i
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin
Disusun oleh :
Yohanes Acep Nanang Kardana NIM : 055214024
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
ii
FINAL PROJECT
Presented as Partial Fulfillment of the Requirements To Obtain the Sarjana TeknikDegree
In Mechanical Engineering
by :
Yohanes Acep Nanang Kardana Student Number : 055214024
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
TECHNOLOGY AND SCIENCE FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY0
ANALI$S KONSTRUIGI SISTEM PERPIPAAIY
HIDRAN
GEDUNG PUSAT ADMINISTRASI KAMPUS IU
TNTYERSITAS
SANATA DHARMA YOGYAKARTA
Tanggal,l I Descmber 20@
Tel*h disetujui oleh:
Pembimbing
MENGGIJNAKA}I CAE
y ffi^"t
?'
bpd:
f.
\ {" 1&.6.-*\\
^fr
\ ol* il -n-",
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya
yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan
di suatu Pergunran
Tinggr, dan sepanjang
pengetahuan
sayajuga tidak terdapat karya atau pendapat
yang pernah ditulis atau diterbitkan orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu
dalam naskah ini dan disebutkan
dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, 24 November 2009
,n4t
L--{71// /_
I----J
vi
pada sebuah model tiga dimensi dengan bantuan komputer sehingga dapat diketahui penyebaran besarnya tegangan dan angka keamanan pada setiap titik dari model.
Pada analisis ini akan dibuat model tiga dimensi dari sistem perpipaan hidran dengan perbandingan dimensi 1 : 1 dengan menggunakan software
SOLIDWork. Pada model tersebut kemudian dilakukan analisis aliran fluida menggunakan COSMOSFloWork untuk mengetahui besarnya tekanan fluida pada dinding bagian dalam pipa. Tekanan pada dinding dalam pipa merupakan beban kerja konstruksi sistem perpipaan yang mengakibatkan terjadinya tegangan pada konstruksi, untuk mengetahui besarnya tegangan yang tersebar pada elemen konstruksi perpipaan dilakukan analisis kekuatan konstruksi dengan metode elemen hingga (Finite Element Methode) menggunakan COSMOSWork.
Analisis konstruksi sistem perpipaan hidran dilakukan saat hidran beroperasi, yang menghasilkan tekanan fluida terbesar 719 kPa dan tegangan terbesarnya adalah 24 Mpa. Tekanan fluida dan tekanan terbesar terjadi pada konstruksi hidran di lantai basement ketika air mengalir keluar dari hidran di lantai empat. Pada posisi yang sama, angka keamanan yang terjadi adalah terkecil sebesar 14.
Kata kunci : Hidran, SOLIDWork, COSMOSFloWork, COSMOSWork, Finite Element Methode
Yang bertanda
tangan dibawah ini, saya mahasiswa
Universitas Sanata
Dharma :
Nama : Yohanes Acep Nanang Kardana
NomorMahasiswa :055214024
Demi Perkembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
*ANALISIS KONSTRUKSI SISTEM PERPIPAAN HIDRAN
GEDI]NG PUSAT AI}hIIMSTRASI KAMPUS ilI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
MENGGUNAKAII CAE''
Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan
kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,
mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan
data mendistribusikan
secara terbatas, dan mempublikasikannya
di Internet atau
media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya
maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan
nama saya
sebagai
penulis.
Demikian pernyataan
ini saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di Yogyakarta.
Pada
Tanggal:24 November
2009
Yang menyatakan.
, 4 , / l
, / l / , / ,
"#l t /*a
' , ' L ' I
-__ -/(Yohanes Acep Nanang K.)
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas cinta kasih
dan segala anugrah yang telah diberikanNya sehingga tugas akhir ini dapat
terselesaikan
dengan baik.
Penyusunan
tugas akhir ini tidak lepas dari peran banyak pihak yang
membantu baik secara fisik maupun moril. Oleh karena itu dengan segala
kerendahan
hati, penulis ingin menyampaikan
ucapan terimakasih kepada :
1. Bunda Maria atas kasih dan penyertaan yang tak kunjung henti pada
penulis.
2. Bapak Budi Sugiharto,
S.T.,M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik
Mesin dan pembimbing yang telah bersedia meluangkan waktu untuk
membimbing
penulis.
3. Bapak Yosef Agung Calryant4 S.T.'M.T., selaku Dekan FST-USD.
4. Bapak Ir. Rines, M.T., dan D. Dodi Purwadianto,
S.T.,M.T., selaku
dosen penguji yang telah memberikan kritik dan saran yang sangat
membangun.
5. Kedua orang fua penulis yang telah membesarkan dan selalu
memberikan
semangat
dan dukungan moral dan materi.
6. Seluruh dosen pengajar, staf laboratorim dan staf administrasi prodi
teknik mesin atas bimbingan dan bantuan selama penulis menimba
ilmu di Universitas Sanata
Dharma.
7. Serta semua pihak yang tidak mungkin penulis sebutkan satu persatu,
yang telah membantu dalam penyusunan tugas akhir ini secara
langsung maupul tidak langsung.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan
yang perlu diperbaiki
dalam penulisan tugas akhir ini, untuk itu penulis mengharapkan
masukan dan
kritik, serta saran dari berbagai pihak untuk menyempurnakannya.
Semoga tugas
akhir ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca. Tuhan Yesus
memberkati.
