Disusun Sebagai Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Pada Fakultas Teknik Program Studi Sipil
Universitas Muhammadiyah Palembang Oleh :
ADRIANSYAH PUTRA 112017150
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PALEMBANG FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI SIPIL
2022
ii
iii
iv
v
LEMBAR PERNYATAAN Saya yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama : ADRIANSYAH PUTRA NRP : 112017150
Judul Skripsi : ANALISA FAKTOR KEHILANGAN ENERGI PADA JARINGAN PIPA DISTRIBUSI AIR BERSIH KANTOR PUSAT PDAM TIRTA OGAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar keserjanaan disuatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis dan diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebut dalam daftar pustaka.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan apabila dikemudian hari terdapat penyimpangan dan ketidak benaran dalam pernyataan ini, maka saya bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar yang telah diperoleh karena karya tulis ini dan sanksi lain sesuai dengan peraturan yang berlaku di Universitas Muhammadiyah Palembang.
Demikian pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar tanpa paksaan dari pihak manapun.
Palembang, April 2022
Adriansyah Putra NIM. 112017150
vi Motto :
“Dimanapun dan kapanpun selalu berusha sebisa mungkin melakukan yang terbaik dengan jalan yang baik dan benar, dan selalu melakukanya dengan
cara yang seefisien mungkin”
Kupersembahkan skripsi ini untuk :
Kedua orang tua yaitu Untung Faisol dan Ria Harmonis yang giat memberikan doa paling tulus yang tak henti hentinya di setiap pencapaian maupun kegagalan.
Keluargaku yang selalu memberikan wejangan tentang dunia perkuliahan dan pentingnya pendidikan untuk kehidupan dimasa tua nanti.
Adikku Reza Oktarian, Rizki Ferdianyah dan Aurelia Almashyra yang telah memberikan semangat dalam mengerjakan tugas akhir ini.
Teman-teman yang telah bahu-membahu saling menguatkan, mengingatkan dan memberikan semangat yang tidak bisa saya sebutkan namanya satu persatu.
Dosen dan Guruku yang telah memberikan ilmu pengetahuan untukku.
Almamaterku Universitas Muhammadiyah Palembang
vii PRAKATA
Assalamu’alaikum warrohmatullahi wabarokatuh
Puji syukur atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan berkat dan rahmat-Nya sehingga saya dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini yang berjudul “Analisa Faktor Kehilangan Energi Pada Jaringan Pipa Distribusi Air Bersih Kantor Pusat PDAM Tirta Ogan ”. Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat mengikuti ujian sarjana di Fakultas Teknik Program Studi Sipil Universitas Muhammadiyah Palembang.
Tidak lupa saya ucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah terlibat dalam penyusunan skripsi ini. Kelancaran penulisan skripsi ini selain atas kehendak Allah SWT, juga berkat dukungan pembimbing, orang tua, dan teman- teman walaupun penulis juga sepenuhnya sadar bahwa masih banyak kekurangan dan kelemahan baik dari segi isi maupun teknik penulisan yang terlepas dari pengamatan penulis. Untuk itu, sekali lagi penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada :
1. Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah, serta Nabi Muhammad SAW sebagai Suri Tauladan Umat.
2. Kedua Orang Tua yang telah banyak memberikan Doa serta membantu kami baik secara moril maupun materil.
3. Bapak Dr. Abid Djazuli, SE, M.Si. selaku Rektor Universitas Muhammadiyah Palembang.
4. Bapak Dr. Ir. Kgs. Ahmad Roni, M.T. Selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammdiyah Palembang.
5. Ibu Revisdah, S.T, M.T Selaku Ketua Prodi Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Palembang dan Pembimbing Akademik saya selama menempuh Pendidikan di Fakultas Teknik Program Studi Sipil .
6. Ibu Ir. RA. Sri Martini, M.T selaku pembimbing I dan bapak Ir. Lukman Muizzi, M.T selaku pembimbing II saya selama pengerjaan laporan tugas akhir sehingga dapat rampung seperti saat ini.
viii
7. Bapak/Ibu Dosen dan jajarannya yang telah mendidik dan membagikan ilmunya kepada kami selaku mahasiswa dengan tulus dan ikhlas.
8. Bapak Ikrom, ST Selaku Direktur Umum dan Pegawai Di PDAM Tirta Ogan Kabupaten Ogan Ilir yang telah mengizinkan saya untuk melakukan penelitian, memberi bimbingan selama magang disana dan memberikan saya data untuk melanjutkan penelitian laporan tugas akhir saya sehingga dapat rampung seperti ini.
9. Semua pihak yang telah membantu dan memberikan petunjuk, dalam menyelesaikan laporan tugas akhir ini, yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu.
10. Teman–teman sejawat yang telah memberi dukungan dalam penyelesaian laporan ini yang tidak dapat saya sebutkan satu-persatu.
Penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pihak dan memenuhi fungsinya dalam mendukung tercapainya tujuan pembelajaran di Fakultas Teknik Program Studi Sipil Universitas Muhammadiyan Palembang.
Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih banyak kekurangan karena keterbatasan dan pengalaman yang dimiliki penulis. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca demi kemajuan karya tulis khususnya yang berkenaan dengan laporan tugas akhir ini.
Palembang, April 2022
Adriansyah Putra NRP. 11 2017 150
ix INTISARI
Untuk Memenuhi kebutuhan air bersih khususnya dikawasan Kecamatan Indralaya, masih banyak masyarakat yang mengandalkan PDAM Tirta Ogan untuk memenuhi kebutuhan dan mendapatkan pasokan air bersih bersih yang cukup.
Dalam penelitian ini penulis menganalisa faktor kehilangan energi pada jaringan pipa distribusi air bersih kantor pusat PDAM Tirta Ogan. faktor-faktor yang mempengaruhi kehilangan energi pada jaringan pipa distribusi diantaranya kehilangan energi akibat belokan pipa, kehilangan energi akibat gesekan pipa dan kehilangan energi akibat perubahan penampang pipa.
Berdasarkan hasil analisa perhitungan kehilangan energi total, Kehilangan energi terbesar terdapat pada ruas pipa C2 menuju C2a sebesar 5,04634 m yang dimana mengunakan pipa 2 inci dengan panjang pipa 280 m dan kecepatan aliran 0,911154 m dengan debit aliran 0,001846. Sedangkan untuk kehilangan energi terrendah terdapat pada ruas pipa C menuju D sebesar 0,0388 m yang dimana mengunakan pipa 8 inci dengan panjang pipa 15 m dan kecepatan aliran 0,584 m/detik dengan debit aliran 0,01893 m³/detik.
Kata Kunci: Kantor Pusat PDAM Tirta Ogan ,Jaringan Pipa, Kehilangan Energi
x ABSTRACT
To meet the need for clean water, especially in the Indralaya District, there are still many people who rely on PDAM Tirta Ogan to meet their needs and get an adequate supply of clean water.
In this study the authors analyze the energy loss factor in the clean water distribution pipe network of PDAM Tirta Ogan head office. the factors that affect the energy loss in the distribution pipeline network include energy loss due to pipe bends, energy loss due to pipe friction and energy loss due to changes in pipe cross section.
Based on the results of the analysis of the total energy loss calculation, the largest energy loss is found in the pipeline section C2 to C2a of 5.04634 m which uses a 2 inch pipe with a pipe length of 280 m and a flow velocity of 0.911154 m with a flow rate of 0.001846. Meanwhile, the lowest energy loss is found in the pipe section C to D of 0.0388 m which uses an 8 inch pipe with a pipe length of 15 m and a flow velocity of 0.584 m/sec with a flow rate of 0.01893 m³/second.
