PERANCANGAN SISTEM DISTRIBUSI ALIRAN AIR BERSIH PADA PERUMAHAN TELANAI INDAH KOTA JAMBI SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik HITLER MARULI SIDABUTAR NIM. 0 4 0 4 0 1 0 9 1 DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010
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 merupakan salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun Tugas Sarjana yang dipilih, diambil dari mata kuliah Sistem Perpipaan, yaitu Perancangan Sistem Distribusi Aliran Air Bersih Pada Komplek Perumahan TELANAI INDAH kota JAMBI. 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,dan adik adik yang saya sayangi. Doa, pengorbanan dan kasih sayang yang selalu menyertai saya dalam menyelesaikan pendidikan ini. 2. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Tulus Burhanuddin Sitorus, ST, MT, selaku Ketua dan Sekretaris Departement Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU, 3. Bapak Ir H.A Halim Nst,MSc. sebagai dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktunya dan dengan sabar membimbing saya hingga tugas ini dapat terselesaikan, 4. Bapak Ir. Tekat Sitepu dan Bapak Ir.Mulfi Haswi, Msc sebagai dosen pembanding seminar tugas sarjana penulis yang banyak membimbing dan memberi saran pada penulis untuk menyelesaikan tugas sarjana ini. 5. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai (teristimewa kepada Kak Is, dan Kak Sonta), Departement Teknik Mesin Fakultas Teknik USU,
6. Bapak Sembiring dan segenap pegawai PDAM Tirtanadi Mayang yang berkenan memberikan data survey kepada penulis. Ir.Mulfi Haswi, Msc 7. Kepada teman teman (Yakop anak Bupati,Jendral Zoro,Parlot ST,Angita si Danner Silaen,Rusli Harahap)seperjuangan yang telah turut membantu saya dalam menyelesaikan skripsi saya ini. Penulis menyadari Tugas Sarjana ini jauh dari sempurna. Untuk itu penulis mengharapkan banyak masukan untuk penyempurnaan Tugas Sarjana ini. Atas perhatian Pembaca, Penulis mengucapkan banyak Terima Kasih. 2010 Medan, 10 Maret Penulis, Sidabutar) (Hitter 04 04 01 091 Maruli
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR..i DAFTAR ISI...iii DAFTAR TABEL...vi DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR LAMBANG...viii BAB I PENDAHULUAN...1 1.1. Latar Belakang...1 1.2. Tujuan...2 1.3. Batasan Masalah...3 1.4. Sistematika Penulisan...3 1.5 Flow Chart Rancangan...4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA...5 2.1. Kecepatan dan Kapasitas Aliran Fluida...5 2.2. Energi dan Head...6 2.3. Persamaan Bernoulli...8 2.4. Aliran Laminar dan Turbulen...10 2.5. Kerugian Head (Head Losses)...11 2.6. Persamaan Empiris Untuk Aliran Di Dalam Pipa...15 2.7. Pipa Yang Dihubungkan Seri...17 2.8. Pipa Yang Dihubungkan Paralel...18 2.9. Sistem Jaringan Pipa...19 2.10. Dasar Perencanaan Pompa...23
