2.11 : Kurva perkiraan beban kebutuhan air sampai 250 Sumber :SNI-03-6481-2000
b) Untuk unit beban sampai 250 (skala gambar diperbesar)
Berdasarkan unit beban alat plumbing ditetapkan suatu unit beban (fixture unit).Untuk setiap bagian pipa dijumlahkan besarnya laju aliran air dengan kurva pada gambar di atas.Kurva ini memberikan hubungan-hubungan antara jumlah unit beban alat plumbing dengan laju aliran air, dengan memasukan faktor kemungkinan penggunaan serempak dari alat-alat plumbing.
4.2 Sistem Penyediaan Air Bersih
Sistem penyediaan air bersih yang sekarang ini sering digunakan dan diaplikasikan di dalam bangunan adalah:
1. Sistem Sambungan Langsung 2. Sistem tangki atap
3. Sistem tangki tekan
Pada penelitian proyek Apartment AKASA menggunakan 1 sistem tangki yaitu sistem tangki atap.
4.3 Peralatan Yang Digunakan (Equipment)
Pengertian equipment disini adalah untuk menjelaskan peralatan dan perlengkapan yang akan di gunakan dalam pengerjaan instalasi sistem plumbing, dan dimana equipment untuk sistem air bersih yang digunakan pada gedung ini, sebagai berikut :
1. Pompa Pemindah (Transfer Pump)
Pompa bersih dari tanki bawah dan mengalirkannya ke tangki atas yang menyedot air.Pompa transfer sering disebut juga dengan istilah pompa pemindah atau pompa pengisi. Fungsi pompa ini memindahkan air dari satu tempat ke tempat lain secara otomatis ataupun dengan cara manual (On/Off).
Pompa bekerja secara otomatis dengan bantuan sensor electroda ataupun dengan pelampung, sensor ini akan bekerja dengan mendeteksi level air. Jika level air turun (tangki kosong) pada level tertentu makaakan dideteksi oleh electroda / pelampung kemudian memberi perintah supaya pompa hidup, dan apabila level air naik (tangki penuh) pada level tertentu akan dideteksi oleh electroda/pelampung kemudian memberi perintah supaya pompa mati.
Pompa bekerja secara manual berarti pompa akan bekerja tanpa sensor. Hidup dan mati pompa berdasarkan tombol saklar on-off yang ditekan oleh orang (operator).
Pompa yang menggunakan listrik 3 phase maka harus dilengkapi panel kontrol untuk mengkontrol kerja pompa tersebut, sedangkan
pompa yang menggunakan listrik 1 phase tidak harus menggunakan panel kontrol untuk mengkontrol kerja pompa.
Gambar 2.12: pompa pemindahan (transfer pump) 2. Sand Filter
Untuk menyaring kotoran dari air tangki atas setelahmelewati proses carbon filter.
3. Carbon Filter
Untuk menyaring kotoran dari air tangki atas lalu di alirkan ke sand filter.
4. Pompa Booster
Pompa booster ini berada pada atap gedung, dimana fungsi daripompa tersebut adalahuntuk menambah tekanan air, agar cepat mengalir ke bawah.Pompa booster ini hanyamelayani 4 lantai paling atas, karena pada posisi ini daya gravitasi air sangat kecil untuk mengalir ke bawah.
5. Ground Water Tank (GWT)
Ini biasanya disebut dengan tangki air bawah, karena berada di lantai paling bawah (basement). Fungsinya untuk penampungan bak air bersih.Air yang ditampung di tangki bawah yaitu dari PDAM yang kontinyu selama 14 jam, dan Deep Well.Tangki air bawah ini mempunyai penampungan dengan kapasitas 927 m³ air untuk 2 tower.
Gambar 2.13 :Kontruksi Ground Water Tank (GWT) 6. Roof Water Tank (RT)
Ini biasanya disebut dengan tangki air atas, karena beradadiatap gedung.Untukpenampungan air atas, dimanaairtersebut dialirkan daritangki bawah. Tangki atas initerbuatdari berbahanFRP (Fiberglass Reinforced Plastic). Tangki air atas ini mempunyai kapasitas 76m³ air.
