DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N 2008

Transkripsi

1 TUGAS SARJANA SISTEM PERPIPAAN PERANCANGAN INSTALASI PENDISTRIBUSIAN AIR MINUM PADA PERUMNAS TAMAN PUTRI DELI, NAMORAMBE KABUPATEN DELI SERDANG O L E H : A N T H O N Y S T E R S A G A L A N I M : DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N 008

2 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tidak semua daerah memiliki sumber air yang layak untuk memenuhi kebutuhan domestik sehari-hari. Hal ini disebabkan oleh keterbatasan sumber air dan sebagian lagi diakibatkan oleh tingginya pencemaran sehingga air tidak layak minum. Perumnas Taman Putri Deli, Namorambe Kabupaten Deli Serdang merupakan salah satu perumahan umum yang belum memiliki instalasi pendistribusian air minum. Padahal pada kota ini terdapat banyak industri yang nantinya bisa mengakibatkan meningkatnya desakan akan kebutuhan air yang bersih. Oleh karena itu perlu direncanakan merancang suatu instalasi pendistribusian air minum untuk memenuhi kebutuhan Perumnas Taman Putri Deli, Namorambe Kabupaten Deli Serdang. Pada dasarnya fungsi dari perpipaan adalah untuk mendistribusikan air bersih ke tempat-tempat yang dikehendaki dengan tekanan yang cukup, dan yang kedua, membuang air kotor dari tempat-tempat tertentu tanpa mencemarkan bagian penting lainnya. Umumnya bagian perpipaan dan detailnya merupakan standard dari unit, seperti ukuran diameter, jenis katup yang akan dipasang, baut dan gasket pipa, penyangga pipa, dan lain-lain. Sehingga dengan demikian akan terdapat keseragaman ukuran antara satu dengan lainnya. Sedangkan di pasaran telah terdapat berbagai jenis pipa dengan ukuran dan bahan-bahan tertentu sesuai dengan kebutuhan seperti dari bahan Cast Iron, PVC (Polyvinil Chloride), New Steel, dan lain-lain. Pemasangan pipa dapat dilakukan pada bengkel-bengkel di lapangan atau pada suatu tempat khusus dan kemudian dibawa ke lapangan untuk dipasang, dengan demikian akan menguntungkan dari segi waktu, ongkos kerja dan memudahkan pemasangan di lapangan, namun pemasangan dengan cara ini memerlukan perhitungan teknis dan ekonomis yang lebih cermat sehingga tidak terjadi kesalahan dalam pemasangan di lapangan. Untuk menjadi seorang yang ahli dalam bidang perpipaan tentu bukanlah suatu hal yang mudah, selain harus memiliki dasar ilmu kesarjanaan teknik seperti 1

3 peralatan mekanik, korosi, mekanika fluida, pemilihan material, seni merancang jalur pipa dan banyak disiplin ilmu lain yang harus dikuasai serta yang terpenting dari semua itu adalah pengalaman di lapangan. Dalam merancang suatu jalur pipa yang tersusun dari beberapa buah pipa yang disusun secara seri maupun paralel maka persoalan yang dihadapi belumlah begitu rumit, namun banyak juga jalur pipa yang ada bukanlah suatu rangkaian yang sederhana melainkan suatu jaringan pipa yang sangat kompleks, sehingga memerlukan penyelesaian yang lebih teliti. Dalam perencanaan itu hal-hal yang perlu diperhitungkan diantaranya besarnya kapasitas dan kecepatan aliran dari fluida yang melalui jalur pipa dan hal-hal lain yang perlu diperlukan dalam hal perencanaan. Oleh karena sistem pendistribusian air minum kepada pelanggan merupakan hal yang penting, dan kita sebagai manusia tidak lepas dari kebutuhan akan air minum, maka penulis mengambil bidang Sistem Perpipaan ini sebagai Tugas Sarjana untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik. 1. Tujuan Adapun tujuan khusus dari perancangan ini adalah untuk memenuhi syarat memperoleh gelar Strata 1 pada Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Sedangkan tujuan umum dari perancangan ini adalah : 1. Untuk lebih mengetahui dan memahami aplikasi ilmu yang diperoleh di bangku kuliah terutama mata kuliah Sistem Perpipaan dan Mekanika Fluida.. Untuk merencanakan instalasi jaringan pipa yang digunakan untuk mendistribusikan air minum pada perumnas Taman Putri Deli, Namorambe Kabupaten Deli Serdang. 1.3 Batasan Masalah Pada perencanaan ini akan dibahas mengenai perancangan dan analisa pendistribusian air bersih ke konsumen pada suatu jaringan perpipaan di Perumnas Taman Putri Deli, Namorambe Kabupaten Deli Serdang. Adapun permasalahan yang akan dibatasi dalam menganalisa distribusi aliran pada tiap pipa antara lain kapasitas aliran fluida, kerugian head yang terjadi pada tiap pipa, ukuran pipa yang digunakan dan tekanan yang terjadi pada ujung pipa terjauh. Pada perencanaan ini juga ditentukan pemilihan spesifikasi pompa yang nantinya sesuai untuk digunakan dalam pendistribusian air minum.

4 Adapun permasalahan dibatasi dalam menganalisa distribusi aliran pada tiap pipa antara lain kapasitas aliran fluida, kerugian head yang terjadi pada tiap pipa, ukuran pipa yang digunakan dan tekanan yang terjadi pada ujung pipa terjauh. Pada perencanaan ini juga ditentukan pemilihan spesifikasi pompa dan volume reservoir yang akan digunakan pada perancangan ini, agar setiap masyarakat dapat memperoleh air bersih secukupnya. 1.4 Sistematika Penulisan Tugas Sarjana ini terdiri dari 5 bab. Bab 1 memuat latar belakang, tujuan penulisan, batasan masalah dan sistematika penulisan tugas sarjana ini. Pada bab memuat pembahasan materi mengenai kecepatan dan kapasitas aliran fluida, jenis aliran, persamaan empiris di dalam pipa dan sistem jaringan pipa. Pada bab 3 meliputi perencanaan pipa pada sistem jaringan pipa yaitu jumlah kapasitas pemakaian air, analisa aliran fluida meliputi kapasitas dan kerugian head. Pada bab 4 meliputi pemilihan pompa dan tekanan pada ujung pipa terjauh.. Kesimpulan mengenai hasil perancangan yang diperoleh dimuat pada Bab 5. 3

5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA.1 Kecepatan dan Kapasitas Aliran Fluida Penentuan kecepatan di sejumlah titik pada suatu penampang memungkinkan untuk membantu dalam menentukan besarnya kapasitas aliran sehingga pengukuran kecepatan merupakan fase yang sangat penting dalam menganalisa suatu aliran fluida. Kecepatan dapat diperoleh dengan melakukan pengukuran terhadap waktu yang dibutuhkan suatu pertikel yang dikenali untuk bergerak sepanjang jarak yang telah ditentukan. Besarnya kecepatan aliran fluida pada suatu pipa mendekati nol pada dinding pipa dan mencapai maksimum pada tengah-tengah pipa. Kecepatan biasanya sudah cukup untuk menempatkan kekeliruan yang tidak serius dalam masalah aliran fluida sehingga penggunaan kecepatan sesungguhnya adalah pada penampang aliran. Bentuk kecepatan yang digunakan pada aliran fluida umumnya menunjukkan kecepatan yang sebenarnya jika tidak ada keterangan lain yang disebutkan. Gambar.1 Profil Kecepatan pada saluran tertutup Gambar. Profil Kecepatan pada saluran terbuka Besarnya kecepatan akan mempengaruhi besarnya fluida yang mengalir dalam suatu pipa. Jumlah dari aliran fluida mungkin dinyatakan sebagai volume, berat atau massa fluida dengan masing-masing laju aliran ditunjukkan sebagai laju aliran volume (m 3 /s), laju aliran berat (N/s) dan laju aliran massa (kg/s). 4

6 Kapasitas aliran (Q) untuk fluida yang inkompressible menurut [1], yaitu : Q = A. v dimana : Q = laju aliran volume (m 3 /s) A = Luas penampang aliran (m ) v = Kecepatan aliran fluida (m/s) Laju aliran berat fluida (G) menurut [] dirumuskan sebagai : G =. A. v dimana : G = laju aliran berat fluida (N/s) = berat jenis fluida (N/m 3 ) Laju aliran massa (M) menurut [] dinyatakan sebagai : M =. A. v dimana : M = Laju aliran massa fluida (kg/s) = massa jenis fluida (kg/m 3 ). Energi dan Head Energi biasanya didefenisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja. Kerja merupakan hasil pemanfaatan tenaga yang dimiliki secara langsung pada suatu jarak tertentu. Energi dan kerja dinyatakan dalam satuan N.m (Joule). Setiap fluida yang sedang bergerak selalu mempunyai energi. Dalam menganalisa masalah aliran fluida yang harus dipertimbangkan adalah mengenai Energi potensial, energi kinetik dan energi tekanan. Energi potensial menunjukkan energi yang dimiliki oleh suatu aliran fluida karena adanya perbedaan ketinggian yang dimiliki fluida dengan tempat jatuhnya. Energi potensial (Ep) menurut [3] dirumuskan sebagai : Ep = W. z dimana : W = Berat fluida (N) z = beda ketinggian (m) Energi kinetik menunjukkan energi yang dimiliki oleh fluida karena pengaruh kecepatan yang dimilikinya. Energi kinetik menurut [3] dirumuskan sebagai : 1 Ek = m. v dimana : m = massa fluida (kg) v = kecepatan aliran fluida (m/s) 5

7 Energi tekanan, disebut juga dengan energi aliran adalah jumlah kerja yang dibutuhkan untuk memaksa elemen fluida bergerak menyilang pada jarak tertentu dan berlawanan dengan tekanan fluida. Besarnya energi tekanan (Ef) menurut [4] dirumuskan sebagai : Ef = p. A. L dimana : p = tekanan yang dialami oleh fluida (N/m ) A = Luas penampang aliran (m ) L = panjang pipa (m) Besarnya energi tekanan menurut [4] dapat juga dirumuskan sebagai berikut : p W Ef = γ dimana : = Berat jenis fluida (N/m 3 ) Total energi yang terjadi merupakan penjumlahan dari ketiga macam energi diatas, menurut [4] dirumuskan sebagai : 1 Wv E = Wz +. + g pw γ Persamaan ini dapat dimodifikasi untuk menyatakan total energi dengan head (H) dengan membagi masing-masing variabel di sebelah kanan persamaan dengan W (berat fluida), menurut [4] dirumuskan sebagai : v H = z + + g p γ.3 Persamaan Energi Hukum Kekekalan Energi menyatakan energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan namun dapat diubah dari suatu bentuk ke bentuk lain. Energi yang ditunjukkan dari persamaan energi total di atas, atau dikenal sebagai head pada suatu titik dalam aliran steady adalah sama dengan total energi pada titik lain sepanjang aliran fluida tersebut. Hal ini berlaku selama tidak ada energi yang ditambahkan ke fluida atau yang diambil dari fluida. 6

