SKRIPSI. Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik I R F A N D I NIM

1 PERANCANGAN SISTEM DISTRIBUSI AIR BERSIH PADA KOMPLEK PERUMAHAN KARYAWAN PT.PERTAMINA (PERSERO) UP II SEI-PAKNING KABUPATEN BENGKALIS, RIAU DARI RESERVOAR WDcP (Water decolorization Plant) KILANG PERTAMINA SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik I R F A N D I NIM. 040401070 DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009

2 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa, atas segala karunia dan rahmatnya yang senantiasa diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Sarjana ini. Tugas Sarjana ini adalah salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana Teknik di Departement Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun Tugas Sarjana yang dipilih, diambil dari mata kuliah Sistem Perpipaan, yaitu Perancangan Sistem Distribusi Air Bersih Pada Komplek Perumahan Karyawan PT.PERTAMINA (PERSERO) UP.II Sei- Pakning, bengkalis, RIAU dari unit distribusi WDcP Kilang PERTAMINA. Dalam penulisan Tugas Sarjana ini, penulis telah berupaya dengan segala kemampuan pembahasan dan penyajian, baik dengan disiplin ilmu yang diperoleh dari perkuliahan, menggunakan literatur serta bimbingan dan arahan dari Dosen Pembimbing. Pada kesempatan ini, penulis tidak lupa menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada ; 1. Kedua orang tua tercinta,,adik adik tersayang atas doa, kasih sayang, pengorbanan dan tanggung jawab yang selalu menyertai penulis. 2. Bapak Dr.Ing Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Tulus Burhanuddin Sitorus, ST, MT, selaku Ketua dan Sekretaris Departement Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU, 3. Bapak DR. Ir. Farel H. Napitupulu, DEA, selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktunya dan dengan sabar membimbing saya hingga tugas ini dapat terselesaikan, 4. Bapak Ir.Isril Amir dan Bapak Ir. Alfian Hamsi, M.Sc sebagai dosen pembanding seminar tugas sarjana penulis yang banyak membimbing penulis untuk menyelesaikan tugas sarjana ini, 5. Bapak Mahadi, ST, yang bersedia meluangkan waktu sebagai sekretaris seminar tugas sarjana penulis, 6. Bapak Ir.Syahrul Abda. M.Sc selaku dosen wali penulis,

3 7. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai (teristimewa kepada Kak Is,Kak Sonta), Departement Teknik Mesin Fakultas Teknik USU, 8. Bapak Risdianto dan segenap karyawan PT.PERTAMINA UP II Seipakning yang berkenan memberikan data survey kepada penulis. 9. Teman-teman stambuk 2004 dan rekan-rekan yang menemani penulis selama mengikuti study dalam suka dan duka, 10. Serta semua pihak yang banyak membantu penulis dalam meyelesaikan Tugas Sarjana ini. Penulis menyadari bahwa Tugas Sarjana ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun demi penyempurnaan di masa mendatang. Akhir kata, penulis berharap semoga tulisan ini berguna bagi kita semua. Semoga Tuhan Yang Maha Esa selalu menyertai kita. 2009 Medan, Penulis, Februari IRFANDI 040401070

4 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR SPESIFIKASI TUGAS KARTU BIMBINGAN DAFTAR ISI...i DAFTAR TABEL...iv DAFTAR GRAFIK...v DAFTAR GAMBAR...vi DAFTAR LAMBANG...viii BAB I PENDAHULUAN...1 1.1. Latar Belakang...1 1.2. Tujuan...2 1.3. Batasan Masalah...2 1.4. Sistematika Penulisan...3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA...5 2.1. Kecepatan dan Kapasitas Aliran Fluida...5 2.2. Energi dan Head...6 2.3. Persamaan Bernoulli...7 2.4. Aliran Laminar dan Turbulen...9 2.5. Kerugian Head (es)...10 2.6. Persamaan Empiris Untuk Aliran Di Dalam Pipa...13 2.7. Pipa Yang Dihubungkan Seri...14

5 2.8. Pipa Yang Dihubungkan Paralel...16 2.9. Sistem Jaringan Pipa...17 2.10. Dasar Perencanaan Pompa...20 2.10.1 Kapasitas...20 2.10.2 Head Pompa...20 2.10.3 Sifat Zat Cair...21 2.10.4 Unit Penggerak Pompa...22 2.11. Dasar Pemilihan Pompa...22 BAB III PERENCANAAN PIPA PADA SISTEM JARINGAN PIPA...23 3.1. Jumlah Pemakaian Air...23 3.1.1. Kebutuhan air bersih pada perumahan...23 3.1.2. Kebutuhan air bersih untuk perkantoran...24 3.1.3. Kebutuhan air bersih untuk dormitory...25 3.1.4. Kebutuhan air bersih untuk sekolah...25 3.1.5. Kebutuhan air bersih untuk rumah ibadah...27 3.1.6. Kebutuhan air bersih untuk rumah sakit...27 3.1.7. Kebutuhan air bersih untuk wisma...28 3.1.8. Kebutuhan air bersih untuk fasilitas lain...28 3.2 Estimasi Pemakaian air per hari...29 3.3. Pemilihan Jenis Pipa...35 3.4. Analisa Kapasitas Aliran Fluida...36 BAB IV PEMILIHAN POMPA...54 4.1. Analisa Fungsi dan Instalasi Pompa...54 4.2. Penentuan Kapasitas dan Jumlah Pompa...54

6 4.3. Instalasi Pompa dan Perpipaan...56 4.4. Head Pompa...57 4.5. Pemilihan Jenis Pompa...60 4.6. Putaran Motor Penggerak Pompa...60 4.7. Putaran Spesifik dan Jenis Impeler...63 4.8. Daya Motor Penggerak...64 4.9. Perhitungan Ukuran pipa...66 4.9.1 Diameter Pipa Sisi Hisap (suction)...66 4.9.2. Diameter Pipa Distribusi...68 4.10. Bak Distribusi (Reservoar)...69 4.10.1. Kapasitas air untuk kebutuhan per hari...69 4.10.2. Kapasitas air untuk pemadam kebakaran...69 4.10.3. Kapasitas air untuk kebutuhan lain-lain...70 BAB V KESIMPULAN...72 DAFTAR PUSTAKA...74 LAMPIRAN

7 DAFTAR TABEL Hal. Tabel 2.1 Nilai kekasaran dinding untuk berbagai pipa komersil... 11 Tabel 2.2 Koefisien kekasaran pipa Hazen Williams... 14 Tabel 3.1 Pemakaian air rata-rata... 23 Tabel 3.2 Pressure Gauge yang terbaca selama 24 jam... 29 Tabel 3.3 Persentase pemakaian air selama 24 jam... 30 Tabel 3.4 Pemakaian air pada pukul 05.00-08.00... 30 Tabel 3.5 Pemakaian air pada pukul 08.00-11.00... 30 Tabel 3.6 Pemakaian air pada pukul 11.00-14.00... 31 Tabel 3.7 Pemakaian air pada pukul 14.00-17.00... 31 Tabel 3.8 Pemakaian air pada pukul 17.00-20.00... 31 Tabel 3.9 Pemakaian air pada pukul 20.00-01.00... 32 Tabel 3.10 Pemakaian air pada pukul 01.00-05.00... 32 Tabel 3.11 Pemakaian air total selama 24 jam... 32 Tabel 4.1 Penentuan jumlah pompa... 55 Tabel 4.2 Perhitungan Head losses untuk pipa terjauh... 58 Tabel 4.3 Cara pengaturan putaran pada motor listrik... 62 Tabel 4.4 Harga putaran dan jumlah kutub... 63 Tabel 4.5 Kebutuhan air untuk pemadam kebakaran... 70

8 Tabel 4.6 Kebutuhan air untuk fasilitas lain... 70 DAFTAR GRAFIK Grafik 3.1 Estimasi Pemakaian air per hari... 33 Grafik 4.2 Karakteristik H vs Q untuk perubahan kecepatan... 61 Grafik 4.2 Efisiensi Pompa vs Putaran... 64 Grafik 4.3 Harga - harga informatif untuk kecepatan Mulut hisap yang di izinkan... 67

9 DAFTAR GAMBAR Hal. Gambar 1.1 FlowChart perancangan... 4 Gambar 2.1 Profil kecepatan pada saluran tertutup... 5 Gambar 2.2 Profil kecepatan pada saluran terbuka... 5 Gambar 2.3 Ilustrasi persamaan Bernoulli... 8 Gambar 2.4 Diagram Moody... 11 Gambar 2.5 Pipa yang dihubungkan seri... 15 Gambar 2.6 Pipa yang dihubungkan secara parallel... 16 Gambar 2.7 Jaringan pipa... 17 Gambar 3.1 Distribusi air pada jaringan pipa... 34 Gambar 3.2 Posisi penempatan pipa... 35 Gambar 3.3 Perhitungan head losses dengan diagram pipa... 37 Gambar 3.4 Iterasi I Loop I... 39 Gambar 3.5 Iterasi I Loop II... 39 Gambar 3.6 Iterasi I Loop III... 40 Gambar 3.7 Iterasi I Loop IV... 41 Gambar 3.8 Iterasi I Loop V... 42 Gambar 3.9 Jaringan pipa A... 43 Gambar 3.10 Jaringan pipa B... 44 Gambar 3.11 Jaringan pipa C... 44

10 Gambar 3.12 Jaringan pipa D... 45 Gambar 3.13 Jaringan Pipa... 45 Gambar 3.14 Iterasi I Loop VI... 46 Gambar 3.15 Iterasi I Loop VII.... 47 Gambar 3.16 Iterasi I Loop VIII... 48 Gambar 4.1 Instalasi pompa dan reservoar... 54 Gambar 4.2 Instalasi pada pumping station... 56 Gambar 4.3 Instalasi pipa... 57 Gambar 4.4 Daerah kerja beberapa jenis konstruksi pompa sentrifugal... 60 Gambar 4.5 Klasifikasi impeler menurut putaran spesifik... 64 Gambar 4.6 Reservoar... 71

11 DAFTAR LAMBANG Simbol Keterangan Satuan As Luas penampang pipa m 2 C Koefisien kekasaran pipa Hazen-Williams Ds Diameter dalam pipa mm D Diameter luar pipa mm f Faktor gesekan pipa Darcy-Weisbach g Percepatan gravitasi m/ s 2 H L Head losses sepanjang pipa m H S Head statis m hf Kerugian head mayor m hm Kerugian head minor m K Koefisien kerugian perlengkapan pipa L Panjang pipa m Nm Daya motor listrik kw Np Daya pompa kw n s Putaran spesifik rpm P Tekanan pada pipa kpa Q Kapasitas pompa m 3 / s

12 Re Bilangan Reynold V Kecepatan aliran pada pipa m/ s α Faktor cadangan daya γ Berat jenis air N/ m 3 ε Kekasaran pipa η p Effisiensi pompa % η Effisiensi transmisi % t υ Viskositas kinematik air m 2 / s π Konstanta phi ρ Massa jenis air kg/ m 3 Q Koreksi laju aliran loop m 3 / s

