PERANCANGAN SISTEM PERPIPAAN AIR BERSIH1].pdf · 2018. 6. 28. · 3.2 Prinsip kerja pompa sentrifugal ... perancangan sesuai dengan tekanan kerja dalam pipa. 1.3 Langkah Perancangan

PERANCANGAN SISTEM PERPIPAAN AIR BERSIH DI

HOTEL JAYAKARTA

TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin

Disusun Oleh

JEDDI ROY DAHLAN PURBA

Nim : 015214114

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2008

i

WATER PIPING DESIGNING AT JAYAKARTA HOTEL

FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of The Requirements

To Obtain The Sarjana Teknik Degree

In Mechanical Engineering

By

JEDDI ROY DAHLAN PURBA

Student Number : 015214114

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2008

ii

iii

iv

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya

yang pernah diajukan untuk memperoleh gelas kesarjanaan di suatu perguruan tinggi,

dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak dapat karya atau pendapat yang pernah

dituliskan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah ini dan

disebutkan dalam daftar pustaka

v

Kupersembahkan Kepada

Bapa, Mama dan Kedua Adikku Saron Riahdo Purba

dan Seksio Fernando Purba

Masa depan memang ada, harapanmu tidak akan hilang.

(Amsal 23:18)

”Janganlah hendaknya kamu kuatir tentang apapun juga,

tetapi nyatakanlah dalam segala hal keraguan kepada

Allah dalan doa dan permohonan dengan ucap syukur”

(Filipi 4:6)

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur dan terima kasih kepada Bapa di surga atas berkatNya, karunia dan

talenta yang diberikan kepada saya, sehingga saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir

ini dengan judul ”Perancangan Sistem Perpipaan Air Bersih di Hotel Jayakarta”.

Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi bagi

mahasiswa Teknik Mesin sebelum dinyatakan lulus sebagai Sarjana Teknik. Dalam

pelaksanaan dan penulisan tugas akhir ini, tidak lepas dari bantuan berbagai pihak,

baik berupa saran dan materi, bimbingan, kerja sama serta dukungan moril.

Dan akhir kata penulis mengucapakan terimakasih banyak atas segala bantuan

dan saran sehingga tugas akhir ini terselesaiokan dengan baik kepada :

1. Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat yang dilimpahkan kepada saya selama

penulisan tugas akhir ini.

2. Ir. Greg. Heliarko, S.J., S.S., B.S.T., M.A., M.Sc. selaku Dekan Fakultas

Teknik Universitas Sanata Dharma.

3. Ir. Rines, M.T selaku dosen pembimbing akademik.

4. Budi Sugiharto, S.T. selaku dosen pembimbing Tugas Akhir dan Kaprodi

Teknik Mesin

5. Seluruh staf pengajar jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

yang telah mendidik dan memberikan berbagai ilmu pengetahuan yang

sangat membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

vii

6. Ibunda tercinta dan Papa tersaya yang telah memberikan dukungan baik

moril mapun material. ” I Miss U Dad”.

7. Buat adek-adeku tersayang, Saron dan Nando

8. Teman-Teman Teknik Mesin yang membantu menyumbangkan saran dan

kritikan : Tris, Dimas, Edo, Suryatmaja

9. Teman-teman Kost : Krisna, Era, Adi, Alex

10. Rekan-rekan dan semua pihak yang banyak membantu yang tidak dapat aku

sebutkan satu persatu.

Penulis

Jeddi Roy Dahlan Purba

viii

INTISARI

Tujuan perancangan ini untuk menghitung ulang sistem pemipaan yang ada di

Hotel Jayakarta. Sistem pemipaan terbagi dalam 2 bagian, yang pertama

menggunakan sistem pengaliran bertekanan dimana pompa digunakan untuk

mengalirkan air dari bak penampung ke tower, dan yang kedua menggunakan sistem

aliran grafitasi untuk mengalirkan air dari tower ke kamar-kamar Hotel.

Tekanan paling besar yang dialami pipa di jadikan input untuk menentukan

ketebalan pipa. Agar debit dan kecepatan air di setiap lantai seragam, maka

digunakan sebuah katup dengan jenis Globe Valve yang di letakan pada pipa 2 inci

disetiap lantai.

Material pipa yang dipakai menggunakan Baja karbon berdiamater 3½”,

menggunakan schedule 5s, 2” menggunakan schedule 5s dan ½” menggunakan

schedule 10s. Jenis katup yang dipakai Globe Valve klas #150 dengan material besi.

Dan Jenis Flange yang dipakai menggunakan Lap Joint Type Flange klas #150

dengan material besi. Agar pipa –pipa distribusi tidak mengalami defleksi yang besar,

pipa dilengkapi penyangga dengan jarak 4 m.