Yogyakart4 24 November 2009
4 t n
_.ftr6t'(
1X
x
HALAMAN JUDUL ... i
TITLE PAGE ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ... iii
HALAMAN PENGESAHAN ... iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v
INTISARI ... vi
HALAMAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ... vii
HALAMAN PERSEMBAHAN ... viii
KATA PENGANTAR ... ix
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR GAMBAR ... xiii
BAB I. PENDAHULUAN ... 1
1.l Latar Belakang Masalah... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian ... 3
BAB II. DASAR TEORI ... 4
2.1 Sistem Hidran ... 4
2.1.1 Sistem Perpipaan ... 4
2.1.2 Pompa dan Hydrophore ... 11
2.1.3 Sistem Penjernih Air ... 14
2.1.4 Bak Penampungan ... 14
xi
2.3.3 Modulus Geser ... 19
2.3.4 Massa Jenis ... 19
2.3.5 Tensile Strenght ... 20
2.3.6 Yield Strenght ... 20
2.4 Computer Aided Engineering (CAE) ... 21
2.4.1 Finite Element Analysis (FEA) ... 21
2.4.2 Computational Fluid Dynamic (CFD) ... 24
BAB III. LANGKAH ANALISIS ... 25
3.1 Spesifikasi Pipa Hidran dan Perangkat Analisis ... 25
3.1.1 Pipa Hidran ... 25
3.1.2 Perangkat Analisis ... 25
3.2 Metode dan Tata Kerja ... 26
3.2.1 Pengambilan data lapangan ... 26
3.2.2 Membuat model tiga dimensi ... 27
3.2.3 Menjalankan analisis aliran fluida ... 29
3.2.4 Analisis konstruksi dengan FEA ... 32
3.2.5 Melakukan analisis dengan beberapa asumsi ... 35
BAB IV. ANALISIS DATA ... 37
4.1 Data Hasil Analisis ... 37
4.2 Kesesuaian Data Hasil Analisis Dengan Teori ... 42
4.2.1 Tekanan ... 42
xii
xiii
Gambar 2.1. Reducing Tee ... 7
Gambar 2.2 Elbow (belokan) ... 8
Gambar 2.3 Cross ... 8
Gambar 2.4 Concentric Reducer dan Ecentric Reducer ... 9
Gambar 2.5 Udara tertekan karena bertambahnya volume air ... 13
Gambar 2.6 Kurva Tegangan dan Regangan ... 20
Gambar 2.7 Node pada element tetrahedral ... 22
Gambar 2.8 Model dan model setelah meshing ... 22
Gambar 2.9 Arah normal, shear dan principal stress ... 23
Gambar 3.1 bagian yang tertanam di tembok gedung (kuning) ... 28
Gambar 3.2 Tekanan pada lid bawah (dilambangkan panah warna biru) ... 30
Gambar 3.3 Tekanan pada lid atas ... 31
Gambar 3.4 Kumpulan fluid cell hasil meshing ... 32
Gambar 3.5 Pipa di lantai basement ... 34
xiv
Gambar 4.3b Posisi FOS terkecil ... 40
Gambar 4.4 Gambaran peningkatan tekanan dari lantai empat hingga
basement ... 41
1 I.1. Latar Belakang Masalah
Sistem perpipaan digunakan secara luas oleh masyarakat, hampir di setiap konstruksi mesin dan bangunan yang digunakan oleh masyarakat memiliki sistem perpipaan, atau dengan kata lain sistem perpipaan sangat dekat dengan masyarakat. Hal ini menyebabkan perlunya analisis kekuatan konstruksi yang teliti terhadap sistem perpipaan yang telah dibangun sehingga benar-benar aman ketika digunakan. Analisis tersebut perlu dilakukan di sistem hidran karena hidran merupakan sarana yang harus selalu siap digunakan setiap waktu dan tidak berfungsinya hidran pada saat dibutuhkan bisa menjadi sebuah bencana.
memiliki dimensi sangat besar karena sulit untuk diuji. Metode lain yang bisa digunakan adalah dengan menggunakan komputer, yaitu dengan membuat model kemudian menganalisisnya dengan perangkat lunak CAE (Computer Aided Engineering)
CAE (Computer Aided Engineering) adalah suatu perangkat lunak komputer yang digunakan untuk membantu menganalisis rancangan teknik dengan cara memperhitungkan model dari rancangan tersebut. CAE yang digunakan untuk analisis hidran ini adalah ”Cosmos Work”, dengan menggunakan
Cosmos Work analisis bisa dilakukan tanpa melakukan pengujian di laboratorium, tetapi dapat dilakukan dengan membuat model rancangan 3 dimensi kemudian menjalankan program analisisnya.
I.2. Perumusan Masalah
Pada penelitian ini akan dibuat model 3 dimensi dari kostruksi hidran di Gedung Administrasi Pusat Kampus III Sanata Dharma dengan skala 1 : 1 dari pipa hidran paling atas (di lantai 4) hingga pipa paling bawah dengan batas sambungan lasnya. Untuk mendapatkan titik-titik kritis dan juga FOS (Factor Of Safety) dari konstruksi, pada model tersebut akan dilakukan analisis aliran fluida dengan tekanan maksimum dari hydrophore sebagai tekanan sisi masuk untuk
gravitasi pada suhu kamar. Sifat-sifat material yang dimasukkan untuk analisis disesuaikan dengan material yang digunakan pada konstruksi asli.
I.3 Tujuan Dan Manfaat Penelitian
Tujuan penelitian, yaitu
1. Mengetahui penyebaran tekanan pada permukaan pipa dalam sistem
hidran.
2. Mengetahui penyebaran tegangan von mises yang terjadi pada konstruksi kerena beban-beban yang diterima.
3. Mengetahui FOS (Factor Of Safety) dari konstruksi yang dianalisis. Manfaat penelitian, yaitu
1. Mendapatkan jaminan keamanan kostruksi hidran yang dianalisis. 2. Mengetahui bagian-bagian konstruksi hidran yang mengalami beban
4 2.1 Sistem Hidran
Hidran merupakan sarana pemadam kebakaran yang menggunakan media
air untuk mematikan api. Air dari bak penampungan di alirkan melalui pipa-pipa
penyalur menggunakan pompa. Sistem hidran yang bekerja di Kampus 3
Universitas Sanata Dharma tediri atas :
1. Sistem perpipaan.
2. Pompa dan Hydrophore.
3. Sistem penjernih air.
4. Bak penampungan (reservoir).
2.3.1 Sistem Perpipaan
Sistem perpipaan pada hidran merupakan jalur utama distribusi air
dari lokasi sumber air (sumur) menuju reservoir dan juga dari reservoir
menuju titik penempatan kotak pemadam kebakaran di tiap lantai gedung.
Tanpa pipa maka tidak dapat disebut sebagai sistem hidran, tetapi hanya
Sistem perpipaan terdiri dari berbagai komponen yang menjadi
pendukung, sehingga dapat bekerja sesuai dengan fungsinya.
Komponen-komponen dari sistem perpipaan adalah pipa, sambungan, flanges, serta
komponen lain yang digunakan untuk mendistribusikan fluida.
a. Pipa
Pada dasarnya pipa merupakan tabung dengan bentuk silinder yang
panjang, di dalam tabung inilah fluida mengalir. Pada setiap perancangan
sistem perpipaan digunakan pipa dengan spesifikasi tertentu disesuaikan
dengan kondisi perancangannya, kondisi perancangan ini meliputi :
1. Tekanan rancang (design pressure).
2. Temperatur rancang (design temperature).
3. Dampak lingkungan (ambient effects).
4. Beban Dinamik (dynamic effects).
5. Beban berat (weight effects).
6. Beban termal (thermal expansion and contraction effects).
7. Dampak pergerakan tumpuan (effects of support, anchor and
terminal movement).