Keywords: Network of PDAM Tirta Ogan, Pipelines, Energy Loss
xi DAFTAR ISI
Halaman Judul ... i
Halaman Pengesahan...ii
Halaman Persetujuan...iii
Lembar Pernyataan...v
Motto………...………...………vi
Prakata...……….…...…...……...vii
Intisari...……….………...…………...ix
Abstract………..……...……....x
Daftar Isi ...xi
Daftar Tabel………...…...…...xiv
Daftar Gambar………...…..………..xv
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang... 1
1.2. Maksud Dan Tujuan ... 1
1.3. Batasan Masalah ... 2
1.4. Lokasi Penelitihan………..………...2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka ... 3
2.1.1. Pengertian Air………...…………..3
2.1.2. Pengertian Pipa ... 3
2.1.3. Jenis – jenis Pipa………...……..4
2.1.4. Pipa Transmisi………..………..5
2.1.5. Sistem Distribusi Air………..……5
2.1.6. Pipa Hubungan Seri ... .6
2.1.7. Sistem Jaringan Induk Distribusi………...……….7
2.1.8. Sambungan Pada Pipa………...…..9
2.1.9. Kehilangan Energi Pada Aliran Pipa………..……..10
2.1.10. Kehilangan Energi Sekunder Pada Aliran Pipa ... 11
2.1.10.1. Pembesaran Penampang ... 11
2.1.10.2. Pengecilan Penampang ... 12
xii
2.1.10.3. Belokan Pipa ... 14
2.1.11. Pipa Halus……….…………..14
2.1.12. Pipa Kasar………...……14
2.1.13. Hukum Newton Tentang Kekekalan Zat Cair ... 15
2.1.14. Aliran Laminer dan Turbulen ... 15
2.1.15. Percobaan Osborn Reynolds………..………….15
2.1.16. Hukum Tekanan Gesek ... 17
2.1.17. Metode Hardy Cross ... 18
2.1.18. Persamaan Kontinuitas ... 19
2.1.19. Persamaan Energi (Bernoulli) ... 19
2.1.20. Persamaan Momentum ... 19
2.2. Landasan Teori ... 20
2.2.1. Mencari Debit Dan Kecepatan Aliran ... 20
2.2.2. Mencari Angka Reynold………..…….……....22
2.2.3. Kehilangan Energi Akibat Gesekan Aliran Melalui Pipa .... 22
2.2.4. Mencari Kehilangan Energi Akibat Pengecilan Penampang ….. 23
2.2.5. Mencari Kehilangan Energi Akibat Belokan Pipa ... 23
2.2.6. Penelitihan Terdahulu………...………... 23
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Lokasi Penelitian ... 26
3.2. Studi Literatur….. ... 26
3.3. Pengumpulan Data... 26
3.3.1. Data Primer ... 27
3.3.2. Data Sekunder ... 27
3.4. Pengolahan Data ...29
3.5. Bagan Alir Penelitian ... 30
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1. Analisis Data ... 33
4.1.1. Peta jaringan Pipa ... 33
4.1.2. Spesifikasi Pipa ... 34
4.2. Pembahasan ... 35
xiii
4.2.1. Menghitung Debit Aliran Dan Kecepatan Aliran ... 35 4.2.2. Menghitung Kehilangan Energi Akibat Belokan ... 44 4.2.3. Menghitung Kehilangan Energi Akibat Gesekan ... 48 4.2.4. Menghitung Kehilangan Energi Akibat Pengecilan Penampang Pipa……….53 4.2.5. Kehilangan Energi Total………..…….57 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan………..……….………...60 5.2. Saran………...……….61 DAFTAR PUSTAKA
xiv
DAFTAR TABEL
Table 2.1 Karakteristik Pipa Transmisi………..…………..5
Table 2.2 Nilai K’ Sebagai Fungsi Dari 𝛼……….……….12
Table 2.3 Nilai Koefisisen Kekasaran Pipa………..……..21
Table 2.4 Nilai Koefisisen Kekasaran Bazin………..…21
Tabel 2. 5 Nilai Koef. Kehilangan energi untuk penyempitan pipa tiba-tiba……..23
Table 2.6 Koefisien Kehilanagn Energi Pada Belokan Pipa………..…23
Tabel 3. 1 Spesifikasi pipa yang di gunakan………..………….27
Tabel 3. 2 Sudut pada belokan pipa ……….….28
Tabel 4. 1 Keterangan pipa yang di gunakan……….…34
Tabel 4. 2 Spesifikasi pipa yang di gunakan………..…34
Tabel 4. 3 Sudut pada belokan pipa……….…...35
Tabel 4.4 Debit dan Kecepatan Aliran………..….39
Tabel 4.6 Kehilangan Energi Pada Belokan Disetiap Titik………....46
Tabel 4. 7 Hasil Perhitungan Kehilangan Energi Akibat Gesekan Pada Pipa……51
Tabel 4. 9 Hasil Perhitungan Kehilangan Energi Akibat Pengecilan Penampang..55
Tabel 4.10 Kehilangan Energi Total………..………57
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Lokasi Penelitian………...………..…2
Gambar 2.1 Pipa Hubungan Seri……….……7
Gambar 2.2 Sistem Cabang atau Branch………....…….7
Gambar 2.3 Sistem Melingkar atau Loop………....8
Gambar 2.4 Sistem Kombinasi………...……..……...8
Gambar 2.5 Penurunan Rumus Darcy Weisbach………..…10
Gambar 2.6 Pembesaran Pipa………...…….12
Gambar 2.7 Pembesaran Penampang Secara Berangsur – Angsur…………..….12
Gambar 2.8 Pengecilan Pipa………..…...13
Gambar 2.9 Pengecilan Pipa Secara Berangsur………..…..13
Gambar 2.10 Koefisien K’c sebagai fungsi 𝛼………...….13
Gambar 2.11 Belokan Pipa………..……….14
Gambar 2.12 Belokan Pipa………..….16
Gambar 2. 13 Aliran Laminer(a), Kritis(b), Turbulen(c)………..16
Gambar 2.14 Grafik Kehilangan Energi – Kecepatan……….……….17
Gambar 3.1 Lokasi Penelitian………..……….26
Gambar 3.2 Pompa PDAM Tirta Ogan………..…...27
Gambar 3.3 Peta Jaringan Pipa………...…………...29
Gambar 3.4 Bagan Alir Penelitian………..………..30
Gambar 4.1 Peta Jaringan Pipa……….…..………...33
Gambar 4.2 Peta Jaringan Pipa 0-A………...…35
Gambar 4.3 Peta Jaringan Pipa A-B………..…………36
Gambar 4.4 Peta Jaringan Pipa B-B1……….……...……37
Gambar 4.5 Grafik Debit Aliran Pada Setiap Titik………...…….40
Gambar 4.6 Nilai Kecepatan pada setiap titik………..…………41
Gambar 4.7 Debit Aliran Tiap Titik………..………42
Gambar 4.8 Kecepatan Aliran Tiap Titik………...……...43
Gambar 4.9 Peta Jaringan Pipa Belokan Titik A………44
xvi
Gambar 4.10 Peta Jaringan Pipa Belokan Titik B………..…………44
Gambar 4.11 Peta Jaringan Pipa Belokan Titik B1………45
Gambar 4.12 Kehilangan Energi Akibat Belokan………..………...…47
Gambar 4.13 Peta Jaringan Pipa 0-A………..…………..…48
Gambar 4.14 Peta Jaringan Pipa A-B………..………….…49
Gambar 4.15 Peta Jaringan Pipa B-B1………..………50
Gambar 4.16 Grafik Kehilangan Energi Akibat Gesekan……….….………52
Gambar 4.17 Peta Jaringan Pipa B-B1………..….……...…53
Gambar 4.18 Peta Jaringan Pipa C-C1………..….……...…53
Gambar 4.19 Peta Jaringan Pipa C1-C2………..………..….…..….…54
Gambar 4.20 Grafik Kehilangan Energi Akibat Perubahan Penampang………..56
Gambar 4.21 Grafik Kehilangan Energi Total…………...………..……….59
1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Air menjadi kebutuhan manusia yang sangat penting, begitu juga dengan seluruh mahluk hidup yang ada di bumi ini. Dalam pemenuhan air tersebut manusia melakukan berbagai upaya untuk mendapatkannya. Dalam hal ini pemenuhan air bersih untuk dikonsumsi, baik untuk air minum, maupun untuk kebutuhan rumah tangga lainnya. Penanganan akan pemenuhan kebutuhan air bersih dapat dilakukan dengan berbagai cara, disesuaikan dengan sarana dan prasarana yang ada. Sistem penyediaan air bersih dilakukan dengan sistem perpipaan dan non perpipaan.