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...................................................................................................i

HALAMAN PENGESAHAN....................................................................................iii

HALAMAN PERNYATAAN ...................................................................................v

HALAMAN MOTTO.................................................................................................vi

KATA PENGANTAR ..............................................................................................vii

INTISARI ...................................................................................................................ix

DAFTAR ISI ...............................................................................................................x

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................xii

DAFTAR TABEL .....................................................................................................xv

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................1

1.1 Latar Belakang ...............................................................................................1

1.2 Tujuan Perancangan .......................................................................................2

1.3 Langkah Perancangan ....................................................................................2

1.4 Batasan Masalah ............................................................................................3

1.5 Skema Perancangan .......................................................................................3

BAB II DASAR TEORI ............................................................................................4

2.1 Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perancangan pipa .............................5

2.2 Pemilihan Material .........................................................................................6

x

2.3 Sambungan Pipa ............................................................................................7

2.3.1 Pengelasan .....................................................................................................8

2.3.2 Ulir .................................................................................................................8

2.3.3 Menggunakan Flens (Flange) ........................................................................8

2.3.4 Tipe sambungan Cabang ..............................................................................12

2.4 Katup (Valve) ...............................................................................................13

2.4.1 Beberapa jenis katup ....................................................................................14

2.4.2 Bahan atau material katup ...........................................................................14

2.5 Pemsangan pipa ...........................................................................................19

2.5.1 Pemasangan pipa di atas tanah ....................................................................19

2.5.2 Pemasangan pipa dibawah tanah .................................................................21

BAB III POMPA .......................................................................................................23

3.1 Pengertian pompa ........................................................................................23

3.2 Prinsip kerja pompa sentrifugal ...................................................................23

3.3 Kapasitas pompa ..........................................................................................24

3.4 Head pompa .................................................................................................26

3.4.1 Head kerugian gesek untuk pipa lurus .........................................................28

3.4.2 Kerugian pada satu belokan 90 P

0P..................................................................29

3.4.3 Head kecepatan keluar .................................................................................31

3.4.4 Head total pompa yang digunakan .............................................................31

3.5 Penentuan jumlah tingkat pompa .................................................................32

xi

3.6 Penentuan putaran motor dan Kecepatan spesifik .......................................34

3.6.1 Putaran motor ..............................................................................................34

3.6.2 Kecepatan spesifik .......................................................................................34

3.7 Daya pompa .................................................................................................35

BAB IV SISTEM PERPIPAAN ..............................................................................38

4.1 Debit ............................................................................................................38

4.1 Perhitungan kerugian-kerugian akibat faktor gesekan dan komponen pada

sistem pipa distribusi 3½ inch .....................................................................39

4.1.1 Head kerugian gesek untuk pipa distribusi 3½ inch ....................................39

4.1.2 Head kerugian untuk komponen pipa distribusi 3½ inch ............................42

4.2 Perhitungan kerugian-kerugian akibat faktor gesekan dan komponen pada

sistem pipa distribusi 2 inch ........................................................................44

4.3 Perhitungan tekanan .....................................................................................47

4.3.1 Perhitungan tekanan di B .............................................................................47

4.3.2 Perhitungan tekanan di ujung pipa ½ inch ...................................................49

4.3.3 Perhitungan tekanan di PB3B

............................................................................44

4.4 Ketebalan pipa .............................................................................................52

4.4.1 Ketebalan pipa untuk pipa distribusi 3½ inch..............................................54

4.4.2 Ketebalan pipa untuk pipa distribusi 2 inch ................................................54

4.4.3 Ketebalan pipa untuk pipa ½ .......................................................................54

xii

4.5 Jarak tumpuan .............................................................................................55

4.5.1 Jark tumpuan untuk pipa distribusi 3½ inch ................................................55

4.5.2 Jarak tumpuan untuk pipa distribusi 2 inch .................................................56

BAB V KESIMPULAN ....................... ....................................................................59

5.1 Kesimpulan ..................................................................................................59

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Skema perancangan ..............................................................................3

Gambar 2.1 Contoh sistem perpipaan ......................................................................4

Gambar 2.2 Slip on type flange ..............................................................................10

Gambar 2.3 Weld neck type flange ........................................................................11

Gambar 2.4 Lap joint type flange ...........................................................................11

Gambar 2.5 Socket welding type flange .................................................................12

Gambar 2.6 Gate Valve ..........................................................................................16

Gambar 2.7 Globe Valve ........................................................................................16

Gambar 2.8 Check Valve ........................................................................................17

Gambar 2.9 Butterfly Valve ...................................................................................17

Gambar 2.10 Ball Valve ...........................................................................................18

Gambar 2.11 Plug Valve ..........................................................................................28

Gambar 3.1 Sistem Pemompaan .............................................................................25

Gambar 3.2 Belokan yang terdapat di sepanjang pipa transmisi ............................30

Gambar 3.3 Grafik penentuan jenis pompa ............................................................32

Gambar 3.4 Penentuan jumlah tingkatan pompa ....................................................33

Gambar 3.5 Efesiensi pompa .................................................................................36

Gambar 4.1 faktor-faktor gesekan untuk pipa komersial .......................................42

Gambar 4.2 Koefesien kerugian untuk komponen pipa .........................................43

xiv

Gambar 4.3 Komponen-komponen pendukung pipa ............................................45

Gambar 4.4 Percabangan pada pipa cabang 2 inch ................................................48

Gambar 4.5 Tekanan pipa ½ di salah satu kamar hotel.............. ............................51

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Jumlah air yang dipakai per orang dalam waktu pemakaiyan menurut

jenis gedung ........................................................................................25

Tabel 3.2 Kondisi pipa dan harga C (Formula Hazen William) .........................28

Tabel 4.1 Kriteria pipa distribusi ........................................................................34

