BAB IV ANALISA SISTEM PEMIPAAN DAN PEMILIHAN POMPA

BAB IV

ANALISA SISTEM PEMIPAAN DAN PEMILIHAN POMPA

4. 1. Perhitungan Kapasitas Aliran Air Bersih

Berdasarkan acuan dari hasil pengkajian Puslitbang Permukiman Dep. Kimpraswil tahun 2010 dan Permen Kesehatan RI No. : 986/Menkes/Per/XI/1992, maka cara perhitungan total kapasitas aliran dapat dihitung berdasarkan standar tabel kebutuhan air per orang per hari :

Tabel 4.1 Kebutuhan Air Dingin Minimum Per Orang Per Hari

Perencanaan sistem pemipaan ini ditujukan pada gedung Restoran dengan jumlah kursi orang. Dan sesuai dengan buku acuan dari Sularso maka untuk perhitungan kebutuhan air per jam harus dibagi 24 dan kemudian ditambah 50%, sehingga didapat debit air sebagai berikut:

=1900 ₂₄ 15 /ℎ 1,5 = 1.781,25 (ltr/jam)

= 0,00049479 (m

³

/s) 4. 2. Perhitungan Volume Reservoir

Perhitungan pada reservoir bawah menggunakan perencanaan agar mampu menyediakan kebutuhan air dalam 1(satu) hari dan ditambahkan faktor safety 0.25, sehingga didapat :

• Volume Reservoir Bawah = Q x 24 jam x 1,25

= 0,00049479 _!" x 3600 sec x 24 x 1,25

= 53,4373 m3

Desain reservoir bawah yang sudah dibuat untuk gedung tersebut terdiri dari 3 buah Reservoir total kapasitasnya 350 m3 _{sehingga reservoir bawah ini mencukupi}

untuk kebutuhan air bersih.

Sedangkan untuk volume reservoir yang ada di atap gedung beban puncak yang terjadi selama 60 menit, sehingga tangki atap harus mampu menyediakan air selama 60 menit :

• Volume Reservoir Atas = Q x 1 jam

= 0,00049479 _!" x 3600 sec

Dan menyesuaikan ukuran tangki yang ada dipasaran maka dipilih tangki dengan kapasitas 2000 ltr dan diberikan cadangan 2 buah tangki lagi. Reservoire atas mencukupi untuk sistem tersebut.

Gambar 4.1 Tangki Reservoir Atas (Sumber: www.tokopedia.com) 4. 3. Perhitungan Desain Instalasi Sistem Pemipaan

Desain instalasi pipa ini adalah desian sistem pemipaan dari tempat penampungan air di lantai dasar menuju ketempat reservoir yang ada di atap gedung kantin lantai 3 PT Astra Daihatsu Motor.

Tabel 4.2 Total Panjang Pipa

NO. PIPA PANJANG PIPA (m) UKURAN (ø) inch

1 1 1 1/2 2 1,5 1 1/2 3 1 1 1/2 4 1 1 1/2 5 1 3 6 3 1 1/2 7 2 1 1/2 8 11 1 1/2 9 0,5 1 1/2 10 10,5 1 1/2 11 12,5 1 1/2 12 6 1 1/2 13 18,5 1 1/2 14 12,5 1 1/2 15 0,3 1 1/2 16 16 1 1/2 17 6 1 1/2 18 12 1 1/2 19 8 1 1/2 20 12,5 1 1/2 21 0,2 1 1/2 22 1 1 1/2 23 0,2 1 1/2 24 18 1 1/2 25 12 1 1/2 26 6,5 1 1/2 27 12,5 1 1/2 28 0,3 1 1/2 29 12,5 1 1/2 30 4 1 1/2 31 12,5 1 1/2 32 16 1 1/2 33 0,2 1 1/2 34 12 1 1/2 35 12 1 1/2 36 12 1 1/2 37 0,3 1 1/2 38 12,5 1 1/2 39 12,5 1 1/2 40 12,5 1 1/2 41 12 1 1/2 42 0,2 1 1/2 43 6 1 1/2 44 8 1 1/2 45 3 1 1/2 335,7

Gambar 4.3 Rancangan Sistem Pemipaan Gedung Kantin Berlantai 3 4. 4. Perencanaan dan Perhitungan Diameter Pipa Air