8 Konsep ini dinyatakan ke dalam bentuk persamaan yang menurut [5] disebut dengan persamaan Bernoulli, yaitu : p1 + γ 1 v g + z 1 = p γ + v g + z dimana : p 1 dan p = tekanan pada titik 1 dan v 1 dan v = kecepatan aliran pada titik 1 dan z 1 dan z = perbedaan ketinggian antara titik 1 dan = berat jenis fluida g = percepatan gravitasi = 9,8 m/s. Persamaan di atas digunakan jika diasumsikan tidak ada kehilangan energi antara dua titik yang terdapat dalam aliran fluida, namun biasanya beberapa head losses terjadi diantara dua titik. Jika head losses ini tidak diperhitungkan maka akan menjadi masalah dalam penerapannya di lapangan. Jika head losses dinotasikan dengan hl maka persamaan Bernoulli di atas dapat ditulis menjadi persamaan baru, dimana menurut [6] dirumuskan sebagai : p1 v1 p v + + z1 = + + z γ g γ g + hl Persamaan di atas dapat digunakan untuk menyelesaikan banyak permasalahan type aliran, biasanya untuk fluida inkompressible tanpa adanya penambahan panas atau energi yang diambil dari fluida. Namun, persamaan ini tidak dapat digunakan untuk menyelesaikan aliran fluida yang mengalami penambahan energi untuk menggerakkan fluida oleh peralatan mekanik, misalnya pompa, turbin dan peralatan lainnya. 7

9 v1 g h v g Head Loses P Total Energi 1 P γ γ Total Energi At Point 1 At Point Z 1 Z Reference Datum Direction Of Flow Gambar.3 Illustrasi persamaan Bernoulli.4 Aliran Laminar dan Turbulen Aliran fluida yang mengalir di dalam pipa dapat diklasifikasikan kedalam dua type aliran yaitu laminar dan turbulen. Aliran dikatakan laminar jika partikelpartikel fluida yang bergerak mengikuti garis lurus yang sejajar pipa dan bergerak dengan kecepatan sama. Aliran disebut turbulen jika tiap partikel fluida bergerak mengikuti lintasan sembarang di sepanjang pipa dan hanya gerakan rata-ratanya saja yang mengikuti sumbu pipa. Dari hasil eksperimen diperoleh bahwa koefisien gesekan untuk pipa silindris merupakan fungsi dari bilangan Reynold (Re). Dalam menganalisa aliran di dalam saluran tertutup, sangatlah penting untuk mengetahui type aliran yang mengalir dalam pipa tersebut. Untuk itu harus dihitung besarnya bilangan Reynold dengan mengetahui parameter-parameter yang diketahui besarnya. Bilangan Reynold (Re) menurut [7] dapat dihitung dengan menggunakan persamaan : ρ d v Re = µ 8

10 dimana : = massa jenis fluida (kg/m 3 ) d = diameter pipa (m) v = kecepatan aliran fluida (m/s) = viskositas dinamik fluida (Pa.s) Karena viskositas dinamik dibagi dengan massa jenis fluida merupakan viskositas kinematik () maka bilangan Reynold menurut [7] dapat juga dinyatakan : µ dv υ = sehingga Re = ρ υ Menurut [7], Aliran akan laminar jika bilangan Reynold kurang dari 000 dan akan turbulen jika bilangan Reynold lebih besar dari Jika bilangan Reynold terletak antara maka disebut aliran transisi..5 Kerugian Head (Head Losses) A. Kerugian Head Mayor Aliran fluida yang melalui pipa akan selalu mengalami kerugian head. Hal ini disebabkan oleh gesekan yang terjadi antara fluida dengan dinding pipa atau perubahan kecepatan yang dialami oleh aliran fluida (kerugian kecil). Kerugian head akibat gesekan dapat dihitung dengan menggunakan salah satu dari dua rumus berikut, yaitu : 1. Persamaan Darcy - Weisbach, menurut [8] yaitu : hf = f L d v g dimana : hf = kerugian head karena gesekan (m) f = faktor gesekan (diperoleh dari diagram Moody) d = diameter pipa (m) L = panjang pipa (m) v = kecepatan aliran fluida dalam pipa (m/s) g = percepatan gravitasi. 9

11 Tabel.1 Nilai kekasaran dinding untuk berbagai pipa komersil Bahan ft Kekasaran m Riveted Steel 0,003-0,03 0,0009-0,009 Concrete 0,001-0,001 0,0003-0,003 Wood Stave 0,0006-0,003 0,000-0,0009 Cast iron 0, ,0006 Galvanized Iron 0,0005 0,00015 Asphalted Cast Iron 0,0004 0,0001 Commercial steel or wrought iron 0, , Drawn brass or copper tubing 0, , Glass and plastic smooth smooth (Sumber : Jack B. Evett, Cheng Liu. Fundamentals of Fluids Mechanics. McGraw Hill, New York. 1987, hal. 100.). Persamaan Hazen Williams. Rumus ini pada umumnya dipakai untuk menghitung kerugian head dalam pipa yang relatif sangat panjang seperti jalur pipa penyalur air minum. Bentuk umum persamaan Hazen Williams menurut [9], yaitu : 10,666Q = 1,85 C d 1,85 hf 4, 85 L dimana : hf = kerugian gesekan dalam pipa (m) Q = laju aliran dalam pipa (m 3 /s) L = panjang pipa (m) C = koefisien kekasaran pipa Hazen-Williams (diperoleh dari Tabel.) d = diameter pipa (m) 10

12 Diagram Moody telah digunakan untuk menyelesaikan permasalahan aliran fluida di dalam pipa dengan menggunakan faktor gesekan pipa (f) dari rumus Darcy - Weisbach. Untuk aliran laminar dimana bilangan Reynold kurang dari 000, faktor gesekan dihubungkan dengan bilangan Reynold, menurut [10] dinyatakan dengan rumus : f = 64 Re Untuk aliran turbulen dimana bilangan Reynold lebih besar dari 4000, maka hubungan antara bilangan Reynold, faktor gesekan dan kekasaran relatif menjadi lebih kompleks. Faktor gesekan untuk aliran turbulen dalam pipa didapatkan dari hasil eksperimen, antara lain : 1. Untuk daerah complete roughness, rough pipes menurut [10], yaitu : 1 3,7 =,0 log f ε / d. Untuk pipa sangat halus seperti glass dan plastik, hubungan antara bilangan Reynold dan faktor gesekan menurut [11] dirumuskan sebagai : 0,316 a. Blasius : f = untuk Re = , 5 Re b. Von Karman : 1 f Re f =,0 log,51 =,0 log untuk Re sampai dengan ( Re f ) 0, 8 3. Untuk pipa kasar, menurut [1], yaitu : 1 d Von Karman : = log + 1, 74 f ε dimana harga f tidak tergantung pada bilangan Reynold. 4. Untuk pipa antara kasar dan halus atau dikenal dengan daerah transisi, menurut [1], yaitu : Corelbrook - White : 1 / d =,0 log ε f 3,7 +,51 Re f 11

13 B. Kerugian Head Minor Selain kerugian yang disebabkan oleh gesekan, pada suatu jalur pipa juga terjadi kerugian karena kelengkapan pipa seperti belokan, siku, sambungan, katup dan sebagainya yang disebut dengan kerugian kecil (minor losses). Besarnya kerugian minor akibat adanya kelengkapan pipa menurut [13] dirumuskan sebagai : v hm = n. k. g dimana : n = jumlah kelengkapan pipa k = koefisien kerugian (dari lampiran koefisien minor losses peralatan pipa) v = kecepatan aliran fluida dalam pipa. Menurut [14],minor losses dapat diabaikan tanpa kesalahan yang cukup berarti bila, secara rata rata terdapat pipa yang panjang (L/d >>> 1000) pada jaringan pipa..6 Persamaan Empiris untuk aliran di dalam pipa Seperti yang telah diuraikan sebelumnya, bahwa permasalahan aliran fluida dalam pipa dapat diselesaikan dengan menggunakan persamaan Bernoulli, persamaan Darcy dan diagram Moody. Penggunaan rumus empiris juga dapat digunakan untuk menyelesaikan permasalahan aliran. Dalam hal ini digunakan dua model rumus yaitu persamaan Hazen-Williams dan persamaan Manning. 1. Persamaan Hazen-Williams dengan menggunakan satuan Internasional menurut [15], yaitu ; = 0,849 C R 0,63 s 0,54 dimana = kecepatan aliran (m/s) C = korfisien kekasaran pipa Hazen-Williams R = jari jari hidrolik d = untuk pipa bundar 4 s = slope dari gradient energi (head losses/panjang pipa) hl = l 1

14 Tabel. Koefisien kekasaran pipa Hazen-Williams Extremely smooth and straight pipes 140 New Steel or Cast Iron 130 Wood; Concrete 10 New Riveted Steel; vitrified 110 Old Cast Iron 100 Very Old and corroded cast iron 80 (Sumber : Jack B. Evett, Cheng Liu. Fundamentals of Fluids Mechanics. McGraw Hill, New York. 1987, hal. 161.). Persamaan Manning dengan satuan Internasional, menurut [15] yaitu : υ = 1,0 R n / 3 s 1 / dimana : n = koefisien kekasaran pipa Manning Menurut [16], Persamaan Hazen Williams umumnya digunakan untuk menghitung headloss yang terjadi akibat gesekan (Amerika Serikat). Persamaan ini tidak dapat digunakan untuk liquid lain selain air dan digunakan khusus untuk aliran yang bersifat turbulen. Persamaan Darcy Weisbach secara teoritis tepat digunakan untuk semua rezim aliran dan semua jenis liquid. Persamaan Manning biasanya digunakan untuk aliran saluran terbuka (open channel flow)..7 Pipa yang dihubungkan Seri Pipa yang dihubungkan secara sejajar dimana laju aliran yang mengalir didalamnya sama-sama dialiri aleh aliran yang sama dapat dikatakan pipa yang dibungkan secara seri dimana keuntungan dari sambungan pipa model ini adalah fluida yang dialirkan debitnya relatif konstan seperti tertera pada gambar.4 berikut: 13

