SIMULASI SISTEM DISTRIBUSI ALIRAN AIR BERSIH PADA PERUMAHAN PT. TOBA PULP LESTARI, Tbk DENGAN MENGGUNAKAN PIPE FLOW EXPERT SOFTWARE SKRIPSI

(1)

SIMULASI SISTEM DISTRIBUSI ALIRAN AIR BERSIH PADA PERUMAHAN PT. TOBA PULP LESTARI, Tbk DENGAN

MENGGUNAKAN PIPE FLOW EXPERT SOFTWARE

SKRIPSI

Skripsi ini Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana

Oleh :

HENDRIK P SITOMPUL 110401075

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2018

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

ABSTRAK

PT. Toba Pulp Lestari Tbk mempunyai banyak kompleks perumahan sehingga setiap harinya akan membutuhkan banyak supply air untuk memenuhi kebutuhan sehari-hari. Dan salah satu cara yang dilakukan untuk mendistribusikan air agar sampai ke setiap rumah adalah perancangan Jaringan Sistem Pemipaan . Sebelum air dialirkan ke setiap rumah, air terlebih dahulu didistribusikan dari Sungai Asahan menuju water treatment dan diolah di water treatment yang bertujuan agar air tersebut layak untuk digunakan atau dikonsumsi. Untuk mendistribusikan air yang berasal dari water treatment maka digunakan pompa untuk mengalirkan air menuju tangki / reservoir. Sehingga setelah air sampai di tangki maka akan dengan mudah air tersebut untuk didistribusikan menuju tiap- tiap rumah yang ada di kompleks perumahan TPL tersebut, dengan menggunakan jaringan pemipaan. Pada pendistribusiannya pemipaan dapat mengalami kerugian yang diakibatkan oleh kekasaran pipa, panjang pipa, diameter pipa, kapasitas aliran, maupun komponen-komponen lain yang terpasang di sepanjang jaringan pemipaan. Dalam penelitian ini perhitungan head loss dengan simulasi menggunakan program pipe flow expert software dimana prosedur simulasi berupa pengumpulan data-data pendukung simulasi. Selanjutnya menggambar jaringan pipa dan melakukan perhitungan untuk mendapatkan hasil simulasi.

Untuk menghitung kerugian head mayor maupun kerugian head minor yang terjadi di sepanjang jaringan pipa dapat digunakan persamaan Hazzen Williams dan Darcy-Weisbach, dimana kapasitas aliran pada jam puncak adalah sebesar 0,014849466 m³/s dengan total kerugian head adalah sebesar 13,670 m.hd.

Kata kunci: Pemipaan, Kapasitas, Kerugian, Hazzen- Williams, Darcy-Weisbach

(8)

treatment and processing it at water treatment that aims to make the water good to be consumption. To distribute the water from the water treatment, so pump is used to distribute water into the tank / reservoir. After the water is in the tank , so it will be easily distributed to each house in the housing complex of TPL, by using a piping network. On the distribution, piping get losses caused by the roughness of the pipe, the length pipe, the diameter pipe, flow capacity, as well as other components are installed along the pipeline network. In this research, the calculation of head loss with simulation by using pipe flow expert software program which simulated procedure like collect supporting data simulation. Then drawing pipeline and execute the calculations to get simulation data results. To calculate the head loss major or head losses minor that occur along the pipeline can be used equation of Hazzen Williams and Darcy-Weisbach, where the flow capacity at peak hour is equal 0.014849466 m³/s with total head loss is equal 13.670 m.hd.

Keywords:

Piping, Capacity, Head Losses, Hazzen-Williams, Darcy-Weisbach

(9)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya ucapkan Kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas segala rahmat dan karunia-Nya yang telah memberikan berkat, kesehatan dan kesempatan, sehingga saya dapat menyelesaikan tugas sarjana ini dengan judul

“Simulasi Sistem Distribusi Aliran Air Bersih Pada Perumahan PT. Toba Pulp Lestari Tbk Dengan Menggunakan Pipe Flow Expert Software”. Tugas sarjana ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Sarjana Teknik Mesin Program Reguler di Departemen Teknik mesin-Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Selama pembuatan laporan tugas sarjana ini, dimulai dari penelitian sampai penulisan, saya banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini saya menyampaikan ucapan terima kasih sebesar- besarnya kepada :

1. Orangtua saya, Ayahanda S.Sitompul dan Ibunda D.Sitanggang , yang telah memberikan doa, nasehat dan dukungan baik moril maupun materil, juga saudara-saudara saya Hot Sitompul, Heny Sitompul, dan Hezkiel Sitompul yang selalu menyemangati dan mendukung selama pembuatan laporan tugas sarjana ini.

2. Bapak Ir.Abdul Halim Nasution M.Sc selaku Dosen Pembimbing yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan kepada saya dalam menyelesaikan tugas sarjana ini.

3. Bapak Dr. Ir. Muhammad Sabri, MT selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

4. Bapak Terang UHSG Manik, S.T . M.T,selaku Sekretaris Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

5. Abangda Paulus Purba, S.T selaku pembimbing lapangan penulis yang telah memberikan gambaran mengenai Jaringan Distribusi Aliran Air Bersih dan memberikan data-data yang penulis butuhkan dalam penelitian ini.

iii

(10)

Saya menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, saya juga mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca sekalian demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga tugas sarjana ini bermanfaat bagi perkembangan dan kemajuan ilmu pengetahuan.