Tabel 4.2 Hasil perhitungan tekanan di pipa utama ...........................................49

Tabel 4.3 Tekanan minimum yang diperlukan komponen pipa..........................49

Tabel 4.4 Besar tekanan di ujung pipa ½ ............................................................52

Tabel 4.5 Values of Y Coeficien to be used in EBqB ..............................................54

Tabel 4.6 Ketebalan dan jenis material pipa .......................................................55

Tabel 4.7 Jumlah tumpuan pipa ..........................................................................58

xvi

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pemindahan fluida di dalam sebuah saluran tertutup yang biasanya disebut pipa,

sangat penting di dalam kehidupan sehari-hari. Perhatikan sejenak pada keadaan

sekeliling kita akan menunjukan bahwa terdapat banyak variasi penerapand dari

aliranp pipa. Penerapan-penerapan tersebut mencakup mulai dari jalur pipa-pipa

besar dan panjang sampai ke suatu sistem perpipaan yang kompleks. Contoh-contoh

lain misalnya, air pada pipa-pipa rumah masyarakat dan sistem distribusi yang

mengirimkan air dari sumur kota ke rumah-rumah. Banyak selang-selang dan pipa-

pipa menyalurkan fluida hirolik atau fluida lainya ke berbagai komponen kendaraan-

kendaraan dan mesin-mesin. Kualitas udara di dalam gedung-gedung dijaga pada

tingkat yang nyaman dengan distribusi udara yang terkondisi (dipanaskan,

didinginkan, dilembapkan/dikeringkan) melalui suatu jaringan pipa yang sangat

rumit. Meskipun sistem-sistem ini berbeda, prinsip-prinsip mekanika fluida yang

mengatur gerakan fluidanya adalah sama.

Perlunya pemahaman tentang proses-proses yang terlibat di dalam aliran-aliran

suatu sistem perpiaan untuk menghasilkan suatu sistem yang diinginkan. Beberapa

komponen dasar yang khas dari sistem perpipaan, meliputi pipa itu sendiri, berbagai

sambungan yang digunakan untuk menyambung masing-masing pipa guna

2

membentuk sistem yang diinginkan, peralatan pengatur laju aliran dan pompa-pompa

yang menambah energi untuk mengalirkan fluida tersebut. Suatu kombinasi penuh

perhitungan yang dilakukan antara data eksperimental dengan pertimbangan teoritis

dan analisis yang dilakukan dalam perancangan ini, sehingga diperoleh hasil yang

diinginkan

1.2 Tujuan Perancangan

a. Menentukan jenis pompa yang digunakan

b. Menganalisis pengaruh kerugian-kerugian yang terjadi dalam suatu saluran

perpipaan terhadap penurunan tekanan pada suatu sistem perpipaan.

c. Menentukan jenis dan material pipa, katup dan flensa yang digunakan pada

perancangan sesuai dengan tekanan kerja dalam pipa.

1.3 Langkah Perancangan

- Perhitungan Head total pompa, Daya dan tekanan pompa

- Menentukan debit yang dibutuhkan di setiap kamar, pipa transmisi dan pipa

distribusi

- Perhitungan rugi-rugi yang dialami saluran pipa pada sistem perpipaan

- Perhitungan tekanan pada pipa

- Perhitungan tebal pipa

- Perhitungan panjang tumpuan.

3

1.4 Batasan Masalah

Lokasi perancangan sistem perpipaan ini berada di The Jayakarta Hotel & Spa.

Skema perpipaan, panjang pipa disesuaikan dengan bentuk arsitektur dari The

Jayakarta Hote & Spa yang dapat ditunjukan pada gambar 1.1

Pembatasan masalah pada perancangan ini meliputi tekanan yang bekerja dalam

pipa, rugi-rugi yang terjadi pada sistem akibat komponen-komponen pendukung

sistem perpipaan, seperti elbow, percabangan, katub dan kekasaran pipa yang dipakai.

Pada perhitungan pompa persoalan dibatasi hanya pada perhitungan Head total

pompa, daya pompa dan tekanan kerja pada pompa untuk menaikan air ke bak

penampung melalui pipa transmisi.

1.5 Skema Perancangan

Gambar 1.1 Skema Perancangan.

4

BAB II

DASAR TEORI

Pipa mempunyai fungsi untuk mengalirkan fluida dari satu tempat ke tempat

lainya. Fluida yang berada didalamnya bisa berupa gas, air, ataupun Vapour yang

mempunyai temperatur tertentu.

Sistem perpipaan dapat ditemukan pada gedung-gedung bertingkat, dari sistem

pipa tunggal yang sederhana sampai si9stem pipa bercabang yang sangat kompleks

seperti di tunjukan pada Gambar 2.1. Contoh sistem perpipaan misalnya, sistem

distribusi air minum pada gedung pemerintahan, Hotel, Mall dan lain sebagainya.

Gambar 2.1 Contoh Sistem Perpipaan.

5

Sistem perpipaan meliputi semua komponen dari lokasi awal sampai dengan

lokasi tujuan antara lain, saringan (strainer), katup atau kran, sambungan, nosel dan

sebagainya. Untuk sistem perpipaan yang fluidanya liquid, umumnya dari lokasi awal

fluida, dipsang saringan untuk menyaring kotoran agar tidak menyumbat aliran

fluida. Saringan dilengkapi dengan katup searah (foot valve) yang fungsinya

mencegah aliran kembali ke lokasi awal atau tandon. Sedangkan sambungan dapat

berupa sambungan penampang tetap, sambungan penampang berubah, belokan

(elbow) atau sambungan bentuk T (Tee).