15 1 3 B Gambar.4 Pipa yang dihubungkan seri Jika dua buah pipa atau lebih dihubungkan secara seri maka semua pipa akan dialiri oleh aliran yang sama. Total kerugian head pada seluruh sistem adalah jumlah kerugian pada setiap pipa dan perlengkapan pipa, menurut [17] dirumuskan sebagai : Q 0 = Q 1 = Q = Q 3 Q 0 = A 1 V 1 = A V = A 3 V 3 hl = hl 1 + hl + hl 3 Persoalan aliran yang menyangkut pipa seri sering dapat diselesaikan dengan mudah dengan menggunakan pipa ekuivalen, yaitu dengan menggantikan pipa seri dengan diameter yang berbeda-beda dengan satu pipa ekuivalen tunggal. Dalam hal ini, pipa tunggal tersebut memiliki kerugian head yang sama dengan sistem yang digantikannya untuk laju aliran yang spesifik..8 Pipa yang dihubungkan Paralel Pipa yang dihubungkan secara bercabang dimana laju aliran masuk sama dengan total laju aliran pipa dihunbkan tersebut dapat dikatakan pipa yang memiliki sambungan pararel seperti tertera pada gambar.5 berikut: 14

16 15 3 A 1 B Gambar.5 Pipa yang dihubungkan secara paralel Jika dua buah pipa atau lebih dihubungkan secara paralel, total laju aliran sama dengan jumlah laju aliran yang melalui setiap cabang dan rugi head pada sebuah cabang sama dengan pada yang lain,menurut [18] dirumuskan sebagai : Q 0 = Q 1 + Q + Q 3 Q 0 = A 1 V 1 + A V + A 3 V 3 hl 1 = hl = hl 3 Hal lain yang perlu diperhatikan adalah bahwa persentase aliran yang melalui setiap cabang adalah sama tanpa memperhitungkan kerugian head pada cabang tersebut. Rugi head pada setiap cabang boleh dianggap sepenuhnya terjadi akibat gesekan atau akibat katup dan perlengkapan pipa, diekspresikan menurut panjang pipa atau koefisien losses kali head kecepatan dalam pipa. Menurut [18] dirumuskan sebagai : = + = + = + g v K d L f g v K d L f g v K d L f L L L diperoleh hubungan kecepatan : ) / ( ) / ( kl d L f kl d L f V V + + =

17 .9 Sistem Jaringan Pipa Pada loop dibawah ini dimana laju aliran massa yang masuk sama dengan total laju aliran massa yang keluar. Dapat diasumsikan seperti gambar dibawah ini QF F Q3 E Q8 D QD 3 8 Q1 Loop I 1 Q4 4 Loop II 10 Q10 QA A Q B Q5 5 Q7 7 9 Loop III C Q9 QC QG G 6 Q6 H QH Gambar.6 Jaringan Pipa Jaringan pipa pengangkut air yang kompleks dapat dianalisis dengan cepat menggunakan persamaan Hazen-Williams atau rumus gesekan lain yang sesuai. Perhitungan distribusi aliran pada suatu jaringan biasanya rumit karena harus memecahkan serangkaian persamaan hambatan yang tidak linear melalui prosedur yang iteratif. Kesulitan lainnya adalah adanya kenyataan bahwa kebanyakan jaringan, arah aliran pipa tidak diketahui sehingga losses antara dua titik menjadi sukar untuk ditentukan. Dalam perancangan sebuah jaringan, aliran dan tekanan di berbagai titik menjadi persyaratan utama untuk menentukan ukuran pipa, sehingga harus diselesaikan dengan cara berurutan dan iterasi. Sebuah jaringan yang terdiri dari sejumlah pipa mungkin membentuk sebuah loop, dimana pipa yang sama dipakai oleh dua loop yang berbeda, seperti terlihat pada gambar di atas. Ada dua syarat yang harus diperhatikan agar aliran dalam jaringan tersebut setimbang, yaitu : 16

18 1. Aliran netto ke sebuah titik harus sama dengan nol. Ini berarti bahwa laju aliran ke sebuah titik pertemuan harus sama dengan laju aliran dari titik pertemuan yang sama.. Head losses netto di seputar sebuah loop harus sama dengan nol. Jika sebuah loop ditelusuri ke arah manapun, sambil mengamati perubahan head akibat gesekan atau losses yang lain, kita harus mendapatkan aliran yang setimbang ketika kembali ke kondisi semula (head dan tekanan) pada kondisi awal. Prosedur untuk menentukan distribusi aliran dalam suatu jaringan meliputi penentuan aliran pada setiap pipa sehingga kontinuitas pada setipa pertemuan terpenuhi (syarat 1). Selanjutnya head losses dari setiap loop dihitung dan jika tidak sama dengan nol maka aliran yang telah ditetapkan harus dikoreksi kembali dengan perkiraan dan metode iterasi yang disebut metode Hardy Cross. Untuk sebuah loop tertentu dalam sebuah jaringan misalkan Q adalah laju aliran sesungguhnya atau laju aliran setimbang dan Qo adalah laju aliran yang diandaikan sehingga Q = Qo + Q. Dari persamaan Hazen-Williams hl = nq X, maka fungsi Q dapat dikembangkan dalam deret Taylor sebagai : df ( Q) f ( Q + Q) = f ( Q) + Q +... dq jika hanya orde pertama yang digunakan, kemudian Q dihitung dengan f(q) = hl, maka : hl nqo Q = = x dhl / dq nqo 1 x hl = 1,85hl / Qo Harga x adalah eksponen dalam persamaan Hazen-Williams apabila digunakan untuk menghitung hl dan besarnya adalah 1 = 1, 85 dan n menyatakan suku-suku yang 0,54 4,73L terdapat dalam persamaan yang menggunakan satuan British, yaitu : n =. 1,85 4, 87 C d Cara lain yang dapat digunakan ialah dengan persamaan Darcy-Weisbach 8 fl dengan x = dan n =. Hal lain yang perlu diperhatikan adalah bahwa faktor 5 gπ d gesekan selalu berubah untuk setiap iterasi. Prosedur pengerjannya sebagai berikut : 1. Andaikan distribusi aliran yang paling wajar, baik besar maupun arahnya dalam setiap pipa sehingga total aliran ke setiap titik pertemuan 17

19 mempunyai jumlah aljabar nol. Ini harus ditunjukkan dari diagram jaringan pipa yang bersangkutan.. Buat sebuah tabel untuk menganalisa setiap loop tertutup dalam jaringan yang semi-independent. 3. Hitung head losses pada setiap pipa. 4. Untuk tiap loop, anggap bahwa laju aliran Qo dan head losses (hl) positif untuk aliran yang searah dengan jarum jam dan negatif untuk aliran yang berlawanan arah jarum jam. 5. Hitung jumlah aljabar head losses (hl) dalam setiap loop. hl 6. Hitung total head losses persatuan laju aliran Qo untuk tiap pipa. Tentukan jumlah besaran hl = nxqo Qo 0,85. Dari defenisi tentang head losses dan arah aliran, setiap suku dalam penjumlahan ini harus bernilai positif. 7. Tentukan koreksi aliran dari tiap loop, menurut [19] dirumuskan sebagai berikut : Q = hl n hl / Qo dimaana : Q = koreksi laju aliran untuk loop hl = jumlah aljabar kerugian head untuk semua pipa dalam loop. n = harga yang bergantung pada persamaan yang digunakan n untuk menghitung laju aliran. = 1,85 bila digunakan persamaan Hazen-Williams. n = bila digunakan persamaan Darcy dan Manning. Koreksi diberikan untuk setiap pipa dalam loop. Sesuai dengan kesepakatan, jika Q bernilai positif ditambahkan ke aliran yang searah jarum jam dan dikurangkan jika berlawanan arah jarum jam. Untuk pipa yang dugunakan secara bersama dengan loop lain, maka koreksi aliran untuk pipa tersebut adalah harga netto dari koreksi untuk kedua loop. 8. Tuliskan aliran yang telah dikoreksi pada diagram jaringan pipa seperti pada langkah 1. Untuk memeriksa koreksi pada langkah 7 perhatikan kontinuitas pada setiap pertemuan pipa. 18

20 9. Ulangi langkah 1 sampai 8 sampai koreksi aliran = 0. Prosedur di atas dapat digambarkan pada sebuah tabel berikut. Tabel. Prosedur pengerjaan iterasi No. pipa Panjang pipa (L) Diameter pipa (d) Laju aliran (Qo) Unit head losses (hf) Head Losses (hl) m m m 3 /s m s/m Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Diagram 1 pipa hf 1 x L hl hl Qo hl Qo.10 Pipa yang dipasang pada Pompa dan Turbin Pipa-pipa yang dipasang dengan pompa atau turbin tentunya akan ada energi yang bertambah dan berkurang. Bila pipa dipasangkan dengan pompa maka akan ada penambahan energi sebesar Hp dan bila dipasangkan dengan turbin akan ada pengurangan energi sebesar HT. Untuk menyelesaikan persoalan di atas digunakan persamaan Bernoulli. 1. Pipa yang dipasang dengan pompa. Pompa termasuk ke dalam kelompok mesin kerja yaitu mesin fluida yang berfungsi untuk mengubah energi mekanik menjadi energi fluida. Head pompa adalah energi yang harus ditambahkan pompa ke dalam fluida untuk memindahkan fluida tersebut dari tempat yang memiliki head rendah ke tempat dengan head yang tinggi. Head yang dibutuhkan tersebut, menurut [18] dirumuskan sebagai : P1 γ V1 P V + + Z1 + Hp = + + Z g γ g + H L atau : P P1 V V1 Hp = + + ( Z Z1) + γ g H L dimana : P P 1 γ adalah perbedaan head tekanan 19

21 V V g 1 adalah perbedaan head kecepatan Z - Z 1 adalah perbedaan head statis H L adalah head losses total Untuk menghitung besarnya daya yang dibutuhkan pompa, menurut [18] adalah sebagai berikut : P =. Q. Hp dimana : P = daya pompa (W) = Berat jenis fluida (N/m 3 ) Q = Laju aliran fluida (m 3 /s) Hp = Head pompa (m). Pipe yang dipasang dengan turbin. Turbin merupakan salah satu mesin tenaga yaitu mesin fluida yang berfungsi untuk mengubah energi fluida menjadi energi mekanik poros. Head turbin adalah energi yang dipindahkan fluida untuk menghasilkan energi mekanik poros turbin. Head yang dibutuhkan tersebut, menurut [19] dirumuskan sebagai : P1 γ V1 P V + + Z1 HT = + + Z + H L g γ g atau : H T P1 P V1 V = + + ( Z1 Z) H γ g L dimana : P1 P γ V 1 V g adalah perbedaan head tekanan adalah perbedaan head kecepatan Z 1 - Z adalah perbedaan head statis H L adalah head losses total Untuk menghitung besarnya daya yang dibutuhkan turbin, menurut [0] adalah sebagai berikut : P =. Q. HT dimana : P = daya turbin (W) = Berat jenis fluida (N/m 3 ) Q = Laju aliran fluida (m 3 /s) HT = Head turbin (m) 0