Medan, Desember 2018

Hendrik P Sitompul NIM.110401075

iv

(11)

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN

ABSTRAK ... i

ABSTRACT ... ii

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR GAMBAR ... ix

DAFTAR SIMBOL ... xi

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ...1

1.2 Tujuan Penelitian ...2

1.3 Batasan Masalah ...2

1.4 Manfaat Penelitian ...3

1.5 Metodologi Penulisan ...3

1.6 Sistematika Penulisan ...3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...5

2.1 Definisi Fluida ...5

2.2 Sifat-Sifat Fluida ...5

2.2.1 Massa Jenis ...5

2.2.2 Volume Jenis ...6

2.2.3 Berat Jenis ...6

2.2.4 Persamaan Gas Ideal ...7

2.3. Kecepatan dan Kapasitas Aliran Fluida ...9

2.4 Energi dan Head ...10

(12)

2.10.1 Head Loss Mayor ...15

2.10.2 Head Loss Minor ...18

2.11 Metode Hardy Cross ...23

2.12 Pipe Flow Expert Software ...24

2.12.1 Fungsi Aplikasi Software Pipe Flow ...25

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ...27

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ...27

3.1.1 Tempat Penelitian ...27

3.1.2 Waktu Penelitian ...27

3.2 Prosedur Penelitian ...27

3.3 Metode Analisa Dengan Menggunakan Pipe Flow Expert ...28

3.4 Perumahan ...32

BAB IV ANALISA DATA ...34

4.1 Jumlah Pemakaian Air ...34

4.2 Kebutuhan Air Bersih Pada Perumahan ...34

4.3 Kebutuhan Air Bersih Pada Mess ...35

4.4 Kebutuhan Air Bersih Untuk Kantin ...35

4.5 Kebutuhan Air Untuk Fasilitas lainnya ...35

4.6 Kapasitas Aliran Pipa ...36

4.7 Perkiraan Beban Puncak ...37

4.8 Pemilihan Jenis Pipa ...40

4.9 Analisa Kapasitas Aliran Fluida ...40

4.10 Perhitungan Head Loss Dengan Menggunakan Program ...68

(13)

4.11.1 Perhitungan Head Loss menggunakan Simulasi ...73

4.11.2 Perbandingan Perhitungan Head Loss Manual dan Simulasi ...74

4.11.3 Perbandingan Perhitungan Total Head Loss Manual dan Simulasi ...75

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...76

5.1 Kesimpulan ...76

5.2 Saran ...76

DAFTAR PUSTAKA ...77 LAMPIRAN

vii

(14)

Tabel 4.1 Pemakaian Air Rata-Rata Pada Kompleks Perumahan... 34

Tabel 4.2 Estimasi Pemakaian Air Per Hari... 37

Tabel 4.3 Perhitungan Head Loss Dengan Manual ... 68

Tabel 4.4 Kapasitas Aliran Air Pada Beban Puncak ... 69

Tabel 4.5 Kebutuhan Total Air Per Loop... 70

Tabel 4.6 Perhitungan Head Loss Dengan Simulasi ... 74

Tabel 4.7 Perhitungan Total Head Loss Manual dan Simulasi ... 75

Tabel 4.8 Perbandingan Perhitungan Head Loss Manual dan Simulasi ... 76

Tabel 4.9 Perbandingan Perhitungan Total Head Loss Manual dan Simulasi .. 76

(15)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Grafik Kerapatan Air Sebagai Fungsi Temperatur ... 6

Gambar 2.2 Perilaku Sebuah Fluida Antara Dua Plat Paralel ... 7

Gambar 2.3 Variasi Linier dari Tegangan Geser ... 8

Gambar 2.4 Elbow 90º ... 18

Gambar 2.5 Through Tee ... 19

Gambar 2.6 Macam- macam Entrance ... 19

Gambar 2.7 Macam- Macam Exit ... 20

Gambar 2.8 Sudden Ekspansion ... 21

Gambar 2.9 Gradual Ekspansion ... 21

Gambar 2.10 Sudden Contraction ... 22

Gambar 2.11 Gradual Contraction ... 22

Gambar 2.12 Faktor gesekan untuk pipa (Diagram Moody) ... 25

Gambar 2.13 Jaringan Pipa ... 23

Gambar 2.14 Aplikasi Software Pipe Flow Expert ... 24

Gambar 3.1 Proses Input Data ... 29

Gambar 3.2 Proses Kalkulasi Data... 30

Gambar 3.3 Proses Penampilan Data ... 30

Gambar 3.4 Alur Pengerjaan Skripsi ... 31

Gambar 3.5 Peta Perumahan TPL ... 33

Gambar 4.1 Grafik Perkiraan Pemakaian Air Pada Beban Puncak ... 39

Gambar 4.2 Peta Aliran Distribusi Air Bersih ... 40

Gambar 4.3 Loop I Iterasi 1 ... 42

Gambar 4.4 Loop II Iterasi 1 ... 43

Gambar 4.5 Loop III Iterasi 1 ... 44

(16)

Gambar 4.12 Loop X Iterasi 1... 48

Gambar 4.13 Loop XI Iterasi 1 ... 49

Gambar 4.14 Loop XII Iterasi 1 ... 50

Gambar 4.15 Loop XIII Iterasi 1... 50

Gambar 4.16 Loop XIV Iterasi 1 ... 51

Gambar 4.17 Loop XV Iterasi 1 ... 52

Gambar 4.18 Loop XVI Iterasi 1 ... 52

Gambar 4.19 Loop XVII Iterasi 1 ... 53

Gambar 4.20 Grafik Perhitungan Head Loss Dengan Manual ... 68

Gambar 4.21 Jaringan Distribusi pada Pipe Flow Expert ... 71

Gambar 4.22 Hasil Simulasi Menggunakan Pipe Flow Expert ... 71

Gambar 4.23 Grafik Perhitungan Head Loss Dengan Simulasi ... 74

Gambar 4.23 Grafik Perhitungan Head Loss Dengan Manual dan Simulasi ... 75

(17)

DAFTAR NOTASI

SIMBOL KETERANGAN SATUAN

ρ massa jenis kg/m

³

m massa kg

V volume m³

 volume jenis m

³

/kg

berat jenis fluida N/m

³

percepatan gravitasi m/s

²

P Tekanan N/m

²

T Temperatur K

 Viskositas kinematik m

²

/s

μ Viskositas dinamik kg/m.s

Q laju aliran fluida m³/s

A luas penampang aliran m²

v kecepatan rata-rata aliran fluida m/s

W laju aliran berat fluida N/s

ṁ laju aliran massa fluida kg/s

W berat fluida N

z beda ketinggian m

L panjang pipa m

D diameter m

H

t

head loss total m.hd

H

_lf

head loss mayor m.hd

(18)

Re Reynolds

E

F

energi tekanan Joule

Ek Energi kinetic Joule

Ep Energi potensial Joule

R Konstanta gas universal kJ/kmol.K

(19)

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

Perpindahan fluida (cairan atau gas) didalam sebuah saluran tertutup (biasanya disebut sebuah pipa jika penampangnya bundar atau saluran duct jika bukan) sangat penting dalam kehidupan kita sehari hari. Perpipaan yang dimaksud adalah suatu sistem perpipaan yang digunakan sebagai sarana untuk menghantarkan fluida baik berupa gas maupun cairan dari suatu tempat ke tempat lain. Adapun sistem pengaliran fluida dilakukan dengan metode gravitasi maupun dengan sistem aliran bertekanan.