Sistem perpipaan dikelola oleh Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) dan sistem non perpipaan dikelola oleh masyarakat baik secara individu maupun kelompok.
Sebagian masyarakat di Kecamatan Indralaya telah menggunakan layanan air bersih PDAM, seiring dengan pertumbuhan penduduk di Kecamatan Indralaya, maka tuntutan akan peningkatan pelayanan kebutuhan air bersih juga meningkat.
Dalam hal ini masih banyak kendala yang dihadapi oleh PDAM Kecamatan Indralaya khususnya menyangkut pendistribusian air bersih.
Salah satu kendala yang menyebabkan tidak terdistribusinya air dengan baik dapat disebabkan oleh kehilangan energi pada pipa untuk mengalirkan air kepada pelanggan. Kehilangan energi pada pipa dapat disebabkan oleh beberapa faktor, diantaranya kehilangan energi akibat gesekan pipa, kehilangan energi tiap belokan pipa dan perubahan penampang pipa. Oleh karena itu tugas akhir ini membahas tentang” Analisa Faktor Kehilangan Energi Pada Jaringan Pipa Distribusi Air Bersih Kantor Pusat PDAM Tirta Ogan”
1.2. Maksud dan Tujuan
Penelitian ini dimaksudkan untuk menganalisa faktor kehilangan energi Pada Jaringan Pipa Distribusi Air Bersih Kantor Pusat Pdam Tirta Ogan.
Adapun tujuan dari analisa ini untuk mengetahui kehilangan energi pada tiap belokan pipa, kehilangan energi akibat gesekan pipa dan untuk mengetahui kehilangan energi akibat pengecilan penampang pipa di daerah layanan Kantor Pusat PDAM Tirta Ogan.
1.3. Batasan Masalah
Batasan permasalahan pada penelitian ini adalah menghitung besarnya kehilangan energi pada tiap belokan pipa, menghitung kehilangan energi akibat gesekan pipa, dan menghitung kehilangan energi akibat pengecilan penampang pada pipa jaringan distribusi air bersih selama pengaliran dari Kantor Pusat PDAM Tirta Ogan sampai Simpang Tasik Indralaya.
1.4. Lokasi Penelitian
Lokasi penelitian ini terletak di Kantor Pusat PDAM Tirta Ogan Sampai Simpang Tasik Indralaya.
Gambar 1.1 Lokasi Penelitian
3 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka
2.1.1. Pengertian Air
Air merupakan zat yang mutlak diperlukan bagi setiap makhluk hidup.
Kebersihan air adalah syarat utama bagi terjaminnya kesehatan manusia dan lingkungan. Air bersih adalah air sehat yang dipergunakan untuk kegiatan manusia dan harus bebas dari kuman-kuman penyebab penyakit, bebas dari bahan-bahan kimia yang dapat mencemari air bersih tersebut. (Dwijosaputro, 1981).
2.1.2. Pengertian Pipa
Pipa adalah sebuah saluran tertutup yang digunakan sebagai sarana pengaliran atau transportasi fluida. Dalam dunia industri pipa biasanya digunakan untuk mengalirkan suatu fluida, baik fluida yang terbentuk cair maupun berbentu gas. (Bambang Triadmojo, 1993, Hidraulika II).
Apabila zat cair didalam pipa tidak penuh maka aliran termasuk dalam aliran saluran terbuka atau karena tekanan didalam pipa sama dengan tekanan atmosfer, aliran termasuk dalam pengaliran terbuka. Karena mempunyai permukaan bebas, maka fluida yang dialirkan adalah zat cair. Tekanan dipermukaan zat cair disepanjang saluran terbuka adalah tekanan atmosfer. Perbedaan mendasar antara aliran pada saluran terbuka dan saluran tertutup adalah adanya permukaan yang bebas yang berupa udara pada saluran terbuka.
Zat cair rill didefinisikan sebagai zat yang mempunyai kekentalan, berbeda dengan zat air ideal yang tidak memiliki kekentalan. Kekentalan diakibatkan karena adanya sifat kohesi antara partikel zat cair.karena adanya kekentalan zat cair makaterjadi perbedaan kecepatan partkel dalam medan aliran. Partikel zat cair yang berdampingan dengan dinding batas akan diam (kecepatan nol) sedang yang terletak pada suatu jarak tertentu dari dinding akan bergerak.
Pipa transmisi yaitu pipa yang mengalirkan air dari sumber air ke reservoir dan instalasi pengolahan air, serta dari reservoir ke reservoir lainnya. Metode transmisi dapat dikelompokkan menjadi :
1. Sistem Gravitasi
Sistem digunakan apabila kondisi persediaan berada pada suatu elevasi yang lebih tinggi dibandingkan dengan unit distribusi.
2. Sistem Pompa
Prinsip dari sistem ini adalah dengan memberikan energi pada aliran air, sehingga air dapat mencapai unit distribusi yang memiliki elevasi lebih tinggi dibandingkan dengan sumber persediaan.
2.1.3. Jenis – Jenis Pipa
Berikut ini adalah jenis pipa yang biasanyan digunakan untuk pipa induk : 1. ACP (Asbestos Cement Pipe)
Jenis pipa ini dibuat dengan campuran semen dan asbes, diameter terkecilnya yaitu 130 cm dan daya tahan tekannya 3.5 kg/m2 sampai 14 kg/m2 tidak dipengaruhi asam, asin dan tahan terhadap material yang bersifat korosif. Kelemahan dari pipa jenis ini adalah mudah retak dan pecah selama dalam perjalanan.
2. DCIP (Ductile Cast Ion Pipe)
Jenis pipa yang terbuat dari besi tuang yang dilapisi dengan lapisan anti korosi, jenis pipa ini sangat kuat, berat, tahan lama, akan tetapi harganya mahal.
3. GIP (Galvanis Iron Pipe)
Pipa ini dibuat dengan baja tau besi tempa, umumnya tahan terhadap tekanan luar maupun dalam dan umumnya digunakan pada saluran – saluran yang memerlukan tipe penynagga. Pipa ini tidak tahan terhadap material korosif serta harganya mahal.
4. PVC (Poly Vynil Chloride)
Pipa ini bersifat fleksibel dengan panjang pipa biasanya 6 m, pipa ini anti karat dan tahan terhadap zat kimia serta tidak mudah terbakar. Konstruksi
pipa ini ringan sehinga mudah dalam transportasi dengan biaya yang lebih ekonomis.
2.1.4. Pipa Transmisi
Pipa transmisi yaitu pipa yang mengalirkan air dari sumber air ke reservoir dan instalasi pengolahan air, sert dari reservoir ke reservoir lainnya.
Table 2.1 Karakteristik Pipa Transmisi
No. Uraian Notasi Kriteria
1. Debit perencanaan Q max Kebutuhan air maksimum Q max = F max x Q rata-rata 2. Faktor hari maksimum F max 1,10 – 1,50
3. Jenis saluran - Pipa atau saluran terbuka
4. Kecepatan aliran air dalam pipa a.) Kecepatan minimum
b.) Kecepatan maksimum - Pipa PVC
- Pipa DCIP
V min V .max V. max
0,3 – 0,6 m/dtk 3,0 – 4,5 m/dtk 6,0 m/dtk 5. Tekanan air dalam pipa
a.) Kecepatan minimum b.) Kecepatan maksimum - Pipa PVC
- Pipa DCIP - Pipa PE 100 - Pipa PE 80
H min Hmax
1 atm 6 – 8 atm 10 atm 12,4 Mpa 9,0 MPa
Sumber : (Peraturan Menteri Pekerjaan Umum Nomor 18 Tahun 2007)
2.1.5. Sistem Distribusi Air
Air yang disuplai melalui pipa induk didistribusikan melalui dua aternatif sistem yaitu :
a. Continous System (Sistem Berkelanjutan)
Dalam sistem ini, air yang ada akan disuplai dengan didistribusikan kepada konsumen secara terus menerus selama 24 jam. Sistem ini biasanya diterapkan apabila pada setiap waktu kuantitas air baku dapat mensuplai seluruh kebutuhan konsumen didaerah tersebut.
1. Keuntungan
Konsumen akan mendaptkan air setiap saat dan air minum yang diambil dari titik pengambilan didalam jaringan pipa distribusi selalu didapat dalam keadaan segar.