22 BAB III PERENCANAAN PIPA PADA SISTEM JARINGAN PIPA 3.1 Jumlah Pemakaian Air Dalam merencanakan suatu sistem jaringan pipa yang dipergunakan untuk mendistribusikan air bersih pada Perumnas, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu kebutuhan air secara keseluruhan yang meliputi kebutuhan perumahan itu sendiri dan fasilitas lainnya. Dalam hal ini perumahan yang direncanakan terdiri dari 170 kepala keluarga dan fasilitas penunjang lainnya Kebutuhan air bersih pada perumahan Adapun jumlah anggota keluaga setiap rumah berkisar antara 4 8 orang. Dalam perencanaan ini diasumsikan setiap rumah berjumlah 5 orang yang terdiri dari 1 ayah, 1 ibu dan 3 anak. Dari hasil survey diperoleh jumlah rumah yang terdapat pada Perumnas Taman Putri Deli, Namorambe Kabupaten Deli Serdang = 170 rumah sehingga jumlah penduduk yang terdapat pada perumahan adalah 170 x 5 orang = 6350 orang. Tabel 3.1 Pemakaian air rata-rata untuk rumah tangga. No Jenis gedung Pemakaian air rata-rata sehari (liter) Jangka waktu pemakaian air rata-rata sehari (liter) Perbanding an luas lantai efektif/total Keterangan 1 Perumahan mewah Setiap penghuni Rumah biasa Setiap penghuni Sumber : Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plumbing, Sofyan Noerbambang. Pradnya Paramitha, Jakarta Dengan standard kebutuhan air penduduk rata-rata sebesar 50 liter/hari.orang (untuk keperluan rumah tangga) maka kebutuhan air penduduk dapat dihitung dengan cara : 1

23 Kebutuhan air penduduk = Jumlah penduduk x Kebutuhan air rata-rata = 6350 orang x 50 liter/hari.orang = liter/hari. = 1587,5 m 3 /hari 3.1. Kebutuhan air bersih untuk sekolah. Pada perumahan ini tersedia 5 buah sekolah yang terdiri dari buah sekolah TK, buah SD, dan 1 buah SMP. Dari data survey diperoleh jumlah siswa dan kebutuhan air untuk ketiga sekolah tersebut, yaitu : 1. Sekolah TK Jumlah siswa = 150 orang Jumlah sekolah = buah Kebutuhan air rata-rata per hari = 40 liter/hari.orang Kebutuhan air = 150 orang x x 40 liter/hari.orang = 1000 liter/hari. = 1 m 3 /hari. Sekolah SD Jumlah siswa = 300 orang Jumlah sekolah = buah Kebutuhan air rata-rata per hari = 40 liter/hari.orang Kebutuhan air = 300 orang x x 40 liter/hari.orang = 4000 liter/hari. = 4 m 3 /hari 3. Sekolah SMP Jumlah siswa = 160 orang Kebutuhan air rata-rata per hari = 50 liter/hari.orang Kebutuhan air = 160 orang x 50 liter/hari.orang = 8000 liter/hari. = 8 m 3 /hari Diperoleh jumlah kebutuhan air total untuk ketiga sekolah tersebut adalah liter/hari.

24 3.1.3 Kebutuhan air bersih untuk rumah ibadah 1. Mesjid Jumlah rata-rata jemaah per hari = 500 orang Jumlah gedung = 3 buah Kebutuhan air perhari = 500 orang x 3 x 10 liter/hari.orang = liter/hari = 15 m 3 /hari. Gereja Jumlah rata-rata umat = 500 orang Jumlah gereja = 1 Buah Jumlah gedung = 1 buah Kebutuhan air per hari = 500 orang x 1 x 10 liter/hari.orang = 5000 liter/hari = 5 m 3 /hari Kebutuhan air bersih untuk Balai Kesehatan. Sebagai tempat pertolongan pertama dan sarana informasi kesehatan khususnya untuk pasien yang berobat jalan pada perumahan, dibangun sebuah balai kesehatan. Pemakaian air bersih diambil rata-rata 500 liter/hari Kebutuhan air bersih untuk Perkantoran. Pada kompleks perumahan terdapat sebuah kantor instansi yaitu Pos SATPAM Perumnas Taman Putri Deli, Namorambe Medan. Jumlah pegawai = 1 orang. Pemakaian air rata-rata per hari = 100 liter/hari.orang Kebutuhan air per hari = 1 x 100 liter/hari.orang = 100 liter/hari. = 1, m 3 /hari Kebutuhan air bersih untuk fasilitas lainnya. a. Kebutuhan air bersih untuk Taman Bermain Diperumahan ini terdapat taman.dari data survey pemakaian air bersih setiap harinya adalah 600lt. 3

25 Kebutuhan air per hari = x 600 liter/hari = 100 liter/hari = 1, m 3 /hari b. kebutuhan air bersih untuk Lapangan Olah Raga. Diperumahan ini terdapat 1 lapangan olah raga.dari data survey pengunjung diperkirakan setiap harinya 30 orang dan pemakaian air bersih per hari nya setiap orang 0 lt. Kebutuhan air per hari = 30 orang x 0 lt/hari = 600 liter/hari = 0,6 m 3 /hari Sehingga total keperluan air bersih pada Perumnas Taman Putri Deli, Namorambe Medan adalah : Q total = liter/hari liter/hari liter/hari liter/hari liter/hari liter/hari liter/hari liter/hari = liter/hari = 1655 m 3 /hari 3. Kapasitas Aliran Fluida Keluar Jaringan Pipa Kapasitas aliran fluida yang keluar dari jaringan pipa yaitu berdasarkan jumlah pelanggan yang akan dilayani guna memenuhi kebutuhan air bersih. Untuk mempermudah dalam penganalisaan selanjutnya, maka pipa yang digunakan untuk mengalirkan air ke masing- masing pelanggan dibuat menjadi satu. Akan tetapi kapasitas aliran air yang keluar adalah penjumlahan dari kebutuhan air per pelanggan. Gambar susunan dan jumlah perumahan terlampir. 4

26 QA QA Q1 Q Q3 Q1 + Q + Q3 QB QB Gambar 3.1. Kapasitas Aliran Keluar Dari Jaringan Pipa Dari gambar 3.1 di atas dapat diketahui bahwa besarnya kapasitas fluida yang masuk ke dalam jaringan pipa sama dengan jumlah kapasitas fluida yang keluar dari jaringan pipa tersebut. Besar kapasitas aliran keluar dari jaringan pipa adalah : = ( Jumlah rumah yang dilayani x kebutuhan air bersih setiap rumah ) + Fasilitas umum yang dilayani Besar kapasitas aliran keluar dari jaringan pipa setelah dilebihkan 10% adalah: = Besar kapasitas aliran keluar dari jaringan pipa + (10% x Besar kapasitas aliran keluar dari jaringan pipa) Dari hasil survey, diperoleh bahwa untuk kapasitas total aktual, maka kapasitas total tersebut harus ditambahkan sebesar 10-0%, hal ini dilakukan untuk mengatasi losses yang terjadi selama pendistribusian air. Dalam perencanaan ini diambil faktor koreksi sebesar 10% sehingga kapasitas total air bersih yang masuk Perumnas Taman Putri Deli, Namorambe Medan, sebesar : = 10% ( liter/hari) liter/hari = liter/hari liter/hari = liter/hari = 180,5 m 3 /hari = m 3 /bulan = m 3 /s 5

27 0, , , m 0, Ø 0,0508 m 75 m 57 m 0, , , , , , , , , , , Ø 0,154 m 140 m 0, , Ø 0,0508 m 58 m Ø 0,154 m 40 m Ø 0,154 m 5 m 0, , , , , , , , Ø 0,1016 m 75 m Ø 0,1016 m 75 m Ø 0,154 m 75 m Ø 0,154 m 75 m Ø 0,154 m 55 m Ø 0,1016 m 55 m Ø 0,1016 m 68 m Ø 0,154 m 47 m Ø 0,154 m 30 m Ø 0,154 m 11 m 0, , , , m Ø 0,076 m 15 m Ø 0,154 m 7 m Ø 0,154 m 54 m Ø 0,1016m 30 m Ø 0,076 m 39 m Ø 0,1016 m 1 m 7 m Ø 0,154 m 35 m Ø 0,1016 m 53 m 35 m 60 m 60 m Ø 0,1016 m 76 m Ø 0,154 m 101 m 69 m 55 m 55 m Ø 0,1016 m 49 m Ø 0,076 m 36 m 0, Ø 0,0508 m 75 m Ø 0,0508m 58 m Ø 0,0508 m 55 m Ø 0,0508 m 55 m Ø 0,076 m 101 m Ø 0,0508 m 41 m Ø 0,076 m 76 m Ø 0,1016 m 38 m Ø 0,154 m 73 m 60 m Ø 0,154 m 63 m Ø 0,1016 m 76 m Ø 0,1016 m 60 m Ø 0,1016 m 76 m Ø 0,076 m 38 m Ø 0,076 m 81 m Ø 0,076 m 86 m Ø 0,076 m 87 m 81 m 57 m Ø 0,076 m 145 m Ø 0,0508 m 57 m 0, , , , Ø 0,1016 m Ø 0,076 m 95 m 0, Ø 0,1016 m 53 m 0, , , Ø 0,076 m 13 m , Ø 0,154 m 7 m 0, Ø 0,154 m Ø 0,1016 m 48 m 0, , , , Ø 0,1016 m Ø 0,154 m 83 m 0, , Ø 0,154 m 60 m Ø 0,1016 m 0, Ø 0,1016 m 89 m Ø 0,154 m 75 m 0, , Ø 0,154 m 80 m 0, , , , Ø 0,076 m 76 m 0, m Ø 0,1016 m Ø 0,1016 m 15 m 0, , Ø 0,076 m 0, , Ø 0,076 m 86 m 0, , Ø 0,1016 m 45 m 0, Ø 0,076 m 68 m 35 m Ø 0,076 m 38 m 0, , Ø 0,076 m 0, Ø 0,0508 m 61 m 0, Ø 0,076 m 67 m 0, Ø 0,154 m 55 m Ø 0,154 m 37 m 0, , , , Ø 0,0508 m 0, , , Ø 0,154 m 0, Ø 0,1016 m 0, , Ø 0,076 m 0, Ø 0,0508 m 57 m 0, , m Ø 0,154 m 0, Ø 0,1016 m 0, Ø 0,1016 m 0, Ø 0,076 m 0, Ø 0,0508 m Gambar 3. Instalasi Jaringan Distribusi Pipa Air Bersih 6