Perencanaan diameter pipa ini, untuk kecepatan aliran V, penulis menggunakan asumsi kecepatan aliran V = 1.0 m/s, sehingga didapat Diameter pipa sebagai berikut:

# = $

%& '(

Dimana : D = Diameter dalam pipa (m) Q = Kapasitas aliran (m3_/s)

Sehingga :

# = )4 0,00049479 *

+

,-3,14 1.0 *,- = 0,0251059 * = 0,99 -ℎ

Dengan menyesuaikan pipa yang terpasang, maka diameter nominal

(DN) pipa yang digunakan = 1 ½ inch dan ukuran nominal pipa (NPS) = 40 dengan inside diameter (ID) = 40,9 mm = 0,0409 m (Standard Pipe Schedule 40 ASTM A53). Maka kecepatan aliran dalam pipa sebenarnya

adalah:

0 =_1#4 ₂=4 0,00049479_{1 0,04092} = 0,377 * ,-4. 5. Perhitungan dan Pemilihan Pompa

4.5.1. Perhitungan Head Total

Untuk menghitung head total pompa digunakan rumus sebagai berikut,

3454= ℎ6+ 8ℎ9+ ℎ:+; 2

2<

Diketahui :

Htot : Head total pompa (m)

ha : Head Statis total (m)

∆hp : Perbedaan tekanan yang bekerja pada kedua permukaan air (m)

hl : Berbagai kerugian head pipa, katup, belokan, sambungan, dll (m)

V2_{/2g : Head kecepatan keluar (m)}

Gambar 4.4 Head Total Pompa (Sumber : www.pumpfundamentals.com) ha = hd + hs

= 17,4 + (-3,5) = 13,9 m

∆hp = 0 (Reservoir bawah dan Reservoir atas tekanan air-nya sama)

Perhitungan hl (Head Loss)

Head Kerugian dalam pipa

Sebelum menentukan head kerugian gesek akibat panjang pipa, terlebih dahulu harus diketahui jenis aliran yang terjadi dalam pipa, laminer atau turbulen.

=, = 0 . #_; Dimana:

V : Kecepatan aliran di dalam pipa (m/s) D : Diameter dalam pipa (m)

v : viskositas knematik zat cair

Air suhu T=25o_{C = 8,93 x 10}-7_(m2_{/s) (didapat dari table 2.2}

Sifat fisik air)

=, = 0,377 > *,-?.0,0409 * 8,93 10AB _*2

,-= 17.266,85

Karena Re>4000, maka aliran bersifat Turbulen.

Untuk rumus menghitung kerugian dalam pipa digunakan rumus sebagai berikut:

Head kerugian dalam pipa Diameter 1 ½ inch

g V D L f H_l . 2 . . 2 =

Untuk aliran turbulen, rumus untuk perhitungan f adalah sebagai

berikut : D f =0,020+ 0,0005 0,0409 0005 , 0 020 , 0 + = f = 0,0322 81 , 9 . 2 377 , 0 . 0409 , 0 7 , 334 . 0322 , 0 2 = l H = 1,9089 m

Head kerugian dalam pipa Diameter 3 inch 0₂ =_1#4 ₂=4 0,00049479_{1 0,07792} = 0,104 * =, = D,ED% >GHIF?.D,DBBJ K,J+ L EDMN FO GHI = 9.072,3404

Karena Re>4000, maka aliran bersifat Turbulen.

g V D L f h_l . 2 . . 2 = D f =0,020+0,0005 0,0779 0005 , 0 020 , 0 + = = 0,02642 81 , 9 2 104 , 0 0779 , 0 1 02642 , 0 2 x x x h_l = = 0.0002 m

Head kerugian pembesaran penampang pipa

ℎP = Q 01 R 02 2

2.