Terdapat banyak variasi penerapan dari aliran pipa pada keadaan di sekeliling kita, salah satu dengan menggunakan system pemipaan atau jaringan pipa air bersih pada sebuah perumahan. Air merupakan kebutuhan pokok paling penting bagi kehidupan manusia, industri, dan lainya. Oleh karena itu, ketersediaanya harus tetap terjamin. Seiring laju pertumbuhan penduduk dan perkembangan suatu daerah kebutuhan air bersih makin meningkat. Salah satu permasalahan yang sering dijumpai terjadi dalam pendistribusian air yaitu debit air yang mengalir ke setiap rumah tidak sesuai dengan kebutuhan pada 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 di setiap rumah.

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 maupun pelanggan tidak ada yang dirugikan.

Dalam merancang suatu jalur pipa yang tersusun dari beberapa buah pipa

yang disusun secara seri maupun paralel maka persoalan yang dihadapi belumlah

begitu rumit, namun banyak juga jalur pipa yang ada bukanlah suatu rangkaian

(20)

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :

a) Untuk memperoleh besar kebutuhan air total pada kompleks perumahan PT.

Toba Pulp Lestari.

b) Untuk memperoleh besar kapasitas pompa dan spesifikasi pompa yang akan digunakan untuk mendistribusikan air bersih pada komplek perumahan PT.

Toba Pulp Lestari serta volume tangki distribusinya.

c) Untuk merancang kembali sistem pendistribusian air bersih melalui jaringan pipa pada komplek perumahan PT. Toba Pulp Lestari.

d) Untuk melakukan analisa dan perhitungan terhadap aliran, head loss pada sistem pemipaan secara teoritis dan aplikasi serta membandingkan nya.

1.3 Batasan Masalah

Pada merancang ini akan dibahas mengenai perancangan dan analisa pendistribusian air bersih ke konsumen pada suatu jaringan perpipaan di perumahan PT Toaba Pulp Lestari.

2

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 tiap pipa, ukuran pipa yang

digunakan dan juga menentukan spesifikasi pompa yang nantinya sesuai untuk

digunakan dalam pendistribusian air bersih agar setiap masyarakat dapat

memperoleh air bersih secukupnya.

(21)

1.4. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :

1. Untuk mengetahui jaringan pipa dan pendistribusian air bersih pada perumahan PT Toba Pulp Lestari.

2. Untuk membandingkan antara hasil perhitungan manual dengan hasil simulasi pada program software.

3. Sebagai bahan perbandingan apabila ingin membuat jaringan pendistribusian air bersih lainnya.

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

Adapun sistematika penulisan pada tugas akhir ini adalah : BAB I PENDAHULUAN

Bab ini menjelaskan pendahuluan tentang studi kasus dan pemecahan masalah yang berisi antara lain : Latar belakang, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, metode penulisan dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini berisi dasar teori dari topik yang dikaji dan digunakan sebagai

landasan dalam memecahkan masalah dan menganalisis permasalahan.

(22)

air pada beban puncak, head losses dan uraian hasil perhitungan simulasi dengan menggunakan program.

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dari analisa yang dilakukan terhadap

permasalahan dan saran hasil penelitian untuk generasi / peneliti berikutnya.

(23)

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 biasanya digunakan untuk mengkarakteristikkan massa sebuah sistem fluida.

V



m

 ... (1) Keterangan:

ρ = massa jenis, kg/m

³

m = massa, kg

V = volume, m

³

Harga kerapatan suatu fluida berbeda dengan fluida lainnya, untuk cairan

pengaruh tekanan dan temperatur sangat kecil terhadap harga kerapatan.

(24)

Gambar 2.1 Grafik Kerapatan Air Sebagai Fungsi Temperatur

(sumber : https:// grafik+kecepatan+air+sebagai+fungsi+temperatur)

2.2.2 Volume jenis (Specific volume)

Volume jenis, Ʋ adalah volume per satuan massa dan oleh karena itu merupakan kebalikan dari massa jenis (kerapatan).

   ¹ m

V

... (2)

Keterangan:

 = volume jenis, m

³

/kg V = volume, m

³

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, dilambangkan dengan huruf yunani

γ (gamma), didefinisikan sebagai berat fluida per satuan volume. Berat

jenis berhubungan dengan kerapatan melalui persamaan:

(25)

 g

  ... (3) Keterangan:

= berat jenis, N/m

³

= massa jenis (kerapatan), kg/m

³

= percepatan gravitasi, m/s

²

Seperti halnya kerapatan yang digunakan untuk mengkarakteristikan massa sebuah sistem fluida, berat jenis digunakan untuk mengkarakteristikan berat dari sistem tersebut.

2.2.4 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:

dy

 du

 

... (4)

Gambar 2.2 Perilaku Sebuah Fluida yang Ditempatkan Antara Dua Plat Paralel

(sumber:https://Gambar+Perilaku+Sebuah+Fluida+yang+Ditempatkan+Antara+Dua+Plat

+Paralel)

(26)

Gambar 2.3 Variasi Linier dari Tegangan Geser Terhadap laju Regangan Geser Untuk Fluida-Fluida yang Umum

(sumber:https://Gambar+Variasi+Linier+dari+Tegangan+Geser+Terhadap+laju+Reganga n+Geser+Untuk+Fluida-Fluida+yang+Umum)

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:



  

... (5)

Keterangan:

 = viskositas kinematik, m

²

/s μ = viskositas dinamik, kg/m.s ρ = massa jenis, kg/m

³

Persamaan diatas disebut sebagai viskositas kinematik dan

dilambangkan dengan huruf Yunani  (nu).

(27)

2.3 Kecepatan dan Kapasitas Aliran Fluida

Penentuan kecepatan di sejumlah 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.

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 (m

3

/s), laju aliran berat (N/s) dan laju aliran massa (kg/s).