13 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Manusia pada dasarnya selalu ingin memenuhi kebutuhan hidupnya dan juga selalu ingin berusaha untuk lebih mempermudah pekerjaan yang dilakukannya, maka pada akhirnya manusia berusaha untuk membuat mesinmesin yang pada prinsipnya untuk mempermudah segala pekerjaan yang dilakukan oleh manusia. Dalam kehidupan manusia kini sangat banyak sekali dijumpai mesinmesin yang digunakan seperti kompresor, pompa, turbin, boiler, mesin AC dan sebagainya. Namun pada umumnya mesin-mesin diatas tidak dapat dipisahkan keberadaannya dari penggunaan pipa. Pipa pada umumnya digunakan sebagai sarana untuk menghantarkan fluida baik berupa gas maupun cairan dari suatu tempat ke tempat yang lain. Adapun sistem pengaliran fluida dilakukan dengan metode gravitasi maupun dengan sistem aliran bertekanan. Umumnya bagian perpipaan dan detailnya merupakan standart 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, Galvanized iron dan lain-lain. Untuk menjadi seorang yang ahli dalam bidang perpipaan tentu bukanlah suatu hal yang mudah, selain harus memiliki dasar ilmu keserjanaan teknik seperti peralatan mekanis, 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

14 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 diperhitungkan dalam hal perencanaan. Begitu banyaknya penggunaan pipa dalam kehidupan manusia sehingga dengan didasarkan kepada hal tersebut maka dalam rangka penyusunan Tugas Sarjana ini penulis mengambil bidang Sistem Perpipaan. 1.2 Tujuan Adapun tujuan dari perencanaan ini adalah merupakan Tugas Skripsi untuk memenuhi syarat memperoleh gelar Strata satu (S1) pada Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara. Sedangkan tujuan umum dari perencanaan ini adalah : 1. Untuk lebih mengetahui dan memahami aplikasi ilmu yang diperoleh di bangku kuliah terutama mata kuliah Sistem Perpipaan dan Mekanika Fluida. 2. Mencoba untuk mendesain suatu jaringan pipa yang digunakan untuk mendistribusikan air bersih pada suatu daerah tertentu. 3. Mencoba utnuk menganalisa distribusi di tiap loop, menentukan diameter pipa, menentukan kapasitas pompa, daya pompa da Head pompa yang dibutuhkan 1.3 Batasan Masalah Pada perencanaan ini akan dibahas mengenai perancangan dan analisa pendistribusian air bersih ke konsumen pada suatu jaringan perpipaan di Kompleks Perumahan PT (PERSERO). PERTAMINA UP II. Sei. Pakning, RIAU Adapun permasalahan yang akan di analisa antara lain kapasitas aliran fluida pada tiap loop, kerugian head yang terjadi pada tiap pipa dan ukuran pipa

15 yang digunakan. Pada perencanaan ini juga ditentukan spesifikasi pompa yang nantinya sesuai untuk digunakan dalam pendistribusian air bersih. 1.4 Sistematika Penulisan Tugas Sarjana ini terdiri dari 5 bab. Bab 1 memuat latar belakang, tujuan penulisan, batasan masalah dan sistematika penulisan. Bab 2 memuat pembahasan materi mengenai kecepatan dan kapasitas aliran fluida, jenis aliran, persamaan empiris di dalam pipa dan sistem jaringan pipa. Bab 3 meliputi perencanaan pipa pada sistem jaringan pipa yaitu jumlah kapasitas pemakaian air, analisa aliran fluida meliputi kapasitas dan head losses. Bab 4 meliputi pemilihan pompa yaitu daya pompa, daya motor penggerak pompa dan tipe impeller pompa. Bab 5 meliputi Kesimpulan mengenai hasil perancangan yang diperoleh.

16 1.5 Flow Chart Rancangan Mulai Survey ke W.Dc.P Jumlah pelanggan dan Site plan Booster Pump Survey ke Komplek Perumahan Site plan, Jumlah rata-rata penghuni tiap rumah, dan penduduk yang menggunakan air di areal komplek Menghitung kebutuhan air per hari yang digunakan pada komplek Membuat gambar loop Diperoleh kebutuhan air per hari sebesar = 0,018591966 m 3 /s Menganalisa kapasitas aliran masing-masing loop dengan cara iterasi it ik l h Diperoleh faktor koreksi yang sudah mendekati nilai nol Menentukan spesifikasi pompa yang digunakan

17 Selesai BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 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 partikel 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 2.1 Profil kecepatan aliran fluida pada saluran tertutup

18 Gambar 2.2 Profil kecepatan aliran fluida 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). Kapasitas aliran (Q) untuk fluida yang incompressible menurut [1], yaitu : Q = A. v Dimana : Q = laju aliran volume (m 3 /s) A = luas penampang aliran (m 2 ) v = kecepatan aliran fluida (m/s) Laju aliran berat fluida (W) menurut [2] dirumuskan sebagai : W =. γ A. v Dimana : W = laju aliran berat fluida (N/s) γ = berat jenis fluida (N/m 3 ) Laju aliran fluida massa (M) menurut [3] dinyatakan sebagai : M =. ρ A. v Dimana : M = laju aliran massa fluida (kg/s) ρ = massa jenis fluida (kg/m 3 ) 2.2. Energi dan Head Energi biasanya didefinisikan 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 fluida dengan tempat jatuhnya. Energi potensial (Ep) menurut [4] dirumuskan sebagai : Ep = W. z Dimana : W = berat fluida (N) z = beda ketinggian (m)

19 Energi kinetik menunjukkan energi yang dimiliki oleh fluida karena pengaruh kecepatan yang dimilikinya. Energi kinetik menurut [5] dirumuskan sebagai : 1 mv 2 Ek = 2 Dimana : m = massa fluida (kg) v = kecepatan aliran fluida (m/s 2 ) Energi tekanan disebut juga dengan energi aliran adalah jumlah kerja yang dibutuhkan untuk memeksa elemen fluida bergerak menyilang pada jarak tertentu dan berlawanan dengan tekanan fluida. Besarnya energi tekanan (Ef) menurut [6] dirumuska sebagai : Ef = p. A. L Dimana : p = tekanan yang dialami oleh fluida (N/m 2 ) A = luas penampang aliran (m 2 ) L = panjang pipa (m) Basarnya energi tekanan menurut [7] dapat juga dirumuskan sebagai berikut : pw Ef = γ Dimana : γ = berat jenis fluida (N/m 3 ) Total energi yang terjadi merupakan penjumlahan dari ketiga macam energi diatas, menurut [8] dirumuskan sebagai : 2 1 Wv pw E = Wz + + 2 g 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 [9] dirumuskan sebagai : 2 v p H = z + + 2g γ 2.3 Persamaan Bernoulli 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

20 titik lain sepanjang aliran fluida tersebut. Hal ini berlaku selama tidak ada energi yang ditambahkan ke fluida atau yang diambil dari fluida. Konsep ini dinyatakan ke dalam bentuk persamaan yang menurut [10] disebut dengan persamaan Bernoulli, yaitu : 2 1 p1 v + + z γ 2g 1 2 2 p2 v = + + z2 γ 2g Dimana : p 1 dan p 2 = tekanan pada titik 1 dan 2 v 1 dan v 2 = kecepatan aliran pada titik 1 dan 2 z 1 dan z 2 = perbedaan ketinggian antara titik 1 dan 2 γ = berat jenis fluida g = percepatan gravitasi = 9,8 m/s 2 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 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 [11] dirumuskan sebagai : p1 γ 2 2 + 2 v1 p2 v2 + z1 = + + z 2g γ 2g + hl Gambar 2.3 Ilustrasi persamaan Bernoulli.

21 Persamaan Bernouli dapat digunakan untuk menyelesaikan banyak permasalahan tipe aliran, biasanya untuk fluida inkompressibel 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. 2.4 Aliran Laminar dan Turbulen Aliran fluida yang mengalir di dalam pipa dapat diklasifikasikan ke dalam dua tipe aliran yaitu laminar dan turbulen. Aliran dikatakan laminar jika partikel-partikel 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 rataratanya 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 salurn tertutup, sangatlah penting untuk mengetahui tipe aliran yang mengalir dalam pipa tersebut. Untuk itu harus dihitung besarnya bilangan Reynold dengan mengetahui parameter-parameter yang diketahui besarnya. Besarnya Reynold (Re) menurut [12] dapat dihitung dengan menggunakan persamaan : ρdv R e = µ Dimana μ = Viskositas Dinamik (Pa.dtk) d = diameter dalam pipa (m) V = kecepatan aliran fluida (m/dtk) ρ = Rapat massa (Kg/m 3 ) Re = Reynold Number

22 Karena viskositas dinamik dibagi dengan massa jenis fluida merupakan viskositas kinematik (v) maka bilangan Reynold menurut [13] dapat juga dinyatakan : Vd R e = v Dimana : d = diameter dalam pipa (m) V = kecepatan aliran fluida (m/dtk) ν = Viskositas kinematik (m 2 /dtk) Re = Reynold Number Menurut [14], aliran akan laminar jika bilangan Reynold kurang dari 2000 dan akan turbulen jika bilangan Reynold lebih besar dari 4000. Jika bilangan Reynold terletak antara 2000 4000 maka disebut aliran transisi. 2.5 Kerugian Head (es) 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 [15] yaitu : hf = f 2 L v d 2g Dimana : hf = kerugian head karena gesekan (m) f = faktor gesekan d = diameter dalam pipa (m) L = panjang pipa (m) v = kecepatan aliran fluida dalam pipa (m/dtk) g = percepatan gravitasi (m/ dtk 2 )

23 dimana faktor gesekan (f) dapat dicari dengan menggunakan diagram Moody Gambar 2.4 Diagram Moody Dimana nilai kekasaran untuk beberapa jenis pipa disajikan dalam tabel 2.1 Tabel 2.1 Nilai kekerasan dinding untuk berbagai pipa komersil Kekasaran Bahan ft m Riveted Steel 0,003 0,03 0,0009 0,009 Concrete 0,001 0,01 0,0003 0,003 Wood Stave 0,0006 0,003 0,0002 0,009 Cast Iron 0,00085 0,00026 Galvanized Iron 0,0005 0,00015 Asphalted Cast Iron 0,0004 0,0001 Commercial Steel or Wrought Iron 0,00015 0,000046 Drawn Brass or Copper Tubing 0,000005 0,0000015 Glass and Plastic smooth smooth Sumber: Jack B. Evett, Cheng Liu. Fundamentals of Fluids Mechanics. McGraw Hill. New York. 1987, hal. 134.

24 2. 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 [16], yaitu : 10,666Q = 1,85 4, C d 1,85 hf 85 L Dimana : hf = kerugian gesekan dalam pipa (m) Q = laju aliran dalam pipa (m 3 /dtk) L = paanjang pipa (m) C = koefisien kekasaran pipa Hazen Williams (diperoleh dari Tabel 2.2) d = diameter dalam pipa (m) 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 [18], yaitu : 1 f 3,7 = 2,0 log ε d 2. Untuk pipa sangat halus seperti glass dan plastik, hubungan antara bilangan Reynold dan faktor gesekan menurut [19] dirumuskan sebagai : a. Blasius : 0,316 f = untuk Re = 3000 100.000 0,25 Re 1 Re f b. Von Karman : = 2,0 log f 2,51 = ( Re f ) 0, 8 2,0log

25 Untuk Re sampai dengan 3.10 6. 3. Untuk pipa kasar, menurut [20], yaitu : Von Karman : 1 d = 2,0 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 [21], yaitu : Corelbrook White : 1 ε d 2,51 = 2,0 log + f 3,7 Re f B. Kerugian Head Minor Selain kerugian yang disebabkan oleh gesekan, pada suatu jalur pipa juga terjadi kerugian karena kelengkapan pipa seperti belekon, siku, sambungan, katup dan sebagainya yang disebut dengan kerugian kecil (minor losses). Besarnya kerugian minor akibat adanya kelengkapan pipa menurut [22] dirumuskan sebagai : 2 v he = K 2g Dimana : he =Head losses minor K = koefisien kerugian ( dari lampiran koefisien minor losses peralatan pipa) v = kecepatan aliran fluida dalam pipa (m/dtk). Menurut [23], untuk pipa yang panjang (L/d >>> 1000), minor losses dapat diabaikan tanpa kesalahan yang cukup berarti tetapi menjadi penting pada pipa yang pendek. 2.6 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 Moddy. Pengguanaan rumus empiris juga dapat digunakan untuk menyelesaikan permasalahan aliran. Dalam hal ini digunakan dua model rumus yaitu persamaan Hazen Williams dan persamaan Manning.