2.1 Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perancangan pipa

1. Material apa yang sesuai dengan kondisi kerja (tekanan external/internal, suhu,

korosi, dsb) yang diminta dari sistem perpipaan. Pemilihan material sangat

krusial karena menentukan reliabilitas keseluruhan sistem, faktor biaya, safeti,

umur pakai

2. Standar code mana yang sesuai untuk diaplikasikan pada sistem perpipaan yang

akan dirancang. Pemilihan standar code yang benar akan menentukan arah

perancangan secara keseluruhan, baik dari segi biaya, reliabilitas, safety

designe, dan stressm analisis

3. Perhitungan dan pemilihan ketebalan pipa tidak bisa dilakukan secara

sembarangan, atau hanya berdasrakan intuisi. Pemilihan ketebalan pipa

(schedule number) sebaiknya memenuhi kriteria cukup, aman, dan ketersediaan

stok di pasaran. Pipa dengan schedule 10, 20, 30, mungkin akan dengan mudah

6

didapatkan di pasaran eropa, tetapi belom tentu dapat dibeli dengan cepat dan

dalam jumlah besar di pasaran Asia.

4. Dengan cara bagaimana sistem perpipaan akan dikoneksikan satu sama lain,

jenis sambungan dan material sambungan seperti apa yang sesuai.

2.2 Pemilihan Material

Selain berdasarkan suhu, pemilihan material juga didasarkan pada jenis fluida

yang akan dialirkan, yaitu tingkat korosivitasnya. Pada material carbon steel based

piping, ketahanan terhadap korosi biasanya dilakukan dengan menambahkan

ketebalan pipa (corrosion allowance) dan menginjeksi corrosion inhibitor.

Beberapa ketebalan pipa yang harus ditambahkan ditentukan oleh laju korosi

yang diperkirakan. Perkiraan, perhitungan, dan pemodelan laju korosi biasanya

dilakukan metalurgist. Pada pemakaiyan dengan kondisi korosi yang parah serta

pemakayan corrosion inhibitor yang tidak memungkinkan, atau pemakayan yang

membutuihkan tingkat hygienitas yang tinggi, dan tidak mengandung debris (fuel

piping), biasanya austenitic based material lebih sesuai, karena permukaan dalamnya

bersih dan pada level pemakayan tertentu relatif tidak membutuhkan chemical

cleaning.

Namun austenitic steel based material seperti ASTM A312-316/316L memiliki

kelemahan pada pemakaian tekanan tinggi karena Maximum Allowable Working

Pressure (MAWP) yang relatif dibawah karbon steel dan lemah terhadap chlorida

7

strees corrosion serta crevice dan pitting. Tipe 304/316L menambah ketahanan

terhadap pitting.

Duplex Stainless Steel (keluarga A790) memenuhi kriteria pemakaiyan pada

tekanan tinggi, hig corrosion resistance, dan sifat-sifat metalurgisnya berada diantara

ferritic dan austenitic steel, adanya kandungan chromium memberikan ketahanan

yang baik terhadap atmospheric corrosion cracking serta nitrogen menambah

ketahanan terhadap crevice dan pitting. Nikel cenderung mendorong terbentuknya

struktur Face Centered Cubic yang meningkatkan keuletan (thoughness), namun

secara keseluruhan struktur duplex sebagai Body Centered Cubic (ferritic) dan

sebagai Fase Centered Cubic (Austenic). Chromium dan Molybdenum mendorong

terbentuknya ferit, sedangkan nikel dan nitrogen mendorong terbentuknya austenit.

Yang harus diperlihatkan pada pemakaiyan duplex adalah serangan sulphide stress

corrosion cracking, dan hydrogen (embrittlement hydrogen cracking). Secara umum

pengelasan pada material duplex menjadi relatif lebih sulit dan menambah kehati-

hatian yang lebih tinggi daripada bahan lain.

2.3 Sambungan Pipa

Dalam pemakaian pipa, banyak sekali diperlukansambungan, baik sambungan

antara pipa dengan pipa maupun sambungan-sambungan antara pipa dengan peralatan

yang diperlukan seperti katup (valve), instrumentasi, nozel (nozle) peralatan atau

sambungan untuk merubah arah aliran.

8

Sambungan perpipaan dapat dikelompokan sebagai berikut :

1. Sambungan dengan menggunakan pengelasan

2. Sambungan dengan menggunakan ulir

3. Sambungan dengan menggunakan Flensa (Flange)

2.3.1 Pengelasan

Jenis pengelasan yang dilakukan adalah tergantung pada jenis pipa dan

penggunaanya, misalnya pengelasan untuk bahan stainless steel menggunakan las

busur gas wolfram, dan untuk pipa baja karbon digunakan las metal.

Sambungan pipa dengan cara pengelasan dapat dilakukan dengan :

1.Sambungan langsung (tanpa penguat)

2.Sambungan dengan penguat

3.Sambungan dengan alat penyambung (Fitting)

4.Sambungan pipa cabang dengan menggunakan o’let

2.3.2 Ulir

Penyambungan ini digunakan pada pipa yang bertekanan tak terlalu tinggi.