Kapasitas aliran (Q) untuk fluida yang incompressible, yaitu :

Q = A . v ... (6) Keterangan :

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 ... (7)

(28)

M = ρ . A . v ... (8) Keterangan :

M = laju aliran massa fluida (kg/s) A = luas penampang aliran (m²) ρ = massa jenis fluida (kg/m³)

v = kecepatan rata-rata aliran fluida (m/s)

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.

Energi potensial menunjukkan energi yang dimiliki fluida dengan tempat jatuhnya. Energi potensial (Ep),dirumuskan sebagai :

Ep = W . z ... (9) Keterangan :

W = berat fluida (N)

z = beda ketinggian (m)

(29)

Energi kinetik menunjukkan energi yang dimiliki oleh fluida karena pengaruh kecepatan yang dimilikinya. Energi kinetik, dirumuskan sebagai :

Ek = ... (10) Keterangan :

m = massa fluida (kg)

v = kecepatan aliran fluida (m/s)

Energi tekanan disebut juga dengan energi aliran adalah jumlah kerja yang dibutuhkan untuk memaksa elemen fluida bergerak menyilang pada jarak tertentu dan berlawanan dengan tekanan fluida.

Besarnya energi tekanan (E

F

), dirumuskan sebagai :

E

F

= p . A . L ... (11) Keterangan :

p = tekanan yang dialami oleh fluida (N/m²) A = luas penampang aliran (m²)

L = panjang pipa (m)

Besarnya energi tekanan, dapat juga dirumuskan sebagai berikut :

Ef ... (12)

Keterangan :

γ = berat jenis fluida (N/m³)

Total energi yang terjadi merupakan penjumlahan dari ketiga macam energi diatas, dirumuskan sebagai :

E

... (13)

Persamaan ini dapat dimodifikasi untuk menyatakan total energi dengan

head (H) dengan membagi masing-masing variabel di sebelah kanan persamaan

dengan W ( berat fluida), dirumuskan sebagai :

(30)

2.5 Persamaan Kontinuitas

Prinsip dasar persamaan-persamaan kontinuitas adalah massa tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Jadi massa dalam suatu sistem yang konstan dapat dinyatakan dalam rumus:

2 2 2 1 1

1VdA  V dA

 

... (15)

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

………... ………... (16) Keterangan:

Q = debit per satuan waktu, m

³

/s

A

1

= luas penampang masuk batas sistem, m

²

1

= kecepatan aliran masuk batas sistem, m/s A

2

= luas penampang keluar batas sistem, m

²

2

= kecepatan aliran keluar batas sistem, m/s

2.6 Persamaan Bernoulli

Ada hubungan antara tekanan, kecepatan, dan ketinggian. Ditunjukkan dengan persamaan:





v gz P ²



konstan ... (17)

(31)

Persamaan ini dikenal sebagai persamaan Bernoulli untuk aliran inkompresibel, berlaku sepanjang garis arus, atau jika aliran irotasional berlaku pada semua titik dalam medan aliran.

2.7 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

v

VD

Re

... (18) 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 lapisan.

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.

(32)

dialiri oleh aliran yang sama. Total kerugian head pada seluruh sistem adalah jumlah kerugian pada setiap pipa dan perlengkapan pipa, menurut (Munson, Young & Okiishi, 2003 : 82) dirumuskan sebagai:

= = = = = =

hl = + + ... (19) 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.

2.9 Pipa Yang Dihubungkan Paralel

Kombinasi dua atau lebih pipa yang dihubungkan seperti Gambar 2.8, 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 panjang ekivalen.

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, menurut (Munson, Young & Okiishi, 2003 : 83) dirumuskan sebagai:

= + +

(33)

hl = = = ... (20)

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. Menurut Munson, Young & Okiishi, (2003) dirumuskan sebagai:

... (21) 2.10

Head loss

Head loss terbagi menjadi dua macam, yaitu head loss mayor dan head loss minor. Head loss total (H

_t

) merupakan penjumlahan dari head loss mayor dan head loss minor, seperti dituliskan dalam rumus sebagai berikut:

H

_t

= H

_lf

+ H

_lm

……….(22) Keterangan:

H

_t

= head loss total H

lf

= head loss mayor H

_lm

=head loss minor 2.10.1 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.

N

…….……….(23)

(34)

V =

………(24)

Keterangan:

ṁ = laju aliran massa fluida, kg/s = massa jenis fluida, kg/m

³

= kecepatan fluida, m/s = luas penampang, m

²

Perhitungan head losses dapat menggunakan salah satu dari rumus berikut :

1. Perhitungan head loss mayor menurut Darcy Weisbach dapat dilakukan dengan menggunakan rumus:

………(25) 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. Perhitungan head loss mayor menurut Hazen- Williams dapat

dilakukan dengan menggunakan rumus:

(35)

Keterangan :

hf = kerugian gesekan dalam pipa (m) Q = laju aliran pipa

C = koefisien kekasaran pipa Hazen – Williams d = Diameter pipa

Tabel 2.1 Koefisien Kekasaran Pipa Hazen- Williams

Material

Hazen-Williams

koefisien ( C )

Aluminum 130 - 150

Asbestos Cement 140

Asphalt Lining 130 - 140

Brass 130 - 140

Cast-Iron - new unlined (CIP) 130 Cast-Iron 10 years old 107 - 113

Cast-Iron 20 years old 89 - 100

Cast-Iron 30 years old 75 - 90

Cement lining 130 - 140

Concrete 100 - 140

Concrete lined, steel forms 140

Concrete lined, wooden forms 120

Concrete, old 100 - 110

Steel new unlined 140 - 150

Steel, welded and seamless 100

Copper 130 - 140

Ductile Iron Pipe (DIP) 140

Ductile Iron, cement lined 120

Fiber 140

Fiber Glass Pipe - FRP 150

Galvanized iron 120

Glass 130

Lead 130 - 140

Plastic 130 - 150

Polyethylene, PE, PEH 140

Polyvinyl chloride, PVC, CPVC 150

(sumber : http://www.engineeringtoolbox.com/hazen-williams-coefficients-

d_798.html)

(36)

a. Elbow

Elbow atau belokan merupakan suatu piranti yang sering digunakan pada suatu sistem perpipaan.

