PERANCANGAN SISTEM DISTRIBUSI AIR BERSIH
MENGGUNAKAN METODE HARDY CROSS
PADA PERUMAHAN
PT. INALUM POWER PLANT PARITOHAN
SKRIPSI
Skripsi ini Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana
Oleh
:GUNARTO SITUMORANG
110401047
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ABSTRAK
PT. Inalum Power Plant, Paritohan mempunyai komplek perumahan yang dihuni para karyawan. Dan setiap harinya membutuhkan supply air untuk memenuhi kebutuhan sehari-hari. Maka perancangan Jaringan Sistem Pemipaan dilakukan sebagai solusi untuk mendistribusikan air agar sampai ke konsumen dengan baik. Sebelum air dialirkan ke konsumen, air terlebih dahulu diambil menggunakan pompa dari sungai Simanimbo anak sungai Asahan menuju water treatment untuk diolah yang bertujuan agar air tersebut layak untuk dikonsumsi. Kemudia air dipompakan dari water treatment ke reservoir. Setelah air sampai di reservoir maka akan dengan mudah air tersebut untuk didistribusikan menuju tiap-tiap rumah dan fasilitas yang ada di komplek perumahan Inalum tersebut, dengan menggunakan jaringan pemipaan. Pada pendistribusiannya pemipaan dapat mengalami kerugian mayor dan minor yang diakibatkan oleh kekasaran pipa, panjang pipa, diameter pipa, kapasitas aliran, maupun komponen-komponen lain yang terpasang di sepanjang jaringan pemipaan.Dalam penelitian ini dilakukan perancangan jaringan pipa dan kemudian dinalisa. Untuk menghitung kerugian head mayor maupun kerugian head minor yang terjadi di sepanjang jaringan pipa dapat digunakan persamaan Hazzen Williams dimana kapasitas aliran pada jam puncak adalah sebesar 0,012 m3/detik atau setara dengan 41.2 m3/jam dengan total kerugian head adalah sebesar 5 m, sehingga ketinggian reservoir dirancang 5 meter dari loop pertama yang berada pada ketinggian 929.9 mdpl . Mengingat kondisi kontur wilayah perumahan Inalum, Paritohan yang berbukit, Maka reservoir ini dirancang diatas permukaan tanah tanpa tiang penyangga dengan ketinggian 934.9 m diatas permukaan laut dengan dengan panjang 3 meter, lebar 3 meter dan tinggi 5 m
ABSTRACT
PT. Inalum Power Plant, Paritohan has a housing complex inhabited by employees. And every day requires a supply of water to meet daily needs. Then design Piping System Network conducted as a solution to distribute the water to reach the customers well. Before the water supplied to consumers, the water must first be taken using a pump from the river tributaries Simanimbo Asahan towards water treatment to be processed that aims to make the water unfit for consumption. Then the water is pumped from the reservoir to the water treatment. Once the water in the reservoir until it will be easily distributed to the water to each house and the existing facilities in the Inalum housing complex, using a piping network. On the distribution piping can have major and minor damages caused by the roughness of the pipe, the pipe length, pipe diameter, flow capacity, as well as other components are installed along the pipeline network. In this research, the design of the pipeline and then dinalisa. To calculate the head loss major or head loss minor that occurred along the pipeline can be used equation Hazzen Williams wherein flow capacity at peak hours is equal to 0.012 m3 / second, equivalent to 41.2 m3 / h with total head loss amounted to 5.4 m so that the height of the reservoir designed as high as 5 meters from the first loop is at an altitude of 929.9 meters above sea level. Given the contour of the housing area Inalum, Paritohan hilly, so the reservoir is designed above the ground without a pillar with a height of 934.9 m above sea level with the 3 meter long, 3 meters wide and 5 m high
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas segala kasih dan karunia-Nya yang telah memberikan berkat, hikmat serta perlindungan mulai dari melakukan penelitian sampai saat ini, sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Penelitian Tugas Akhir di PT. INALUM POWER PLANT, PARITOHAN.
Penelitian ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun yang menjadi judul skripsi ini yaitu “ PERANCANGAN SISTEM DITRIBUSI AIR BERSIH MENGGUNAKAN METODE HARDY CROSS PADA PERUMAHAN INALUM POWER PLANT PARITOHAN”
Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penulis selama pelaksanaan Penelitian Tugas Akhir maupun dalam penyusunan laporan. Untuk itu, melalui pengantar ini penulis menyampaikan terima kasih kepada :
1. Kedua orang tua penulis, Ayahanda B. Situmorang (+) dan Ibunda K. Nainggolan, serta saudara-saudari penulis yaitu Hariaty, Rafika, Hotma, Jonel, Benyamin dan seluruh keluarga besar yang selalu memberikan doa dan dukungan yang begitu luar biasa dan tidak pernah lelah untuk menyemangati penulis.
2. Bapak Ir. A. Halim Nasution, Msc selaku Dosen Pembimbing yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
3. Bapak Ir. Zamanhuri, M.T dan Bapak Terang UHSG, S.T, M.T, sebagai dosen pembanding seminar tugas skripsi penulis yang banyak membimbing dan memberi saran pada penulis untuk menyelesaikan tugas skripsi ini.
4. Bapak Dr. Ing. Ir Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
5. Bapak Ir. M. Syahril Gultom, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
6. Bapak Manurung selaku pembimbing lapangan penulis di PT. INALUM, Paritohan yang telah membantu dan memberikan data tentang perumahan dan pendistribusian nya.