Kebocoran pada pipa ini dapat di cegah dengan menggunakan gasket tape pipe.

Umumnya pipa dengan sambungan ulir digunakan pada pipa dua inch ke bawah

2.3.3 Menggunakan Flens (Flange)

Salah satu jenis sambungan pada sistem perpipaan (pipa dengan pipa, pipa

dengan valves, pipa dengan equipment) adalah dengan menggunakan flange.

9

Sambungan flange dibuat dengan cara menyatukan dua buah flange dengan

menggunakan baut dan mur, serta menyisipkan gasket antara kedua flange.

Pemilihan material flange serta baut dan mur biasanya dilakukan dengan

mengacu pada material pipanya. Hal lain yang tidak kalah penting adalah kekuatan

dari flange yang akan digunakan. Ketahanan dari flange terhadap tekanan adalah

berbanding terbalik dengan suhu (presusure-temperatur rating). Maka tinggi suhu

makin rendah kemampuan flange untuk menahan tekanan.

Untuk setiap grup material yang berbeda-beda, dikelompokan pressure dan

temperatur rating kedalam klsifikasi yang berbeda. Klasifikasi ini adalah 150#, 300#,

400#, 600#, 900#, 1500#, 2500#. Klasifikasi ini dipakai untuk mempermudah

pengelompokan flange, sehingga tidak perlu membuat berbagai macam ukuran flange

untuk setiap pressure-temperature tertentu. Berapapun tekanan dan suhu kerja dari

sistem perpipaan, selama masih berada pada batas-batas kelas tertentu, maka hanya

memakai flange kelas tersebut. Makin tinggi kelas flange makin berat dan tebal juga

ukuran flange. Pada perancangan perpipaan terdapat istilah “Flange as Weakest part

philosophy”. Istilah ini atau istilah full rating dipakai bila nilai pressure temperatur

tertentu pada ASME B16.5 diambil sebagai MAWP pada sistem perpipaan tersebut.

Dalam hal ini nilai MAWP tersebut juga berarti input tekanan (P) pada perhitungan

ketebalan pipa, Mengingat bahwa biasanya ketebalan pipa/schedule(T) memiliki

range kontingensi di atas nilai ketebalan pada hasil perhitungan, maka pada tekanan

tiba-tiba naik di atas MAWP maka kebocoran akan terjadi pada flange terlebih

dahulu, bukan pada pipa.

10

2.3.3.1 Jenis-jenis Flange

1. Slip On Type Flange (SO)

Flange jenis ini memiliki ketahanan yang rendah terhadap getaran dan kejutan,

serta konfigurasi menimbulkan gangguan aliran di dalam pipa.

Las-lasan bagian dalam cenderung lebih mudah terkorosi dibandingkan weld neck

type flange.

Gambar 2.2 Slip On Type Flange (SO)

2. Weld Neck Type Flange (WN)

Type Flange ini dipakai secara luas untuk berbagai aplikasi dan rating.

Dibanding dengan SO Flange, WN Flange lebih tahan terhadap getaran, kejutan,

geseran, impak, dan suhu tinggi. Lebih lanjut, konfigurasinya tidak menimbulkan

gangguan pada aliran

11

Gambar 2.3 Weld Neck Type Flange (WN)

3. Lap joint Type Flange (LJ)

Flange jenis ini digunakan jika dengan pertimbangan ekonomis, material

stubend dan flange secara individual dibedakan. Jika saat installasi perpipaan

pemasangan baut dan mur sulit karena keterbatasan ruang, LJ Flange dapat dipakai

Gambar 2.4 Lap Joint Type Flange (LJ)

12

4. Socket Welding Type Flange (SW)

Biasanya Flange jenis ini dipakai untuk perpipaan berdiameter di bawah 2 inch

Gambar 2.4 Socket Weling Type Flange (SW)

2.3.4 Tipe Sambungan Cabang

Tipe sambungan cabang (brance conection) dapat dikelompokan sebagai

berikut :

1. Sambungan Langsung (Sute in)

2. Sambungan dengan menggunakan fittings (alat penyambung)

3. Sambungan dengan menggunakan flange (flens-flens)

Tipe sambungan cabang dapat pula ditentukan pada spesifikasi yang telah dibuat

sebeleum mendesain atau dapat pupa dihitung berdasarkan perhitungan kekuatan,

kebutuhan, dengan tidak mel;upakan faktor efektivitasnya. Sambungan cabang itu

sendiri merupakan sambungan antara pipa dengan pipa, misalkan sambungan antara

header dengan cabang yang lain apakah memerlukan alat bantu penyambung lainya

13

atau dapat dihubungkan secara langsung, hal ini tergantung kebutuhan serta

perhitungan kekuatan.

2.4 Katup (Valve)

Salah satu komponen yang penting pada sistem perpipaan adalah katub. Sistem

instalasi pipa biasanya terdiri dari banyak sekali valve dengan ukuran dengan bentuk

yang beragam. Beberapajensi valve sasngat cocok untukmembuka dan menutup

penuh aliran, ada valve yang cocok untuk mengurangi tekanan dan laju aliran fluida,

ada pula valve yang berfungsi mengatur agar aliran fluida terjadi pada satu arah saja.