Gambar 2.14 : Tangki Air Atap (Roof Water Tank) 4.4 Analisa Perhitugan Pemakaian Air Bersih
Proses ini akan mengambil data dari tabel 2.1 yang di mana pemakaian pada gedung Apartment sebesar 200 liter/hari perorang,maka akan di dapat dengan persamaan 2.5 seperti ini :
Qd =(2525) x (200) = 505000 liter = 505 m³/hari
Keterangan :
∑Ph :2525orang (jumlah penghuni)
Q : pemakaian air bersih rata-rata per hari 200 lihat tabel 2.1 (pemakaian air rata-rata per hari)
Jadi, dapat diketahui bahwa pemakaian air bersih per hari pada gedung ini adalah 505 m³/hari.Dan diperkirakan perlu tambahan sampai 20% untuk mengatasi kebocoran, pancuran air, tambahan air untuk air panas yang
menggunakan solahart atau mesin pendingin (chiller) gedung ini, penyiraman taman, dsb, sehingga pemakaian air rata-ratasehari dapat diketahui denganpersamaan 2.6 :
Qd = (2) x (505) = 1010 m³/hari Keterangan :
Qd : debit air bersih rata-rata per hari 2 : (200 lihat tabel 2.1 + 20%)
Q : pemakaian air bersih rata-rata per hari
Jadi, dapat ketahui bahwa pemakaian air bersih yang sudah ditambahkan 20%
pemakaian air rata-rata sehari adalah 1010 m³/hari.
Pemakaian air bersih pada gedung ini selama 10 jam, dapat diketahui dengan persamaan maka :
Qh = Qd / h
Qh = 1010 / 10 = 101 m³/jam Keterangan :
Qh :kebutuhan air bersih rata-rata per jam Qd :debit air bersih rata-rata per hari t : Jangka Waktu Pemakaian (jam)
Jadi, dapat diketahui jumlah pemakaian air bersih selama 14 jam kerja adalah 45 m³/jam dan menetapkan c1 = 2 dengan menggunakan persamaan dan c2 = 3 dapat diketahui dengan persamaan, maka :
Qh – max = 2 x 101 = 202 m³/jam Qm–max= 3 x 101/60 = 5,05 m³/menit
Hasil perhitungan pemakaian air bersih pada Apartement Tower 1
Lantai Q m3/hari Qd m3/hari
Qh m3/jam
Qh max m3/jam
Qm max m3/menit Apartement
1-26 505 1010 101 202 5,05
Sumber : hasil Perhitungan
Keterangan :
Q : Pemakaian air bersih rata-rata per hari Qd : Debit air bersih rata-rata per hari Qh : Pemakaian air bersih per jam
Qh max : Pemakaian air bersih pada jam puncak Qm max : Pemakaian air bersih pada menit puncak
4.5 Analisa Perhitungan Perencanaan Pipa Air Bersih
4.5.1 Mengetahui Dimensi Pipa Air Bersih dari Ground Water Tank ke Roof Tank
Penentuan ini diperlukan untuk menentukan ukuran pipa yang digunakan pada gedung ini, dan untuk mengetahui dimensi pipa air bersih dengan menentukan debit pengaliran. Berikut adalah perhitungan penentuan dimensi pipa air bersih dari ground water tank menuju ke roof tank.
Dimana data yang di dapatkan:
- Kecepatan rata-rata aliran air (v) asumsi adalah 2 m/detik - Volume Roof Tank (Vrt)
= 76 m³
- Waktu pemompaan
= 20 menit = 1200 detik = 30 menit = 1800 detik = 40 menit = 2400 detik - Volume ground water tank (Vgwt)
= 927 m³
Perhitungan ini yaitu untuk membandingkan aliran debit liter per detik pengaliran yang direncanakan dari ground water tank dan roof tank dengan menggunakan persamaan, sebagai berikut :
Q1 =
= 0,063 m3/detik = 63 l/detik Q2 = = 0,042 m3/detik = 42 l/detik Q3 = = 0,031 m3/detik = 31 l/detik
Dan untuk menentukan perbandingan dimensi pipa air bersih dari ground water tank ke roof tank, dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :
D1 = [ ( ) ⁄ ]
= 0,160 m = 160 mm atau 5 inch D2 =[ ( )
⁄ ]
= 0,107 m = 107 mm atau 4 inch D3 = [ ( )
⁄ ]
= 0,078 m = 78 mm atau 3 inch
Gambar 2.15 : Grafik perbandingan laju aliran dan diameter pipa
Pipa Ground Water Tank (GWT) ke Roof Tank direncanakan dengan diameter 100 (4”) dengan ketebalan 4,5 mm.