7. Seluruh teman-teman penulis, baik Mesin 2011 juga teman- teman yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah menemani dan memberikan masukan serta semangat kepada penulis
8. Teman spesial penulis Marisa Sriwulan yang selalu memberikan doa dan motivasi yang luar biasa.
Penulis menyadari bahwa laporan ini belum sempurna, baik segi teknik maupun segi materi. Oleh sebab itu, penulis juga mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca demi terciptanya laporan yang lebih baik di masa yang akan datang. Akhir kata, penulis berharap laporan ini dapat memberikan manfaat bagi pembacanya.
Medan, Juni 2016
Gunarto Situmorang NIM.110401047
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN
ABSTRAK... i
ABSTRACT ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR TABEL ... viii
DAFTAR GAMBAR ... ix DAFTAR NOTASI ... xi BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1 LatarBelakang ... 1 1.2 TujuanPenelitian ... 2 1.3 BatasanMasalah ... 2 1.4 ManfaatPenelitian ... 3 1.5 Metodologi Penulisan ... 3 1.6 SistematikaPenulisan ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1. Metode Pendistribusian air ... 5
2.1.1 Sistem Gravitasi ... 5
2.1.2 Sistem Pemompaan ... 5
2.2Kecepatan Dan Kapasitas Aliran Fluida ... 6
2.3Jenis Aliran ... 7
2.4Persamaan Bernoulli ... 8
2.5 Energi dan Head ... 10
2.6Kerugian Head ( Head Loss ) ... 12
2.6.1Head Loss Mayor (Hlf ) ... 12
2.6.1 Head Loss Minor (Hlm)... 16
2.7Persamaan Empiris untuk Aliran di dalam Pipa ... 18
2.8 Sistem Perpipaan Ganda ... 18
2.8.1 Sistem Pipa Seri ... 19
2.8.2 Sistem Perpipaan Susunan Paralel ... 19
2.9 Metode Hardy Cross ... 20
2.10 Sistem Jaringan Pipa ... 22
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 26
3.1Tempat dan Waktu Penelitian... 26
3.1.1 Tempat Penelitian ... 26
3.1.2Waktu Penelitian... 26
3.2 Prosedur Penelitian ... 26
3.3Perumahan ... 28
BAB IV ANALISA DATA ... 30
4.1 Jumlah Pemakaian Air ... 30
4.2Kebutuhan Air Bersih pada Komplek Perumahan Inalum ... 31
4.4 Estimasi Beban Puncak ... 33
4.5 Analisa Head Losses ... 39
4.6 Perhitungan Head Loss Minor (Hlm ) ... 56
4.7 Tangki Air (Reservoir) ... 57
4.7.1 Analisa Tangki Air (reservoir) ... 58
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 61
5.1 Kesimpulan ... 61
5.2 Saran ... 62
DAFTAR PUSTAKA ... xii LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Koefisien kekasaran pipa Hazen- William ... 15
Tabel 2.1Koefisen Kerugian Minor Komponen Pipa ... 17
Tabel 2.3 Kecepatan Aliran Air Bersih pada Sanitasi /Plambing ... 17
Tabel 2.4 Cara mencari Head losses ... 25
Tabel 3.1 Fasilitas Perumahan Inalum, Paritohan ... 28
Tabel 4.1 Pemakaian air rata –rata perhari ... 30
Tabel 4.2 Kebutuhan air bersih pada perumahan Inalum ... 32
Tabel 4.3 Estimasi pemakaian per hari ... 33
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Profil kecepatan pada saluran tertutup... 6
Gambar 2.2 Profil kecepatan pada saluran terbuka ... 6
Gambar 2.3 Illustrasi persamaan Bernoulli ... 9
Gambar 2.4 Diadram Moody... 13
Gambar 2.5 Koefisisen kerugian sisi masuk ... 16
Gambar 2.6 Pipa yang dihubungkan secara seri ... 19
Gambar 2.7 Pipa yang dihubungkan secara pararel ... 20
Gambar 2.8 Jaringan Pipa ... 21
Gambar 2.9 Sistem Jaringan Pipa ... 22
Gambar 3. 1Alur pengerjaan skripsi ... 27
Gambar 3.2 Peta perumahan Inalum, Paritohan... 29
Gambar 4.1Grafik estimasi beban puncak ... 35
Gambar 4.2 Peta aliran distribusi air bersih... 37
Gambar 4.3 Kontur wilayah Perumahan Inalum ... 38
Gambar 4.4 Loop I iterasi 1 ... 40
Gambar 4.5 Loop II iterasi 1 ... 41
Gambar 4.6 Loop III iterasi 1 ... 42
Gambar 4.7 LoopVI iterasi 1 ... 43
Gambar 4.8 Loop V iterasi 1 ... 44
Gambar 4.10 Loop VII iterasi 1... 46 Gambar 4.11 LoopVIII iterasi 1 ... 47
DAFTAR NOTASI
SIMBOL KETERANGAN ρ massa jenis kg/m3 SATUAN m massa kg V volume m³υ
volume jenis m3/kg𝛾𝛾 berat jenis fluida N/m3
𝑔𝑔 percepatan gravitasi m/s2
P Tekanan N/m2
T Temperatur K
ν
Viskositas kinematik m2/sμ 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
Ht head loss total m
Hlf head loss mayor m
f faktor gesekan
Hf kerugian gesekan dalam pipa m
C koefisien kekasaran pipa Hazen – Williams
K koefisien minor losses
L/D panjang ekivalen m
Re Reynolds
EF energi tekanan Joule
Ek Energi kinetic Joule