8. Dampak penurunan ductility (reduced ductility effects).
9. Beban yang berubah secara siklik (cyclic effect).
Standard spesifikasi untuk setiap komponen sistem perpipaan
dikeluarkan oleh ASTM (American Society of Testing Materials) dan
ASME (The American Society of Mechanical Engineers).
Dalam spesifikasi pipa, terdapat istilah schedule, yang merupakan
istilah untuk pembagian kelas dalam pipa. Schedule ditulis dalam bentuk
penomoran untuk membedakan spesifikasi pipa, karena masing-masing
schedule memiliki spesifikasi tersendiri. Misal pada pipa dengan ukuran
nominal sebesar 1/8 NPS (Nominal Pipe Size), memilki ketebalan pipa
yang berbeda untuk masing-masing schedule.
Perbedaan schedule ini berguna untuk penggunaan pipa yang
berbeda pada ukuran nominal pipa yang sama. Perbedaan antara schedule
yang satu dengan schedule yang lain, terletak pada ketebalan pipa,
dihitung dari diameter luar (outside diameter). Semakin tebal sebuah pipa,
maka semakin kuat pipa tersebut.
Untuk keperluan dunia industri, berdasarkan kondisi tekanan kerja
yang digunakan dalam perancangan pipa dikenal pipa standard (STD)
untuk tekanan paling rendah. Kemudian Extra Strong (XS) untuk tekanan
yang lebih tinggi. Dan selanjutnya pipa untuk keperluan tekanan yang
lebih tinggi lagi dikenal Double Extra Strong (XXS).
b. Sambungan
Sambungan pipa merupakan bagian dari sistem perpipaan, yang
keperluan tertentu. Sambungan perpipaan dapat dikelompokkan menjadi
tiga, yaitu :
1. Sambungan dengan menggunakan pengelasan.
2. Sambungan dengan menggunakan ulir.
3. Sambungan menggunakan flens (flange).
Penggunaan jenis sambungan ini bergantung pada besar diameter
pipa serta besarnya tekanan. Untuk pipa dengan tekanan rendah dan
diameter dibawah 2 inci digunakan sambungan ulir.
Dari kedua kelompok jenis sambungan di atas, sambungan pipa
masih dibagi lagi dalam bentuk-bentuk tertentu, sesuai dengan kebutuhan
sistem perpipaan. Jenis-jenis sambungan tersebut adalah tee, elbow, cross,
dan reducer.
1. Tee (Sambungan Tee)
Sambungan Tee merupakan sambungan yang
menghubungkan pipa dengan pipa, sehingga menghasilkan
percabangan pipa. Gambar 2.1 memperlihatkan salah satu contoh
sambungan Tee.
2. Elbow (belokan)
Elbow adalah sambungan yang menghubungkan satu pipa
dengan pipa yang lain, untuk mengubah arah pipa dalam sudut
tertentu. Kebanyakan sudut yang digunakan adalah sebesar 900, namun terdapat juga elbow dengan sudut 450 untuk keperluan tertentu. Gambar 2.2 memperlihatkan contoh belokan pipa.
Gambar 2.2.Elbow 450 dan 900
3. Cross
Cross adalah sambungan antar satu pipa dengan pipa yang
lain sehingga menghasilkan empat percabangan pipa. Contoh dari
cross diperlihatkan pada Gambar 2.4
4. Reducer
Reducer adalah bagian dari sistem perpipaan yang
menghubungkan sebuah pipa dengan pipa yang berdiameter lebih
kecil. Hal ini bertujuan mengubah kecepatan aliran fluida yang
mengalir dalam pipa menjadi lebih tinggi dengan memanfaatkan
penyempitan luas pipa. Gambar 2.5 mempelihatkan contoh
Reducer.
Gambar 2.4. Consentric Reducer (kiri) dan Ecentric Reducer (kanan)
c. Perhitungan Pada Pipa
1. Tebal dinding pipa
Pipa yang digunakan dalam konstruksi hidran di Kampus 3
Universitas Sanata Dharma memiliki bahan AISI 1020. Pada
sambungan percabangan pipa menggunakan tipe reducer tee dan
pada ujung pipa yang terhubung pada lemari selang menggunakan
Consentric Reducer. Untuk menentukan ketebalan dinding pipa
) (
2 SE PY
D P t
+ ×
= ... (2.1)
Keterangan :
t = tebal pipa (inchi)
P = tekanan di dalam pipa ( psi )
D = diameter luar pipa ( inchi )
S = tegangan tarik yang diijinkan ( psi )
E = faktor kualitas
Y = koefisien yang tergabung dalam suhu dan bahan
2. Tekanan Pecah Pipa (Burst Pressure)
Pipa yang digunakan adalah jenis tube (pipa tabung)
percabangan dilakukan dengan cara pemasangan tee 900 kemudian di las dengan pipa saluran atau dengan penambahan flanges pada
setiap ujung tee, adapun hal yang perlu diperhitungkan dalam
memilih ukuran tube adalah tekanan pecah (burst pressure), hal ini
bertujuan untuk menentukan kualitas bahan dari tube itu sendiri.
Pada umumnya untuk menentukan tekanan pecah pada pipa dapat
dicari dengan Persamaan 2.2 (www.Hydraulic.com).
(
2 2)
P = Tekanan pecah (psi)
S = Minimum Ultimate Tensile Strength dari material (psi)
D = Diameter luar ( in )
d = Diameter dalam dari tube ( in )
2.3.2 Pompa dan Hydrophore
a. Pompa
Pompa hidrolis adalah sebuah mesin yang berfungsi mengubah
energi mekanis menjadi energi tekanan fluida (modul praktikum pompa
seri/parallel, Ir. YB. Lukiyanto). Pada sistem hidran pompa berfungsi
untuk mengalirkan air dari sumber air (sumur) ke bak penampungan
(reservoir) dan dari bak penampungan kedalam instalasi pipa hirant.