Dua jenis valve yang paling dikenal adalah gate valve dan globe valve. Pada

gate valve, bukaan tempat aliran fluida hampir sama besar dengan pipa sehingga

aliran fluida tidak berubah. Akibatnya, gate valve yang terbuka penuh menyebapkan

penurunan tekanan sedikit. Dalam gate valve terdapat piringan tipis yang berada pda

dudukan yang tipis pula. Bila gate valve dibuka, piringan naik ke selongsong atas,

sehingga seluruhnya berada di luar lintasan fluida. Valve ini tidak cocok digunakan

sebagai pengendali aliran, dan bisanya dalam keadaan terbuka atau tertutup penuh.

Sebaliknya, globe valve banyak digunakan sebagai pengendali aliran. Bukaanya

bertambah secara hampir linier menurut posisi batang valve, sehingga keausan di

sekeliling piringan terdistribusi secara seragam. Fluida mengalir melalui bukaan yang

terbatas dan berubah arah beberapa kali. Akibatnya, penurunan tekanan pada globe

valve cukup besar.

14

2.4.1 Beberapa jenis Katub.

1. Katup pintu (gate valve), digunakan untuk pengaturan untuk aliran baik dengan

membuka atau menutup katup sesuai dengan kebutuhan.

2. Katup bola (globe valve), digunakan untuk membuka seluruh atau menutup

sama sekali aliran.

3. Katub cek (check valve), digunakan untuk mencegah aliran balik atau dengan

kata lain, digunakan hanya untuk aliran satu arah.

Katup pintu dan katup bola dioperasikan dengan memutar sebuah roda.

Ada tiga variasi pemutaran katup pintu yang bekerja cepat dan katup-katup

tersebut mempunyai kegunaan khusus yaitu :

1. Katup kupu-kupu (Butterfly valve), dengan katup tipis, ringan dipakai untuk air.

2. Ball valve, dipakai untuk gas-gas

3. Plug valve, dipakai untuk minayak dan pelumas kental

Dari macam-macam katup tersebut di atas, masing-masing mempunyai beberapa

variasi dalam bentuk dan cara kerjanya.

2.4.2 Bahan atau Material katup

Sustu hal yang penting dalam pemakaiyan katup adalah memilih material katup

yang sesuai dengan perancangan.

Bahan yang dipakai untuk pembuatan katup adalah :

1. Kuningan (Brass), katup dengan bahan ini digunakan untuk temperatur di

bawah 450P

0PF, apabila digunakan pada temperatur yang melebihi dari yang

15

tersebut di atas maka valve tersebut akan mengalami kerusakan. Bila

temperaturnya lebih besar dari 550P

0PF maka digunakan material perunggu

(Bronzel) yang biasanya mempunyai diameter minimum 3 inci, dan tekanan

dapat lebih besar dari 330 Psi.

2. Besi (Iron), macam-macamnya adalah mulai dari cast iron yang biasa

digunakan untuk katup kecil High Strength metal alloy cast yang digunakan

untuk katup besar. Valve dengan jenis bahan ini juga tidak boleh digunakan

untuk temperatur yang melebihi dari 450P

0PF.

3. Baja (Steel), material ini dipakai untuk katup yang memerlukan tekanan dan

temperatur tinggi.

4. Stainless Steel, material ini dipakai untuk katup yang memerlukan temperatur

rendah atau aliran korosif.

Jadi untuk bahan material tersebut di atas, agar valve dapat berfungsi dengan

baik maka harus disesuaikan dengan temperatur dan tekanan kerja.

Pemilihan yang lain yang dapat dilakukan terhadap valve adalah dengan

menggunakan minyak pelumas. Minyak pelumas sangat dibutuhkan dalam perawatan

valve yaitu pada bagian screw. Dalam jangka waktu yang telah ditentukan minyak

pelumas ini perlu diberikan pada bagian screw. Hal ini ditujukan untuk memperlancar

proses pemutaran pada valve.

16

Gambar 2.6 Gate Valve

Gambar 2.7 Globe Valve

17

Gambar 2.8 Check Valve

Gambar 2.9 Butterfly Valve

18

Gambar 2.10 Ball Valve

Gambar 2.11 Plug Valve

19

2.5 Pemasangan Pipa

Pekerjaan pemasangan perpiaan dapat dikelompokan menjadi 2 bagian :

1. Di batas tanah

2. Di bawah tanah

2.5.1 Pemasangan pipa di atas tanah.

Pemasangan pipa di atas tanah dapat dilakukan pada rak pipa (pipa rack), di atas

penyangga-penyangga pipa, di atas dudukan pipa (Sleeper).

Pemasangan pipa di atas tanah ini dapat pula dimasukan pipa equipment yaitu :

1. Pipa kolom dan vessel

2. Pipa exchanger

3. Pipa pompa dan turbin

4. Pipa kompresor

5. Pipa utilitas

Dimana masing-masing pemasangan pipa pada equipment ini mempunyai batasn-

batasan khusus sebagai berikut.

1. Pipa kolom dan vessel

Pemasangan pipa utilitas ini harus benar-benar direncanakan sehingga

kebutuhan utilitas di proyek dapat terjangkau penggunaanya. Pipa utilitas seperti pipa

yang lain haruslah direncanakan beroperasi pada temperatur dan tekanan berapa.