4.5.2 Mengetahui Debit Pipa Dinas (Pipa Air Bersih)
Pipa dinas ini adalah perencanaan dari instalasi pipa air bersih dari PDAM ke dalam gedung ini dan harus mempunyai ukuran yang cukup agar dapat mengalirkan air sesuai dengan kebutuhan jam puncak dan mencari nilai kelebihan laju aliranya dengan menggunakan persamaan dapat diketahui sebagai berikut :
Dengan data yang di dapatkan adalah :
- Kebutuhan harian air bersih (Qd) = 1010 m3/hari - Jam pengaliran / operasi = 14 jam - Laju aliran rata – rata = 101 m3/jam 4.5.3 Mengetahui Head Kerugian Gesek Dalam Pipa
Perhitungan ini untuk mengetahui besarnya head kerugian gesek dalam pipa dan menentukan laju kecepatan aliran dengan menggunakan persamaan bilangan Reynolds 2.12, rumus Hazen- Williams 2.13, dengan
1 2 3
Diameter pipa (inch) 5 4 3
Debit aliran l/detik 63 42 31
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Laju Aliran l/detik
Data Perbandingan laju aliran dan Diameter Pipa
persamaan 2.14,dan persamaan 2.15 untuk mencari nilai dari kecepatan rata-rata aliran dalam pipa.
Dengandata yang di dapatkanadalah : - v air (viskositas kinematik)
= 12,32 .10-6ft2/s
= 1,14 . 10-6m²/s
- Diameter pipa dinas yang digunakan adalah 4” = 100 mm
=0,10 m
- Panjang (L) pipa PVC = 90 m
Sebelum mencari bilangan Reynolds, kita harus mengetahui nilai dari kecepatan rata-rata aliran di dalam pipa, dengan menggunakan persamaan 2.14 sebagai berikut :
A = π.
= 0,0025 m² Keterangan :
A : Panjang aliran pipa lurus (m²) D : 0,10 m
dan persamaan 2.15 untk mencari nilai kecepatan rata-rata di dalam pipa, sebagai berikut :
v=
=2700 m/s Keterangan :
v : kecepatan rata-rata aliran di dalam pipa (m/s)
Q : 6,75 m³/jam A :0,0025 m²
Perhitungan bilangan Reynolds, seperti di bawah ini : Re =
= 94284210,53
Setelah kita mengetahui hasil dari bilangan Reynolds ini, maka hasil aliran ini bersifat “turbulen”.
Maka kita dapat mengetahui head kerugian gesek dari pipa lurus, dengan persamaan 2.13 Hazen-Williams di bawahini :
hf =
X 130
= 182,76 m Keterangan :
hf : kerugian head (m) Q : 6,75 m³/jam
C : 130 (lihat pada tabel 2.13) L : 130 m
D : 0,10 m
Jadi, kita sudah dapat mengetahui head kerugian gesek dalam pipa dari pipa lurus dalam gedung ini adalah 182,76 m.
4.6 Analisa Perhitungan Kapasitas Pompa
a. Pipa transfer pada gedung apartment dihitung berdasarkan laju aliran jam rata-rata dengan kecepatan aliran maksimum dalam pipa sebesar 1,5 m/detik
Laju aliran rata-rata = 101 m3/jam
= 600 LPM
Dengan grafik Hazen – Williams, C = 100 (pipa baja karbon) Maka didapat :
- Diameter pipa = 80 mm
- Kerugian gesek = 55 mm kolom air/m
b. Laju aliran (flow Rate), (Qpump) dihitung berdasarkan laju aliran jam rata-rata yaitu 101 m3/jam (10 ltr/detik).
c. Total Head (Hp) Hp = Hs + Hf + Hr Hs = Head Statis Hf = Head Friksi Pipa Hr = Head Residual
Hp = 111,8 MKA 115 MKA = 11,5 Bar d. Motor Pompa
Pm =
Qpump = Laju Aliran Pompa (10 ltr/detik)
Hp = Total Head (116 MKA)
= Berat Jenis Air (1 kg/da3) p = Rendemen Pompa (60%) m = Rendemen Motor (70%) t = Faktor pengaman (120%)
k = konversi (1 Hp = 0,746 kW)
Pm = 24,5 kW
4.6.1 Pemilihan Pompa
Pemilihan pompa ini adalah untuk menentukan kapasitas pompa yang akan digunakan untuk memenuhi kebutuhan air bersih pada gedung ini.
4.6.2 Pompa Untuk Reservoir
Jumlah pemakaian air bersih pada gedung ini adalah : Qh = 1010 / 10
= 101 m³/jam
Kebutuhan air bersih pada gedung ini adalah 505000 liter/menit.
Kapasitas pompa yang digunakan adalah 505 m³/jam, sehingga membutuhkan 2 pompa air bersih yang sama, jadi kapasitas pompa adalah :
= 505 + 505
= 1010 m³/jam
Kapasitas pompa disengaja oleh perancang dibuat lebih besar dari kapasitas kebutuhan. Pompa dibeli dengan pilihan sesuai kapasitas air bersih yang dibutuhkan spesifikasi pompa, yaitu :
3 phase 380 volt 50 Hz Seri pompa : Sp 55.10
Q : 505 m³/jam
Total head : 182,76 m Pipa : 4”
Motor : Ms 7000 Kw : 11,2