Gambar 2.4 Elbow 90

^o (sumber:https://elbow+90)

Sesuai standar yang ada di pasaran, elbow tersedia dalam ukuran sudut 45

^o

dan 90

^o

dengan flanged serta ulir sesuai dengan kebutuhan yang akan digunakan.

b. Percabangan (Tee)

Penggunaan Tee dilakukan untuk mengalirkan aliran fluida menuju dua arah yang berbeda dalam satu siklus tertentu yang dipasang secara parallel.

Gambar 2.5 Through Tee (TT)

(sumber: https:// Percabangan+pada+pipa)

(37)

c. Entrance dan Exit

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 2.6 Macam-macam entrance

(sumber : https://es.scribd.com/doc)

Dari ketiga entrance tersebut, dihasilkan nilai koefisein minor yang berbeda-beda, seperti terlihat dalam tabel berikut ini:

Tabel 2.2. Nilai K entrance

Jenis Entrance Nilai K

Reentrant 0,8

Sguare edge 0,5

Well rounded (r/d > 0,12) 0,1

(38)

Projecting

Sharp edge

Rounded

Gambar 2.7 Macam-macam exit

(sumber : https://www.coursehero.com)

Nilai koefisien minor dari ketiga exit adalah sama besar yaitu sebesar 1,0.

Tabel 2.3. Nilai K exit

Jenis Exit Nilai K

Projecting 1,0

Sharp edge 1,0

Rounded 1,0

(39)

d. Pembesaran (Expansion)

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 2.8 Sudden ekspansion

Gambar 2.9 Gradual ekspansion

(sumber : https://www.coursehero.com)

e. Pengecilan (Contraction)

Sama halnya dengan ekspansion, contraction juga dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu sudden contraction (pengecilan secara tiba-tiba), dan gradual contraction (pengecilan secara bertahap).

Gambar 2.10 Sudden contraction

(40)

Head loss minor dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

Atau dapat juga dihitung dengan menggunakan rumus:

Keterangan:

= kecepatan fluida, m/s K = koefisien minor losses, m L/D = panjang ekivalen, m g = percepatan gravitasi, m/

Faktor gesekan Moody λ (atau f) digunakandalam persamaan

Darcy Weisbach. Koefisien ini dapat diperkirakan dengan diagram

dibawah ini:

(41)

2.12 Gambar Faktor gesekan untuk pipa (Diagram Moody) (sumber:https:// 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.

2.11 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).

Penyediaan air bersih yang direncanakan dengan sistem jaringan utama,

sedangkan sistem jaringan yang digunakan adalah sistem jaringan melingkar

(Loop). Pola jaringan ini dimaksudkan agar pipa-pipa distribusinya saling

(42)

Gambar 2.13 Jaringan pipa

2.12 Pipe Flow Expert Software

Pipe flow software adalah program perangkat lunak untuk mendesain pipa dan pemodelan sistem pipa. Menghitung aliran fluida dalam jaringan pipa loop terbuka atau tertutup dengan beberapa tangki (reservoir), beberapa pompa secara seri atau paralel, dan beberapa ukuran pipa & fitting. Pipe Flow Expert akan menghitung laju aliran di setiap pipa dan akan menghitung penurunan tekanan pipa di sepanjang jaringan pipa.

Gambar 2.14 Aplikasi Software Pipe Flow Expert

(sumber : https:// linkedin.com%2Fcompany%2Fpipeflow.com)

sss

(43)

2.12.1 Fungsi Aplikasi Software Pipe Flow

Pipe flow ini dirancang untuk membantu insinyur untuk menggambar sistem jaringan pipa kompleks kemudian menganalisa dan memecahkan berbagai masalah di dalam 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 di lapangan.

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 dan 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

4. Ketinggian tangki dan tinggi fuida di dalam tangki serta tekanan setiap tangki 5. Data kinerja untuk setiap pompa

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. Reynold number (Re) 5. Nilai head loss Mayor 6. Nilai head loss Minor

7. Kehilangan tekanan pada setiap pipa

(44)

(45)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 3.1.1.Tempat Penelitian

Adapun tempat untuk penulis melakukan penelitian adalah di Kompleks Perumahan PT. Toba Pulp Lestari, Tbk.

3.1.2.Waktu Penelitian

Penelitian di Kompleks Perumahan PT. Toba Pulp Lestari, Tbk. dilakukan mulai 10 Mei 2017 – 15 Mei 2017.

3.2. Prosedur Penelitian

Dalam melakukan penelitian ini penulis langsung melakukan survey ke kompleks perumahan PT. Toba Pulp Lestari, Tbk untuk mengumpulkan data-data dalam menganalisa sistem pendistribusian aliran air bersih, dan kebutuhan air bersih total pada jam puncak yang dibutuhkan di perumahan PT. Toba Pulp Lestari, Tbk

Perhitungan dengan menggunakan program Pipe Flow Software menggunakan rumus Darcy-Weisbach. Perhitungan analisa dilakukan pada masing masing pipa. Adapun pemasukan data-data pada program disesuaikan melalui data dan gambar yang diperoleh dari pihak perusahaan, dan memasukan data data yang sama dengan penghitungan manual secara umumnya.

Langkah-langkah yang penulis lakukan dalam penelitian ini adalah : 1. Studi literatur

Studi literatur yang dilakukan adalah mencari bahan-bahan yang berkaitan

dengan sistem distribusi air.

(46)

diperoleh data yang sistematis dan sesuai dengan tujuan yang diharapkan.

b. Riset pustaka

Pengumpulan data-data yang diperoleh dari buku-buku referensi diberbagai tempat dan sumber-sumber yang ada kaitanya dengan objek yang diteliti, yang nantinya berguna untuk mengembangkan hasil interview dan observasi.

c. Metode Interview

Suatu metode pengumpulan data, melalui wawancara dengan pihak instansi/perusahaan yang bersangkutan untuk memperoleh data-data yang diperlukan.

3.3 Metode Analisa Dengan Menggunakan Pipe Flow Expert

1.

Input data

Data yang diperoleh dari hasil survei kemudian dimasukan ke dalam input data pada program pipe flow expert, data meliputi :

- Diameter pipa - Material pipa - Panjang pipa

- Data-data pendukung pipa : valve, fitting, tee, reducer,dll - Nilai elevasi masing-masing komponen

- Sifat – sifat

fluida : temperatur, densitas, massa jenis, viskositas, tekanan dll

(47)

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 diatas merupakan proses input data, data-data seperti material pipa, panjang pipa, diameter pipa, kekasaran dinding pipa, dimasukkan sesuai dengan data- data yang dijumpai di lapangan.