Pada sistem hidran di Kampus 3 Universitas Sanata Dharma
digunakan dua buah pompa centrifugal untuk mengalirkan air dari bak
penampungan ke instalasi pipa hidrant yaitu :
1. Pompa hidran utama
Merupakan pompa centrifugal yang memiliki daya 30 kW
dan beroperasi secara otomatis jika sistem hidran memerlukan debit
air yang besar. Pada saat beroperasi, pompa secara otomatis mati
menyala kembali ketika tekanan di dalam hydrophore turun hingga
4,5 kg/cm2 karena air mengalir ke keluar dari sistem hidran.
2. Pompa Jockey
Merupakan pompa centrifugal yang memiliki daya 5 kW
dan beroperasi untuk memenuhi kebutuhan air dengan debit kecil
seperti penyiraman taman (sistem hidran terintegrasi juga dengan
saluran pipa kecil untuk kebutuhan taman). Pada saat beroperasi,
pompa secara otomatis mati bila tekanan pada hydrophore
mencapai 6,8 kg/cm2 dan akan menyala kembali ketika tekanan di dalam hydrophore turun hingga 4,5 kg/cm2 karena air mengalir ke keluar dari sistem hidran.
Pompa jockey dan pompa hidran utama bekerja bergantian
diatur oleh panel kontrol otomatis. Jika debit air yang keluar kecil
maka yang bekerja hanya pompa jockey, dan pada limit tertentu
ketika ketika debit air yang keluar dibutuhkan besar maka pompa
hidran utama akan menyala dan pompa jockey akan mati.
Pompa hidran harus dapat bekerja setiap saat ketika
dibutuhkan karena merupakan sarana penanggulangan bencana
yang tak terduga. Penggerak pompa yang digunakan untuk hidran
adalah motor listrik, maka disediakan genset untuk menyuplai daya
listrik ke motor pompa bilamana listrik dari jaringan mati sehingga
b. Hydrophore
Hydrophore merupakan suatu bejana/tabung yang berfungsi untuk
mempertahankan atau menstabilkan kebutuhan tekanan fluida pada suatu
jaringan perpipaan.
Hydrophore bekerja berdasarkan Hukum Boyle yang menyatakan
bahwa jika temperatur (T) sejumlah gas yang diberikan dipertahankan
konstan, maka volume (V) gas akan berubah berbanding terbalik dengan
tekanan (P) absolut gas. Hukum Boyle dijelaskan dalam Persamaan 2.3
dan diilustrasikan dalam hydrophore pada Gambar 2.6.
1 2 2 1 P P V V = ...(2.3)
Gambar 2.5 Udara tertekan karena bertambahnya volume air.
Pada rumah pompa di Kampus III Universitas Sanata Dharma,
hidrophore yang digunakan untuk hidaran berkapasitas 500 liter dengan
memiliki tekanan ijin 15 kg/cm2, namun tekanan kerja maksimum hirant hanya 7,2 kg/cm2.
P1
V1 Udara
T1
Udara termampatkan dengan temperatur konstan
P1< P2
T1= T2
V1> V2
AIR
P1
V2Udara T1
2.3.3 Sistem Penjernih Air
Penjernihan air yang digunakan untuk hidran dilakukan sebelum
air masuk ke bak penampungan. Penjernihan dilakukan 3 tahap yaitu
pengendapan kotoran di bak pengendapan, penyaringan air dengan
saringan pasir dan yang ketiga adalah penyaringan air dengan saringan
karbon. Air yang telah bersih ditampung di reservoir yang terdapat di
bawah rumah pompa.
2.3.4 Bak Penampungan (Reservoir)
Reservoir merupakan tempat penampungan air yang akan
digunakan untuk menampung air guna keperluan hidran dan juga air
bersih. Reservoir ini berupa bak yang berdimensi 3,6 x 1 x 1 meter dan
berada di dalam tanah di bawah rumah pompa sehingga memudahkan
pengaliran air ke pompa-pompa. Bak ini didalamnya terbagi menjadi dua
ruang yang dipisahkan oleh gerbang air dimana salah satu ruang digunakan
untuk keperluan penampungan air bersih dan ruang lainnya untuk
penampungan air hidran. Gerbang air memungkinkan pemindahan air
bersih ke ruang hidran, namun tidak untuk sebaliknya.
Pemindahan air bersih ke bak hidran dimungkinkan untuk
mengantisipasi kondisi darurat bila air hidran habis ketika masih
diperlukan sehingga proses pemadaman tidak terganggu. Tetapi air hidran
penyaringannya air untuk hidran tidak diutamakan kebersihannya.
2.2 Dinamika Fluida
Dalam sistem perpipaan, gesekan yang diakibatkan oleh fluida dan pipa
atau house menyebabkan penurunan tekanan (preassure drop), ini harus
diperhitungkan pada saat perancangan perpipaan. Hal ini dikarenakan apabila
penurunan tekanan terjadi sangat besar maka kecepatan pada ujung nozle
penyemburan akan menjadi kecil sehingga jarak pemadaman kebakaran akan
menjadi kecil. Untuk mencari penurunan tekanan pada pipa lurus terlebih dahulu
harus diketahi kecepatan fluida (v), angka reynold (Re), faktor gesekan (ƒ) dan
penurunan head karena gesekan (hf ) yang dijabarkan pada Persamaan 2.4 – 2.10
1. Perhitungan kecepatan fluida
... (2.4)
v = kecepatan aliran (ft/sec)
Q = Debit (L/sec)
di = Diameter dalam pipa
2. Perhitungan Reynold Number (Re)
... (2.5)
Re = Bilangan Reynold
v = kecepatan aliran rata-rata (m/sec)
ρ = kerapatan fluida (kg/m2)
µ = viskositas dinamik (Pa detik)
Berdasarkan percobaan klasifikasi aliran fluida dalam pipa,
ditetapkan bahwa bilangan Reynold (Re) untuk :
- Lebih kecil dari 2000, aliran fluida disebut laminer.
- Antara 2000 s/d 4000, aliran fluida disebut transisi.
- Lebih besar dari 4000, aliran fluida disebut turbulen.
Sedangkan klasifikasi untuk aliran fluida di saluran terbuka
berdasarkan bilangan Reynold (Re) adalah :
- Re < 500, disebut aliran laminer.
- 500 < Re < 12500, disebut aliran transisi.
- Re > 12500, disebut aliran turbulen.