26 1. Persamaan Hazen Williams dengan menggunakan satuan Internasional menurut [24], yaitu : v = 0,63 0,54 0,8492CR s Dimana : v = kecepatan aliran (m/s) C = koefisien kekasaran pipa Hazen Williams R = jari-jari hidrolik = d untuk pipa bundar 4 s = slope dari gradien energi (head losses/ panjang pipa = Tabel 2.2 Koefisien kekasaran pipa Hazen Williams Extremely smooth and straight pipes 140 New Steel or Cast Iron 130 Wood; Concrete 120 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.) hl L 2. Persamaan Manning dengan satuan Internasional, menurut [25] yaitu: υ = 1,0 R n 2 3 s 1 2 Dimana : n = koefisien kekasaran pipa Manning Persamaan Hazen Williams umumnya digunakan untuk menghitung head loss dalam pipa yang sangat panjang seperti jalur pipa penyedia air minum. 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).

27 2.7 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 yang dirumuskan sebagai: Q 0 = Q 1 = Q 2 = Q 3 Q 0 = A 1 V 1 = A 2 V 2 = A 3 V 3 hl = hl 1 + hl 2 + hl 3 Persoalan aliran yang menyangkut pipa seri sering dapat diselesaikan dengan menggunakan pipa ekuivalen, yaitu dengan menggantikan pipa seri dengan diameter yang berbeda-beda dengan satu pipa rkuivalen tunggal. Dalam hal ini, pipa tunggal tersebut memiliki kerugian head yang sama dengan sistem yang digantikannya untuk laju aliran yang spesifik. Gambar 2.5 Pipa yang dihubungkan seri

28 2.8 Pipa Yang Dihubungkan Paralel Gambar 2.6 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 yang dirumuskan sebagai : Q 0 = Q 1 + Q 2 + Q 3 Q 0 = A 1 V 1 + A 2 V 2 + A 3 V 3 hl 1 = hl 2 = 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 yang dirumuskan sebagai : f L 2 v1 2g L 2 v2 2g = + 2 v3 2g 1 2 3 1 + K L1 = f2 + K L2 f3 K L3 = d1 d2 d3 L... Diperoleh hubungan kecepatan : f L + kl 1 1 1 v d 2 1 Irfandi : Perancangan Sistem Distribusi = Air Bersih Pada Komplek Perumahan Karyawan PT. Pertamina (PERSERO) UP II Sei-Pakning Kabupaten v1 fbengkalis, 2L2 Riau Dari Reservoar WDcP (Water decolorization Plant) kl d + 2 2

29 2.9 Sistem Jaringan Pipa Gambar 2.7 Jaringan pipa Jaringan pipa pengangkut air kompleks dapat dianalisis dengan cepat menggunakan persamaan Hazen Williams atau rumus geseskan 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 : 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 titk pertemuan yang sama.

30 2. Head losses netto di seputar sebuah loop harus sama dengan nol. Jika sebuah loop ditelusuri ke arah mana pun, sambil mengamati perubahan 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 sehingga kontinuitas pada setiap 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 suatu jaringan misalkan Q adalah laju aliran sesungguhnya atau laju aliran setimbang dan Q 0 adalah laju aliran yang diandaikan sehingga Q = Q 0 + Q. Dari persamaan Hazen Williams hl = Nq X, maka fungsi Q dapat dikembangkan dalam deret Taylor sebagai : ( Q) df f ( Q + Q) = f ( Q) + Q +... dq Jika hanya orde pertama yang digunakan, kemudian Q dihitung dengan f(q) =, hl maka : hl nq Q = = dhl dq nq X 0 X 1 0 hl = 1,85 hl Q 0 Harga x adalah eksponen dalam persamaan Hazen Williams pabila digunakan untuk menghitung hl dan besarnya adalah 1 = 1,85 dan n menyatakan suku- 0,54 suku yang terdapat dalam persamaan yang menggunakan satuan British, yaitu :. 4,73L n = 1,85 C d Cara lain yang dapat digunakan ialah dengan persamaan Darcy 8 fl Weisbach dengan x = 2 dan n =. Hal lain yang perlu diperhatikan adalah 2 5 gπ d bahwa faktor gesekan selalu berubah untuk setiap iterasi. Prosedur pengerjaannya sebagai berikut : 1. Andaikan distribusi aliran yang paling wajar, baik besar maupun arahnya dalam setiap pipa sehingga total aliran ke setiap titik pertemuan 4,87

31 mempunyai jumlah aljabar nol. Ini harus ditunjukkan dari diagram jaringan pipa yang bersangkutan. 2. 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 Q 0 dan head losses (hl) positif untuk aliran yang searah jarum jam dan negatif untuk aliran yang berlawanan arah jarum jam. 5. Hitung jumlah aljabar head losses ( hl ) dalam setiap pipa. 6. Hitung total head losses per satuan laju aliran hl untuk tiap pipa. hl Q 0 Tentukan jumlah besaran 0,85 = nxq0 Q. Dari definisi tentang head 0 7. losses dan arah aliran, setiap suku dalam penjumlahan ini harus bernilai positif. 8. Tentukan koreksi aliran dari tiap loop, menurut [26] dirumuskan sebagai berikut : hl Q = n hl / Q 0 Dimana : Q = koreksi laju aliran untuk loop hl = jumlah aljabar kerugian head untuk semua pipa dalam Loop. n = harga yang bergantung pada persamaan yang digunakan untuk menghitung laju aliran. n = 1,85 bila digunakan persamaan Hazen Williams. n = 2 bila digunakan persamaan Darcy dan Manning. Koreksi diberikan untuk setiap pipa dalam loop. Sesuai dengan kesepakatan, jika bernilai positif ditambahkan ke aliran yang searah Q jarum jam dan dikurangkan jika berlawanan arah jarum jam. Untuk pipa yang digunakan secara bersama dengan loop lain, maka koreksi aliran untuk pipa tersebut adalah harga netto dari koreksi untuk kedua loop.

32 9. Tuliskan aliran yang telah di koreksi pada diagram jaringan pipa seperti pada langkah 1. untuk memeriksa koreksi pada langkah 7 perhatikan kontinuitas pada setiap pertemuan pipa. 10. Ulangi Langkah 1 sampai 8 hingga koreksi aliran = 0. Prosedur di atas dapat digambarkan pada sebuah tabel berikut : 1 2 3 4 5 6 7 No. pipa Panjang Pipa (L) Diameter Pipa (d) Laju Aliran Unit head Losses (hf) Head Losses (Qo) (hl) m m m 3 /s m s/m 2 Diketahui Diketahui Diketahui Ditaksir Diagram pipa hf 1 x L 1 2 hl hl Q 0 hl Q 0 2.10 Dasar Perencanaan Pompa Dalam perancangan pompa untuk memindahkan fluida dari suatu tempat ke tempat yang lain dengan head tertentu diperlukan beberapa syarat utama, yaitu : 1. Kapasitas Kapasitas pompa adalah jumlah fluida yang dialirkan oleh pompa per satuan waktu. Kapasitas pompa ini tergantung pada kebutuhan yang harus dipenuhi sesuai dengan fungsi pompa yang direncanakan. 2. Head pompa Head pompa adalah ketinggian dimana kolom fluida harus naik untuk memperoleh jumlah yang sama dengan yang dikandung oleh satuan bobot fluida pada kondisi yang sama. Head ini ada dalam tiga bentuk, yaitu :

33 a. Head potensial Didasarkan pada ketinggian fluida di atas bidang banding (datum plane). Jadi suatu kolom air setinggi Z mengandung sejumlah energi yang disebabkan oleh posisinya atau disebut fluida mempunyai head sebesar Z kolom air. b. Head kecepatan Head kecepatan atau head kinetik yaitu suatu ukuran energi kinetik yang dikandung fluida yang disebabkan oleh kecepatannya dan dinyatakan dengan persamaan 2. v 2g c. Head tekanan Head tekanan adalah energi yang dikandung fluida akibat tekanannya dan p dinyatakan dengan. γ Head total dari pompa diperoleh dengan menjumlahkan head yang disebut di atas dengan kerugian-kerugian yang timbul dalam instalasi pompa (head mayor dan head minor). 3. Sifat zat cair Sifat-sifat fluida kerja sangat penting untuk diketahui sebelum perencanaan pompa. Pada perencanaan ini, temperatur air dianggap sama dengan temperatur kamar. Persamaan Bernoulli Menurut [27], untuk mencari head pompa dapat digunakan persamaan Bernoulli, yaitu : P1 γ 2 2 + 2 v1 P2 v2 + Z1 + Hp = + + Z 2g γ 2g + H L atau : 2 P2 P1 v2 v1 Hp = + + 1 + γ 2g 2 ( Z2 Z ) H L dimana : P2 P 1 γ adalah perbedaan head tekanan

34 2 2 v2 v1 adalah perbedaan head kecepatan 2g Z 2 Z 1 H L adalah perbedaan head statis adalah head losses total. 4. Unit penggerak pompa Pada perancangan ini direncanakan pompa yang mempunyai konstruksi kokoh dan dapat menjamin tidak terjadinya kebocoran sama sekali. Hal ini direncanakan dengan merancang sistem penggerak pompa dan bagian utama poros sebagai satu unit kesatuan. Umumnya unit penggerak pompa yang biasanya dipakai adalah motor bakar, motor listrik dan turbin uap. 2.11 Dasar Pemilihan Pompa Dalam pemilihan jenis pompa yang digunakan untuk mendistribusikan fluida kerja ini, perlu dipertimbangkan faktor teknis dan ekonomisnya. Pompa yang digunakan dalam perencanaan ini adalah jenis pompa sentrifugal dengan pertimbangan : Kapasitas pompa besar. Aliran fluida yang dipompakan kontinu. Konstruksi kecil dan sederhana sehingga mudah dalam pemeliharaan dan dapat digabungkan dengan unit penggerak pompa sebagai satu kesatuan. Dapat beroperasi pada putaran tinggi dan dikopel langsung dengan motor penggerak. Getaran yang terjadi pada saat pengoperasiannya relative kecil. Untuk melayani kebutuhan yang sama, harga awal dan perawatan lebih murah dibanding jenis lain. Head pompa yang sesuai dengan yang dibutuhkan.