2. Kalkulasi data

Melakukan perhitungan terhadap jaringan pipa sehingga dapat diketahui hasil akhirnya. Kalkulasi dapat berjalan jika data masukan lengkap dan sesuai dengan hukum- hukum fluida. Dimana perhitungan meliputi nilai kerugian faktor gesekan akibat kekasaran pipa, kerugian head mayor, dan kerugian head minor.

(48)

Gambar 3.2 Proses Kalkulasi Data

3. Hasil akhir analisa aliran fluida

Menampilkan hasil dari kalkulasi data yang merupakan tujuan akhir dari simulasi yang dilakukan.

Gambar 3.3 Proses Penampilan Data

(49)

Skema alur pengerjaan skripsi :

Gambar 3.4 Alur pengerjaan skripsi Mulai

Survey

Analisa data

 Menghitung kebutuhan pada perumahan

 Membuat estimasi pada beban puncak

 Menghitung analisa kapasitas air

 Menghitung jaringan pipa dengan metode Hazzen- Williams dan Darcy-Weisbach

 Melakukan Simulasi pada jaringan pipa

 Analisa di setiap pipa

Hasil

Kesimpulan

Selesai

Ya

Tidak

Study Literatur

Pengambilan Data

(50)

Tabel 3.1 Total Perumahan TPL

No Tipe Perumahan Jumlah

1 Rumah tipe C 19

2 Rumah tipe D 68

3 Rumah tipe E 36

4 Rumah tipe F 17

5 Mess 7

Total 147

Jadi total perumahan yang ada dalam kompleks perumahan ini adalah

1427 rumah dan mess. Untuk lebih jelasnya tentang perumahan dan bagaimana

tipe tipe nya berikut kami paparkan gambar denah perumahan TPL :

(51)

Gambar 3.5 Peta perumahan TPL

(52)

pada perumahan ini terdiri dari 140 kepala keluarga dan 240 pekerja yang tingal didalam 7 mess.

4.2 Kebutuhan Air Bersih Pada Perumahan

Pada perumahan ini terdapat sekitar 140 kepala keluarga dan jika dirata ratakan setiap keluarga terdiri dari 5 orang yaitu 2 orang tua dan 3 anak. Jadi dapat kita hitung jumlah pengguna air bersih pada perumahan : 140 x 5 orang = 700 orang.

Tabel 4.1 Pemakaian Air Rata-Rata Pada Kompleks Perumahan No Jenis Gedung Pemakaia

n air rata rata perhari (liter)

Jangka waktu rata rata pemakaian perhari (jam)

Perbandinga n Luas Lantai efektif/total (%)

Keterangan

1 Rumah tipe C 250 8 – 10 Setiap penghuni

2 Rumah tipe D 160 – 250 8 – 10 Setiap penghuni

3 Rumah tipe E 150 -250 8 – 10 Setiap penghuni

4 Rumah tipe F 140 -250 8 – 10 Setiap penghuni

Sumber:http://www.purewatercare.com/cara_menghitung_kebutuhan_air_dan_ka pasitas_tangki.php

Dengan standard kebutuhan air setiap penghuni adalah sebesar 250

liter/hari.org (untuk keperluan rumah tangga)

(53)

penghuni didalam perumahan tpl dapat dihitung sebagai berikut :

Kebutuhan air penghuni perumahan = Total Penghuni x kebutuhan air rata rata = 700 org x 250 liter/hari.org

= 175.000 liter/hari

4.3 Kebutuhan Air Bersih Pada Mess

Pada perumahan ini terdapat 7 mess dimana 1 mess terdiri dari 20 kamar dan dalam 1 kamar terdapat masing masing 2 pekerja.Diperkirakan kebutuhan air tiap orang nya adalah sebesar 120 liter/hari. Maka kebutuhan air bersih pada mess pekerja dalam kompleks perumahan ini ialah :

Jumlah orang = 7 x 40 org = 280 org

Kebutuhan air per orang = 120 liter/hari.org

Total kebutuhan air per hari = 280 org x 120 liter/hari.org = 33.600 liter/hari

4.4. Kebutuhan Air Bersih Untuk Kantin

Pada kompleks perumahan ini terdapat 2 kantin dan jumlah orang yang berkunjung di kantin tersebut yaitu sekitar 200 orang perharinya dimana kebutuhan air pada setiap orang nya sebesar 30 liter/hari.Kebutuhan total kantin pada setiap harinya :

Jumlah pengunjung = 200 org

Kebutuhan air per orang = 30 liter/hari.org Kebutuhan air total per hari = 200 x 30 liter/hari.org

= 6000 liter/hari.org

4.5 Kebutuhan Air Untuk Fasilitas Lainnya

Pada kompleks perumahan terdapat 1 unit puskesmas dan diperkirakan jumlah kebutuhan air dalam puskesmas yaitu sekitar 400 liter/hari.

Adapun fasilitas lainnya seperti 1 lapangan bola kaki, 1 lapangan futsal

dan juga 1 lapangan volley. Diperkirakan setiap harinya terdapat kurang lebih 60

pengunjung dan kebutuhan setiap orangnya sekitar 20 liter/hari.org. maka jumlah

kebutuhan air bersih perharinya adalah :

(54)

Q total = 175.000 liter/hari + 33.600 liter/hari + 6000 liter/hari + 1600 liter/hari = 216.700 liter/hari

4.6 Kapasitas Aliran Pipa

Dalam merencanakan suatu jaringan pipa untuk pendistribusian air bersih hal yang penting dilakukan terlebih dahulu adalah menentukan besarnya kapasitas aliran fluida yang mengalir pada masing-masing 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% adalah = 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 TPL adalah :

= 10% (216.700 liter/hari) + 216.700 liter/hari

= 237.820 liter/hari

Total kapasitas air yang di distribusikan adalah 237.820 liter = 0,0027525453

m

³

/s

(55)

4.7 Perkiraan Beban Puncak

Berikut tabel perkiraan kapasitas air ang digunakan pada tiap jam nya.