Dimana f = 1 (acuan buku Sularso Pompa & Kompresor hal. 36)

V1 = 0,377 m/s

V2 = 0,104 m/s

∅ 1,5

ℎ

P

= 1

D,+BB >

F

G?AD,ED%>FG? O

2 L J,KE _GOF = 0,0038 m

Head kerugian pengecilan penampang pipa D1 : 1,5 inch = 0,0409 m

D2 : 3 inch = 0,0779 m

D1/D2 = 0,5 , maka nilai f = 0,29 (Lihat tabel koefisien kerugian

pipa dengan pengecilan penampang. Buku Sularso Pompa & Kompresor hal.36) ℎP = Q 01 2 2. = 0,29 _{2 9,81}0,377 2 = 0,0021 m

Head Kerugian pada belokan

Kerugian gesekan pada belokan pipa (elbow 90°) Dimana :

Diameter elbow 90° (ID) = 0,0409 m (1,5 inch) Radius = 0,0805 m (1,5inch)

R/D = 0,0805/0,0409

= 1,97 = 2,0

Maka, f = 0,15 ( Lihat Buku Sularso Pompa & Kompresor hal.34

Gb.211 koefisien kerugian pada belokan)

ℎ

P !:S5T

= 0,15

D,+BB

O

2 L J,KE

= 0,001087 *

Jumlah elbow yang digunakan = 31

Maka untuk total kerugian pada elbow,

h

f = 31 x 0,001087 = 0,0337 m

Head kerugian pada percabangan Tee Dimana :

V = 0,377 m/s

Sudut (θ) = 90º

Mencari kerugian gesek dari pipa 1 ke 2 dengan menggunakan rumus :

Karena Q2/Q3 = 1,0 maka untuk f1 dan f2 = 1,29 (dari Tabel 2.19

koefisien kerugian percabangan buku Sularso Pompa & Kompresor hal.38)

ℎ

PEA2

= Q

E(U

O

2< Harga f1= 1,29

Maka untuk kerugian percabangan tersebut,

ℎ

PEA2

= 1,29

0,377

2

2 9,81 = 0,009344 *

Mencari kerugian gesek dari pipa 1 ke 3 dengan menggunakan rumus :

ℎ

PEA+

= Q

2(U

O

Harga f2= 1,29 (dari Tabel 2.19 koefisien kerugian percabangan buku Sularso Pompa & Kompresor hal.38)

Maka untuk kerugian gesek yang didapat,

ℎ

PEA+

= 1,29

0,377

2

2 9,81 = 0,009344 *

Head Kerugian pada Gate Valve

Gate valve f = 0,19 (dari ASHRAE Handbook (2001, p. 35.1)

ℎ

P

= Q

(

O

2<

= 0,19

D,+BBO

2 L J,KE

= 0,00138 *

Jumlah Gate valve yang digunakan adalah 2 unit, maka

h

f= 2 x 0,00206 m = 0,00412 m

Head Kerugian pada Check valve

Check valve f = 2,5 (dari ASHRAE Handbook (2001, p. 35.1)

ℎ

P

= Q

0

2

2 = 2,5

0,377

2

2 9,81 = 0,0181 *

Head Kerugian pada katup isap dengan sarigan

Katup isap dengan saringan f = 2.04 (dari Tabel 2.20 koefisien

kerugian berbagai katup buku Sularso Pompa & Kompresor hal.39)

ℎ

P

= Q

(

O

2<

= 2,04

D,+BBO

2 L J,KE

= 0,01478 *

Dari perhitungan diatas maka dapat di jumlah total Head Loss yang terjadi

Tabel 4.3 Total Head Loss NO HEAD LOSS PANJANG (m) atau Hf Hf TOTAL JUMLAH (pcs) (m) (m) Pipa Hisap (Suction Pipe)

1 Gesekan pada Pipa (Ø 1 1/2

inch) 3 m 0.005703 0.017109

2 Gate Valve 1 pcs 0.00138 0.00138

3 Katup hisap dengan saringan 1 pcs 0.01478 0.01478 4 Belokan pipa (Elbow 90°) 3 pcs 0.001087 0.003261

Total 0.03653

Pipa Buang (Discharge Pipe)

1 Gate Valve 1 pcs 0,00206 0.00206

2 Gesekan pada Pipa (Ø 1 1/2

inch) 334,7 m 0.005703 1.9088

3 Gesekan pada Pipa (Ø 3 inch) 1 m 0.0002 0.0161 4 Pembesaran Pipa (Ø 1 1/2 - 3

inch) 1 pcs 0.0038 0.0038

5 Pengecilan Pipa (Ø 1 1/2 - 3

inch) 1 pcs 0.0021 0.0021

6 Belokan pipa (Elbow 90°) 28 pcs 0.001087 0.03044 7 Percabangan Tee (Pipa 1-2) 1 pcs 0.009344 0.009344 8 Percabangan Tee (Pipa 1-3) 1 pcs 0.009344 0.009344