28 Hasil analisa besar kapasitas aliran yang keluar dari jaringan pipa adalah sebagai berikut : JUMLAH YANG DILAYANI PEMAKAIAN NORMAL DILEBIHKAN 10 % RUMAH FASILITAS m3/hari m3/hari m3/sekon BLOK A 50 KANTOR = BLOK B 45 MESJID = BLOK C BLOK D 65 TK = BLOK E 70 PUSKESMAS BLOK F 65 SMP = BLOK G BLOK H BLOK I BLOK J 50 MESJID = BLOK K BLOK L 45 TK = BLOK M BLOK N BLOK O 85 SD = BLOK P TAMAN = LAP.OLAHRAGA= BLOK Q 65 SD = BLOK R BLOK S 5 GEREJA = BLOK T BLOK U 5 MESJID = BLOK V BLOK W BLOK X BLOK Y 40 TAMAN = BLOK Z BLOK A BLOK B BLOK C BLOK D BLOK E TOTAL Dengan jumlah kapasitas sebesar m 3 /bulan, kita akan mendistribusikannya melalui suatu sistem jaringan pipa. Dalam merencanakan suatu jaringan pipa untuk penditribusian air bersih hal yang penting dilakukan terlebih dahulu adalah menentukan besarnya kapasitas aliran fluida yang mengalir pada masing-masing pipa dan besarnya kapasitas aliran fluida yang keluar dari jaringan pipa tersebut dengan cara menaksir. Metode ini dikenal dengan nama metode Hardy- Cross. Adapun pendistribusian aliran dapat dilihat pada gambar berikut : 7

29 Gambar 3.3 Jumlah rumah pada tiap Blok 8

30 3.3 Pemilihan Jenis Pipa Pemakaian pipa pada instalasi plumbing ada dua macam, yaitu pipa yang terbuat dari logam dan pipa yang terbuat dari PVC. Bahan PVC untuk pipa plumbing merupakan terobosan inovatif yang hebat dan sangat efisien dari segi biaya. Adapun keunggulan yang dimiliki pipa PVC dibandingkan pipa jenis lain ialah 1. Kelenturan yang tinggi (kekuatan tarik MPa dan kelenturan 400%). Memiliki kemampuan untuk menahan beban kejut (impact strenght) yang tinggi. Tahan terhadap temperatur yang rendah.. Ringan (mengapung di air), dengan massa jenis (density) 0,94 kg/m 3 sehingga mudah untuk handling dan transportasi. Mudah dan cepat pada penyambungan dan pemasangan. Tahan karat serta tahan abrasive 3. Permukaannya halus sehingga pengaruh kehilangan tekanannya sangat kecil Tidak mengandung zat-zat beracun sehingga direkomendasikan sangat aman untuk sistem distribusi air minum (environmental technology) Usia pipa (life time) dapat mencapai 50 tahun. Satu-satunya kelemahan pipa PVC ialah rawan bocor apabila sistem pengelemannya kurang rapi. Meski demikian, pipa PVC merupakan alternatif yang paling banyak dipakai masyarakat luas saat ini. Soal harga tergantung pada ketebalan pipa yang jadi pilihan. Ukuran pipa yang digunakan pada perencanaan ini adalah pipa PVC dengan diameter inci, 3 inci, 4 inci dan 6 inci. Penentuan diameter pipa diperoleh dari data hasil survey. 3.4 Analisa Kapasitas Aliran Fluida Setelah menentukan besarnya kapasitas aliran fluida yang mengalir di dalam pipa-pipa pada suatu jaringan pipa dengan cara menaksirnya, maka persoalan di atas belum dapat dianggap selesai dengan begitu saja. Langkah selanjutnya ialah dengan mencari harga kerugian head perpanjang pipa untuk memperoleh kesetimbangan aliran fluida pada setiap pipa. Head losses (kerugian head) yang terjadi sepanjang pipa dapat ditentukan dengan cara, yaitu : 9

31 1. Dengan rumus empiris. Menurut [16], yaitu : 10,666Q = 1,85 C d 1,85 hf 4, 85 L Untuk pipa no. 1 pada loop I, diperoleh : Q = laju aliran (ditaksir) = m 3 /s. C = Koefisien kekasaran pipa Hazen Williams = 140 (untuk pipa PVC) d = diameter pipa = 0,154 m (6 in) L = panjang pipa = 7 m (dari data site plan hasil survey) Sehingga diperoleh : 3 1,85 10,666 x (0, m / s) hf = x 7 m 1,85 4,85 (140) x (0,154) = 0, m. Dengan menggunakan Diagram Pipa. Diagram pipa Hazen-Williams juga dapat digunakan untuk menentukan besarnya kerugian head sepanjang pipa. Pada literatur hanya terdapat diagram pipa untuk nilai C = 100, 110, 10, dan 130. Sehingga, nilai kapasitas pada aliran harus dikonversi terlebih dahulu karena untuk pipa PVC nilai C = 140. Q C = 140 C C = 140 Q C = 10 C C = 10 Q Q Q C= 140 C= 10 C= 10 C = C C = C C= 140 C= 10 C = 10 C= 140 x Q C= = x = 0, m s 30

32 Gambar 3.4 Perhitungan Head Losses dengan Diagram Pipa 57 x (,3) = 57 0 ( 3) ( 57 x) = 57( 0,3) x = 57 13,11 mm x 43,89mm,041, y =,041, y = 0,3655 y = 3,189 y 37, ,5 3 log hf = ( 4) 3 loghf hl = hf x L = 0, hf = invlog 3, = 0, = 0, x 7 m = 0, m Sehingga head loss sepanjang pipa No. 1 Loop 1 adalah : 31

33 Dari perhitungan secara rumus empiris dan grafik di atas dapat dilihat bahwa kedua nilainya tidak jauh berbeda. Penentuan head loss sepanjang pipa dengan metode grafik harus dikoreksi lebih lanjut dikarenakan penggunaan dan pembacaan alat ukur. Sehingga untuk memudahkan penentuan losses sepajang pipa dilakukan dengan rumus empiris. Perhitungan besar kapasitas dengan menggunakan metode Hardy Cross, meliputi perhitungan koreksi kapasitas untuk masing-masing loop, seperti diuraikan pada perhitungan berikut. Tabel 3.3 Iterasi perhitungan untuk mencari koreksi kapasitas dan kapasitas sebenarnya. ITERASI Gambar 3.5 Loop 1 Iterasi 1 Loop 1 ( BLOK A ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl/ Q no (m) (m) (m3/s) 1 (m) Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris h1 x L h 3

34 Gambar 3.6 Loop Iterasi 1 Loop ( BLOK B ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no (m) (m) (m3/s) 1 (m) Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris h1 x L h Gambar 3.7 Loop 3 Iterasi 1 33

35 Loop 3 ( BLOK C ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no (m) (m) (m3/s) 1 (m) Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris h1 x L h Gambar 3.8 Loop 4 Iterasi 1 Loop 4 ( BLOK D ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no (m) (m) (m3/s) 1 (m) Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris h1 x L h 34

36 Gambar 3.9 Loop 5 Iterasi 1 Loop 5 ( BLOK E ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no (m) (m) (m3/s) 1 (m) Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris h1 x L h Gambar 3.10 Loop 6 Iterasi 1 35

37 Loop 6 ( BLOK F ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no (m) (m) (m3/s) 1 (m) Rumus Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Empiris h1 x L h Gambar 3.11 Loop 7 Iterasi 1 Loop 7 ( BLOK G ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no (m) (m) (m3/s) 1 (m) Rumus Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Empiris h1 x L h

38 Gambar 3.1 Loop 8 Iterasi 1 Loop 8 ( BLOK H ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no (m) (m) (m3/s) 1 (m) Rumus Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Empiris h1 x L h Gambar 3.13 Loop 9 Iterasi 1 37

39 Loop 9 ( BLOK I ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no (m) (m) (m3/s) 1 (m) Rumus Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Empiris h1 x L h Gambar 3.14 Loop 10 Iterasi 1 Loop 10 ( BLOK J ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no (m) (m) (m3/s) 1 (m) Rumus Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Empiris h1 x L h

40 Gambar 3.15 Loop 11 Iterasi 1 Loop 11 ( BLOK K ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no (m) (m) (m3/s) 1 (m) Ditentukan Rumus Diketahui Diketahui Ditaksir Empiris h1 x L h Gambar 3.16 Loop 1 Iterasi 1 Loop 1 ( BLOK L ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no (m) (m) (m3/s) 1 (m) Rumus Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Empiris h1 x L 55 0,1016-0, , , , ,0508-0, , , , ,0508-0, , , , ,076-0, , , , h -0, ,

41 Gambar 3.17 Loop 13 Iterasi 1 Loop 13 ( BLOK M ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no (m) (m) (m3/s) 1 (m) Rumus Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Empiris h1 x L h Gambar 3.18 Loop 14 Iterasi 1 Loop 14 ( BLOK N ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no (m) (m) (m3/s) 1 (m) Rumus Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Empiris h1 x L h

42 Gambar 3.19 Loop 15 Iterasi 1 Loop 15 ( BLOK O ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no (m) (m) (m3/s) 1 (m) Rumus Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Empiris h1 x L ,1016 0, , , , ,1016-0, , , , ,0508 0, , , , ,0508 0, , , , ,0508 0, , , , ,0508 0, , , , ,0508 0, , , , ,076 0, , , , ,1016 0, , , , h 1, , Gambar 3.0 Loop 16 Iterasi 1 41

43 Loop 16 ( BLOK P ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no (m) (m) (m3/s) 1 (m) Ditentukan Rumus Diketahui Diketahui Ditaksir Empiris h1 x L h Gambar 3.1 Loop 17 Iterasi 1 Loop 17 ( BLOK Q ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no (m) (m) (m3/s) 1 (m) Rumus Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Empiris h1 x L h

44 Gambar 3. Loop 18 Iterasi 1 Loop 18 ( BLOK R ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no (m) (m) (m3/s) 1 (m) Rumus Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Empiris h1 x L h Gambar 3.3 Loop 19 Iterasi 1 43

45 Loop 19 ( BLOK S ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no (m) (m) (m3/s) 1 (m) Rumus Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Empiris h1 x L h Gambar 3.4 Loop 0 Iterasi 1 Loop 0 ( BLOK T ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no (m) (m) (m3/s) 1 (m) Rumus Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Empiris h1 x L h

46 Gambar 3.5 Loop 1 Iterasi 1 Loop 1 ( BLOK U ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no (m) (m) (m3/s) 1 (m) Rumus Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Empiris h1 x L h Gambar 3.6 Loop Iterasi 1 45

47 Loop ( BLOK V ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no (m) (m) (m3/s) 1 (m) Rumus Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Empiris h1 x L h Gambar 3.7 Loop 3 Iterasi 1 Loop 3 ( BLOK W ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no (m) (m) (m3/s) 1 (m) Rumus Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Empiris h1 x L h