3. Perhitungan faktor gesekan
Rumus berikut berlaku untuk aliran laminer
Re 64 )
(FaktorGesekan f = ………...…….. (2.6)
Untuk aliran turbulen
4. Perhitungan kehilangan head gesekan (rumus Darcy) g V d L f h i f . 2 . . 2
= ………..….… (2.8)
f
h = Penurunan head karena gesekan (m)
L = Panjang pipa (m)
di = Diameter dalam pipa
g = Percepatan gravitasi
5. Persamaan Kontinuitas
ρ1 . g1 . V1 = ρ2 . g2 . V2 ……….………… (2.9)
6. Persamaan Bernaulli pada fluida nyata
∑
∑
+ + + + = ++ Z he hf
g V g P Z g V g P 2 2 2 2 1 2 1 1 . 2 . . 2 . ρ
ρ ………… (2.10)
Z = energi potensial (ketinggian) (m)
g P
.
ρ
= energi tekanan (m)g V
. 2
2
= energi kinetik (m)
e
2.3 Sifat Material
2.3.1 Modulus Elastis Bahan
Pada kurva tegangan regangan hasil pengujian bahan, deformasi
(regangan) di daerah elastik menunjukan sifat proporsional atau sebanding
lurus dengan tegangan. Hubungan lurus ini disebut modulus elastik, dan
dalam hal deformasi tarik disebut modulus elastik memanjang atau
modulus young yang dinyatakan dengan E pada Persamaan 2.11.
ε
τ
=E ... ( 2.11 )
Keterangan :
E = Modulus Elastisitas ( N/m2)
τ = Tegangan ( Mpa )
=
ε regangan
2.3.2 Angka Poisson Ratio
Pada pengujian tarik, selain terjadi deformasi memanjang (searah
gaya yang bekerja) terjadi juga deformasi melintang (tegak lurus arah
gaya). Perbandingan regangan ini disebut perbandingan poisson atau
poisson ratio yang dinyatakan dengan υ pada Persamaan 2.12.
l r v
ε ε
2.3.3 Modulus Geser (Shear modulus)
Modulus geser adalah modulus karena tegangan geser, digunakan
Persamaan 2.13 untuk menentukannya.
... (2.13)
Keterangan :
µ = Modulus geser ( N/m2 ) E = Modulus elastisitas ( N/m2 ) υ = Poisson ratio
2.3.4 Massa Jenis (Mass Density)
Massa jenis merupakan massa material tiap satuan volumenya,
untuk menghitung massa jenis dicari dengan menggunakan Persamaam
2.14. V m =
ρ
...(2.14) Keterangan :ρ = Massa jenis ( kg/m3 ) m = Massa ( kg )
2.3.5 Tensile Strenght ( N/m2 )
Dalam menentukan harga dari Tensile Strenght dapat ditentukan
dari data – data yang telah ada. Besaran tergantung pada pemilihan bahan
material. Pemilihan bahan material diambil dari Machine Design Data
Book Bab I Properti of Engineering Material.
2.3.6 Yield Strength (N/m2)
Yield Strenght adalah ketahanan suatu bahan terhadap deformasi
plastik , nilai besaran ini adalah besar gaya pada saat luluh dibagi luas
penampang.
Gambar 2.6 Kurva Tegangan dan Regangan
Untuk analisis dengan menggunakan Cosmos Works sebagian
dapat menggunakan data-data pengujian yang telah ada dengan mengacu
pada Machine Design Data Book Bab 1 Properti of Engineering Material.
2.4 Computer Aided Engineering (CAE)
Computer Aided Engineering merupakan alat bantu kerja bagi para
engineer dalam hal analisis, simulasi, desain, manufaktur, perencanaan, diagnosis
dan perbaikan yang terintegrasi dengan komputer (WWW.Wikipedia.Com).
Dalam analisis konstruksi hidran digunakan dua jenis analisis CAE yaitu analisis
tegangan dengan menggunakan Finite Element Methode (FEM) dan analisis aliran
fluida dengan Computational Fluid Dynamic (CFD).
2.4.1 Finite Element Analysis (FEA)
Finite Element Analysis mengunakan metode elemen hingga atau
Finite Element Methode (FEM) untuk menyelesaikan permasalahan dalam
analisa tegangan pada konstruksi perancangan. Secara umum metode yang
digunakan FEM adalah dengan membagi (me’meshing) suatu model yang
dianalisis menjadi bagian-bagian kecil dengan bentuk sederhana yang
disebut element. Selanjutnya permasalahan yang kompleks pada model
yang rumit dijadikan sederhana pada tiap element yang kemudian
diselesaikan secara simultan.
Setiap element memiliki bentuk dan dimensi berbeda tegantung
bentuk model dan pengaturan pengguna, bentuk yang digunakan pada
perhitungan yang saling mempengaruhi pada tepinya disebut node. Pada
dasarya (default) tiap node memiliki enam (6) derajat kebebasan yaitu tiga
arah translasi dan tiga arah rotasi. Gambar 2.8 merupakan gambaran
sebuah element dengan sejumlah node yang berwarna merah dan gambar
2.8 adalah gambaran penyebaran element pada model tee
Gambar 2.7 Node pada element tetrahedral
Gambar 2.8 Mode (kiri) dan model setelah meshing (kanan)
Hasil yang diharapkan adalah gambaran tegangan Von Mises yaitu
kuantitas besarnya tegangan setiap arah dari satu titik node (tegangan von
mises tidak memiliki arah). Perhitungan tegangan von mises ada pada
VON = {0.5 [(SX -SY)2 + (SX-SZ)2 + (SY-SZ)2] +
3(TXY2 + TXZ2 + TYZ2)}(1/2) ... (2.13.a)
VON = {0.5 [(P1 - P2)2 + (P1 - P3)2 + (P2 - P3)2]}(1/2) .… (2.13.b)
Gambar 2.9 Arah normal,shear, dan principal stress
SX = Tegangan normal searah X
SY = Tegangan normal searah Y
SZ = Tegangan normal searah Z
TXY = Geseran di arah Y pada bidang YZ
TXZ = Geseran di arah Z pada bidang YZ
TYZ = Geseran di arah Z pada bidang XZ
P = Principal stress
2.4.2 Computational Fluid Dynamic (CFD)
Computational Fluid Dynamic atau sering disingkat CFD adalah
salah satu cabang mekanika fluida yang menggunakan algoritma dan
metode numerik untuk memecahkan dan meneliti permasalahan aliran
fluida. Komputer digunakan untuk mengerjakan jutaan kalkulasi yang
dibutuhkan untuk mensimulasikan interaksi antara fluida dengan
permukaan (wall) yang ditentukan oleh syarat batasnya (boundary
condition). Daerah perhitungan fluida yang dibatasi syarat batasnya
dinamakan computational domain.