2. Kerugian
Pemakaian air cenderung lebih boros dan jika ada sedikit kebocoran maka jumlah air yang terbuang cukup besar.
b. Intermiten System ( Beberapa Jam)
Dalam sistem ini, air yang akan disuplai dan didistribusikan kepada konsumen hanya selama beberapa jam dalam satu hari. Berkisar antara 2 sampai 4 jam. Sistem ini diterapkan apabila kuantitas dan tekanan air yang cukup tidak tersedia.
1. Keuntungan
Pemakaian air cenderung lebih hemat dan jika ada kebocoran maka jumlah air yang terbuang reatif kecil..
2. Kerugian
Bila saat sedang tidak beropersi dan terjadi kebakaran maka air untuk memadamkan api tidak dapat disediakan. Lalu setiap rumah perlu menyediakan tempat penyimpanan air yang cukup agar kebutuhan air sehari – hari tercukupi.
2.1.6. Pipa Hubungan Seri
Jika suatu aliran pipa terdiri dari dari pipa – pipa dengan ukuran yang berbeda, maka pipa tersebut adalah pipa hungan seri. Gambar 2.1 menunjukkan suatu sistem tiga pipa dengan karakter berbeda yang berhubungan seri. Panjang, diameter dan koefisien gesekan masing – masing pipa adalah L1, L2, L3, ; D1, D2, D3 dan f1, ,f2, f3.
Jika beda tinggi muka air kedua kolam diketahui, akan dicari besar debit aliran Q dengan menggunakan persamaan kontiuitas dan energi (Bernoulli).
Kehilangan tenaga masing – masing pipa adalah hf1, hf2 dan hf3. Dianggap bahwa kehilangan energi sekunder kecil sehingga diabaikan.
Gambar 2.1 Pipa Hubungan Seri 2.1.7. Sistem Jaringan Induk Distribusi
Sistem jaringan induk pada distribusi yang digunakan dalam perindustrian pipa ada 2 (dua) macam, yaitu :
1. System Cabang atau Branch
Pada system ini air hanya mengalir dari satu arah dan pada setiap ujung pipa akhir daerah pelayanan terdapat titik akhir (dead end).
Gambar 2.2 Sistem Cabang atau Branch 2. System Melingkar atau Loop
Pada jaringan ini jaringan pipa induk saling berhubungan satu dengan yang lain membentuk ingkaran – lingkaran, sehingga pipa induk tidak ada titik mati dan air akan mengalir ke suatu titik yan dapat melalui beberapa arah.
Gambar 2.3 Sistem Melingkar atau Loop 3. System Jaringan Kombinasi
System jaringan kombinasi merupakan gabungan dari system melingkar dan cabang.
Gambar 2.4 Sistem Kombinasi
2.1.8. Sambungan Pada Pipa
a. Socket yaitu alat yang digunakan untuk memperpanjang pipa atau menyambung pipa instalasi (lurus), diameter lubang nya sma, memakai ulir dalam.
b. Elbow yaitu alat yang digunakan untuk membelokan arah aliran, menggunakan ulir dalam, untuk menyambung sudut 20º, 40º, 60º, 80º, 90º.
c. Bend yaitu alat yang digunakan untuk membelokan arah aliran yang beradius besar, menggunakan ulir dalam dan ulir luar.
d. Reducer Socket yaitu alat yang digunakan untuk memperkecil ukuran pipa.
e. Reducer Elbow yaitu alat yang digunakan untuk memperkecil aliran yang dibelokan.
f. Tee Stuck yaitu alat yang digunakan untuk membagi arah aliran menjadi dua arah, menggunakan ulir dalam.
g. Cross yaitu alat yang befungsi untuk membagi arah aliran menjadi tiga arah h. Barel Union yaitu alat yang digunakan untuk membagi arah aliran menjadi
tiga arah.
i. Dop yaitu alat yang berfungsi untuk menutup aliran air menggunakan ulir dalam dan ulir luar.
j. Flug yaitu alat yang berfungsi untuk menutup aliran fitting
k. Stop kran yaitu alat yang digunakan untuk mengatur aliran, dipasngkan sebelum meteran dan digunakan untuk menutupp aliran pada saat perbaikan.
l. Kran yaitu alat yang digunakan untuk mengeluarkan dan menutup air m. Side Out Tee yaitu alat yang digunakan untuk membagi arah aliran menjadi
empat bagian.
Macam – macam penyambung pipa : a. Uliran.
b. Lem atau pelekat.
c. Pengelasan.
d. Klem.
Pada penyambungan pipa selalu diberi sealtape pada ulirnya. Hal ini dimakud untuk :
a. Mencegah kebocoran.
b. Mencegah karat.
c. Memudahkan membongkaran.
2.1.9. Kehilangan Energi Pada Aliran Pipa
Zat cair yang mengalir didalam bidang tanpa batas (pipa, saluran terbuka atau bidang datar) akan terjadi tegangan geser dan gradien kecepatan pada seluruh medan aliran karena adanya kekentalan. Tegangan geser tersebut akan menyebabkan terjadinya kehilangan energy selama pengaliran. Suatu aliran turbulen dan mantap seperti yang ditunjukkan pada gambar (2.5). Diameter pipa adalah D dan pipa miring dengan sudut emiringan a. Dianggap hanya terjadi kehilangan energy karena gesekan, gaya yang bekerja adalah gaya tekanan, berat zat cair dan gaya geser. Persamaan Bernoulli untuk aliran titik 1 dan 2.
Gambar 2.5 Penurunan Rumus Darcy Weisbach
Apabila pipa mempunyai penampung konstan dapat ditulis, maka V1 = V2 dan persamaan diatas dalam bentuk yang lebih sederhana untuk kehilangan akibat dari gesekan.
Kehilangan energy sama dengan jumlah dari perubahan tekanan tinggi tempat. Seperti terlihat pada gambar (2.5) tampang lintang aliran melalui pip adalah konstan yaitu A, sehingga percepatan a = 0. Tekanan pada tampang 1 dan 2 adalah p1 dan p2, jarak antara tampang 1 dan 2 adalah ∆L.
2.1.10. Kehilangan Energi Sekunder Pada Aliran Pipa
Disamping kehilangan tenaga akibat gesekan (kehilangan tenaga primer), terjadi pula kehilangan tenaga yang disebabkan perubahan penampang pipa,sambungan, belokan dan kutub (kehilangan tenaga sekunder). Pada jaringan pipa, kehilangan tenaga primer biasnya jauh lebih besar dari pada kehilangan tenaga sekunder, sehingga pada keadaan tersebut kehilangan tenaga sekunder dapat diabaikan. Pada pipa pendek kehilangan tenaga sekunder harus diperhitungkan.
Apabila kehilangan tenaga sekunder kurang dari 5% dari kehilangan tenaga primer maka kehilangan tenaga tersebut biasa diabaikan. Untuk memperkecil kehilangan tenaga sekunder. Perubahan penampang atau belokan dibuat secara berangsur-angsur.
2.1.10.1. Pembesaran Penampang
Pembesran penambang mendadak dari aliran seperti yang ditunjukkan pada gambar (2.6) mengakibatkan kenaikan tekanan dari p1 menjadi p2 dan kecepatan turun dari V1 menjadi V2. Pada tempat disekitar pembesaran penampang (1) akan terjadi olakan dan aliran akan normal kembali dari mulai tampang (2). Di daerah tampang 1 dan 2 terjadi pemisahan aliran. Seperti pada gambar, aliran efektif hanya melalui tampang yang dibatasi oleh garis arus terluar.
(2.2)
(2.3)
Gambar 2.6 Pembesaran Pipa
Kehilangan energy pada pembesara penampang akan berkurang apabila pembesaran dibuat secara berangsur – angsur seperti ditunjukkan pada gambar (2.7).
Kehilangan energy dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut :
Gambar 2.7 Pembesaran Penampang Secara Berangsur – Angsur Table 2.2 Nilai K’ Sebagai Fungsi Dari 𝛼
𝛼 10° 20° 30° 40° 50° 60° 75°
K’ 0.078 0.31 0.49 0.60 0.67 0.72 0.72 sumber :Triatmodjo, B (1996)
2.1.10.2. Pengecilan Penampang
Pada pengecilan penampang yang mendadak seperti pad gambar (2.8) garis aliran pada bagian hulu dari sambungan akan menguncup dan akan mengecil pada
(2.4)
vena kontrakta. Percobaan – percobaan yang telah dilakukan menunjukkan bahwa luas tampang pada vena kontrakta sekitar 0.6 A2.