48 Gambar 3.8 Loop 4 Iterasi 1 Loop 4 ( BLOK X ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no (m) (m) (m3/s) 1 (m) Rumus Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Empiris h1 x L h Gambar 3.9 Loop 5 Iterasi 1 47

49 Loop 5 ( BLOK Y ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no (m) (m) (m3/s) 1 (m) Rumus Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Empiris h1 x L h Gambar 3.30 Loop 6 Iterasi 1 Loop 6 ( BLOK Z ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no (m) (m) (m3/s) 1 (m) Rumus Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Empiris h1 x L h

50 Gambar 3.31 Loop 7 Iterasi 1 Loop 7 ( BLOK A1 ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no (m) (m) (m3/s) 1 (m) Rumus Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Empiris h1 x L h Gambar 3.3 Loop 8 Iterasi 1 Loop 8 ( BLOK B1 ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no (m) (m) (m3/s) 1 (m) Rumus Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Empiris h1 x L h

51 Gambar 3.33 Loop 9 Iterasi 1 Loop 9 ( BLOK C1 ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no (m) (m) (m3/s) h 1 (m) Rumus Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Empiris h1 x L Gambar 3.34 Loop 30 Iterasi 1 50

52 Loop 30 ( BLOK D1 ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no (m) (m) (m3/s) 1 (m) Rumus Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Empiris h1 x L h Gambar 3.35 Loop 31 Iterasi 1 Loop 31 ( BLOK E1 ) Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss Head Loss(hl) hl / Q no (m) (m) (m3/s) 1 (m) Rumus Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Empiris h1 x L h

53 Dari perhitungan iterasi I di atas, diperoleh koreksi kapasitas untuk tiap loop : Σ hl Q = hl nσ Q Loop hl hl/q Q 1 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

54 Adapun koreksi kapasitas aliran untuk tiap pipa dalam setiap loop : Loop 1 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 1 0, , , , , , , , , , , , , , (-0, ) 0, , , , , , , , , Loop Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 3-0, , (-0, ) -0, , , , , , , , , , , , , Loop 3 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 8-0, , , , , , (-0, ) 0, , , (-0, ) 0, , , (-0, ) -0, Loop 4 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 4 0, , (-0, ) -0, , , (0, ) 0, , , (0, ) 0, , , (-0, ) 0, , , (-0, ) -0, Loop 5 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 5 0, , (-0, ) 0, , , (-0, ) 0, , , (-0, ) -0, , , , , , , , ,

55 Loop 6 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 14 0, , (-0, ) 0, , , , , , , (-0, ) -0, , , , , , , (-0, ) -0, , , , , Loop 7 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 16 0, , , , , , (-0, ) 0, , , , , , , , , Loop 8 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 0 0, , (-0, ) 0, , , (-0, ) 0, , , , , , , (-0, ) -4,8161E-05 Loop 9 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 1 0, , (-0, ) 0, , , , ,8161E , , , , , , , , Loop 10 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 8-0, , (-0, ) -0, , , , , , , , , , , , ,56083E-05 54

56 Loop 11 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 30-0, , , , , , , , , , , , , , (-0, ) -5,4871E-05 Loop 1 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s -0, , (-0, ) -0, , , (-0, ) 0, , , (-0, ) 0, , , (-0, ) 5,56083E-05 Loop 13 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 33 0, , , ,4871E , , , , , , , , , , , ,54965E-05 Loop 14 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 36-0, , (-0, ) 1,54965E , , , , , , (-0, ) 0, , , (-0, ) 0, Loop 15 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 11 0, , , , , , (-0, ) -0, , , , , , , , , , , , , , , , ,1001E , , , , , , (-0, ) 0, , , (-0, ) 0,

57 Loop 16 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 43-0, , (-0, ) -0, , , (-0, ) -0, , , , , , , (-0, ) 0, Loop 17 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 4-0, , (-0, ) -0, , , (-0, ) 0, , , , , , , (-0, ) 0, , , , , Loop 18 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 45-0, , (-0, ) -0, , , (-0, ) 0, , , (-0, ) 0, , , (-0, ) 0, , , (-0, ) -0, Loop 19 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 10-0, , , , , , (-0, ) -0, , , , , , , (-0, ) 0, , , , , Loop 0 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 7-0, , , , , , (-0, ) -0, , , (-0, ) 0, , , (-0, ) 0, , , , ,

58 Loop 1 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 1-0, , (-0, ) -0, , , (-0, ) -0, , , , , , , (-0, ) 0, , , , , Loop Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 5-0, , , , , , , , , , , , , , (-0, ) 0, , , (-0, ) 0, Loop 3 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 57-0, , (-0, ) -0, , , , , , , , , , , (-0, ) -0, Loop 4 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 58-0, , (-0, ) -0, , , (-0, ) 0, , , , , , , (-0, ) -0, Loop 5 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 51-0, , , , , , (-0, ) 0, , , , , , , , ,7649E , , (-0, ) -0,

59 Loop 6 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 48-0, , , , , , (-0, ) -0, , , , , , , (-0, ) 0, , , (-0, ) -0, Loop 7 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 65-0, , (-0, ,7649E , , , , , , (-0, ) -0, , , (-0, ) 0, Loop 8 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 70 0, , , , , , , , , , (-0, ) -0, , , (-0, ) -0, Loop 9 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 69-0, , (-0, ) 0, , , (-0, ) 0, , , (-0, ) 0, , , , , Loop 30 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 7 0, , (-0, ) 0, , , (-0, ) -0, , , (-0, ) -0, , , , ,

60 Loop 31 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 77-0, , (-0, ) -0, , , , , , , (-0, ) 0, Untuk menghitung laju aliran tiap pipa dilakukan dengan menjumlahkan kapsitas tiap pipa dengan koreksi kapasitas tiap loop. Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop 1 Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 1 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 3-0, , , , , , , , , , , , Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop 3 Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 8-0, , , , , , , , , , , , Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop 4 Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 4 0, , , , , , , , , , , , , , ,

61 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop 5 Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 5 0, , , , , , , , , , , , , , , Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop 6 Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 14 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop 7 Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 16 0, , , , , , , , , , , , Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop 8 Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 0 0, , , , , , , , , , , , Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop 9 Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 1 0, , , , , , , , , , , ,

62 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop 10 Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 8-0, , , , , , , , , , , , Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop 11 Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 30-0, , , , , , , , , , , , Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop 1 Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s -0, , , , , , , , , , , , Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop 13 Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 33 0, , , , , , , , , , , , Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop 14 Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 36-0, , , , , , , , , , , ,

63 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop 15 Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 11 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop 16 Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 43-0, , , , , , , , , , , , Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop 17 Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 4-0, , , , , , , , , , , , , , , Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop 18 Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 45-0, , , , , , , , , , , , , , ,

64 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop 19 Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 10-0, , , , , , , , , , , , , , , Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop 0 Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 7-0, , , , , , , , , , , , , , , Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop 1 Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 1-0, , , , , , , , , , , , , , , Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 5-0, , , , , , , , , , , , , , , Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop 3 Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 57-0, , , , , , , , , , , ,

65 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop 4 Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 58-0, , , , , , , , , , , , Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop 5 Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 51-0, , , , , , , , , , , , , , , Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop 6 Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 48-0, , , , , , , , , , , , , , , Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop 7 Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 65-0, , , , , , , , , , , , Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop 8 Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 70 0, , , , , , , , , , , , Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop 9 Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 69-0, , , , , , , , , , , ,

66 Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop 30 Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 7 0, , , , , , , , , , , , Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Loop 31 Koreksi Kapasitas (Q) Laju aliran (Q) m3/s 77-0, , , , , , , , , Dikarenakan nilai Q iterasi pertama belum mendekati nol, maka diteruskan ke iterasi kedua. Untuk lebih lengkapnya, perhitungan iterasi kedua sampai iterasi nilai Q mendekati nol, dapat dilihat pada lampiran. 65

67 BAB IV PEMILIHAN POMPA Dalam pemilihan suatu pompa, yang perlu diperhatikan adalah mengetahui fungsi dan instalasi pompa, jenis fluida yang akan dipompakan, kapasitas aliran, serta head yang diperlukan untuk mengalirkan fluida tersebut. Selain itu, agar pompa dapat bekerja tanpa mengalami kavitasi, perlu diperkirakan tekanan minimum yang tersedia pada sisi hisap pompa. 4.1 ANALISA FUNGSI DAN INSTALASI POMPA Pompa digunakan untuk memompakan air bersih dari reservoir Booster Pump PDAM Tirtanadi ke Perumnas Taman Putri Deli, Namorambe Medan. Pompa direncanakan akan beroperasi pada kapasitas konstan (fluktuasi kapasitas dapat diabaikan). Instalasi pompa secara sederhana diperlihatkan pada gambar 4.1. dari Booster Pump 5m m 1 Level Air Atas Level Air Bawah Perumnas Taman Putri Deli Bidang Referensi Permukaan Air Laut Gambar 4.1. Instalasi Pipa 66

68 4. PENENTUAN KAPASITAS DAN JUMLAH POMPA Dalam menentukan jumlah pompa dan kapasitasnya, perlu diperhatikan beberapa hal berikut : - Kapasitas maksimum pompa yang dapat diproduksi saat ini. - Bila kebutuhan air berubah-ubah, sebaiknya dipakai beberapa unit pompa yaitu sebesar konsumsi minimum. Atau dapat juga digunakan beberapa unit pompa dengan kapasitas berbeda. - Usahakan pompa bekerja pada titik operasi yang menghasilkan efisiensi terbaik. - Bila kapasitas yang akan dipompakan besar, sebaiknya digunakan pompa dengan kapasitas besar. Karena untuk kapasitas besar, umumnya efisiensi pompa menjadi lebih tinggi. Jadi penggunaan daya lebih ekonomis. - Sebaiknya pompa-pompa yang digunakan sama, agar penyediaan suku cadang lebih mudah. Laju aliran yang menentukan besarnya kapasitas pompa, ditentukan berdasarkan pemakaian air. Kebutuhan pemakaian air ini berbeda di setiap daerah. Hal ini bergantung pada pola penggunaan air, jumlah penduduk, serta ciri-ciri masalah lingkungan hidup di daerah tersebut.dari hasil perhitungan pada Bab III diperoleh bahwa pemakaian air total untuk Perumahaan Umum Taman Putri Deli, Namorambe - Medan = m 3 /s Pompa penyalur biasanya bekerja tanpa fluktuasi aliran yang cukup berarti. Adapun jumlah pompa yang diperlukan untuk memenuhi jumlah air yang dibutuhkan dapat ditentukan berdasarkan tabel 4.1 berikut ini. Tabel 4.1 Penentuan jumlah pompa Debit yang Jumlah pompa Jumlah pompa Jumlah pompa direncanakan utama cadangan keseluruhan (m 3 /jam) Sampai Besar 1 Besar Kecil 1 Kecil 1 Besar : 3 5 Besar : 1 Besar : 4 6 Lebih dari 400 atau lebih atau lebih atau lebih Kecil : 1 Kecil : 1 Kecil : Sumber : Sularso, Haruo Tahara. Pompa dan Kompresor, Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan. PT Pradnya paramitha. Jakarta hal