Metode yang digunakan adalah Finite Volume Methode (FVM),
hampir sama dengan FEM yaitu dengan memecah (meshing)
computational domain menjadi bagian-bagian kecil yang disebut cell.
Hasil yang didapatkan adalah gambaran penyebaran takanan dan
25 3.1 Spesifikasi Pipa Hidran dan Perangkat Analisis
3.1.1 Pipa Hidran
Pipa Hidran yang akan dianalisis mempunyai spesifikasi sebagai berikut :
- Bahan pipa AISI 1020.
- Pipa besar diameter nominal 4”, schedule 40, tebal 0,207”. - Pipa kecil diameter nominal 2,5” schedule 40, tebal 0,203”. - Tee 4” ke 2,5”, ukuran c = 41/8”, m = 33/4”.
- Ellbow diameter 4” jari –jari kelengkungan 6”. - Ellbow diameter 2.5” jari –jari kelengkungan 33/4”.
- Reducer 2,5” ke 1,5” panjang H = 3.5”
- Sambungan las temu pada pipa memiliki tegangan luluh 62 ksi,
lebih besar dari bahan pipa yaitu 50,991 ksi sehingga pada model dapat diasumsikan tanpa sambungan las
3.1.2 Perangkat Analisis a. Modeling
dalam system operasi yang dibuat Microsoft® Windows®. SolidWork berguna untuk membuat model berupa part dan juga assembly dari
part dalam bentuk tiga dimensi.
b. COSMOSWork.
COSMOSWork sp0.0 merupakan salah satu software CAE yang terintegrasi dengan SolidWorks®. COSMOSWork berfungsi untuk menganalisis model strktur mekanik baik part atau hasil assembly
dengan menggunakan metode element hingga (Finite Element Method).
c. COSMOSFloWork.
COSMOSFloWork merupakan software yang berfungsi untuk melakukan analisis aliran fluida (CFD). COSMOSFloWork juga terintegrasi dengan SolidWorks® sehingga dapat secara langsung dilakukan analisa pada model.
3.2 Metode dan Tata Kerja
Secata umum pengerjaan analisis adalah sebagai berikut : 3.2.1 Pengambilan data lapangan
a. Sistem kerja rumah pompa yang menggunakan Hydrophore
dengan tekanan kerja maksimum 7,2 kg/cm2. Tekanan kerja ini menjadi tekanan maksimum yang bekerja pada sistem hidran dan menjadi data input untuk analisa CFD
b. Dimensi pipa-pipa hidran yang diambil dengan cara melakukan
pengukuran langsung dan melihat data tinggi gedung dari biro perawatan gedung. Tebal pipa didapat dari pipa hidran yang tidak dipakai
3.2.2 Membuat model 3 dimensi
Model dibuat menggunakan software SolidWorks berdasarkan data dimensi pipa yang telah diambil dengan perbandingan 1 : 1. Urutan pembuatan model adalah sebagai berikut :
a. Membuat part.
Membuat komponen (part) solid dan menyimpan tiap satu komponen kedalam satu dokumen part. Komponen yang dibuat ditampilkan dlam dalam Table 3.1.
Tabel 3.1 Part yang dibuat
Gambar 3.1 Bagian yang tertanam di tembok gedung (kuning) Nama
Komponen
Dimensi
Keterangan Ø Luar Tebal Tinggi
Big Elbow 4,5" 0,207" r 6" Elbow sudut 900 Small elbow 2,875" 0,203" r 3,25" Elbow sudut 900 Duct - - H 3,5" Reducer 2,5" ke 1,5" Tee - C 41/8” m 33/4” Tee 4" ke 2,5"
Part 2 8,08 cm - 1 cm Lid aliran keluar
Part 3 1,082 cm - 1 cm Lid aliran masuk
b. Membuat assembly.
Membuat assembly dari tiap komponen sehingga menjadi satu model dengan derajat kebebasan nol (0) untuk tiap mate komponen yang digabung. Salah satu komponen assembly harus dibuat mate
antara setiap plane part dengan plane assembly, ini berguna agar model dengan plane pada assembly menjadi satu region untuk analisis aliran fluidanya. (gambar model terlampir).
3.2.3 Menjalankan analisis aliran fluida.
Langkah pelaksanaan analisis aliran fluida menggunakan COSMOSFloWork adalah sebagai berikut :
a. Membuat COSMOSFloWork Project baru.
Data input yang dimasukkan pada saat pembuatan project baru adalah :
- System Unit adalah SI (Standard Internasional) - Tipe analisis internal dengan pengaruh gravitasi. - Fuida yang digunakan adalah water SP (Liquid) - Wall Condition digunakan default.
- Initial Condition digunakan default.
- Manual specification of minimum gap size diisi 0.02m - Manual specification of minimum wall thickness diisi
specification of minimum gap size adalah ukuran celah terkecil pada model dan specification of minimum wall thickness adalah ukuran dinding solid terkecil pada model.
b. Menentukan boundary condition (syarat batas)
Boundary condition diatur sebagai berikut :
- Fluida masuk dari lid bawah dengan tekanan total 706078.8
Pascal (7.2 kg/cm2)
Gambar 3.2 Tekanan pada lid bawah (dilambangkan panahwarna biru)
- Fluida keluar dari lid atas karena tekanan di lid atas
Gambar 3.3 Tekanan pada lid atas.
c. Menentukan Goals.
Goals yang ditntukan adalah : - SG Av Static Pressure
- SG Av Total Pressure
- SG Av Dynsmic Pressure
- SG Mass Flow Rate
- SG Volume Flow Rate
- SG Av Velocity
Dengan menentukan goals penulis dapat memonitor perubahan yang terjadi tiap iterasi pada bagian yang dipilih. Semua Goals
diambil dari face lid masuk yang berada di bagian bawah. d. Melakukan meshing
kumpulan cell dasar yang akan terpecah lagi pada saat dilakukan
meshing menjadi cell yang lebih kecil mengacu pada dimensi model yang dibuat. (mesh adalah kumpulan dari cell)
Gambar 3.4 kumpulan fluid cell hasil meshing
e. Menjalankan analisis aliran fluida
f. Menampilkan hasil berupa gambaran penyebaran tekanan pada permukaan yang mengalami kontak dengan fluida.(hasil selengkapnya terlampir)
g. Menganalisa hasil.
h. Meng’export hasil analisis ke COSMOSWork sehingga dapat digunakan di COSMOSWork sebagai beban konstruksi.