Gambar 2.8 Pengecilan Pipa
Kehilangan energy pada pada pengecilan pipa dapat dikurangi dengan membuat pengecilan penampang secara berangsur – angsur seperti ditunjukkan pada gambar (2.9).
Gambar 2.9 Pengecilan Pipa Secara Berangsur
Nilai K’c tergantung pada sudut transisi 𝛼 dan perbandingan luas penampang A1 / A2 seperti pada gambar (2.10).
Gambar 2.10 Koefisien K’c sebagai fungsi 𝛼
2.1.10.3. Belokan Pipa
Kehilangan energy yang terjadi pada belokan tergantung pada sudut belokan pipa, untuk sudut belokan 90° dan dengan belokan halus (berangsur – angsur)kehilangan tenaga tergantung pada perbandungan antra jari – jari belokan dan diameter pipa (2.11).
Gambar 2.11 Belokan Pipa 2.1.11. Pipa Halus
Koefisien gesekan pipa tergantung pada parameter aliran (Triatmodjo B, 1996) apabila pipa hidraulis halus parameter tersebut adalah kecepatan aliran diameter pipa dengan kekentalan zat cair dalam bentuk angka Reynold.
Berdasarkan penelitian yang dilakukan Blasius, dia mengemukakan rumus gesekan f untuk pipa halus dalam bentuk:
𝑓=0,316
𝑅𝑒0,25...(2.5) Dari persamaan empiris diatas koefisien gesekan tersebut akan dapat dihitung kehilangan tenaga pipa berdasarkan persamaan Darcy-Weiscbach.
2.1.12. Pipa kasar
Tahanan pada pada pipa lebih besar dari pada pipa halus, untuk pipa halus nilai f hanya tergantung pada angka Reynold. Untuk pipa kasar f tidak hanya tergantung tergantung pada nilai Reynold, tetapi juga pada sifat – sifat dinding pipa yaitu kekerasan relatif k/D (Re, D k f𝜑 = dengan k = kekerasan dinding pipa, D = dinding pipa.
2.1.13. Hukum Newton Tentang Kekekalan Zat Cair
Hukum Newton tentang kekentalan menyatakan bahwa tegangan geser antara dua partikel zat cair yang berdampingan adalah sebanding dengan perbedaan kecepatan dari kedua partikel (gradiem kecepatan) yag berbentuk :
𝜏 = 𝜇 𝑑𝑣
𝑎𝑦 ………. (2.6)
Pada permukaan antara dinding dan aliran zat cair juga menjadi tegangan geser dengan arah yang berlawanan dengan arah aliran. Tegangan geser pada dinding batas ini cukup besar karena gradient kecepatan didaerah tersebut sangat besar.
2.1.14. Aliran Laminer dan Turbulen
Aliran vikso dapat dibedakan dalam aliran laminar dan turbulen. Aliran laminer adalah apabila partikel- partikel zat cair bergerak teratur dengan mengikuti lintasan yang saling sejajar. Aliran laminar dapat terjadi apabila kecepatan aliran rendah, ukuran saluran sengat kecil dan zat cair mempunyai kekentalan besar.
Pengaruh kekentalan adalah sangan besar sehingga dapat meredam gangguan yang dapat menyebabkan aliran menjadi turbulen. Dengan berkurangnnya kekentalan dengan bertambahnnya kecepatan aliran maka daya redam terhadap gangguan akan berkurang, yang sampai pada suatu batas tertentu akan menyebabkan terjadinya perubahan aliran dari laminar ke tubulen. Aliran turbulen merupakan aliran dengan pertikel-partikel zat zair bergerak tidak teratur, aliran turbulen terjadi apaila kecepatan besar , saluran besar dan zait cair mempunyai kekentalan yang kecil.
2.1.15. Percobaan Osborn Reynolds
Pada tahun 1884 Osborn Reynolds ( Triatmojo 1996 : 3) melakukan percobaan untuk menunjukan sifat-sifat aliran laminar dan aliran turbulen. Alat yang digunakan terdiri dari pipa kaca yang dapat melewatkan air dengan berbagai
kecepatan. Aliran tersebut diatur oleh kutub A. Pipa kecil B yang berasal dari tabung berisi zat warna C. Ujung yang lain berada pada lobang masuk pipa kaca.
Gambar 2.12 Belokan Pipa
Reynolds menunjukan bahwa untuk kecepatan aliran yang kecil didalam aliran kaca, zat warna akan mengalir dalam suatu garis lurus seperti benang yang sejajar dengan sumbu pipa. Apabila kutub dibuka sedikit demi sedikit, kecepatan akan bertambah besar dan benang warna mulai berlubang yang akhirnya pecah dan menyabar pada seluruh aliran dalam pipa.
Kecepatan rerata pada mana benang warna mulai pecah disebut kecepatan kritis. Penyebaran dari benang warna disebabkan oelh percampuran dari partikel- partikel zat cair selama pengaliran. Dari percobaan tersebut dapat disimpulkan bahwa pada kecepatan kecil, percampuran tidak terjadi dan partikel-partikel zat cair bergerak dalam lapisan-lapisan yang sejajar, dan menggelicir terhadap lapisan disampingnya. Keadaan ini disebut aliran laminar. Pada kecepatan yang lebih besar, benang warna menyebar pada seluruh penampang pipa, dan terlihat bahwa percampuran dari partikel-partikel zat cair terjadi, keadaan ini disebut aliran turbulen.
Gambar 2. 13 Aliran Laminer(a), Kritis(b), Turbulen(c)
Dari percobaan tersebut dapat disimpulkan bawha kecepatan kecil, percampuran tidak terjadi dan partikel-partikel zat cair bergerak dalam lapisan- lapisan yang sejajar, dan menggelincir terhadap lapisan disampingnnya.
Menurut Reynolds, ada tiga faktor yang mempengaruhi keadaan aliran yaitu kekentalan zat cair 𝜇 (mu), rapat massa zat cair p (rho), dan diameter pipa D.
Hunungan antara 𝜇, p, dan D yang mempunyai dimensi sama dengan kecepatan adalah 𝜇/ pD . Angka Reynolds mempunyai bentuk berikut ini:
Re=𝑉𝐷
𝑣 ………(2.7)
Aliran akan turbulen apabila angka Reynolds lebih besar 4000. Apabila angka Reynolds berbeda antara kedua nilai tersebut (2000<Re<4000) aliran adalah transisi. Angka Reynolds pada kedua nilai datas (Re=2000 dan Re=4000) disebut dengan batas kritis bawah dan atas.
2.1.16. Hukum Tekanan Gesek
Reynold menetapkan hukum tahanan gesek dngan melakukan pengukuran kehilangan energy didalam beberapa pipa dengan panjang berbeda dan untuk beberapa debit aliran.perceboaan tersebut memberikan hasl berupa grafik hubungan antara kehilngan energy hf dan kecepatan V.
Gambar 2.14 Grafik Kehilangan Energi – Kecepatan
Bagian bawah dari grafik merupakan garis lurus, dengan kemiringan 45°
yang menunjukkan bahwa fh sebanding dengan , yang merupakan sifat dari aliran
laminar. Sedang pada bagian atas merupakan garis lurus dengan kemiringan n, dengan n antara 1,75 sampai 2,0 yang tergantung nilai Re dan kekasaran. Hal ini menunjukkan bahwa fh sebanding dengan n dan V. nilai pangkat yang besar berlaku untuk pipa kasar dan sebaliknya. Dari garfik diatas dapat diketahui pula jika kehilangan energy pada aliran turbulen lebih besar dari pada aliran laminar.
2.1.17. Metode Hardy Cross
Jika tekanan pada seluruh jaringan juga dihitung makan tinggi tekanan pada suatu titik harus diketahui. Prosedur perhitungan dengan metode Hardy Cross adalah sebagai berikut :
1. Pilih pembagian debit melalui tiap – tiap pipa Qo hingga terpenuhi syarat kontinuitas.
2. Hitung kehilangan tenaga pada tiap pipa dengan rumus hf = k Q2 3. Jaringan pipa dibagi menjadi sejumlah jarring tutup sedemikian rupa sehingga tiap pipa termasuk dalam sedikit satu jarring.