Table 4.2 Estimasi Pemakaian Air Per Hari (liter)

Jam Rumah Mess Kantin Fasilitas lainnya Total

00.00 - 01.00 1750 336 0 0 2086

01.00 - 02.00 1750 336 0 0 2086

02.00 - 03.00 1750 336 60 16 2162

03.00 - 04.00 3500 336 60 16 3912

04.00 - 05.00 8750 1344 300 32 10426

05.00 - 06.00 12250 1680 300 64 14294

06.00 - 07.00 17500 2352 600 64 20516

07.00 - 08.00 14000 4032 600 96 18728

08.00 - 09.00 3500 1344 300 96 5240

09.00 - 10.00 3500 672 300 128 4600

10.00 - 11.00 3500 336 300 128 4264

11.00 - 12.00 3500 336 300 48 4184

12.00 - 13.00 3500 336 300 48 4184

13.00 - 14.00 8750 1680 600 96 11126

14.00 - 15.00 5250 672 300 96 6318

15.00 - 16.00 3500 672 300 64 4536

16.00 - 17.00 10500 672 300 144 11616

17.00 - 18.00 28000 5712 300 256 34268

18.00 - 19.00 10500 2688 600 128 13916

19.00 - 20.00 10500 2688 60 48 13296

20.00 - 21.00 8750 1680 60 16 10506

21.00 - 22.00 5250 1344 60 16 6670

22.00 - 23.00 3500 1344 0 0 4844

23.00 - 24.00 1750 672 0 0 2422

Total 175000 33600 6000 1600 216200

(56)

Gambar 4.1 Grafik Perkiraan Pemakaian Air Pada Beban Puncak

Kebutuhan air jam puncak diartikan sebagai pemakaian air tertinggi pada jam-jam tertentu selama periode satu hari, besarnya 1,56 kali kebutuhan harian rata-rata. Kebutuhan air jam puncak (Qpeak)

Dengan rumus : Qpeak  (C1) (Q rata  rata)

Qpeak = (1,56 ) (0.009518889 m3/detik) = 0,014849466 m3/detik

0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 0.01

00.00 -… 01.00 -… 02.00 -… 03.00 -… 04.00 -… 05.00 -… 06.00 -… 07.00 -… 08.00 -… 09.00 -… 10.00 -… 11.00 -… 12.00 -… 13.00 -… 14.00 -… 15.00 -… 16.00 -… 17.00 -… 18.00 -… 19.00 -… 20.00 -… 21.00 -… 22.00 -… 23.00 -…

Grafik Estimasi Beban Puncak

kapasitas air(m3/dtk)

(57)

Berikut gambar dari peta aliran pendistribusian perumahan :

(58)

lain nya adalah :

1. tahan pecah 2. tahan lama

3. sambungannya menggunakan ulir 4. permukaannya kuat

5. tahan terhadap tekanan/ beban dari luar

6. harga terjangkau dan banyak terdapat dipasaran

Ukuran pipa galvanis yang digunakan adalah pipa dengan diameter 2 inci, 3 inci dan 4 inci.

Pipa ini diletakkan dengan posisi diatas tanah dengan beberapa tujuan seperti berikut ini :

1. jenis tanah yang berada dekat dengan sumber air 2. untuk mempermudah perawatan

4.9 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 memoeroleh kesetimbangan aliran fluida pada setiap pipa

Head loses ( kerugian head ) yang terjadi dapat dihitung Dengan menggunakan rumus empiris.

Yaitu :

(59)

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

= 0.005124562 m3/detik

C = koefisien kekasaran pipa Hazen – Williams = 120 ( untuk pipa galvanize iron )

L = Panjang Pipa = 34 m

d = Diameter pipa = 0,1016 m Sehingga diperoleh :

=

0.196076569 m3/s

Perhitungan secara manual :

Gambar 4.3 Loop I literasi 1

(60)

3 70 0.0508 0.001777909 0.023464424 1.642509678 923.8435025 4 70 0.0508 0.000627497 0.003417109 0.239197628 381.193262 5 20 0.0762 -0.003241635 -0.009975812 -0.199516247 61.5480297 6 106 0.1016 -0.009724904 -0.018865557 -1.999749068 205.6317542

0.34402924 1701.317777

Gambar 4.4 Loop II literasi 1 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 70 0.0508 -0.001777909 -0.023464424 -1.642509678 923.8435025 7 32 0.0762 0.003346652 0.010581913 0.338621218 101.1820824 8 32 0.0762 -0.001150412 -0.001467619 -0.046963822 40.82348101 9 70 0.0508 0.001673326 0.020974968 1.46824775 877.4427398

0.117395468 1943.291806

(61)

Gambar 4.5 Loop III literasi 1

LOOP 3

Pipa

Panjang (L)

Laju Aliran

Head Loss

(hl) hl/Q

no (m) (m) (m³/s) Hf (m)

Rumus

9 70 0.0508 -0.001673326 -0.020974968 -1.46824775 877.4427398 10 38 0.0762 0.001673326 0.002935342 0.111542993 66.65945139 11 70 0.0508 0.001673326 0.020974968 1.46824775 877.4427398 12 38 0.0762 -0.000737795 -0.000645232 -0.024518806 33.23254575

0.087024187 1854.777477

Gambar 4.6 Loop IV literasi 1

(62)

15 70 0.0508 0.000973096 0.007694232 0.538596257 553.4872791 16 38 0.0762 -0.000894881 -0.000922148 -0.035041609 39.15784239

0.205330798 1063.319851

Gambar 4.7 Loop V literasi 1 LOOP 5

Pipa

Panjang (L)

Laju Aliran

Head Loss

(hl) hl/Q

no (m) (m) (m³/s) Hf (m)

Rumus

4 70 0.0508 -0.000627497 -0.003417109 -0.239197628 381.193262 8 32 0.0762 0.001150412 0.001467619 0.046963822 40.82348101 13 70 0.0508 0.000737795 0.004610609 0.322742656 437.442184 14 32 0.0762 -0.00210182 -0.004475447 -0.14321429 68.13822778

-0.01270544 927.5971547

(63)

Gambar 4.8 Loop VI literasi 1 LOOP 6

Pipa

Panjang (L)