2.10.1 Kapasitas...23 2.10.2 Head Pompa...23 2.10.3 Sifat Zat Cair...24 BAB III PERENCANAAN PIPA PADA SISTEM JARINGAN PIPA...26 3.1. Jumlah Pemakaian Air...26 3.1.1. Kebutuhan air bersih pada perumahan...26 3.1.3. Kebutuhan air bersih untuk rumah ibadah...27 3.2 Estimasi Pemakaian air per hari...28 3.3. Pemilihan Jenis Pipa...34 3.4. Analisa Kapasitas Aliran Fluida...35 BAB IV PEMILIHAN POMPA...48 4.1. Analisa Fungsi dan Instalasi Pompa...48 4.2. Penentuan Kapasitas dan Jumlah Pompa...48 4.3. Instalasi Pompa dan Perpipaan...50 4.4. Head Pompa...51 4.5. Pemilihan Jenis Pompa...53 4.6. Putaran Motor Penggerak Pompa...54 4.7. Putaran Spesifik dan Jenis Impeler...55 4.8. Daya Motor Penggerak...56 4.9. Penentuan Ukuran pipa...57 4.9.1 Diameter Pipa Sisi Hisap (suction)...57 4.9.2. Diameter Pipa Sisi Tekan...58 4.9.3. Diameter pipa Transmisi.... 58 4.10. Bak Distribusi (Reservoar)...59
BAB V KESIMPULAN...60 DAFTAR PUSTAKA...62
DAFTAR TABEL Hal. Tabel 2.1 Nilai kekasaran dinding untuk berbagai pipa komersil..12 Tabel 2.2 Koefisien kekasaran pipa Hazen Williams....16 Tabel 2.3 Cara mencari head losses.......23 Tabel 3.1 Pemakaian air rata-rata... 26 Tabel 3.2 Persentase pemakaian air selama 24 jam.....28 Tabel 3.3 Pemakaian pada Periode 1 (04.00-06.00) wib...28 Tabel 3.4 Pemakaian pada Periode II (06.00-11.00) wib...29 Tabel 3.5 Pemakaian pada Periode III (11.00-16.00) wib...29 Tabel 3.6 Pemakaian pada Periode IV (16.00-20.00) wib...29 Tabel 3.7 Pemakaian pada Periode V (20.00-04.00) wib...30 Tabel 3.8 Total pemakaian selama 24 jam...30 Tabel 3.9 Hasil Perhitungan Loop I Iterasi 1...38 Tabel 3.10 Hasil Perhitungan Loop 2 Iterasi 1......38 Tabel 3.11 Hasil Perhitungan Loop 3 Iterasi 1...39 Tabel 3.12 Hasil Perhitungan Loop 4 Iterasi 1...39 Tabel 3.13 Hasil Perhitungan Loop 5 Iterasi 1...40 Tabel 3.14 Hasil Perhitungan Loop 6 Iterasi 1 40 Tabel 3.15 Hasil Perhitungan Loop 7 Iterasi 1...41 Tabel 3.16 Hasil Perhitungan Loop 8 Iterasi 1...41 Tabel 3.17 Hasil Perhitungan Loop 9 Iterasi 1...44 Tabel 3.18 Hasil Perhitungan Loop 10 Iterasi 1...42 Tabel 3.19 Head losses untuk tiap panjang pipa....45
Tabel 4.1 Penentuan jumlah pompa...48 Tabel 4.2 Perhitungan head losses untuk pipa terjauh...51 Tabel 4.3 Harga putaran dan kutubnya...53
DAFTAR GAMBAR Hal. Gambar 2.1 Profil kecepatan pada saluran tertutup... 4 Gambar 2.2 Profil kecepatan pada saluran terbuka... 4 Gambar 2.3 Ilustrasi persamaan Bernoulli... 8 Gambar 2.5 Pipa yang dihubungkan seri... 15 Gambar 2.6 Pipa yang dihubungkan secara parallel... 16 Gambar 2.7 Jaringan pipa... 17 Gambar 2.8 Ilustrasi persamaan Bernouli...25 Gambar 3.1 Grafik estimasi pemakaian air per hari...31 Gambar 3.2 Distribusi air pada jaringan pipa... 32 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... 40 Gambar 3.8 Iterasi I Loop V... 41 Gambar 3.9 Iterasi I Loop VI... 41 Gambar 3.10 Iterasi I Loop VII... 42 Gambar 3.11 Iterasi I Loop VIII... 42 Gambar 3.12 Iterasi I Loop IX... 43 Gambar 3.13 Iterasi I Loop X... 43 Gambar 4.1 Instalasi pompa dan reservoar... 48 Gambar 4.2 Instalasi pada pumping station... 50
Gambar 4.3 Instalasi pipa... 51 Gambar 4.4 Daerah kerja beberapa jenis konstruksi pompa sentrifugal... 53 Gambar 4.5 Klasifikasi impeler menurut putaran spesifik... 55 Gambar 4.6 Grafik harga efisiensi pompa vs putaran spesifik...56
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 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 Δ Q Koreksi laju aliran loop m 3 / s