4. Hitung jumlah kerugian tinggi tenaga sekeliling tiap – tiap jarring, yaitu ∑ ℎ𝑓. Jika pengaliran seimbang maka ∑ ℎ𝑓 = 0.
5. Hitung nilai ∑[2𝑘𝑄] untuk tiap jarring
6. Pada tiap jarring diadakan koreksi debit ∆Q, supaya kehilangan tinggi tenanga dalam jarring seimbang. Adapun koreksinya adalah sebagai berikut :
7. Dengan debit yang telah dikoreksi debit Q = Q0 + ∆𝑄, prosedur dari 1 sampai 6 diulangi hingga akhirnya ∆Q = 0, dengan Q adalah debit sebenarnya, Q0 adalah debit dimisalkan dan ∆Q adalah debit koreksi.
Debit aliran yang ditetapkan dalam langkah pertama ini merupakan debit pendekatan yang biasanya belum benar, sehingga diperlukan guna memperbaiki debit tersebut yang akhirnya sampai pada debit yg benar.
2.1.18. Persamaan Kontinuitas
Persamaan kontinuitas merupakan persamaan yang menghubungkan kecepatan fluida dari satu tempat ketempat lain. Karena sifat fluida yang inkonpresibel atau massa jenisnya tetap, maka persamaanya adalah sebagai berikut:
Q = A x V (konstan)
A1 x V1 = A2 x V2 ……… (2.8) Keterangan : Q = Debit aliran
A = Luas penampang aliran V = Kecepatan aliran 2.1.19. Persamaan Energi (Bernoulli)
Perbedaan besar energy diantara dua titik didalam system dinyatakan didalam persamaan sebagai berikut ini :
Keterangan : Zı : Tinggi elevasi 𝑝𝚤
𝑣 : Tinggi Tekanan 𝑣𝚤²
2𝑔 : Tinggi Kecepatan
hf : Jumlah kehilangan tenaga primer (karena gesekan) sepanjang pengaliran.
2.1.20. Persamaan Momentum
Jika perhitungan melibatkan gaya seringkali menggunakan hukun kedua Newton atau sederhananya persamaan momentum ke soal yang dihadapi.
Persamaan momentum dapat dicari menggunakan rumus :
F =
𝜌
x Q (V2 – V1) ……… (2.10) Keterangan : F = Gaya yang ditimbulkan oleh zat cair𝜌= Rapat massa aliran Q = Debit aliran
V = Kecepatan rerata aliran
(2.9)
2.2. Landasan Teori
2.2.1. Mencari Debit Aliran dan Kecepatan Aliran
Apabila kecepatan dan penampang aliran dapat dihitung maka debit aliran dapat dihitung, demikian juga jika kecepatan dan debit aliran diketahui maka dapat penampang aliran untuk melewatkan debit tersebut, maka dengan kata lain saluran dapat ditetapkan. Debit pada aliran melalui system pipa adalah hasil antara kecepatan aliran pada pipa dengan luas penampang pipa (Bambang Triatmojo, 1993) yang ditulis dengan persamaan :
Keterangan : Q = Debit aliran (m3/detik) A = Luas penampang (m2) V = Kecepatan aliran (m/detik)
Karena luas penampang berbentuk lingkaran maka rumus yang digunakan untuk mencari luas penampng adalah :
A = 1
4 . 𝜋 . D² ……… (2.12) Keterangan : A = Luas penampang (m2)
𝜋 = 3,14 (konstanta) D = Diameter pipa (m)
Untuk mendapatkan debit aliran dan kecepatan aliran maka menggunakan rusmus Manning dan Rumus Chezy yaitu, :
Rumus Manning :
V= 1/n. 𝑅2/3. 𝑆1/2……… (2.13) Keterangan : n = Koefisien kekasaran
R = Jari – jari hidrolis
V = Kecepatan aliran (m/detik) S = I = Kemiringan garis tengah
Rumus Chezy :
V = C√R. I……… (2.14)
√(R.I) = V/C……….(2.15) I = (V/C)²
R ………(2.16)
Keterangan : V = Kecepatan aliran (m/dtk)
(2.11)
C = Koef. Chezy yang tergantung pada kekasaran dinding R = Jari –jari hidrolis
I = I = Kemiringan garis tenaga Sehingga Didapat nilai debit aliran :
Q = (¼ . π . D²).(1/n. 𝑅2/3. 𝑆1/2)………..(2.17) Keterangan : Q = Debit aliran (m/dtk)
D = Diameter hidrolis R = Jari –jari hidrolis n = Koefisien kekasaran
I = S = Kemiringan garis tenaga
Table 2.3 Nilai Koefisisen Kekasaran Pipa
No. Bahan Saluran N
1. Palstik, gelas, tabung halus 0,009
2. Semen, logam halus 0,010
3. Papan kayu, pipa asbes 0,011
4. Besi kasar, baja las, kanvas 0,012
5. Beton, aspal, besi cor 0,013
6. Tanah liat 0,014
7. Pipa besi 0,015
8. Paku baja, brick 0,016
9. Tembok 0,017
10. Tanah halus 0,018
11. Pasir 0,023
Sumber : Triatmodjo, B (1996)
Rumus Bazin :
C = 87
1+ɣ𝐵 / √𝑅………(2.18)
(sumber : Hidraulika II hal 111)
Table 2.4 Nilai Koefisisen Kekasaran Bazin
Jenis Dinding ɣ𝐵
Dinding sangat halus 0,06
Dinding halus 0,16
Dinding batu pecah 0,46
Dinding tanah sangat teratur 0,85
Saluran tanah dengan kondisi biasa 1,30
Saluran tanah dengan dasar batu pecah dan tebing rumput 1,75 Sumber : Triatmodjo, B (1996)
2.2.2 Mencari Angka Reynold
Angka Reynold adalah angkaperbandingan gaya – gaya inersia dengan gaya – gaya kekentalan, nilai bilangan ini ditentukan dengan persamaan berikut :
Re = 𝑣 . 𝐷𝑢 ……… (2.19)
Keterangan : Re = Angka Reynold V = Kecepatan Rerata D = Diameter Pipa 𝜇 = Kekentalan Kinetik
Apabila : Re < 2000 = Laminer Re > 4000 = Turbulen
2000 < Re < 4000 = Transisi (kritis)
2.2.3. Kehilangan Energi Akibat Gesekan Aliran Melalui Pipa
Kehilangan energi akibat gesekan pada pipa disebut juga kehilangan energi primer (Triatmodjo B, 1996). Kehilangan energi ini terjadi akibat adanya kekentalan zat cair atau turbulensi karena adanya kekasaran dinding yang dapat menimbulkan gaya gesek yang akan menyebabkan kehilangan energi sepanjang pipa pada aliran seragam. Adapun rumus yang digunakan untuk mencari kehilangan energi akibat gesekan air di dalam pipa berdasarkan persamaan dan metode Darcy- weisbach, yaitu:
Hf = 𝑓
𝐿 . 𝑉 ²𝐷 . 2𝑔 ……….(2.20)
Jika diketahui komponen debit (Q) dan luas penampang (A), maka persamaan (2.20) menjadi:
hf= 8fL
gπ²𝐷5 x Q²……….(2.21)
Keterangan : hf = Kehilangan energy akibat gesekan air pada pipa hf = Kehilangan energy akibat gesekan air pada pipa f = Koef. Gesek
L = Panjang pipa (m) D = Diameter pipa(m) Q = debit aliran(m3/dtk) g = Gravitasi (m/dtk2)
Mencari koefisien gesekan untuk pipa halus dengan persamaan Blasius :
f
=
0,316𝑅𝑒0,25………(2.22)
Keterangan : f = Koefisien gesek Re = Angka Reynold
2.2.4. Mencari Kehilangan Energi Akibat Pengecilan Penampang
Pengecilan penampang yang terjadi secara mendadak, maka persamaan kehilangan energy dapat ditulis :
Hc = Kc(V2−V1)2𝑚/𝑑𝑡𝑘
2g ………...(2.23)
Keterangan : Hc = Kehilangan energi akibat perubahan penampang pipa V1 = Kecepatan aliran di pipa hulu (m/dtk)
V2 = Kecepatan aliran di pipa hilir (m/dtk) g = Gravitasi(m/dtk²)
Kc = Koefisien kehilangan, merupakan fungsi dari D1/D2 D1 = Diameter pipa hulu (m)
D2 = Diameter pipa hilir (m)
Tabel 2. 5 Nilai Koef. Kehilangan energi untuk penyempitan pipa tiba-tiba D1/D2 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
Kc 0,5 0,45 0,42 0,39 0,36 0,33 0,28 0,22 0,15 0,06 ( sumber : Dua K.S.Y. Klass,M,Sc,2009)
2.2.5. Mencari Kehilangan Energi Akibat Belokan Pipa
Kehilangan energy yang terjadi akibat belokan tergantung pada sudut belokan pipa, untuk menghitungnya menggunakan rumus :
Hb = kb𝑣²
2𝑔………..(2.24)
Dengan kb adalah koefisien kehilangan energy pada belokan : Table 2.6 Koefisien Kehilangan Energi Pada Belokan Pipa
𝜶 20° 40° 60° 80° 90°
K b
0,05 0,14 0,36 0,74 0,98
Sumber :Triatmodjo, B (1996) 2.2.6. Penelitian Terdahulu
Penelitian terdahulu bertujuan untuk mendapatkan bahan perbandingan dan acuan. Selain itu, untuk menghindari anggapan kesamaan dengan
penelitian dengan penelitian ini. Maka dalam tinjauan pustaka ini peneliti mencantumkan hasil-hasil penelitian terdahulu sebagai berikut:
1. Hasil Penelitian Abdul Latif Wicaksono, Universitas Muhammadiah Palembang (2019)
Penelitian Abdul Latif Wicaksono, berjudul “Analisa Faktor Kehilangan Energi Pada Jaringan Distribusi Pipa Air Bersih Dari Booster Kalidoni Sampai Mata Merah Palembang”. Penelitihan ini bertujuan untuk untuk menganalisa Faktor Kehilangan Energi akibat gesekan, perubahan penampang, dan belokan pipa Pada Jaringan Distribusi Air Bersih dari Booster Kalidoni sampai Mata Merah Palembang.