35 BAB III PERENCANAAN PIPA PADA SISTEM JARINGAN PIPA 3.1 Jumlah Pemakaian Air Dalam merencanakan suatu sistem jaringan pipa yang digunakan untuk mendistribusikan air bersih pada perumahan, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu kebutuhan air secara keseluruhan yang meliputi kebutuhan perumahan itu sendiri dan fasilitas lainnya.. 3.1.1 Kebutuhan air bersih pada perumahan Adapun jumlah anggota keluarga setiap rumah berkisar antara 4 8 orang. Dalam perencanaan ini diambil rata-rata setiap rumah berjumlah 4 orang yang terdiri dari 1 ayah, 1 ibu dan 2 anak. Dari hasil survei diperoleh jumlah rumah yang terdapat pada kompleks perumahan PT. PERTAMINA = 340 rumah sehingga jumlah penduduk yang terdapat pada perumahan adalah 340 x 4 orang = 1360 orang. Tabel 3.1 Pemakaian air rata-rata menurut [28]. No Jenis gedung Pemakaian Jangka waktu Perbandingan Keterangan air rata-rata sehari (liter) pemakaian air rata-rata sehari (jam) luas lantai efektif/total (%) 1 Perumahan mewah 250 8-10 42-45 Setiap penghuni

36 2 Rumah biasa 160-250 8-10 50-53 Setiap Penghuni 3 Asrama 120 8 bujangan 4 Sekolah 80 6 58-60 5 Perkantoran 100 8 60-70 Setiap pegawai 6 Penginapan 250-300 10 Untuk setiap tamu 7 Gedung peribadatan 10 3 Berdasarkan jumlah jemaah Dengan standard kebutuhan air penduduk rata-rata sebesar 230 liter.orang (untuk keperluan rumah tangga) maka kebutuhan air penduduk dapat dihitung dengan cara : Kebutuhan air penduduk = jumlah penduduk x kebutuhan air rata- rata per hari = 1360 x 230 liter = 312.800 liter 3.1.2 Kebutuhan air bersih untuk Perkantoran. Pada kompleks perumahan ini terdapat beberapa buah kantor antara lain : Kantor Induk. Jumlah pegawai Pemakaian air rata-rata per hari per orang Kebutuhan air rata-rata per hari Kantor Sipil. Jumlah pegawai Pemakaian air rata-rata per hari per orang Kebutuhan air rata-rata per hari = 179 orang = 100 liter = 179 x 100 liter = 17.900 liter = 8 orang = 100 liter = 8 x 100 liter = 800 liter

37 Kantor Bank Mandiri. Jumlah pegawai = 5 orang Pemakaian air rata-rata per hari per orang = 5 liter Kebutuhan air rata-rata per hari = 5 x 100 liter = 500 liter Kantor Telekomunikansi dan Informasi. Jumlah pegawai = 12 orang Pemakaian air rata-rata per hari per orang = 12 liter Kebutuhan air rata-rata per hari = 12 x 100 liter = 1.200 liter Maka total pemakaian air untuk perkantoran di komplek perumahan ini adalah 20.400 liter per hari 3.1.3 Kebutuhan air bersih untuk Dormitory(Mess). Pada kompleks perumahan ini dibangun 1 buah dormitory atau mess untuk karyawan yang belum menikah (bujangan). Jumlah orang = 150 orang Pemakaian air rata-rata per hari per orang = 150 liter Kebutuhan air rata-rata per hari = 150 x 150 liter = 19.500 liter 3.1.4 Kebutuhan air bersih untuk sekolah. Pada perumahan ini tersedia 4 buah sekolah yang terdiri dari TK, SD, SMP dan MADRASAH. Dari data survei diperoleh jumlah siswa dan kebutuhan air untuk keempat sekolah tersebut, yaitu : 1. Sekolah TK Jumlah siswa = 100 orang Kebutuhan air rata-rata per hari per orang = 50 liter Kebutuhan air rata-rata per hari = 100 x 50 liter = 5000 liter

38 Kebutuhan air untuk siswa ini ditambahkan lagi dengan kebutuhan air untuk guru dan pegawai kantor. Jumlah guru = 11 orang. Kebutuhan air rata-rata per hari per orang = 100 liter Kebutuhan air rata-rata per hari = 11 x 100 liter = 1100 liter Jadi total kebutuhan air untuk sekolah TK adalah 4200 liter 2. Sekolah SD Jumlah siswa = 180 orang Kebutuhan air rata-rata per hari per orang = 50 liter Kebutuhan air rata-rata per hari = 180 x 50 liter = 9000 liter Kebutuhan air untuk siswa ini ditambahkan lagi dengan kebutuhan air untuk guru dan pegawai kantor. Jumlah guru = 38 orang Kebutuhan air rata-rata per hari per orang = 100 liter Kebutuhan air rata-rata per hari = 38 x 100 liter = 3.800 liter Jadi total kebutuhan air untuk sekolah SD adalah 12.800 liter. 3. Sekolah SMP Jumlah siswa Kebutuhan air rata-rata per hari per orang Kebutuhan air rata-rata per hari = 120 orang = 50 liter = 120 x 50 liter = 6.000 liter Kebutuhan air untuk siswa ini ditambahkan lagi dengan kebutuhan air untuk guru dan pegawai kantor. Jumlah guru Kebutuhan air rata-rata per hari per orang Kebutuhan air rata-rata per hari = 43 orang. = 100 liter = 43 x 100 liter = 4.300 liter Jadi total kebutuhan air untuk sekolah SMP adalah 10.300 liter.

39 4. Sekolah MADRASAH. Jumlah siswa = 150 orang Kebutuhan air rata-rata per hari per orang = 50 liter Kebutuhan air rata-rata per hari = 150 x 50 liter = 7.500 liter Kebutuhan air untuk siswa ini ditambahkan lagi dengan kebutuhan air untuk guru dan pegawai kantor. Jumlah guru = 31 orang Kebutuhan air rata-rata per hari per orang = 100 liter Kebutuhan air rata-rata per hari = 31 x 100 liter = 3.100 liter Jadi total kebutuhan air untuk sekolah MADRASAH adalah 10.600 liter. Diperoleh jumlah kebutuhan air total untuk keempat sekolah tersebut adalah 37.900 liter per hari 3.1.5 Kebutuhan air bersih untuk rumah ibadah. 1. Mesjid Jumlah rata-rata jemaah per hari = 100 orang Jumlah gedung = 1 buah Kebutuhan air rata-rata per hari per orang = 10 liter Kebutuhan air rata-rata per hari = 100 x 1 x 10 liter = 1000 liter 2. Gereja Jumlah rata-rata umat Jumlah gedung Kebutuhan air rata-rata per hari per orang Kebutuhan air rata-rata per hari = 100 orang = 1 buah = 10 liter = 100 x 1 x 10 liter = 1000 liter

40 3.1.6 Kebutuhan air bersih untuk Rumah Sakit. Sebagai tempat pertolongan pertama dan sarana informasi kesehatan khususnya untuk pasien yang berobat jalan pada perumahan, dibangun sebuah Rumah Sakit Umum. Jumlah tempat tidur pasien = 40 tempat tidur. Kebutuhan air rata-rata per hari per pasien = 500 liter Kebutuhan air rata-rata per hari = 40 x 500 liter = 20.000 liter Kebutuhan air ini masih harus ditambahkan lagi dengan kebutuhan air untuk pegawai/staf rumah sakit, pasien luar dan keluarga pasien. Kebutuhan air untuk pegawai/staf rumah sakit. Jumlah pegawai = 96 orang. Kebutuhan air rata-rata per hari per orang = 100 liter Kebutuhan air rata-rata per hari = 96 x 100 liter = 9.600 liter Kebutuhan air untuk keluarga pasien. Disini diambil rata-rata jumlah keluarga pasien adalah 2 orang/pasien rawat inap dimana jumlah pasien rawat inap diambil dari jumlah tempat tidur pasien. Jumlah orang = 80 orang. Kebutuhan air rata-rata per hari per orang = 100 liter Kebutuhan air rata-rata per hari = 80 x 100 liter = 8.000 liter Maka total kebutuhan air untuk rumah sakit adalah 37.600 liter per hari 3.1.7 Kebutuhan Air Untuk Wisma. Pada Komplek Perumahan ini terdapat 1 buah wisma yang digunakan untuk penginapan para tamu yang datang dari luar. Wisma tersebut memiliki 15 buah kamar.

41 Jumlah orang Kebutuhan air rata-rata per hari per orang Kebutuhan air rata-rata per hari = 15 orang. = 150 liter = 15 x 150 liter = 2.250 liter 3.1.9 Kebutuhan air bersih untuk fasilitas lainnya. Kebutuhan air bersih untuk fasilitas lainnya seperti gedung serba guna, lapangan olah raga, dan taman bermain membutuhkan air sekitar 1,5 % dari sirkulasi air bersih yang ada, maka kebutuhan air adalah : = 0,015 (312.800 + 20.400 + 19.500 + 37.900 +1000 + 1000 + 37.600 + 2.250) liter = 0,015 x 432.450 liter = 6486,75 liter Sehingga keperluan air bersih pada kompleks perumahan PT. PERTAMINA (PERSERO) menjadi : = 6486,75 liter + 432.450 liter = 438.936,75 liter untuk mengatasi kebocoran yang terjadi selama pendistribusian, maka kapasitas kapasitas total tersebut harus ditambahkan sebesar 10 20 %.. Dalam perencanaan ini diambil faktor sebesar 10 %, sehingga kapasitas total air bersih pada kompleks perumahan PT. PERTAMINA (PERSERO) adalah = 10 % (438.936,75 liter) + 438.936,75 liter = 4389,3675 liter + 438.936,75 liter = 443.326,1175 liter. Jadi total kapasitas yang harus dialirkan ke perumahan dalam 24 jam adalah sebesar 443.326,1175 liter per hari = 443,326175 m3 per hari 3.2 Estimasi pemakaian beban puncak. Dari hasil survey diperoleh data-data sebagai berikut : Tabel 3.2 Pressure Gauge yang terbaca selama 24 jam Waktu (WIB) Pressure Gauge (kgf/cm2)

42 05.00-08.00 0.5 08.00-11.00 0.2 11.00-14.00 0.2 14.00-17.00 0.2 17.00-20.00 0.7 20.00-24.00 0.2 24.00-05.00 0.14 Dari data diatas dapat ditentukan bahwa beban puncak (peak hour) terjadi pada pukul 05.00-08.00 wib dan 17.00-20.00 wib. Persentase pemakaian air selama 24 jam dapat dihitung sebagai berikut Tabel 3.3 Estimasi pemakaian per hari Fasilitas Periode Pemakaian air(%) 05.00-08.00 08.00-11.00 11.00-14.00 14.00-17.00 17.00-20.00 20.00-23.00 23.00-02.00 Rumah 40 5 5 5 40 3 2 Kantor 0 30 40 30 0 0 0 Mess 40 5 5 5 40 3 2 Sekolah 0 30 40 30 0 0 0 Mesjid 15 0 15 15 55 0 0 Gereja 40 30 0 0 30 0 0 Rumah Sakit 30 10 10 10 30 5 5 Wisma 40 5 5 5 40 3 2 GOR + Taman 25 0 0 0 75 0 0 Tabel 3.4 Pemakaian pada periode I ( 05.00-08.00 ) wib Persentase pemakaian air (%) Kapasitas pemakaian air (Liter/hari) Kapasitas pemakaian air (Liter/3 jam) Kapasitas Pemakaian air (L/jam) Fasilitas Rumah 40 312800 125120 41706,666 Kantor 0 20400 0,000 0,000 Mess 40 19500 7800 2600 Sekolah 0 37900 0,000 0,000 Mesjid 15 1000 150 50 Gereja 40 1000 400 133,333 Rumah Sakit 30 37600 11280 3760