9 Check Valve 1 pcs 0,0181 0,0181

Total 2.000009

Sehingga Htot yang terjadi pada sistem pemipaan gedung kantin berlantai 3

PT Astra Daihatsu Motor adalah :

3454 = ℎ6+ 8ℎ9+ ℎ:+; 2 2< 3454 = 13,9 + 0 + 2,036539 + 0,377 2 2 9,81 = 15,9438 * 4.5.2. Pemilihan Pompa Diketahui: Q = 0,00049479 m3_{/s = 0,0296874 m}3_/min Htot = 15,9438 m

Berdasarkan Diagram Pemilihan Pompa Standard maka didapat Pompa dengan spesifikasi sebagai berikut :

Gambar 4.5 Diagram Pemilihan Pompa Standar

Berdasarkan diagram pemilihan pompa standard (Buku Solarso Pompa & Kompresor hal.52 )

Tipe Pompa yang dibutuhkan

Pompa yang dipilih adalah : 40 x 32A2 – 5 0,75

Arti dari kode tersebut adalah 40 = Diameter isap (40 mm) 32 = Diameter buang (32 mm) A = Type rumah

₂ = Jumlah katub (berarti katubnya 2 dan 3000rpm) 5 = Frekuensi (50 Hz)

0,75 = Daya motor (0,75 kW = 1,0058 HP)

Pompa yang terpasang pada sistem pemipaan gedung tersebut adalah : POMPA CENTRIFUGAL: Merk : EBARA Kapasitas : 100 Ltr/min Power : 3 HP / 50 Hz / 3 Phase / 2870 Rpm / 380 V Head : 30 m

Jumlah pompa yang terpasang pada sistem total ada 2 unit. (1 pompa utama, dan yang 1 pompa cadangan).

4.5.3. Perhitungan Net Positive Suction Head (NPSH)

Perhitungan NPSH digunakan sebagai ukuran keamanan pompa terhadap terjadinya kavitasi. Nilai supaya pompa tidak mengalami kavitasi adalah :

NPSH yang tersedia (NPSHa) > NPSH yang dibutuhkan (NPSHr) = ( hsv

>

Hsvn )

hsv (NPSH yang tersedia) hXY =Pa_{\ +}];_{\ R ℎ R ℎ}

Dimana:

hsv : NPSH yang tersedia (m)

Pa : Tekanan pada permukaan cairan (1 atm = 10332,274 kgf/m²) Pv : Tekanan uap jenuh (25o_{C = 322,85 kgf/m²)}

γ : Berat jenis air (1000 kgf/m³) hs : Head isap statis ( -3,5 m)

hls : Kerugian head dalam pipa isap (0,03653 m)

hXY =10332,275 kgf/* 2 1000 Q/*+ +322,85 Q/* 2 1000 Q/*+ R R3,5 * R 0,03653 * = 14,119 m Hsvn ( NPSH yang diperlukan) Hsvn = σ x Hn Dimana : Hsvn : NPSH yang dibutuhkan (m) σ : Koefisien kavitasi Hn : Head total (m) Dimana : Q = Kapasitas 0,00049479 m

³

/s = 0,0296874 m³/min = ₃ D,a_D,Ba = 2870 D,D2JbKB% _Ea,J%+Kc,Ndc,d = 61,9064

Nilai besaran σ (koefisien kavitasi) didapat dari grafik hubungan koefisien kavitasi dan ns (Kecepatan spesifik).

Karena ns = 61,97404 atau < 100, maka didapat σ = 0,03

Hsvn = 0,03 x 15,9438 m = 0,478314 m

Berdasarkan hasil perhitungan, maka nilai untuk NPSH yang tersedia dan NPSH yang dibutuhkan adalah

NPSHa ( 14,119 m ) > NPSHr ( 0,478314 m ). Sehingga pompa tersebut dapat bekerja tanpa mengalami kavitasi.