Berdasarkan hasil dari penelitian Analisa Faktor Kehilangan Energi pada jaringan Distribusi Pipa Air Bersih dari Booster Kalidoni sampai Mata Merah Palembang, bahwa dapat disimpulkan sebagai berikut :
a. Kehilangan energi terbesar akibat gesekan terjadi pada Titik C dengan hasil yang didapat 12,9 m dan kehilangan energi terkecil pada titik B dengan hasil yang didapat 0,44.
b. Kehilangan energi akibat pengecilan penampang terbesar terjadi pada titik D – E dimana hasil yang didapatkan adalah 0,055 m.
c. Kehilangan energi pada belokan pipa terbesar terjadi pada titik B dimana hasil yang didapatkan adalah 0,014 m.
d. Jumlah kehilangan energi akibat gesekan yaitu 24,2 m, akibat pengecilan penampang yaitu 0,01 m, dan akibat belokan pipa yaitu 0,0352 m.
2. Hasil Penelitian Rifqi Shandi Taqiyudin, Universitas Muhammadiah Palembang (2021)
Penelitian Rifqi Shandi Taqiyudin, yang berjudul “Analisa Faktor Kehilangan Energi Pada Jaringan Pipa Distribusi Air Bersih Dari Kantor Pelayanan Pdam Tirta Prabujaya Ke Wilayah Pelayanan Sungai Medang Kota Prabumulih”. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui seberapa besar
kehilangan energi akibat gesekan pipa, kehilangan energi tiap belokan pipa, dan kehilangan energi pada perubahan penampang pipa, di daerah layanan PDAM Tirta Pabujaya sampai wilayah Pelayanan Sungai Medang Prabumulih.
Berdasarkan hasil dari penelitian dengan judul Analisa Faktor Kehilangan Energi pada Jaringan Pipa Disitribusi Air bersih dari Kantor Pelayanan PDAM Tirta Prabujaya ke Wilayah Pelayanan Sungai Medang Kota Prabumulih, maka dapat disimpulkan bahwa:
a. Total kehilangan energi terbesar berada diruas pipa D-E sebesar 22.41207 meter, pada pipa Ø2 inci dengan kecepatan aliran 2.70925 meter/detik.
b. Sedangkan Total kehilangan energi terkecil berada pada ruas pipa C8-C9 sebesar 0.00001 meter, pada pipa Ø3 inci dengan kecepatan aliran 0.00154 meter/detik.
26 BAB III
METODELOGI PENELITIAN 3.1 Lokasi Penelitian
Penelitian ini berlokasi di Kecamatan Indralaya tepatnya dari PDAM Tirta Ogan sampai Simpang Tasik Indralaya.
Gambar 3.1 Lokasi Penelitian 3.2. Studi Literatur
Studi literatur adalah serangkaian kegiatan yang berkenaan dengan metode pengumpulan data-data, membaca dan mencatat sumber-sumber tertulis berupa jurnal,buku ataupun dokumen yang sudah relevan dengan permasalahn yang sudah dikaji, serta mengelolah bahan penelitian.
3.3. Pengumpulan Data
Dalam penelitian ini diperlukan data-data sebagai penunjang untuk melakukan perhitungan faktor kehilangan energi pada distribusi pipa air bersih.
Data-data itu sendiri didapat dari pihak Kantor Pusat PDAM Tirta Ogan Indralaya Kabupaten Ogan Ilir.
3.3.1. Data Primer
Data primer ialah data yang didapat langsung melalui survey lapangan,dari PDAM Tirta Ogan berupa foto dokumentasi lapangan seperti pompa yang digunakan.
Gambar 3.2 Pompa PDAM Tirta Ogan 3.3.2. Data Sekunder
Data sekunder diperoleh dari kantor Pusat PDAM Tirta Ogan Indralaya Kabupaten Ogan Ilir data yang diperoleh sebagai berikut:
1. Peta Jaringan Pipa.
2. Spesifikasi Pipa yang digunakan.
3.Sudut belokan pada pipa.
4. Debit aliran.
Tabel 3. 1 Spesifikasi pipa yang di gunakan
Ruas Pipa Panjang Pipa (M) Diameter Pipa
(Inch) Jenis Pipa
O – A 80 M 8 PVC
A – B 795 M 8 PVC
B – B1 10 M 3 PVC
B1 – B2 270 M 3 PVC
B – C 268 M 8 PVC
C – C1 30 M 4 PVC
C1 – C2 25 M 3 PVC
C2 – C2a 280 M 2 PVC
C2a – C2a’ 180 M 2 PVC
Ruas Pipa Panjang Pipa (M) Diameter Pipa
(Inch) Jenis Pipa
C2a – C2b 115 M 2 PVC
C2b – C2b’ 185 M 2 PVC
C2b – C2c 330 M 2 PVC
C2 – C3 525 M 3 PVC
C1 – C4 450 M 4 PVC
C4 – C5 320 M 3 PVC
C5 – C6 110 M 3 PVC
C- D 15 M 8 PVC
D – D1 20 M 6 PVC
D1 – D2 440 M 3 PVC
D2 – D3 40 M 2 PVC
D3 – D4 210 M 2 PVC
D - E 575 M 8 PVC
Sumber : Kantor Pusat PDAM Tirta Ogan
Tabel 3. 2 Sudut pada belokan pipa
Titik Sudut Koefisien Kehilangan
Energi (kb)
A 90 ° 0,98
B 90 ° 0,98
B1 90 ° 0,98
C 90 ° 0,98
C1 90 ° 0,98
C2 90 ° 0,98
C2a 80 ° 0,98
C2b 80 ° 0,98
C5 90 ° 0,98
D 90 ° 0,98
D1 90 ° 0,98
D3 60 ° 0,98
Sumber : Kantor Pusat PDAM Tirta Ogan
Sumber : Kantor Pusat PDAM Tirta Ogan
Gambar 3.3 Peta Jaringan Pipa
3.4. Pengolahan Data
Pengolahan data ini diperlukan data-data yang lengkap sebagai penunjang dalam perhitungan, berikut perthitungan yang harus diselesaikan ialah :
a. Menghitung debit aliran dan kecepatan aliran.
b. Menghitung kehilangan energi pada tiap belokan pipa c. Menghitung kehilangan energi akibat gesekan pipa.
d. Menghitung kehilangan energi akibat pengecilan penampang pipa.