43 Wisma 40 2250 900 300 GOR + Taman 25 6486 1621,500 540,526 147271,500 49090,545 Tabel 3.5 Pemakaian pada periode II ( 08.00-11.00 ) wib Fasilitas Persentase pemakaian air (%) Kapasitas pemakaian air (Liter/hari) Kapasitas pemakaian air (Liter/3 jam) Kapasitas Pemakaian air (L/jam) Rumah 5 312800 15640 5213,333 Kantor 30 20400 6120 2040 Mess 5 19500 975 325,0 Sekolah 30 37900 11370 3790 Mesjid 0 1000 0,000 0,000 Gereja 30 1000 300 100 Rumah Sakit 10 37600 3760 1253.333 Wisma 5 2250 112.5 37.5 GOR + Taman 0 6486 0,000 0,000 38277.5 12759,166 Tabel 3.6 Pemakaian pada periode III ( 11.00-14.00 ) wib Fasilitas Persentase pemakaian air (%) Kapasitas pemakaian air (Liter/hari) Kapasitas pemakaian air (Liter/3 jam) Kapasitas Pemakaian air (L/jam) Rumah 5 312800 15640 5213.333 Kantor 40 20400 8160 2720 Mess 5 19500 975 325 Sekolah 40 37900 15160 5053.33 Mesjid 15 1000 150 50 Gereja 0 1000 0,00 0,000 Rumah Sakit 10 37600 3760 1253.333 Wisma 5 2250 112.5 37.5 GOR + Taman 0 6486 0,000 0,000 43957.500 14652.500 Tabel 3.7 Pemakaian pada periode IV ( 14.00-17.00 ) wib Persentase pemakaian air (%) Kapasitas pemakaian air (Liter/hari) Kapasitas pemakaian air (Liter/3 jam) Kapasitas Pemakaian air (L/jam) Fasilitas Rumah 5 312800 15640 5213.333 Kantor 30 20400 6120 2040 Mess 5 19500 975 325 Sekolah 30 37900 11370 3790 Mesjid 15 1000 150 50 Gereja 0 1000 0,000 0,000

44 Rumah Sakit 10 37600 3760 1253,333 Wisma 5 2250 112.5 37,5 GOR + Taman 0 6486 0,000 0,000 38127,500 12709,166 Tabel 3.8 Pemakaian pada periode V ( 17.00-20.00 ) wib Persentase pemakaian air (%) Kapasitas pemakaian air (Liter/hari) Kapasitas pemakaian air (Liter/3 jam) Kapasitas Pemakaian air (L/jam) Fasilitas Rumah 40 312800 125120 41706,666 Kantor 0 20400 0,000 0,000 Mess 40 19500 7800 2600 Sekolah 0 37900 0,000 0,000 Mesjid 55 1000 550 183,333 Gereja 30 1000 300 100 Rumah Sakit 30 37600 11280 3760 Wisma 40 2250 900 300 GOR + Taman 75 6486 4864,5 1621,5 150814,500 50271,500 Tabel 3.9 Pemakaian pada periode VI ( 20.00-01.00 ) wib Fasilitas Persentase pemakaian air (%) Kapasitas pemakaian air (Liter/hari) Kapasitas pemakaian air (Liter/5 jam) Kapasitas Pemakaian air (L/jam) Rumah 3 312800 9384 1876,000 Kantor 0 20400 0,000 0,000 Mess 3 19500 585 117 Sekolah 0 37900 0,000 0,000 Mesjid 0 1000 0,000 0,000 Gereja 0 1000 0,000 0,000 Rumah Sakit 5 37600 1880 376 Wisma 3 2250 67,5 13,500 GOR + Taman 0 6486 0,000 0,000 11916,500 2383,500 Tabel 3.10 Pemakaian pada periode VII ( 01.00-05.00 ) wib Persentase pemakaian air (%) Kapasitas pemakaian air (Liter/hari) Kapasitas pemakaian air (Liter/4 jam) Kapasitas Pemakaian air (L/jam) Fasilitas Rumah 2 312800 6256 1564 Kantor 0 20400 0,000 0,000 Mess 2 19500 390 97,500 Sekolah 0 37900 0,000 0,000 Mesjid 0 1000 0,000 0,000

45 Gereja 0 1000 0,000 0,000 Rumah Sakit 5 37600 1880 470 Wisma 2 2250 45 11,250 GOR + Taman 0 6486 0,000 0,000 8571,000 2142,750 Tabel 3.11 Total pemakaian selama 24 jam adalah Pemakaian air Periode Liter/hari L/jam L/dtk m3/dtk I 147271,500 49090,500 13,63625 0,013636225 II 38277,500 12759,166 3,54421 0,003544213 III 43957,500 14652,500 4,07013 0,004070139 IV 38127,500 12709,166 3,53032 0,003530324 V 150814,500 50271,500 13,96430 0,013964306 VI 11916,500 2383,300 0,66202 0,000662028 VII 8571,000 2142,7500 0,59520 0,000595208 Total 438936,000 144008,883 40,64222 0,040642222 Konsumsi air perhari Kapasitas (m3/dtk) 0.016 0.014 0.012 0.01 0.008 0.006 0.004 0.002 0 0.00 3.00 6.00 9.00 12.00 15.00 18.00 21.00 24.00 Waktu (jam) Kapasitas (m3/dt) Grafik 3.1 Estimasi pemakaian air per hari Dari grafik dapat dilihat bahwa kebutuhan maksimal terjadi pada periode V pada pukul 17.00-20.00 wib sebesar 15.0814,5 Liter = 0.013964 m3/dtk. Menurut [29] besarnya kapasits beban puncak dapat ditentukan dengan rumus :

46 Q h-max = (C 1 )(Qh) dimana : Qh = pemakaian air (m3/dtk) C 1 = konstanta yang bernilai antara 1.2-2.0 Q h-max = pemakaian air jam puncak (m3/dtk). Dari rumus diatas di peroleh kebutuhan air puncak sebesar Q h-max = (1.3)( 0.013964) m3/dtk Q h-max = 0.018591 m3/dtk Diperoleh kebutuhan beban puncak adalah sebesar 0.018591 m3/dtk Dari kebutuhan beban puncak sebesar 0.018591 m3/dtk dapat ditaksir kapasitas air yang mengalir pada tiap-tiap cabang mainline pipe seperti pada gambar 3.1 dengan menggunakan metode Hardy-Cross

47 Gambar 3.1 Distribusi air pada pipa 3.3 Pemilihan Jenis Pipa Pada perancangan ini digunakan pipa Galvaniced. Pipa jenis ini bahannya terbuat dari pipa besi yang dilapisi seng. Umurnya relative pendek antara 7-10 tahun, pipa ini dipakai secara luas untuk jaringan pelayanan yang kecil di dalam suatu distribusi. Adapun keunggulan yang dimiliki pipa jenis ini dibandingkan pipa jenis lain ialah: Tahan terhadap tekanan/beban dari luar. Permukaan dinding dalamnya tidak terlalu kasar sehingga pengaruh kehilangan tekanannya relatif kecil. Ringan sehingga mudah diangkut ke lokasi pekerjaan. Mudah dalam proses penyambungan. Harga terjangkau dan banyak terdapat di pasaran.

48 Ukuran pipa yang digunakan pada perencanaan ini adalah pipa Galvaniced iron dengan diameter 3 inci, 4 inci, 6 inci dan 10 inci. Penentuan diameter pipa diperoleh dari data hasil survei. Posisi penempatan pipa berada di atas tanah yang beri pondasi beton untuk dudukan pipa, dengan jarak tiap pondasi adalah 4 m seperti terlihat pada gambar 3.2 Gambar 3.2 posisi penempatan pipa Adapun pemilihan penempatan posisi pipa diatas tanah ini adalah karena beberapa alasan seperti : Jenis tanah di lokasi yang berada ± 2 Km dari pantai yang memiliki kadar garam yang tinggi. Tertanamnya jalur pipa gas disebagian jalur pipa air. Untuk mempermudah perawatan pipa. 3.4 Analisa Kapasitas Aliran Fluida Setelah menetukan besarnya kapasitas aliran fluida yang mengalir di dalam pipa-pipa pada suatu jaringan pipa dengan cara menaksirnya, maka persoalan diatas belum dapat dianggap selesai dengan begitu saja. Langkah selanjutnya ialah dengan mencari harga kerugian head perpanjangan pipa untuk memperoleh kesetimbangan aliran fluida pada setiap pipa.

49 Head losses (kerugian head) yang terjadi sepanjang pipa dapat ditentukan dengan 2 cara, yaitu : 1. Dengan rumus empiris. Menurut [16], yaitu : 3 ( 0,0082374m / s) 10,666 hf = 34. 5m 1,85 ( 120) ( 0,15m) 10,666Q = 1,85 4, C d hf 85 4,85 1,85 1,85 Untuk pipa no. 4 diperoleh : Q = laju aliran (ditaksir). = 0,0082374 m 3 /s. C = koefisien kekasaran pipa Hazen-Williams = 120 (untuk pipa Galvanized iron). d = diameter pipa = 0,15 m (6 in). L = panjang pipa = 32.4 m (dari data site plan hasil survei) Sebingga diperoleh : L = 10,666 0.000139383 7022.39 1,00935 10 4 34.5m = 0,0723609 m. 2. Dengan menggunakan Diagram Pipa. Diagram pipa Hazen-Williams juga dapat digunakan untuk menetukan besarnya kerugian head sepanjang pipa. Pada literatur untuk pipa Galvanized iron nilai C = 120. Dengan mengambil data-data pada pipa no.4, dimana Kapasitas yang ditaksir (Q) = 0,0082374 m/s, Panjang pipa (L) = 34.5 m, Diameter pipa (d) = 150 mm = 6 inci, maka dari Diagram pipa Hazen - William diperoleh :

50 Gambar 3.3 Perhitungan es dengan Diagram Pipa 36 x 2 ( 2.3451) = 36 0 2 ( 3) x = 23.5746 mm. 5 y 5 0 log160 log150 = log160 log140 y = 2,583 mm. 36 28,5 log 0,001 hf = 36 0 log 0,001 log 0,0001 hf = inv log -2,4366191718 = 0,00365915. Sehingga head losses sepanjang pipa No. adalah : hl = hf x L = 0,00365915 x 34.5 m = 0,1262406 m. Dari perhitungan secara rumus empiris dan grafik di atas dapat dilihat bahwa kedua nilainya tidak jauh berbeda. Penentuan head losses sepanjang pipa dengan metode grafik harus dikoreksi lebih lanjut dikarenakan penggunaan dan

51 pembacaan alat ukur. Sehingga untuk memudahkan penentuan head losses sepanjang 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. ITERASI I

52 Gambar 3.4 Loop I Loop I Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss (hl) hf / Qo no (m) (m) (m3/s) hf (m) Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris hf x L 23 249 0.0762-0.00104317-0.0012245925-0.3049235201 292.3047251 24 90.5 0.0762-0.00104317-0.0012245925-0.1108256168 106.2392676 25 139.2 0.0762-0.00091067-0.0009524728-0.1325842096 145.5897412 26 259.5 0.0762 0.00068547 0.0005631360 0.1461337948 213.1877322-0.4021995516 757.3214661 Gambar 3.5 Loop II Loop II Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss (hl) hf / Qo no (m) (m) (m3/s) hf (m) Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris hf x L 21 19 0.0762-0.00312989-0.0093489632-0.1776303011 56.75288943 26 240.5 0.254-0.00208672-0.0000128553-0.0030916944 1.481604816 27 90 0.0762-0.00286489-0.0079375116-0.7143760447 249.3554883 29 259.5 0.0762 0.00200289 0.0040935518 1.0622767032 530.3719641 22 89 0.254 0.00413751 0.0000456079 0.0040591024 0.981049573 0.1712377653 838.9429962