3.2.4 Analisis konstruksi dengan FEA.
dibagi menjadi enam (6) bagian sesuai dengan lantai gedung tempat pipa terpasang. Analisis dilakukan per bagian sehingga kendala kurangnya
memory dapat diatasi. Langkah analisanya adalah sebagai berikut : a. Membuat konfigurasi
Sebuah dokumen assembly dapat memiliki banyak konfigurasi sehingga memungkinkan dilakukannya beberapa macam analisis pada satu dokumen
Konfigurasi pertama (1) adalah analisis aliran fluida, konfigurasi kedua (2) adalah analisis FEA pada bagian perpipaan yang ada pada lantai besement. Cara memotongnya adalah dengan melakukan blok pada part yang tidak termasuk pada lantai basement kemudian melakukan suppres shingga part tersebut tidak terdefinisikan (dianggap tidak ada) pada konfigurasi pertama ini. Selanjutnya adalah melakukan cut extrude pada part yang bagiannya berada pada dua lantai (dalam hal ini adalah pipa 990cm) sehingga yang menjadi bagian dari analisis ini hanya seluruh bagian pipa yang berada pada lantai basement dan juga pipa yang tertanam pada tembok lantai.
Konfigurasi ketiga (3) adalah rangkaian perpipaan pada lantai
Gambar 3.5 Pipa di lantai basement (bagian berwarna hijau merupakan bagian yang tertanam di lantai gedung)
b. Membuat study
Study pertama dibuat pada konfigurasi pertama yaitu static analisis dengan menggunakan solid mesh dengan nama study 1.
c. Mengatur properties study
Pengaturan dilakukan sehingga beban tekanan pada permukaan dalam pipa dari COSMOSFloWork dapat menjadi beban (load) pada analisis ini.
d. Menerapkan restrain dan load
Restrain diterapkan pada permukaan luar bagian pipa yang tertanam di dinding dan juga pada ujung reducer dengan asumsi fix
e. Mengatur mesh dan menjalankan meshing
Mesh parameter diatur sedikit lebih ke kanan dari posisi default
dan automatic transition dicentang sehingga ukuran mesh yang akan dibuat secara otomatis menyesuaikan dengan bentuk model.
f. Menjalankan analisis.
g. Memasukkan design check plot untuk menampilkan penyebaran FOS pada model.
h. Memunculkan angka maksimum pada tiap result.
i. Menganalisa hasil (result) yang muncul Hasil yang muncul ada empat (4) yaitu :
- Stress 1 (teganga von mises)
- Displacement 1 (besarnya pergeseran) - Restrain 1(regangan)
- Design check 1 (menampilkan FOS)
3.2.5 Melakukan analisis dengan beberapa asumsi.
Untuk mengetahui faktor keamanan terkecil yang mungkin terdapat pada konstruksi, maka analisis dilakukan dengan enam (6) kondisi aliran yaitu :
e. Kondisi kelima (5) air keluar dari pipa di lantai ground
f. Kondisi keenam (6) air keluar dari pipa di lantai basement
Analisis untuk tiap kondisi yang diasumsikan dilakukan dengan membuat lima (5) salinan file model dari kondisi pertama yaitu air mengalir dari penghubung pipa utama menuju lantai empat (4). Salinan file
model disimpan pada enam (5) folder dengan nama berbeda sehingga pada hasil akhir nanti terdapat enam (6) buah folder dengan tiap folder
37 BAB IV
ANALISIS DATA
4.1 Data Hasil Analisis
Data hasil analisis adalah penyebaran besarnya tekanan, tegangan dan
faktor keamanan (FOS) pada model yang diwakili oleh warna-warna yang secara
rinci ditunjukkan pada lampiran. Nilai terbesar dan terkecil dari tiap analisis
dimasukkan kedalam tabel kemudian dibuat kurva sehingga dapat diketahui lokasi
dimana tekanan terbesar, tegangan terbesar dan faktor keamanan terkecil terjadi.
Tabel 4.1 Data hasil analisis
Kondisi 1 Kondisi 2 Kondisi 3
min max min max min max Tekanan 10982 Pa 719418 Pa -19320 Pa 717659 Pa -69615 Pa 716900Pa
Tegangan Pa
Lantai 4 1467 1,512 x107 1743 1,511 x107 1245 1,565 x107 Lantai 3 5488 1,537 x107 5544 1,561 x107 5318 1,568 x107 Lantai 2 8779 1,474 x107 8495 1,464 x107 7024 1,560 x107 Lantai 1 8629 2,156 x107 7392 2,392 x107 8895 1,972 x107
Ground 7242 2,059 x107 23,91 2,138 x107 4521 2,087 x107
Basement 7415 2,408 x107 91,87 2,324 x107 13160 2,335 x107
Faktor Keamanan
Lantai 4 23,25 100 23,26 100 22,46 100
Lantai 3 22,88 100 22,52 100 22,42 100
Lantai 2 23,85 100 24,02 100 22,54 100
Lantai 1 16,31 100 14,7 100 17,83 100
Ground 17,07 100 16,44 100 16,85 100
Basement 14,6 100 15,13 100 15,06 100
Kondisi 4 Kondisi 5 Kondisi 6
min max min max min max Tekanan 75534 Pa 713481Pa -8810 Pa 715498 Pa -45966Pa 702005 Pa
Tegangan Pa
Lantai 4 1824 1,572 x107 1342 1,606 x107 1408 1,618 x107 Lantai 3 5708 1,576 x107 5732 1,595 x107 5645 1,610 x107 Lantai 2 6973 1,562 x107 6681 1,589 x107 6723 1,599 x107 Lantai 1 7901 1,730 x107 9385 1,815 x107 9249 1,826 x107
Ground 4455 2,117 x107 4641 2,079 x107 4408 2,084 x107
Basement 13410 2,331 x107 12430 2,335 x107 12120 2,309 x107
F
aktor Kea
m
anan
Lantai 4 22,36 100 21,89 100 21,72 100
Lantai 3 22,3 100 22,04 100 21,84 100
Lantai 2 22,5 100 22,13 100 21,98 100
Lantai 1 20,32 100 19,37 100 19,25 100
Ground 16,61 100 16,91 100 16,87 100
Gambar 4.2 Grafik Perbandingan FOS Terkecil
Dari pengolahan hasil metode elemen hingga, diketahui tegangan terbesar
dan FOS terkecil pada rangkaian perpipaan terjadi di unit pipa hirdan lantai
basement ketika air keluar dari hidran lantai empat (4) atau terjadi pada kondisi pertama. Tegangan terbesar adalah 24 MPa dan faktor keamanan (FOS) terkecil
adalah 14. Posisi tegangan terbesar ditampilkan pada Gambar 4.3a dan posisi FOS
terkecil ditampilkan pada Gambar 4.3b, posisinya adalah pada bagian dalam pipa
Gambar 4.3a Pisisi tegangan terbesar.