3.5. Bagan Alir Penelitian
MULAI
MENENTUKAN LOKASI
PENGUMPULAN DATA PENDAHULUAN
SURVEY LOKASI
DATA PRIMER 1. Dokumentasi foto
DATA SKUNDER 1. Peta lokasi penelitian 2. Peta jaringan pipa
3. Spesifikasi pipa yang di gunakan
4. Sudut belokan pipa 5. Debit awal aliran
Pengolahan data
Mencari Kecepatan aliran dan debit aliran pada setiap
ruas pipa Menentukan titik pada
setiap pipa
A
A
Mencari kehilangan energi akibat belokan pipa
Mencari kehilangan energi akibat gesekan pipa
Mencari kehilangan energi akibat
pengecilan penampang pipa
Menetukan koefisien gesekan
untuk pipa halus dengan persamaan
Blasius Mencari jari jari
pada ruas pipa
Mencari kemiringan garis tengah (S) mengunakan rumus
chezy Menghitung kecepatan aliran mengunakan rumus
manning Mencari koefisien chezy mengunakan
rumus banzi
Menghitung debit aliran
Mencari Mencari angka reynold Menentukan
koefisien kehilangan energi pada belokan pipa
Menentukan koefisien kehilangan energi
pada pengecilan penampang
Menghitung kehilangan energi
pada setiap rusas pipa
Menghitung kehilangan energi
pada setiap rusas pipa Menghitung
kehilangan energi pada setiap rusas
pipa
B
Gambar 3.4 Bahan Alir Penelitian Menghitung
kehilangan energi total pada setiap
ruas pipa B
Hasil dan pembahasan
Kesimpulan dan Saran
Selesai
33 BAB IV
ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1 Analisa Data
Dalam menganalisa penelitian ini data-data yang didapat berupa data primer dan data sekunder. Adapun data-data yang telah didapat digunakan dalam pembahasan adalah sebagai berikut :
1. Peta jaringan distribusi pipa 2. Debit awal
3. Spesifikasi pipa yang di gunakan 4. Sudut belokan pipa
4.1.1 Peta Jaringan Pipa
Gambar 4. 1 Peta Jaringan Pipa
Keterangan :
Jenis Pipa : PVC Debit awal : 40 l/dtk
Tabel 4. 1 Keterangan pipa yang di gunakan
Warna Diameter Pipa (inci)
8 6 4 3 2
4.1.2 Spesifikasi Pipa
Tabel 4. 2 Spesifikasi pipa yang di gunakan
Ruas Pipa Panjang Pipa (m) Diameter Pipa
(Inch) Jenis Pipa
O – A 80 8 PVC
A – B 795 8 PVC
B – B1 10 3 PVC
B1 – B2 270 3 PVC
B – C 268 8 PVC
C – C1 30 4 PVC
C1 – C2 25 3 PVC
C2 – C2a 280 2 PVC
C2a – C2a’ 180 2 PVC
C2a – C2b 115 2 PVC
C2b – C2b’ 185 2 PVC
C2b – C2c 330 2 PVC
C2 – C3 525 3 PVC
C1 – C4 450 4 PVC
C4 – C5 320 3 PVC
C5 – C6 110 3 PVC
C- D 15 8 PVC
D – D1 20 6 PVC
D1 – D2 440 3 PVC
D2 – D3 40 2 PVC
D3 – D4 210 2 PVC
D - E 575 8 PVC
Tabel 4. 3 Sudut pada belokan pipa
Titik Sudut Koefisien Kehilangan
Energi (kb)
A 90 ° 0,98
B 90 ° 0,98
B1 90 ° 0,98
C 90 ° 0,98
C1 90 ° 0,98
C2 90 ° 0,98
C2a 80 ° 0,98
C2b 80 ° 0,98
C5 90 ° 0,98
D 90 ° 0,98
D1 90 ° 0,98
D3 60 ° 0,98
4.2. Pembahasan
4.2.1. Menghitung Debit Aliran dan Kecepatan Aliran Debit Aliran dan Kecepatan Aliran O-A
Gambar 4. 2 Peta Jaringan Pipa O-A Q O-A = 40 l/dtk
= 0,04 m³ / dtk
D = 8 inci (1 inci = 0,0254m)
= 8 x 0,0254
= 0,2032 m² A O-A = ¼ . π . D²
= ¼ . 2,14 . (0,2032 )²
= 0,032412838 m² V O-A = 𝑄
𝐴
= 0,04 𝑙/𝑑𝑡𝑘
0,032412838𝑚²
= 1,234 m/dtk
Perhitungan Debit Aliran dan Kecepatan Aliran A-B
Gambar 4. 3 Peta Jaringan Pipa A-B Q A-B = A.V
= (¼ . π . D²).(kst. 𝑅2/3. 𝑅𝑆2/3)
= (¼ . π . D²).(1/n. 𝑅2/3. 𝑅𝑆2/3) D = 8 inci (1 inci = 0,0254m)
= 8 x 0,0254 m
= 0,2032 m V = C√R . I R = ¼ . D
= ¼ . 0,2032 m
= 0,0508 m Dimana C menurut rumus Banzi
C = 87
1+ɣ𝐵 / √𝑅
= 87
1+0,06 / √0,0508
= 68,709 V = C√R. I
√R. I = V/C
I = (V/C)²
R
= (1,234 m/dtk /68,709)² 0,0508 m
I = S = 0,006349
Q A-B = A . V
= (¼ . π . D²).(kst. 𝑅2/3. 𝑆1/2)
= (¼ . π . D²).( 1/n. 𝑅2/3. 𝑆1/2)
= (¼ . 3,14 . 0,2032²).( 1/0,009 .0,05082/3.0,0063491/2)
= (0,03241 m²) (1,21437 m/dtk)
= 0,03935 m³/dtk A A-B =¼ . π . D²
= ¼ . 3,14 . (0,2032 m )²
= 0,032412838 m² V A-B = Q
A
= 0,03935 m³/dtk 0,032412838 m²
= 1,214 m/dtk
Perhitungan Debit Aliran dan Kecepatan Aliran B-B1
Gambar 4. 4 Peta Jaringan Pipa B-B1 QB-B1 = A . V
= (¼ . π . D²).(kst. 𝑅2/3. 𝑆1/2)
= (¼ . π . D²).( 1/n. 𝑅2/3. 𝑆1/2) D = 3 inci (1 inci = 0,0254 m)
= 3 x 0,0254 m
= 0,0762 m V = C√R . I
R = ¼ . D
= ¼ . 0,0762 m
= 0,01905 m Dimana C menurut rumus Banzi
C = 87
1+ɣ𝐵 / √𝑅
= 87
1+0,06 / √0,01905
= 60,6392 V = C√R. I
√R. I = V/C I = (V/C)²
R
= (1,214 m/dtk /60,6392)² 0,01905 m
I = S = 0,021 QB-B1 = A . V
= (¼ . π . D²).(kst. 𝑅2/3. 𝑆1/2)
= (¼ . π . D²).( 1/n. 𝑅2/3. 𝑆1/2)
= (¼ . 3,14 . 0,0762 ²).( 1/0,009. 0,019052/3. 0,0211/2)
= (0,004558 m²) . (1,14849 m/dtk)
= 0,005234 m³/dtk A B-B1 =¼ . π . D²
= ¼ . 3,14 . (0,0762 m)²
= 0,004558 m² V B-B1 = Q
A
= 0,005234 𝑚3/𝑑𝑡𝑘
0,004558 𝑚²
= 1,1483 m/dtk
Hasil perhitungan selanjutnya dapat dilihat pada tabel 4.3. untuk pengolahan data Debit Aliran Dan Kecepatan Aliran dibuat dalam bentuk grafik dapat dilihat pada gambar 4.2 dan gambar 4.3 dibawah ini :