69 Menurut tabel 4.1 di atas dan atas pertimbangan keterbatasan lahan yang tersedia, maka direncanakan digunakan pompa sebanyak 3 unit dengan spesifikasi yang sama. Ketiga pompa dihubungkan secara paralel, dimana secara bergantian unit pompa bekerja selama 100 jam dan 1 unit pompa sebagai cadangan. Kapasitas pompa yang direncanakan adalah : Qp = = kapasitas total jumlah pompa beroperasi m 3 / s Qp = m 3 /s = liter/detik. Sehingga dipilih pompa dengan kapasitas liter/detik atau Qp = m 3 /s. 4.3 INSTALASI POMPA DAN PERPIPAAN Setelah kapasitas dan jumlah pompa ditentukan, maka selanjutnya dapat digambarkan instalasi perpipaan pada pusat pemompaan tersebut. Jumlah pompa yang digunakan dalam instalasi adalah 3 unit pompa yang dihubungkan secara paralel. Gambar 4. menunjukkan sistem perpipaan pada pusat pemompaan (pumping station). 68

70 69

71 4.4 PENENTUAN UKURAN PIPA Ukuran pipa ditentukan berdasarkan laju aliran maksimum. Di samping itu, ada tambahan pertimbangan-pertimbangan lain yang didasarkan pada pengalaman perancang atau kontraktor pelaksana atas penanganan kasus serupa. Dalam menentukan ukuran pipa beberapa hal perlu dipertimbangkan antara lain batas kerugian gesek yang akan digunakan dan batas kecepatan tertinggi yang disarankan Diameter pipa hisap (Suction pipe) Menurut [1], diameter pipa hisap biasanya ditentukan sedemikian sehingga kecepatan aliran air antara sampai 3 m/s. Dalam perancangan ini diambil kecepatan V =,5 m/s, sehingga diameternya : Qp = Vs. As Ds = 4. Qp π. Vs = 4 x 0, π x,5 = 0,10359 m Dari hasil perhitungan di atas, dipilih pipa berdiameter 4 in schedule 40. Pipa yang digunakan terbuat dari Baja. Dari Lampiran Data Komersil Pipa Baja, diperoleh diameter dalam pipa sebesar 10,604 mm. Dengan demikian kecepatan aliran air sebenarnya pada pipa hisap adalah : 4. Qp V = π. Ds 4 x 0, m3/s π x (0,10604 ) m = V =,5655 m/s Menurut [], kecepatan aliran dalam pipa tidak boleh melebihi dari 6 m/s karena akan mengakibatkan terjadinya penggerusan pipa, sehingga kecepatan aliran di atas masih dalam batas mengizinkan Diameter pipa tekan (Discharge pipe) Pada perancangan ini dipilih diameter dan jenis pipa yang sama untuk pipa hisap dan pipa tekan sehingga kapasitas air masuk dan keluar pompa sama besar dan pompa bekerja konstan. 70

72 Maka diameter pipa tekan sama dengan diameter pipa hisap, yaitu 4 in schedule 40 dengan bahan baja. Dari Lampiran Data Komersial Pipa Baja, diperoleh diameter dalam pipa sebesar 10,604 mm. Dengan demikian kecepatan aliran air sebenarnya pada pipa tekan adalah sama dengan kecepatan aliran air pada pipa hisap, yakni V =,5655 m/s Diameter pipa transmisi Menurut [3], pada umumnya kecepatan aliran pada pipa tidak lebih dari 3 m/s. Kapasitas aliran pada pipa transmisi ini adalah 3 x kapasitas pompa, yaitu 0, m 3 /s. Bila kecepatan aliran pipa yang digunakan m/s, maka diameter pipa transmisi dapat dihitung : Qp = Vs. As Ds = 4. Qp π. Vs = 4 x 0, π x = 0, m Dari hasil perhitungan di atas, dipilih pipa berdiameter 8 inci schedule 40. Pipa yang digunakan terbuat dari Baja. Dari Lampiran Data Komersial Pipa Baja, diperoleh diameter dalam pipa sebesar 0,7174 mm. Dengan demikian kecepatan aliran air sebenarnya pada pipa hisap adalah : 4. Qp V = π. Ds 4 x 0, m = π x (0,07174 ) m V = 1,9585 m/s 3 / s 4.5 TANKI DISTRIBUSI AIR BERSIH. Tangki distribusi merupakan elemen yang sangat penting dalam sebuah sistem penyaluran air untuk masyarakat. Ada beberapa fungsi tangki dalam sebuah sistem penyaluran air, antara lain sebagai water storage transit (tempat penyimpanan air sementara) Volume Tangki Distribusi Untuk Menutupi Kebutuhan Beban Puncak Berdasarkan survey yang dilakukan, diperoleh keterangan bahwa peak-hour (jam beban puncak) pada umumnya terjadi antara pukul s / d dan pukul s / d 0.00 (selama 9 jam/hari). 71

73 Menurut [4], dengan mengambil faktor koefisien sebesar 1,3 untuk konsumsi air tiap jam maksimum,maka kebutuhan air per hari : = konsumsi air pada peak-hour + konsumsi air harian rata-rata = (1,3 x kebutuhan max. x 9 jam) + (kebutuhan max. x 15 jam) = (1,3 x 75, m 3 /jam x 9 jam) + (75,85467 m 3 /jam x 15 jam) = 05,3 m 3. Sementara kapasitas air total yang diproduksi atau yang dipompakan dari instalasi pengolahan = 75, m 3 /jam x 4 jam = 180,5 m 3. Maka volume tangki distribusi untuk mengatasi kebutuhan air pada saat beban puncak = (05, ,5) m 3 = 3845,8 m 3 Pada perancangan ini direncanakan penggunaan reservoir distribusi sebesar 3850 m HEAD POMPA Head pompa adalah energi yang harus ditambahkan pompa ke dalam fluida untuk memindahkan fluida tersebut dari tempat yang memiliki head rendah ke tempat yang memiliki head tinggi. Untuk keadaan seperti gambar 4.1 di atas, head yang diperlukan untuk memindahkan air dari titik 1 ke titik dapat ditentukan dengan rumus : P 1 + γ V Maka : Hp = 1 g P + Z 1 + Hp = + γ P P 1 γ + V V g 1 V + Z + H L g + Z Z 1 + H L Dimana : Hp V P P 1 γ V g Z Z 1 H L 1 = head pompa = head tekanan = head kecepatan = head statis = head losses 7

74 Untuk menghitung besarnya head pompa dilakukan dengan metode Trial and Error. Hal ini dikarenakan tekanan fluida masuk ke perumahan tidak diketahui. Menurut [5], daya yang dibutuhkan pompa adalah : Np = Q Hp Dimana : Np = Daya pompa (Watt) = Berat jenis air pada suhu 5 0 C. = 9,777 x 10 3 N/m 3. Q = Kapasitas pompa = 0, m 3 /s Hp = Head pompa Sehingga Np = 9,777 x 10 3 N/m 3 x 0, m 3 x Hp = 103,0036 Hp Untuk Np = 5 kw diperoleh Hp = 48,54 m, sehingga diperoleh tekanan fluida pada pipa paling ujung : 0 γ P V0 P + 41 V + Z 0 + Hp = Z 41 + H L g γ g dimana : P 0 = 0 (Tanki terbuka ke udara luar) V 0 = Kecepatan aliran pada ujung pipa tekan =,5655 m/s Z 0 Z 41 = m (Tinggi air permukaan minimum pada reservoir hisap Hp Booster Taman Putri Deli Namorambe, Medan adalah m dan tinggi permukaan pipa keluar berada pada elevasi yang sama). = Head pompa = 48,54 m V 41 = kecepatan aliran pada pipa no. 41 hl sehingga diperoleh : = Q A , m / s = = 0,417 m/s. π ( 0,0508m) 4 = head loss sepanjang pipa (diambil pipa terpanjang dengan arah aliran yang mungkin) = 0,18 m P41 = 9,777 x 10 3 x (,5655 0,417 ) + m + 48,54 m 0,18 m x9,81 = 495,56 kpa. 73

75 Gambar 4.3 Distribusi tekanan pada pipa terjauh. Selanjutnya dihitung tekanan pada pipa no. 77, dan 4 sehingga diperoleh : P 77 = 497,31 kpa P 4 = 491,93 kpa Jika tekanan pada pipa terjauh, ditinjau dari pipa no. 78, maka : 0 γ P V0 + + Z 0 + Hp = g P 78 V + 78 γ g + Z 78 + H L dimana : P 0 = 0 (Tanki terbuka ke udara luar) V 0 = Kecepatan aliran pada ujung pipa tekan =,5655 m/s Z 0 Z 78 = m (Tinggi air permukaan minimum pada reservoir hisap Hp Booster Namorambe adalah m dan tinggi permukaan pipa keluar berada pada elevasi yang sama). = Head pompa = 48,54 m V 78 = kecepatan aliran pada pipa no. 78 = Q A , m / s = = 0,041 m 3 /s. π ( 0,076m) 4 74

76 hl sehingga diperoleh : = head loss sepanjang pipa (diambil pipa terpanjang dengan arah aliran yang mungkin) = 0,18 m P78 = 9,777 x 10 3 x (,5655 0,041 ) + m + 48,54 m 0,00 m x9,81 = 497,383 kpa. Selanjutnya dihitung tekanan pada pipa no. 38,40 sehingga diperoleh : P 38 = 497,06 kpa P 40 = 495,686 kpa Besarnya tekanan minimum yang terdapat pada pipa dapat ditentukan berdasarkan table 4.3 berikut : Tabel 4.3 Kondisi tekanan pada pipa Condition Service Pressure Criteria (psi) Maximum pressure Minimum pressure during maximum day Minimum pressure during peak hour 5 35 Minimum pressure during fire 0 *Note : psi x 6,985 = kpa Sumber : Larry W. Mays. Water Distribution Sistem Handbook. McGraw Hill, New York Hal. 3.9 Dari tabel di atas, diperoleh bahwa tekanan minimal yang terdapat pada pipa selama jam sibuk adalah 5 35 psi (17,375 41,35 kpa). Untuk besar daya pompa dan head pompa dapat dilihat pada tabel berikut. Daya Pompa Head Pompa Tekanan Pada pipa (kpa) (kw) (m) Ditinjau dari pipa 41 Ditinjau dari pipa ,54 497,31 491,93 495, ,06 3 9,15 307,5 30,10 305, ,05 19,416 1,575 07,177 10,940 1,80 Dari hasil perhitungan di atas, dipilih pompa dengan daya kw dan head pompa 19,4 m (0m).. 75