Pada kurva FOS pada gambar 4.2, faktor keamanan dari setiap asumsi
kondisi analisis dari lantai empat (4) hingga lantai basement cenderung mengecil. Hal ini sesuai dengan penyebaran tekanan pada dinding dalam pipa yang semakin
kebawah tekanannya semakin besar. Gambaran penyebaran tekanan pada model
dapat dilihat pada Gambar 4.4
Kondisi satu (1)
Gambar 4.4 Gambaran peningkatan tekanan dari lantai empat hingga basement Lantai 4
Lantai 3
Lantai 2
Lantai 1
Ground
4.2 Kesesuaian Data Hasil Analisis Dengan Teori. 4.2.1 Tekanan
Pada fluida nyata yang bergerak, tekanan pada suatu titik
dipengaruhi oleh faktor ketinggian (potensial), kecepatan aliran fluida
(kinetik) dan rugi-rugi aliran. Hubungan antara tekanan, kecepatan aliran
dan ketinggian fluida terdapat pada Persamaan Bernaulli yaitu Persamaan
2.10
Data penyebaran tekanan hasil analisis COSMOSFloWork sesuai
dengan Persamaan Bernaulli karena :
a. Semakin tinggi kedudukan fluida (Z semakin besar), tekanannya
semakin kecil.
b. Pada pipa cabang di lantai 4 tempat keluarnya fluida, semakin kecil
diameter dalam pipa tekanannya semakin kecil (diameter dalam pipa
yang mengecil menyebabkan kecepatan fluida membesar)
4.2.2 Tegangan
Tegangan pada suatu bidang yang terbagi merata dinyatakan dalam
persamaan σ = F/A, begitu juga tekanan dapat didefinisikan sebagai
jumlah gaya tiap satuan luas. Besarnya gaya yang bekerja pada suatu
luasan bidang berbanding lurus dengan tekanan yang terjadi pada bidang
itu. Begitu pula pada tegangan, semakin besar gaya yang bekerja pada
suatu luasan benda maka semakin besar pula tegangan yang terjadi benda
Dapat disimpulkan bahwa tegangan (σ) berbanding lurus dengan
tekanan (P) atau semakin besar tekanan yang bekerja pada luasan suatu
benda maka semakin besar pula tegangan yang terjadi pada benda tersebut.
Pada data hasil analisis analisis CAE, besarnya tegangan sebanding
dengan besarnya tekanan yang terjadi pada permukaan dalam pipa. Hal ini
terlihat pada grafik perbandingan tegangan dimana tegangan maksimum
secara umum bertambah besar dari lantai empat hingga basement,
sebanding dengan tekanan yang semakin besar pula dari lantai empat
hingga basement.
4.2.3 Faktor Keamanan (FOS)
Faktor keamanan didapat dari persamaan berikut :
σ
σ
mises von Bahan Limit FOS=Dari persamaan FOS, semakin besar tegangan von mises yang terjadi maka semakin kecil faktor keamanannya. Grafik perbandingan
tegangan dan grafik perbandingan FOS memiliki kemiringan yang
4.2.3 Tekanan Pecah Dinding Pipa
Tekanan pecah dinding pipa dapat dihitung dengan Persamaan 2.2
dan diperoleh harga sebesar 1705 Psi. Jika tekanan terbesar pada pipa hasil
analisis CAE yaitu 104 Psi maka didapat angka keamanan sebesar 16.
Besarnya angka keamanan hasil perhitungan menggunakan
Persamaan 2.2 memiliki perbedaan sebesar 10,65 % dengan besarnya
angka keamanan terkecil yang didapat dari analisis menggunakan CAE
yaitu 14.
Perbedaan yang terdapat pada hasil analisis menggunakan
persamaan 2.2 dan hasil analisis CAE disebabkan karena metode
perhitungannya berbeda. Pada analisis menggunakan CAE, angka
keamanan (FOS) terkecil merupakan angka keamanan yang terdapat pada
suatu titik element saja sedangkan pada analisis menggunakan Persamaan 2.2 merupakan angka keamanan menyeluruh untuk pipa berdiameter
45 BAB V
KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan.
1. Tekanan fluida maksimum yang menyentuh dinding bagian dalam pipa
adalah 719 kPa atau 104 Psi. Tekanan terjadi di instalasi hidran lantai
basement pada analisis kondisi pertama.
2. Tegangan terbesar yang terjadi pada konstruksi adalah 24 MPa. Tegangan
terjadi pada tee di instalasi hidran lantai basement ketika air mengalir dari sambungan utama bawah dan keluar melalui instalasi pipa hidran di lantai empat (4).
3. Tegangan yang besar banyak terjadi pada bagian tee dan reducer.
4. Faktor keamanan terkecil yang terjadi pada konstruksi adalah 14. Terjadi
46 DAFTAR PUSTAKA
____________, 2006, COSMOSFloWork Tutorial, COSMOSFloWork 2007/PE SP0.0 Build 259.
Lukiyanto, Y.B., 2008, Buku Penduan Praktikum Prestasi Mesin, Laboratorium Konversi Energi Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Raswari, 1986, Teknologi dan Perencanaan Sistem Perpipaan, Penerbit Universitas Indonesia. Jakarta
Rosadi, P.E., 2004, Mekanika Fluida, PT. Hasta Cipta Mandiri. Surabaya.
Gambar L.1 Instalasi komponen hidran dalam rumah pompa Hydrofour
Bak 1 Bak 2
Pompa Filter 2 Pompa Filter 2 Pompa Hydrant Pmpa Joky Ke Instalasi
Bak Aerasi dan Pengendapan
Filter
Safety Valve
Dari Pompa Sub Mersible Sumur Dari Pompa Sub Mersible Sumur
Ke Pembuangan