53 Gambar 3.6 Loop III Loop III Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss (hf) hf / Qo no (m) (m) (m3/s) hf (m) Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris hf x L 29 259.5 0.0762-0.00200289-0.0040935518-1.0622767032 530.3719641 28 60.5 0.0762-0.00486778-0.0211639587-1.2804195028 263.039723 40 246.5 0.0762-0.00473528-0.0201105590-4.9572527862 1046.87638 41 275 0.0762 0.00271432 0.0071830287 1.9753328831 727.7450275 39 100 0.0762-0.00202096-0.0041621377-0.4162137669 205.9485427 38 52.5 0.1016-0.00083124-0.0001993314-0.0104648979 12.58950233 37 60 0.1016 0.00161922 0.0006843805 0.0410628304 25.35963635 36 159.5 0.1016 0.00092048 0.0002407179 0.0383945019 41.71139178 35 38 0.1016 0.0012219 0.0004065348 0.0154483239 12.64287087 34 98.4 0.1016 0.0012219 0.0004065348 0.0400030283 32.73838142 33 22.5 0.1016 0.0012219 0.0004065348 0.0091470339 7.485910385 30 95 0.254 0.00213462 0.0000134065 0.0012736187 0.596648897 31 28 0.0508 0.00091272 0.0068344216 0.1913638060 209.6632111 32 115 0.0508 0.00091272 0.0068344216 0.7859584891 861.1167599-4.6286431418 3977.885951

54 Gambar 3.7 Loop IV Loop IV Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss (hl) hf / Qo no (m) (m) (m3/s) hf (m) Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris hfx L 36 159.5 0.1016-0.00092048-0.0002407179-0.0383945019 41.71139178 38 52.5 0.1016 0.00083124 0.0001993314 0.0104648979 12.58950233 42 19 0.0762-0.00118972-0.0015617355-0.0296729739 24.94114069 45 6.5 0.0762-0.00118972-0.0015617355-0.0101512805 8.532495499 46 38 0.0762-0.00118972-0.0015617355-0.0593459478 49.88228138 47 15 0.0762-0.00118972-0.0015617355-0.0234260320 19.69037423 48 100 0.0762-0.00118972-0.0015617355-0.1561735469 131.2691615 49 116 0.0762 0.00149114 0.0023716126 0.2751070564 184.4944515 50 40 0.0762 0.00030142 0.0001231694 0.0049267778 16.34522526 51 95.5 0.1016 0.00030142 0.0000305176 0.0029144290 9.668996831 43 12.5 0.1016 0.00030142 0.0000305176 0.0003814698 1.265575501 44 5 0.1016 0.00030142 0.0000305176 0.0001525879 0.506230201-0.0232170642 500.8968267

55 Gambar 3.8 Loop V Loop Pipa V Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss (hl) hf / Qo no (m) (m) (m3/s) hf (m) Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris hf x L 9 40 0.0508-0.00091374-0.0068485582-0.2739423263 299.8033645 11 30 0.0508-0.00091374-0.0068485582-0.2054567447 224.8525234 12 56 0.0508-0.00091374-0.0068485582-0.3835192568 419.7247104 13 96 0.0508-0.00091374-0.0068485582-0.6574615832 719.5280749 15 38.5 0.0508-0.00036741-0.0012694236-0.0488728087 133.0198108 16 6.5 0.0508-0.00036741-0.0012694236-0.0082512534 22.45789013 17 18 0.0508-0.00036741-0.0012694236-0.0228496248 62.19108037 18 12 0.0508-0.00036741-0.0012694236-0.0152330832 41.46072025 19 48 0.0508-0.00036741-0.0012694236-0.0609323329 165.842881 10 38 0.0762 0.00111076 0.0013754097 0.0522655697 47.05388176-1.6242534444 2135.934938

56 0.0018591 m3/s Gambar 3.9 Jaringan Pipa A Jaringan Pipa A Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss (hl) hf / Qo no (m) (m) (m3/s) hf (m) Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris hf x L 3 35.5 0.254 0.01035456 0.0002489237 0.0088367924 0.853420367 4 34.5 0.1524-0.0082374-0.0019420078-0.0669992694 8.133545703 52 40 0.1524-0.0082374-0.0019420078-0.0776803123 9.430197917 53 269.5 0.1524-0.0082374-0.0019420078-0.5233711043 63.53595846 54 43 0.0508-0.00214375-0.0331703019-1.4263229800 665.3401656 55 11 0.1524-0.00609365-0.0011118919-0.0122308110 2.007140386 56 104 0.1524-0.00609365-0.0011118919-0.1156367587 18.97660001 57 130 0.1524-0.00609365-0.0011118919-0.1445459483 23.72075002 58 12 0.1524-0.00609365-0.0011118919-0.0133427029 2.189607694 59 90 0.1524-0.00609365-0.0011118919-0.1000702719 16.4220577-2.4713633664 810.6094438

57 Gambar 3.10 Jaringan Pipa B Jaringan Pipa B Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss (hl) hf / Qo no (m) (m) (m3/s) hf (m) Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris hf x L 5 49.5 0.0762-0.00308676-0.0091120262-0.4510452983 146.1225681 6 300 0.254 0.0072674 0.0001293076 0.0387922770 5.337848067 7 10 0.0762-0.0020245-0.0041756353-0.0417563528 20.62551385 8 98 0.0762-0.00107431-0.0012930772-0.1267215664 117.9562384-0.5807309405 290.0421684 Gambar 3.11 Jaringan Pipa C Jaringan Pipa C Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss (hl) hf / Qo no (m) (m) (m3/s) hf (m) Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris hf x L 77 6 0.1524 0.00261803 0.0002329658 0.0013977950 0.53391099 78 73 0.0508 0.0010439 0.0087618584 0.6396156629 612.7173704 79 156.5 0.1524 0.00157413 0.0000909001 0.0142258632 9.037286126 68 49 0.1524 0.00261803 0.0002329658 0.0114153257 4.360273086 0.6666546469 626.6488406

58 Gambar 3.12 Jaringan Pipa D Jaringan pipa D Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss (hl) hf / Qo no (m) (m) (m3/s) hf (m) Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris hf x L 65 58 0.0508 0.001807099 0.0241820920 1.4025613354 776.139733 66 53 0.0508 0.00096608 0.0075919176 0.4023716354 416.4992914 67 51 0.0508-0.0147213-1.1715954364-59.7513672570 4058.837688 74 11.5 0.0508 0.000933578 0.0071261654 0.0819509017 87.78152623 75 20 0.0508 0.000933578 0.0071261654 0.1425233073 152.6635239 76 23.7 0.0508 0.000933578 0.0071261654 0.1688901191 180.9062758-57.5530699581 5672.828038 Gambar 3.13 Jaringan Pipa E Jaringan Pipa E Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss (hl) hf / Qo no (m) (m) (m3/s) hf (m) Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris hf x L 69 11.5 0.0508 0.000937412 0.0071804012 0.0825746138 88.08785654 70 24.4 0.0508 0.000937412 0.0071804012 0.1752017892 186.8994521 71 5 0.0508 0.000937412 0.0071804012 0.0359020060 38.29906806 72 26.5 0.0508 0.000937412 0.0071804012 0.1902806317 202.9850607 73 67.6 0.0508 0.000937412 0.0071804012 0.4853951210 517.8034002 74 11.5 0.0508-0.000933578-0.0071261654-0.0819509017 87.78152623 75 20 0.0508-0.000933578-0.0071261654-0.1425233073 152.6635239 76 23.7 0.0508-0.000933578-0.0071261654-0.1688901191 180.9062758 0.5759898336 1455.426164

59 Gambar 3.14 Loop VI Loop VI Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss (hl) hf / Qo no (m) (m) (m3/s) hf (m) Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris hf x L 60 30 0.0508-0.00243821-0.0420880514-1.2626415434 517.8559449 61 29.5 0.152 0.00365544 0.0004375354 0.0129072957 3.530982779 62 4 0.152 0.00365544 0.0004375354 0.0017501418 0.478777326 63 31 0.0508 0.00103741 0.0086613495 0.2685018355 258.8194017 64 34 0.0508 0.00103741 0.0086613495 0.2944858841 283.8664406 66 53 0.0508-0.00096608-0.0075919176-0.4023716354 416.4992914-1.0873680216 1481.050839

60 Gambar 3.15 Loop VII Loop Pipa VII Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss (hl) hf / Q no (m) (m) (m3/s) hf (m) Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris hfx L 80 48 0.1056-0.000778468-0.0001464002-0.0070272099 9.026973313 81 92 0.1056-0.000778468-0.0001464002-0.0134688189 17.30169885 82 165 0.1056-0.000778468-0.0001464002-0.0241560339 31.03022076 83 169 0.1056-0.000778468-0.0001464002-0.0247416347 31.78246854 84 14 0.1056-0.000778468-0.0001464002-0.0020496029 2.632867216 85 78 0.1056-0.000778468-0.0001464002-0.0114192160 14.66883163 86 170 0.0762-0.000778468-0.0007125742-0.1211376097 155.6102623 87 17 0.0762-0.000778468-0.0007125742-0.0121137610 15.56102623 88 31 0.0762-0.000778468-0.0007125742-0.0220897994 28.37598901 89 115 0.0762-0.000232708-0.0000763195-0.0087767441 37.71569544 91 80 0.0762-0.000232708-0.0000763195-0.0061055611 26.23700553 92 81 0.0762-0.000232708-0.0000763195-0.0061818806 26.56496809 93 18 0.0762-0.000232708-0.0000763195-0.0013737512 5.903326243 94 28 0.0762-0.000232708-0.0000763195-0.0021369464 9.182951934 95 143 0.0762-0.000232708-0.0000763195-0.0109136904 46.89864738 96 19 0.1056 0.00079566 0.0001524376 0.0028963150 3.640141521 97 236 0.1056 0.00079566 0.0001524376 0.0359752811 45.21438942 98 161.5 0.1056 0.00079566 0.0001524376 0.0246186775 30.94120293-0.2102019865 538.2886664

61 Gambar 3.16 Loop VIII Loop VIII Pipa Panjang (L) Diameter(d) Laju aliran (Qo) Unit head loss (hl) hf / Qo no (m) (m) (m3/s) hf (m) Ditentukan Diketahui Diketahui Ditaksir Rumus Empiris hf x L 99 186 0.1056 0.00102836 0.0002450275 0.0455751168 44.31825116 100 116 0.1056 0.00102836 0.0002450275 0.0284231911 27.63933943 101 140 0.0762 0.00102836 0.0011926232 0.1669672421 162.3626377 102 224.5 0.0762 0.00102836 0.0011926232 0.2677438989 260.3600869 90 311 0.0762 0.00041326 0.0002208248 0.0686765214 166.1823583 89 115 0.0762 0.000232708 0.0000763195 0.0087767441 37.71569544 91 80 0.0762 0.000232708 0.0000763195 0.0061055611 26.23700553 92 81 0.0762 0.000232708 0.0000763195 0.0061818806 26.56496809 93 18 0.0762 0.000232708 0.0000763195 0.0013737512 5.903326243 94 28 0.0762 0.000232708 0.0000763195 0.0021369464 9.182951934 95 143 0.0762 0.000232708 0.0000763195 0.0109136904 46.89864738 0.6128745441 813.3652681

62 loop/jaringan : Dari perhitungan iterasi I di atas, diperoleh koreksi kapasitas untuk tiap Q = n hl hl Q Dimana harga n diambil sebesar 1,85 untuk Hazen - Williams. FAKTOR KOREKSI Loop hl (hl/qo) Q I 0.5976564627 1093.316091-0.000295484 II 0.1712377653 838.9429962-0.00011033 III -4.6286431418 3977.8859507419 0.00062897 IV -0.0232170642 500.8968267 2.50546E-05 V -1.6242534444 2135.934938 0.000411049 VI -1.0873680216 1481.050839 0.000396858 VII -0.2102019865 538.2886664 0.000211081 VIII 0.6128745441 813.3652681-0.0004073 Untuk menghitung laju aliran tiap pipa dilakukan dengan menjumlahkan kapasitas tiap pipa dengan koreksi kapasitas tiap loop. Loop I Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (ΔQ) Laju aliran (Q) m3/s no mula - mula m3/s akhir 23-0.00104317-0.000295484-0.000747686 24-0.00104317-0.000295484-0.000747686 25-0.00091067-0.000295484-0.000615186 26 0.00208672-0.000185154 0.002271874 Loop II Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (ΔQ) Laju aliran (Q) m3/s no mula - mula m3/s akhir 21-0.00115214-0.00011033-0.001041810 26-0.00068547-0.000397402-0.000288068 27-0.00088714-0.00011033-0.000776810 29 0.00094109-0.0007393 0.001680390 22 0.0019753-0.00011033 0.00208563-0.003127440