20

2. Pipa Exchanger

Pemasangan pipa Exchanger tidak boleh dipasang di atas daerah-daerah kanal,

tutup shell dan fasilitas-fasilitas lain yang telah terpasang pada Exchanger atau

handling yang suka digunakan. Ruang-ruang bebas untuk pemasangan Flens

Exchanger harus disediakan. Spool di pasang di luar Nozzel kapal guna menuangkan

pemindahan bundel pipa Exchanger.

3. Pipa pompa dan turbin

Pada suction atau pipa yang mengalirkan aliran disebut juga pipa hisap harus

diatur sedemikian rupa guna mencegah penurunan tekanan dan kantung uap yang

dapat pula menimbulakn kavitasi pada impeler. Apabila perubahan ukuran diperlukan

untuk mempercepat atau memperlambat aliran, maka reducer eksentrik harus dipakai

bilaman kantung tanpa vent dapat dihindari.

4. Pipa kompresor

Pemasangan pipa pada kompresor harus diatur perbaikan dan pemeliharaanya.

Sambungan pipa dengan menggunakan flens lebih diutamakan demi memperlancar

jalannya perbaikan dan pemeliharaan. Pipa hisap (Suction) dan buang (Discharge)

harus benar-benar diperhatikan fleksibilitasnya, terutama untuk temperatur rendah

dan tinggi.

Masalah getaran termasuk bagian terpenting pada kompresor ini. Karena

masalah penyangga, guide dan anchor juga harus menjadi perhatian bagian

perancanaan dan devisi teknik.

21

5. Pipa utilitas

Pemasangan pipa utilitas ini harus benar-benar direncanakan sehingga

kebutuhan utilitas di proyek dapat terjangkau penggunaanya. Pipa utilitas seperti pipa

yang lain haruslah direncanakan beroperasi pada temperatur dan tekanan berapa.

2.5.2 Pemasangan Pipa Di Bawah Tanah

Pipa di bawah tanah dapat dibagi dalam dua bagian yaitu pipa proses dan pipa

utilitas.

Untuk pipa proses dibawah tanah sedapat mungkin harus dihindari, sedangkan

pipa utilitas di bawah tanah dapat diklasifikasikan menjadi dua bagian yaitu :

1. Pipa dengan sistem aliran gravitasi

Pipa dengan sistem aliran gravitasi, tergantung dari pusat gravitasi, karena itu

jalur-jalur perpipaan harus mempunyai selop (Slope). Disarankan perbandingan

selopnya 1 : 100 untuk pipa 4 inci ke atas sedangkan untuk pipa 3 inci ke bawah

perbandingan yang disarankan adalah 1 : 50 untuk jalur di bawah tanah.

Di dalam pelaksanaan konstruksi perlu juga dicantumkan jarak elevasi dari

permukaan tanah ke dalam jalur perpiaan bawah tanah. Begitu juga ketebalan pipa

harus diperhatikan, serta perlu tidaknya menggunakan lapisan anti karat, isolasi,

selubung atau perlindungan pipa lainya.

2. Pipa dengan sistem bertekanan

Pemindahan aliran air pemadam kebakaran (Fire Water), air pendingin (Cooling

Water) dan pembuangan proses yang tertutup dan dipompakan keluar dari sistem

22

tersebut, dialirkan dengan tekanan, khususnya untuk air pemadam kebakaran dimana

tekanannya diberikan cukup besar. Penggunaan jalur pipa bahwa tanah dengan aliran

bertekanan ini, dalam pemilihan bahan harus teliti terutama perencanaan bahan

pipanya. Pemasangan jalur pipa bawah tanah dengan aliran bertekanan mempunyai

sambungan atau hubungan dengan jalur pipa di atas tanah untuk aliran yang sama.

Sehingga dalam perencanaan sistem perpipaanya perlu diperhatikan pada daerah atau

bagian mana pipa harus ditanam atau diletakan diatas tanah.

23

BAB III

PERANCANGAN POMPA

3.1 Pengertian pompa

Pompa merupakan mesin kerja fluida yang berfungsi mengalirkan fluida cair

dari suatu tempat ke tempat lain. Pada dasarnya fluida cair dapat mengalir dari suatu

tempat ke tempat lain secara alami karena adanya perbedaan ketinggian, yaitu dari

tempat yang lebih tinggi ke tempat yang lebih rendah.

Pada keadaan tertentu di perlukan pemindahan fluida dari tempat yang lebih

rendah ke tempat yang lebih tinggi namun hal ini tidak dapat terjadi secara alami

karena adanya gaya grafitasi. Untuk itu digunakan pompa yanag akan menaikan

energi tekan energi kecepatan dan energi potensialnya sehingga fluida dapat

mengalir kerana adanya perbedaan tekanan.