Laju Aliran

Head Loss

(hl) hl/Q

no (m) (m) (m³/s) Hf (m)

Rumus

14 32 0.0762 0.00210182 0.004475447 0.14321429 68.13822778 19 60.4 0.0508 0.000596586 0.003112235 0.187979013 315.0912239 20 32 0.0762 -0.00154829 0.002542503 -0.081360089 52.54835243 21 60.4 0.0508 -0.000700606 0.004189902 -0.253070099 361.216003

-0.003236885 796.9938071

Gambar 4.9 Loop VII literasi 1

(64)

18 38 0.0762 -0.000710904 -0.000602400 -0.022891199 32.20012621 19 60.4 0.0508 -0.000596586 -0.003112235 -0.187979013 315.0912239

-0.073277305 624.9672071

Gambar 4.10 Loop VIII literasi 1 LOOP 8

Pipa

Panjang (L)

Laju Aliran

Head Loss

(hl) hl/Q

no (m) (m) (m³/s) Hf (m)

Rumus

18 38 0.0762 0.000710904 0.000602400 0.022891199 32.20012621 24 39.6 0.0508 0.000062337 0.000047682 0.001888219 30.29050184 25 38 0.0762 -0.000656675 -0.000520155 -0.019765903 30.09997744 26 39.6 0.0508 -0.000355452 -0.001194049 -0.04728433 133.0259207

-0.042270815 225.6165262

(65)

Gambar 4.11 Loop IX literasi 1 LOOP 9

Pipa

Panjang (L)

Laju Aliran

Head Loss

(hl) hl/Q

no (m) (m) (m³/s) Hf (m)

Rumus

20 32 0.0762 0.00154829 0.002542503 0.081360089 52.54835243 22 39.6 0.0508 -0.000774145 -0.005039629 -0.1995693 257.7931788 23 28 0.0762 -0.00123213 -0.001666285 -0.046655976 37.86611475 26 39.6 0.0508 0.000355452 0.001194049 0.04728433 133.0259207 27 4 0.0762 -0.001020235 -0.001175249 -0.004700998 4.607759891

-0.122281856 485.8413265

Gambar 4.12 Loop X literasi 1

(66)

29 28 0.0762 -0.000561774 -0.000389694 -0.010911431 19.4231688 30 58.6 0.0508 -0.000479162 -0.002074769 -0.121581436 253.7376418

-0.058965002 437.8439291

Gambar 4.13 Loop XI literasi 1

LOOP 11

Pipa

Panjang (L)

Laju Aliran

Head Loss

(hl) hl/Q

no (m) (m) (m³/s) Hf (m)

Rumus

29 28 0.0762 0.000561774 0.000389694 0.010911431 19.4231688 31 55.4 0.0508 0.000150435 0.000243317 0.01347977 89.60527791 32 28 0.0762 -0.000539245 -0.000361276 -0.010115725 18.75905265 33 55.4 0.0508 -0.00024076 -0.000580776 -0.032174963 133.6391543

-0.017899487 261.4266537

(67)

Gambar 4.14 Loop XII literasi 1 LOOP 12

Pipa

Panjang (L)

Laju Aliran

Head Loss

(hl) hl/Q

no (m) (m) (m³/s) Hf (m)

Rumus

33 55.4 0.0508 0.00024076 0.000580776 0.032174963 133.6391543 34 20 0.0762 -0.00041768 -0.000225214 -0.004504281 10.78404737 37 8 0.1016 -0.000991161 -0.000276025 -0.002208201 2.227893118 40 47.4 0.1016 -0.001524864 -0.000612434 -0.029029375 19.03735362 41 20 0.0762 0.000593003 0.000430715 0.008614298 14.52656781

0.005047404 180.2150163

Gambar 4.15 Loop XIII literasi 1

(68)

37 8 0.1016 0.000991161 0.000276025 0.002208201 2.227893118 38 58 0.0762 -0.000533702 -0.000354436 -0.020557272 38.51826019 39 47 0.0762 -0.000380559 -0.000189590 -0.008910729 23.41484131

-0.007454632 98.69599888

Gambar 4.16 Loop XIV literasi 1 LOOP 14

Pipa

Panjang (L)

Laju Aliran

Head Loss

(hl) hl/Q

no (m) (m) (m³/s) Hf (m)

Rumus

38 58 0.0762 0.000533702 0.000354436 0.020557272 38.51826019 40 47.4 0.1016 0.001524864 0.000612434 0.029029375 19.03735362 42 14.6 0.1016 0.002117868 0.001124591 0.016419034 7.752623647 43 83 0.0762 -0.000907657 -0.000946651 -0.078572037 86.56578122 44 56 0.0762 -0.000907657 -0.000946651 -0.053012459 58.40582829

(69)

Gambar 4.17 Loop XV literasi 1 LOOP 15

Pipa

Panjang (L)

Laju Aliran

Head Loss

(hl) hl/Q

no (m) (m) (m³/s) Hf (m)

Rumus

30 58.6 0.0508 0.000479162 0.002074769 0.121581436 253.7376418 41 20 0.0762 -0.000593003 -0.000430715 -0.008614298 14.52656781 42 14.6 0.1016 -0.002117868 -0.001124591 -0.016419034 7.752623647 45 20 0.0762 0.001296654 0.001831299 0.03662598 28.24653284 46 44 0.1016 -0.003025526 -0.002175522 -0.095722958 31.63845177

0.037451125 335.9018178

(70)

45 20 0.0762 -0.001296654 -0.001831299 -0.03662598 28.24653284 47 20 0.0762 0.002161089 0.004711716 0.094234313 43.60501234 48 39.6 0.1016 -0.00432218 -0.004208546 -0.166658415 38.55887892

0.090519218 368.2036029

Gambar 4.19 Loop XVII literasi 1 LOOP 17

Pipa

Panjang (L)

Laju Aliran

Head Loss

(hl) hl/Q

no (m) (m) (m³/s) Hf (m)

Rumus

5 20 0.0762 0.003241635 0.009975812 0.199516247 61.5480297 21 60.4 0.0508 0.000700606 0.004189902 0.253070099 361.216003 47 20 0.0762 -0.002161089 -0.004711716 -0.094234313 43.60501234 49 60.4 0.1016 -0.006483269 -0.008910473 -0.53819258 83.01253273