63 Loop III Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (ΔQ) Laju aliran (Q) m3/s no mula - mula m3/s akhir 29-0.00094109 0.0007393-0.001680390 28-0.00182823 0.00062897-0.002457200 40-0.00169573 0.00062897-0.002324700 41 0.00078025 0.00062897 0.000151280 39-0.00091548 0.00062897-0.00154445 38-0.00040223 0.000603915-0.001006145 37 0.00088974 0.00062897 0.00026077 36 0.00048751 0.000603915-0.000116405 35 0.00078893 0.00062897 0.00015996 34 0.00078893 0.00062897 0.00015996 33 0.00078893 0.00062897 0.00015996 30 0.00103421 0.00062897 0.00040524 31 0.00024528 0.00062897-0.00038369 32 0.00024528 0.00062897-0.00038369 Loop IV Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (ΔQ) Laju aliran (Q) m3/s no mula - mula m3/s akhir 36-0.00048751-0.000603915 0.000116405 38 0.00040223-0.000603915 0.001006145 42-0.00051325 2.50546E-05-0.000538305 45-0.00051325 2.50546E-05-0.000538305 46-0.00051235 2.50546E-05-0.000537405 47-0.00051235 2.50546E-05-0.000537405 48-0.00038075 2.50546E-05-0.000405805 49 0.00068217 2.50546E-05 0.000657115 50 0.00030142 2.50546E-05 0.000276365 51 0.00030142 2.50546E-05 0.000276365 43 0.00030142 2.50546E-05 0.000276365 44 0.00030142 2.50546E-05 0.000276365 Loop V Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (ΔQ) Laju aliran (Q) m3/s no mula - mula m3/s akhir

64 9-0.00058375 0.000411049-0.000994799 11-0.00058375 0.000411049-0.000994799 12-0.00058375 0.000411049-0.000994799 13-0.00058375 0.000411049-0.000994799 15-0.00026902 0.000411049-0.000680069 16-0.00026902 0.000411049-0.000680069 17-0.00026902 0.000411049-0.000680069 18-0.00026902 0.000411049-0.000680069 19-0.00026902 0.000411049-0.000680069 10 0.00072091 0.000411049 0.000309861 Jaringan pipa A Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (ΔQ) Laju aliran (Q) m3/s no mula - mula m3/s akhir 3 0.00534613 0.001022893 0.004323237 4-0.00451738 0.001022893-0.005540273 52-0.00451738 0.001022893-0.005540273 53-0.00451738 0.001022893-0.005540273 54-0.00143761 0.001022893-0.00143761 55-0.00307977 0.001022893-0.004102663 56-0.00307977 0.001022893-0.004102663 57-0.00307977 0.001022893-0.004102663 58-0.00307977 0.001022893-0.004102663 59-0.00307977 0.001022893-0.004102663 Jaringan Pipa B Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (ΔQ) Laju aliran (Q) m3/s no mula - mula m3/s akhir 5-0.00221868 0.001082286-0.002008849 6 0.00312745 0.001082286 0.002045164 7-0.00143716 0.001082286-0.002519446 8-0.00078152 0.001082286-0.000243126 Jaringan Pipa C Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (ΔQ) Laju aliran (Q) m3/s

65 no mula - mula m3/s akhir 77 0.00150628-0.000575049 0.001638780 78 0.00054312-0.000575049 0.001118169 79 0.00096316-0.000575049 0.000793917 68 0.00150628-0.000575049 0.001638780 Jaringan pipa D Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (ΔQ) Laju aliran (Q) m3/s no mula - mula m3/s akhir 65 0.000900305 0.005483996-0.004583691 66 0.000564765 0.005087138-0.004522373 67-0.000540685 0.005483996-0.006024681 74 0.0004292 0.005697917-0.005268717 75 0.0004292 0.005697917-0.005268717 76 0.0004292 0.005697917-0.005268717 Jaringan pipa E Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (ΔQ) Laju aliran (Q) m3/s no mula - mula m3/s akhir 69 0.000471105-0.000213921 0.000685026 70 0.000471105-0.000213921 0.000685026 71 0.000471105-0.000213921 0.000685026 72 0.000471105-0.000213921 0.000685026 73 0.000471105-0.000213921 0.000685026 74-0.0004292-0.005697917 0.005268717 75-0.0004292-0.005697917 0.005268717 76-0.0004292-0.005697917 0.005268717 Loop VI Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (ΔQ) Laju aliran (Q) m3/s no mula - mula m3/s akhir 60-0.00110545 0.000396858-0.001502308 61 0.00197432 0.000396858 0.001577462 62 0.00197432 0.000396858 0.001577462 63 0.00046804 0.000396858 0.000129472 64 0.00046804 0.000396858 0.000129472 66-0.000564765-0.005087138 0.004522373 Loop VII Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (ΔQ) Laju aliran (Q) m3/s no mula - mula m3/s akhir 80-0.00041375 0.000211081-0.000624831

66 81-0.00041375 0.000211081-0.000624831 82-0.00041375 0.000211081-0.000624831 83-0.00041375 0.000211081-0.000624831 84-0.00041375 0.000211081-0.000624831 85-0.00041375 0.000211081-0.000624831 86-0.00041375 0.000211081-0.000624831 87-0.00041375 0.000211081-0.000624831 88-0.00041375 0.000211081-0.000624831 89-0.00007902 0.000618381-0.000697401 91-0.00007902 0.000618381-0.000697401 92-0.00007902 0.000618381-0.000697401 93-0.00007902 0.000618381-0.000697401 94-0.00007902 0.000618381-0.000697401 95-0.00007902 0.000618381-0.000697401 96 0.00054941 0.000211081 0.000338329 97 0.00054941 0.000211081 0.000338329 98 0.00054941 0.000211081 0.000338329 Loop VIII Pipa Laju aliran (Qo) m3/s Koreksi Kapasitas (ΔQ) Laju aliran (Q) m3/s no mula - mula m3/s akhir 99 0.00062843-0.0004073 0.001035730 100 0.00062843-0.0004073 0.001035730 101 0.00062843-0.0004073 0.001035730 102 0.00062843-0.0004073 0.001035730 90 0.00020223-0.0004073 0.00060953 89 0.00007902-0.000618381 0.000697401 91 0.00007902-0.000618381 0.000697401 92 0.00007902-0.000618381 0.000697401 93 0.00007902-0.000618381 0.000697401 94 0.00007902-0.000618381 0.000697401 95 0.00007902-0.000618381 0.000697401 Dikarenakan nilai Q iterasi pertama belum mendekati nol, maka diteruskan ke iterasi berikutnya. Untuk lebih lengkapnya, perhitungan iterasi kedua sampai iterasi ke-10, dapat dlihat pada lampiran. Setelah iterasi, nilai Q

67 sudah mendekati nol, arah dan kapasitas aliran sudah konstan sehingga perhitungan dihentikan. 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. Analisa Fungsi dan Instalasi Pompa Pompa digunakan untuk memompakan air bersih dari unit reservoar Water Decolorization Plant (WDcP) ke kompleks Perumahan PT. PERTAMINA (PERSERO). Pompa direncanakan akan beroperasi pada kapasitas yang fluktuatif. Instalasi pompa secara sederhana diperlihatkan pada gambar 4.1. Gambar 4.1 Instalasi Pompa dan reservoar Penentuan Kapasitas dan Jumlah Pompa.

68 Dalam menentukan jumlah pompa dan kapasitasnya, perlu diperhatikan beberapa hal berikut : Kapasitas total pompa harus dapat memenuhi kebutuhan maksimum (kebutuhan pada titik puncak ) dari konsumen. Pompa harus dapat bekerja secara efisien pada kebutuhan yang berfluktuasi dari waktu ke waktu. Sebaiknya pompa-pompa yang digunakan sama, agar penyediaan suku cadang lebih mudah. Pemilihan head pompa yang sesuai dengan yang dibutuhkan. Kapasitas pompa yang direncanakan harus mampu memenuhi kebutuhan pada saat terjadinya beban puncak (peak hour) dimana pada perhitungan di BAB III diperoleh besarnya kapasitas pada saat terjadinya beban puncak adalah 0.0185919 m 3 /dtk = 66.93 m 3 /jam Adapun jumlah pompa yang diperlukan untuk memenuhi jumlah air yang dibutuhkan dapat di tentukan berdasarkan tabel 4.1 berikut ini Debit yang direncanakan (m3/jam) Tabel 4.1 Penentuan jumlah pompa Jumlah utama pompa Jumlah cadangan pompa Sampai 125 2 1 3 120-450 Besar 1 Kecil 1 Lebih dari 400 Besar : 3-5 atau lebih Kecil : 1 1 Besar 2 Kecil 1 Besar : 1 Atau lebih Kecil : 1 Jumlah pompa keseluruhan Besar : 4-6 Atau lebih Kecil : 2 Sumber : Sularso, Haruo Tahara Pompa dan Kompressor, Pemilihan, Pemakaian dan pemeliharaan.pt.pradnya Paramitha, Jakarta, 2000. hal. 16 Menurut tabel 4.1 diatas dan atas pertimbangan lahan yang tersedia, maka direncanakan penggunaan pompa sebanyak 3 unit dengan spesifikasi yang sama. ketiga pompa dihubungkan secara paralel, dimana 2 unit pompa beroperasi secara bergantian selama 12 jam per hari dan pada saat tejadi beban puncak (peak Hour)

69 kedua pompa beroperasi secara bersamaan sedangkan 1 unit pompa yang lain digunakan sebagai cadangan. Kapasitas pompa per unit yang direncanakan adalah : Qp = kapasitas total / jumlah pompa beroperasi Qp = 0,018591956m 2 3 dtk Qp = 0,0095959 m 3 /dtk = 0,01 m 3 /dtk = 10 l/dtk Sehingga dipilih pompa dengan kapasitas 10 liter/dtk per unit atau Qp = 0,01 m 3 /dtk per unit. 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 4.2 menunjukkan sistem perpipaan pada pusat pemompaan (pumping station). Keterangan gambar : 1. Reservoar Gambar 4.2 instalasi pada pumping station.