77 4.7 PEMILIHAN JENIS POMPA Pemilihan jenis pompa dilakukan berdasarkan kapasitas dan head pompa yang akan direncanakan sebelumanya. Dengan harga kapasitas, Q = 64,15 m 3 /jam dan head, Hp = 0 m maka dari gambar 4.5 dapat dilihat jenis pompa yang cocok digunakan adalah pompa radial bertingkat satu, pompa saluran roda dan pompa diagonal. Pada perancangan ini dipilih pompa radial bertingkat satu Tinggi kenaikan H pompa radial bertingkat banyak pompa radial bertingkat satu Pompa saluran roda Pompa aksial Kapasitas V Gambar 4.4 Daerah kerja beberapa jenis konstruksi pompa sentrifugal 4.8 PUTARAN MOTOR PENGGERAK POMPA Penggerak pompa yang akan direncanakan di atas adalah motor listrik, dimana pemilihan ini didasarkan atas beberapa kriteria, antara lain : - Tersedianya sumber listrik pada tempat pengoperasian pompa. - Motor listrik mudah untuk dikopel langsung dengan pompa sehingga tidak memerlukan transmisi yang rumit. 76

78 - Dimensi dari motor listrik relatif kecil, konstruksinya sederhana serta ringan. - Putaran yang dihasilkan konstan dan tidak menimbulkan getaran yang berlebihan. - Tidak menimbulkan polusi udara dan polusi suara. - Pemeliharaan dan pengaturannya mudah. Di Indonesia, frekuensi listrik yang dihasilkan sistem pembangkit adalah 50 Hz. Maka putaran motor dipilih pada frekuensi 50 Hz. Putaran motor listrik dengan frekuensi 50 Hz dapat dilihat pada tabel 4.4. Tabel 4.4 Harga putaran dan kutubnya Jumlah kutub Putaran (rpm) Sumber : Sularso. Pompa dan Kompresor. Hal. 50 Pada pemilihan kali ini dipilih motor listrik dengan 4 buah kutub dan putaran 1500 rpm. Akibat adanya faktor slip, maka putaran motor harus diambil 1 o / o lebih kecil dari harga-harga dalam tabel 4.4 di atas. Dalam perencanaan ini diambil faktor slip sebesar o / o, sehingga putaran motor sebenarnya adalah : n = ( o / o x 1500) = rpm Motor listrik dikopel langsung dengan pompa sehingga putaran pompa sama dengan putaran motor. 4.9 PUTARAN SPESIFIK DAN JENIS IMPELER Jenis impeler pompa sentrifugal dapat ditentukan berdasarkan putaran spesifik pompa tersebut. Menurut [6], Putaran spesifik pompa sentrifugal dengan satu tingkat impeler dapat dihitung dengan persamaan berikut : 1/ n. Q n s = 51,64 3 / 4 Hp 77

79 Dimana : n = Putaran Pompa (rpm) = rpm Q = Kapasitas Pompa (m 3 /s) = 0, m 3 /s Hp = Head Pompa (m) = 0 m Maka : 1470 x 0, n s = 51,64 x 3 / 4 (0) n s = 83,86 Dari tabel 4.6, diketahui bahwa untuk putaran spesifik, n s = 83,86 maka jenis impeler yang sesuai adalah jenis Radial flow. Tabel 4.6 Klasifikasi impeler menurut putaran spesifik No. Jenis Impeler n s Radial flow Francis Aliran campur Aliran axial ke atas Sumber : Pompa dan Blower Sentrifugal, Austin H. Church DAYA MOTOR PENGGERAK Untuk mengetahui daya motor penggerak, terlebih dahulu dihitung daya poros pompa yang dipengaruhi oleh efisiensi pompa. Efisiensi pompa tergantung pada kerugian mekanis dan kerugian gesekan. Harga efisiensi pompa dapat dilihat dari gambar

80 Gambar 4.5 Grafik Efisiensi pompa vs putaran spesifik Sumber : Pump Handbook, Igor C. Karasik Untuk putaran spesifik (n s ) = 83,86 dan kapasitas (Q) = 0, m 3 /s = 166,983 gpm, dari gambar 4.5, maka diperoleh efisiensi pompa sebesar 68 o / o. Daya poros pompa, Np, merupakan daya yang dibutuhkan untuk menggerakkan impeler. Besar daya yang dibutuhkan pompa adalah : γ. Q. Hp N p = η p Dimana : N p = Daya pompa ( kw ) Q = Kapasitas pompa ( m 3 /s ) = 0, m 3 /s Hp = Head pompa (m) = 0 m γ = Berat jenis air pada temperatur 5 o C (N/m 3 ) = 9, N/m 3 η p = Efesiensi Pompa ( o / o ) = 68 o / o 79

81 Maka : N p = 9, x 0, ,68 x 0 = 309,43 watt 3,09 kw Dalam perencanaan ini, motor listrik dikopel langsung dengan poros pompa. Menurut [7] daya motor listrik sebagai motor penggerak poros pompa dapat dihitung dengan rumus : N m = Np ( 1+ α) η t Dimana : α = faktor cadangan daya untuk motor induksi (0,1 0,) Maka : N m = = 0,15 (direncanakan) η t = efisiensi transmisi = 1,0 (untuk pengoperasian dengan kopel langsung) 309,43 Watt (1 + 0,15) 1 N m 3,5 kw = 3483,85 Watt Berdasarkan perhitungan di atas maka dipilih motor listrik dengan daya 3,5 kw. 80

82 4.11 SPESIFIKASI POMPA Kapasitas pompa (Q) = 0, m 3 /s Head pompa (Hp) = 0 m Putaran pompa (n) = rpm Jenis pompa = pompa sentrifugal bertingkat satu Putaran spesifik pompa (n s ) = 83,86 Tipe impeler pompa = radial flow Daya pompa (N p ) = 3,09 kw Penggerak pompa = motor listrik Frekuensi motor penggerak = 50 Hz Daya motor penggerak pompa (N m ) = 3,5 kw 81

83 BAB V KESIMPULAN Dari hasil perancangan diperoleh kesimpulan sebagai berikut : Kapasitas total air bersih yang dipompakan untuk kebutuhan wilayah Perumnas Taman Putri Deli, Namorambe Kabupaten Deli Serdang adalah m 3 /s (75, m 3 /jam) atau m 3 /bulan. 1. Kapasitas pompa rancangan sebesar m 3 /s, dengan volume tanki distribusi sebesar 3850 m 3.. Analisa perhitungan distribusi air bersih dilakukan dengan menggunakan Hardy Cross Method. Metode ini direkomendasikan untuk digunakan pada fluida liquid terutama air. 3. Pompa yang digunakan untuk mensuplai air bersih dari Booster PDAM ke wilayah distribusi Perumnas Taman Putri Deli, Namorambe Kabupaten Deli Serdang adalah Pompa Sentrifugal Bertingkat Satu dengan jumlah 3 unit, dimana unit beroperasi secara secara bersamaan selama 100 jam dan 1 unit cadangan. 4. Pipa yang digunakan terdiri dari pipa PVC dan pipa Baja. a. Pipa Hisap (Suction pipe) - Diameter : 10 mm(4 inci) - Bahan : Baja b. Pipa Tekan (Discharge pipe) - Diameter : 10 mm (4 inci) - Bahan : Baja c. Pipa Transmisi - Diameter : 0 mm (8 inci) - Bahan : Baja d. Pipa Distribusi - Diameter : inchi, 3 inchi, 4 inchi dan 6 inchi - Bahan : PVC 5 Data spesifikasi pompa rancangan : Jumlah pompa = 3 buah ( bekerja, 1 cadangan ) Kapasitas pompa (Q) = m 3 /s Head pompa (Hp) = 0 m 8

84 Putaran pompa (n) = rpm Jenis pompa = pompa sentrifugal bertingkat satu Putaran spesifik pompa (n s ) = 83,86 Tipe impeler pompa = radial flow Daya pompa (N p ) = 3,09 kw Penggerak pompa = motor listrik Frekuensi motor penggerak = 50 Hz Daya motor penggerak pompa (N m ) = 3,5 kw 83

85 DAFTAR PUSTAKA [1] Jack B. Evett, Cheng Liu. Fundamentals of Fluids Mechanics. McGraw Hill. New York. 1987, hal [] Ibid 1, hal [3] Ibid 1, hal [4] Ibid 1, hal [5] Ibid 1, hal [6] Ibid 1, hal [7] Ibid 1, hal [8] Ibid 1, hal [9] Sularso, Haruo Tahara. Pompa dan Kompressor : Pemilihan, Pemakaian dan Pemeliharaan. PT Pradnya Paramitha. Jakarta hal. 31. [10] Ibid 1, hal 134 [11] M. Orianto, W.A. Pratikto. Mekanika Fluida I. BPFE, Yogyakarta. 1989, hal. 80. [1] Ibid 19, hal. 80. [13] Viktor L. Streeter, Arko Prijono. Mekanika Fluida Jilid 1, Edisi delapan. PT Erlangga. Jakarta hal. 00. [14] Ibid, hal 13. [15] Ibid 1, hal 161. [16] Lewis A. Rossman. Epanet : User Manual. National Risk Management Research Laboratory, Office of Research and Development. US Environmental Protection Agency. Cincinnati, Ohio hal. 30 [17] Reuben M. Olson. Steven J. Wright. Dasar-Dasar Mekanika Fluida Teknik, Edisi Kelima. PT Gramedia Pustaka Utama. Jakarta. 1989, hal 360. [18] Ibid 7, hal [19] Ibid 7, hal [0] Ibid 1, hal. 09. [1] Sofyan M. Noerbambang. Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plumbing. PT Pradnya Paramitha. Jakarta hal. 98. [] Ibid 16, hal. 63 [3] Ibid 16, hal. 1 [4] Ibid 16, hal. 15

86 [5] Fritz Dietzel, Dakso Prijono. Turbin, Pompa dan Kompressor. PT Erlangga. Jakarta hal.4. [6] Ibid 1, hal. 357 [7] Ibid 16, hal. 58 [8] Larry W. Mays. Water Distribution System Handbook. McGraw Hill Book Company. New York [9] Austin H. Church, Zulkifli Harahap. Pompa dan Blower Sentrifugal. Penerbit Erlangga. Jakarta [30] Igor J. Karasik, William C. Krutzsc, Warren H. Frase, Joseph Messina. Pump Handbook. McGraw Hill Book Company. New York

87

88