70 2. Pompa 3. Check Valve 4. Gate Valve 5. Pressure Gauge 6. Pipa Transmisi Head Pompa Head pompa adalah energi yang harus ditambahkan pompa ke dalam fluida untuk memindahkan fluida tersebut dari satu tempat ke tempat yang lain yang mempunyai ketinggian tertentu. Gambar 4.3 Instalasi pipa Untuk keadaan seperti gambar 4.3 di atas, head yang diperlukan untuk memindahkan air dari titik 1 ke titik 2 dapat ditentukan dengan rumus : 2 P1 V1 P2 V2 + + Z1 + Hp = + + Z2 + γ 2g γ 2g 2 h L P2 P1 V2 V1 Maka : Hp = + + Z 2 Z1 + hl γ 2g Dimana : Hp = Head pompa P 1 = Tekanan pada titik 1 = 0 Pa 2 2

71 P 2 = Tekanan pada pipa terjauh ( pipa no. 102) = menurut [30] besarnya tekanan standar adalah 1,0 kgf/cm2 = 98066.5 Pa Z 2 Z 1 = Perbedaan ketingian antara titik 1 dan 2 = (0,8-1,5 ) m = - 0,7 m V 1 V 2 = Kecepatan pada titik 1 yang besarnya 0 m/s = Kecepatan air pada titik 2 yang menurut [31] untuk perencanaan awal digunakan kecepatan sebesar 2 m/dtk γ = Berat jenis air (9810 N/ m 3 ) h L = Head losses di sepanjang pipa Sebelum melakukan perhitungan head pompa, maka perlu dicari terlebih dahulu head losses yang terjadi sepanjang pipa. Karena kerugian head minor diabaikan, maka perhitungan head losses hanya berdasarkan kerugian gesekan saja. Dengan menggunakan persamaan Hazen-William sebagai berikut : 1,85 Q h = 10,666 L L 1,85 4, C d 85 Dimana : h L = es Q = Laju aliran pada tiap-tiap pipa (m 3s /dtk) L = Panjang pipa (m) C = 120 untuk pipa Galvanized d = Diameter dalam pipa (m) Tabel 4.2 Perhitungan head losses untuk jalur pipa terjauh Pipa Panjang (L) Diameter(d) Kapasitas tiap es no (m) (m) pipa(q) (m3/s) (HL) Ditentukan Diketahui Diketahui 1 265 0.254 0.01857 0.194792 2 12 0.254 0.01857 0.008821 3 35.5 0.254 0.012003 0.008837

72 4 34.5 0.1524 0.006589 0.066999 5 49.5 0.0762 0.000898 0.451045 11 30 0.0508 0.000299 0.026069 52 40 0.1524 0.001942 0.07768 53 269.5 0.1524 0.001942 0.523371 54 43 0.0508 0.03317 1.426323 55 11 0.1524 0.001112 0.012231 56 104 0.1524 0.001112 0.115637 57 130 0.1524 0.001112 0.144546 58 12 0.1524 0.001112 0.013343 59 90 0.1524 0.001112 0.10007 60 30 0.0508 0.002035 0.903559 61 29.5 0.1524 0.004059 0.015666 62 4 0.1524 0.004059 0.002124 63 31 0.0508 0.001441 0.493034 64 34 0.0508 0.001441 0.540747 65 58 0.0508 0.000563 1.402561 66 53 0.0508 0.000691 0.402372 67 51 0.0508 9.35E-05 3.980124 68 49 0.1524 0.00075 0.011415 69 11.5 0.0508 0.00044 0.082575 70 24.4 0.0508 0.00044 0.175202 71 5 0.0508 0.00044 0.035902 72 26.5 0.0508 0.00044 0.190281 73 67.6 0.0508 0.00044 0.485395 74 11.5 0.0508 0.000251 0.081951 75 20 0.0508 0.000251 0.142523 76 23.7 0.0508 0.000251 0.16889 77 6 0.1524 0.00118 0.001398 78 73 0.0508 0.000386 0.639616 79 156.5 0.1524 0.000335 0.014226 96 19 0.1056 0.000892 0.00358 97 236 0.1056 0.000892 0.044469 98 161.5 0.1056 0.000892 0.030431 99 186 0.1056 0.000467 0.010603 100 116 0.1056 0.000467 0.006612 101 140 0.0762 0.000467 0.038843 102 224.5 0.0762 0.000467 0.062288 Total head loses 13.13615 Dari hasil perhitungan di atas didapat total head losses yang terjadi untuk jalur pipa terjauh adalah H L total = 13,13615 m = 13,2 m Sehingga untuk mencari head pompa adalah : P1 γ 2 2 + 2 V1 P2 V2 + Z1 + Hp = + + Z 2g γ 2g + h L

73 Hp = P2 P1 γ V + 2 2 V 2g 2 1 + Z 2 Z 1 + hl 98060 0 9810 2 2 0 2 9,8 Hp = + + ( 0,8 1,5 ) + 13, 2 Hp = 22,7 m 23 m Maka didapat head pompa adalah sebesar 23 m. Pemilihan Jenis Pompa Pemilihan jenis pompa dilakukan berdasarkan kapasitas dan head pompa yang akan direncanakan sebelumnya. Dengan kapsitas Q = 10 l/dtk = 36 m 3 / jam dan head, Hp = 23 m, maka dari gambar 4.4 dapat dilihat jenis pompa yang cocok digunakan adalah pompa radial bertingkat satu. Pada perancangan ini dipilih pompa radial bertingkat satu. 4 10 8 6 4 Tinggi kenaikan H 2 3 10 8 6 4 2 2 10 8 6 4 2 1 10 8 6 4 2 pompa radial bertingkat banyak pompa radial bertingkat satu Pompa saluran roda Pompa aksial 1 1 2 4 6 8 10 2 4 6 8 10 2 4 3 6 8 10 2 4 6 8 10 2 4 5 6 8 10 1 2 4 Kapasitas V Gambar 4.4 Daerah kerja beberapa jenis konstruksi pompa sentrifugal

74 Putaran Motor Penggerak Pompa Penggerak pompa yang akan direncanakan di atas adalah motor listrik dimana pemilihan ini berdasarkan atas beberapa kriteria, antara lain : Tersedianya sumber listrik pada tempat pengoperasian pompa. Motor lisrik mudah untuk dikopel langsung dengan pompa sehingga tidak memerlukan transmisi yang rumit. Dimensi dari motor listrik relatif kecil, konstriksinya sederhana serta ringan. Tidak menimbulkan polusi udara dan polusi suara. Pemeliharaan dan pengaturannya mudah. Menurut [32] jika kecepatan putar pompa berubah maka karakteristik pompa berubah sesuai dengan hukum kesebangunan yang ditunjukkan dengan grafik pengaturan putaran. Grafik 4.1 Grafik karakteristik H vs Q untuk perubahan kecepatan Pengaturan kecepatan biasanya memberikan kerugian yang lebih kecil dan efisiensi yang lebih tinggi daripada pengaturan katup. Untuk mengatur putaran pompa, terdapat beberapa cara, yaitu dengan mengubah putaran motor penggeraknya atau mengubah perbandingan putaran pada alat transmisi daya porosnya.

75 Motor dengan puataran variabel yang dapat dipakai untuk pengaturan putaran diperlihatkan dalam Tabel 4.3 Tabel 4.3 Cara-cara pengaturan putaran pada motor listrik Jenis motor Cara Pengaturan putaran Motor Arus searah Pengatur Ward-Leonard thyrisror Pengatur Ward-Leonard transistor Pengatur medan Motor Induksi Motor Induksi jenis Mengubah Kutub sangkar bajing Pengaturan tegangan primer Pengaturan frekuensi primer dengan inverter Dengan Converter getaran Motor induksi jenis rotor lilit Pengaturan tegangan primer Pengaturan tegangan sekunder Pengaturan medan sekunder Pengaturan scherbius statis Pengaturan scherbius sipersinkron Motor kopling arus pusar Motor Sinkron Motor thyristor Pengaturan frekuensi primer Motor magnet Pengaturan frekuensi primer permanen Motor komutator Motor shunt 3 phasa

76 arus bolak-balik Sumber : Sularso. Pompa dan Kompresor. Hal. 97 Dari tabel diatas untuk perancangan dipilih motor listrik yang digunakan adalah jenis motor induksi dengan pengaturan frekuensi primer dengan inverter. 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) 2 4 6 8 10 12 3000 1500 1000 750 600 500 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 2 % lebih kecil dari harga-harga dalam tabel 4.4 di atas. Dalam perencanaan ini diambil faktor slip sebesar 2 %, sehingga putaran motor sebenarnya adalah : n = 1.500 (2% x 1500) = 1.470 rpm Motor listrik dikopel langsung dengan pompa sehingga putaran pompa sama dengan putaran motor. Putaran Spesifik dan Jenis Impeler

77 Jenis impeler pompa sentrifugal dapat ditentukan berdasarkan putaran spesifik pompa tersebut. Menurut [33], putaran spesifik pompa sentrifugal dengan satu tingkat impeler dapat dihitung dengan persamaan berikut : Dimana : n n. Q n s = 51,64 Hp = putaran pompa = 1470 rpm 1 2 3 4 Q = kapasitas pompa (m 3 / s) = 0.01 m 3 / s Hp = head pompa (m) = 23 m Maka : n s = 1470 51,64 3 ( 23) 4 0.01 n s = 718,172 718 Dari gambar 4.5 diketahui bahwa untuk putaran spesifik, n s = 718 maka jenis impeler yang sesuai adalah jenis radial flow. Gambar 4.5. Klasifikasi impeler menurut putaran spesifik. Daya Motor Penggerak Untuk mengetahui daya motor penggerak, terlebih dahulu dihitung daya poros pompa yang dipengaruhi oleh efisiensi pompa. Efisiensi pompa tergantung

78 pada kerugian mekanis dan kerugian gesekan. Harga efisiensi pompa dapat dilihat dari grafik 4.2. Grafik 4.2 Grafik efisiensi pompa vs putaran spesifik Sumber : Pump Handbook, Igor C. Karasik Untuk putaran spesifik (n s ) = 718 dan kapasitas (Q) = 0.01 m 3 /dtk = 158.503 g pm, dari grafik 4.2 diperoleh efisiensi pompa sebesar 64 %. Daya poros pompa, Np, merupakan daya yang dibutuhkan untuk menggerakkan impeller. Besar daya yang dibutuhkan pompa adalah : γ. Q. Hp Np = ηp Dimana : Np = Daya pompa (kw) Q = Kapasitas pompa (m 3 / s) = 0,01 m 3 / dtk Hp = Head pompa (m) = 23 m γ = Berat jenis air pada temperatur 25 o C (N/m 3 ) = 9,777 x 10 3 (N/m 3 ) η p = Efisiensi pompa (%) Maka : = 64 % Np = 3 9,777.10 0,01 23 = 3.513,609 Watt 3,5 kw 0,64

79 Dalam perencanaan ini, motor listrik dikopel langsung dengan poros pompa. Menurut [34], daya motor listrik sebagai motor penggerak poros pompa dapat dihitung dengan rumus : Nm = Np η ( 1+α ) Dimana : Nm = Daya motor listrik (kw) Maka : 4 kw. Nm = t α = Faktor cadangan daya motor induksi (0,1-0,2) = 0,15 (direncanakan) η t = efisiensi transmisi = 1,0 (untuk pengoperasian dengan kopel langsung) 3500 + 1 ( 1 0,15) = 4.025 Watt 4 kw Berdasarkan perhitungan di atas maka dipilih motor listrik dengan daya Perhitungan 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. 4.9.1 Diameter pipa sisi hisap (Suction pipe) Menurut [35], besarnya diameter pipa hisap dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut : 4. Q d + π. v * 2 s = d n Keterangan : Q* = kapasitas aliran = (1,02...1,05) x Q m 3 /dtk d s = diameter mulut hisap

80 dan d Q = kapasitas pompa v = kecepatan aliran ( Grafik 4.3) d n = diameter leher poros (hub) d n = (1,2...1,5). d min. min = 3 T π. τ 16 izin P T = ; ω ; 2πn ω = 60 keterangan : d min. = diameter poros T = momen torsi P = daya pompa τ = tegangan ijin yang besarnya 20 N/mm2 untuk pompa 1 tingkat jadi diameter: pipa hisap adalah 60.(6.700) T = 2π (1470) = 43,546 N.mm Diambil nilai τ sebesar 20 N/mm2 didapat d 3 min = 43.546 / 0,2.(20) = 2,046 mm 2 mm Dimana : n = 1470 rpm dn = (1,5) 2 mm = 3 mm Q* = (1,05).0,01 m 3 /dtk = 0,0105 m 3 /dtk v (dari grafik 4.3) diperoleh = 1,3 m/dtk