3..2 Prinsip kerja Pompa Sentrifugal

Daya dari motor listrik diberikan kepada poros pompa untuk memutar impeler

di dalam zat cair. Zat cair yang ada di dalam impeler, oleh dorongan sudu-sudu itu

berputar. Karena timbul gaya sentrifugal maka zat cair mengalir dari tengah impeler

keluar melalui saluran di antara sudu-sudu. Disini head tekan zat cair menjadi lebih

tinggi demikian juga head kecepatan bertambah besar karena zat cair mengalami

percepatan. Zat cair yang keluar dari impeler ditampung oleh saluran berbentuk

Volut(Spiral) dikelilingi impeler dan di saluran keluar pompa melalui nosel. Di dalam

nosel ini sebagian head kecepatan aliran diubah menjadi head tekan. Jadi dapat

24

disimpulakn bahwa pompa sentrifugal dapat mengubah energi mekanik dalam bentuk

kerja pompa menjadi fluida.

Sistem pemompaan dalam perancangan ini (Lihat gambar 3.1) dimana pompa

terletak di posisi lebih tinggi dari tangki tempat penghisapan.

Gambar 3.1 Sistem pemompaan pada perancangan

3.3 Kapasitas Pompa

Kebutuhan air bersih untuk gedung ditentukan berdasarkan konsumsi harian,

maksimum. Kebutuhan per orang untuk berbagai jenis gedung adalah seperti

diberikan pada Tabel 3.1.

25

Spesifikasi Hotel yang akan digunakan :

Berkapasitas 105 kamar, per kamar menampung 2 orang tamu. Dengan

demikian total tamu yang dapat ditampung di hotel ini adalah 210 orang.

Tinggi hotel 5 lantai (15 m).

Pada perancangan pompa ini, pompa dirancang hanya untuk memenihi air bagi

para tamu hotel.

Tabel 3.1 Jumlah air yang dipakai per orang dalam waktu pemakaian menurut jenis gedung(Sularso dan Haruo Tohara, 200, hal 21)

Jenis Gedung Pemakaian air

rata-rata per hari (l)

Waktu pemakaian

air rata-rata (jam) Keterangan

Kantor 100-120 8 Per karyawan

Runah Sakit 250-1000 10 Per tempat tidur

Gedung Bioskop dan

Sandiwara 10 3

Per pengunjung

Took, departement store 3 8 Per pengunjung

Rumah makan 15 7 Per pengunjung

Kafetaria 30 5 Per pengunjung

Perumahan 160-250 8-10 Per penghuni

Hotel, Losmen 150-300 10 Per tamu

Sekolah 40-50 5-6 Per murid

Laboratorium 100-200 8 Per karyawan

Pabrik 60-140 8 Per orang per shif

Stasiun kereta api 3 15 Per penumpang

26

Dari Tabel 3.1 didapatkan bahwa kebutuhan air bersih pada hotel mencapai

150-300 lt/hari per orang. Saat-saat terjadinya konsumsi maksimum setiap hari akan

bergantung pada jenis gedung maupun pada kebiasaan para penghuni atau

pemakainya. Di indonesia konsumsi maksimumnya terjadi anatar jam 06.00 sampai

09.00 pagi

Pada perancangan ini pompa akan memenuhi seluruh kebutuhan para tamu hotel

hanya dalam 3 jam. Dengan ini jumlah total kebutuhan air bersih untuk mencukupi

semua penghuni hotel tersebut adalah :

Diambil kebutuhan maksimalnya 300lt/hari per orang, maka kebutuhan total

hotel per hari sebesar :

QBdB = 600 x 105

= 63000 lt/hari

= 63 mP

3P/hari

Dipenuhi dalam waktu 3 jam

/jamm21

jam/hari3/harim63Q

3

3

h

=

=

Untuk menghindari hal-hal diluar perhitungan maka kapasitas pompa dibuat

lebih besar dari hasil perhitungan, yaiu sebesar 30 mP

3P/jam

3.4 Head Pompa

Spesifikasi instalasi pompa yang digunakan :

1.Total Head Static (hBaB) 17,5 m

27

2.Tekanan yang bekerja pada kedua permukaan adalah tekanan atmosfir

3.Kapasitas aliran pompa adalah 21 mP

3P/jam

4.Panjang pipa keseluruhan adalah 22 m

5.Terdapat 5 belokan 90P

oP

Untuk perancangan diameter pipa dapat dicari dengan persamaan :

Q = V.A

Besarnya kecepatan masuk ke mata impeler antara 10 sampai dengan 15 ft/dt.

Diambil kecepatan adalah 15 ft/dt.

15 ft/dt = 4 m/detik.

(Austin, 1990, hal 90)

A = 4πd 2

d = Vπ4Q

d = 3,14xm/s3

4x/sm0,0058 3

= 0,0489 m

= 1,92

Sedangkan dalam pasaran pipa yang tersedia adalah pipa dengan ukuran :

1, 2.25, 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 24, 30 dan 36 inci (Austin H.

Church, 1993, hal 90)

28

Pemilihan pipa harus diambil lebih besar dari 1,92 m, sehingga diameter pipa

yang dipakai pada pipa penghantar adalah 2 inch.

3.4.1 Head kerugian gesek untuk pipa lurus :

Dapat dihitung dengan persamaan :

(Sularso dan Haruo Taha, 200, hal 31)

LxdxCQx10,666hf 4,851,85

1,85

=

Dimana :

Q = 21 mP

3P/jam

= 0,0058 mP

3P/s

C diambil 100 (Untuk baja baru) Lihat Tabel 2.2

d = 0,0508 m

L = 22 m

Tabel 3.2 Kondisi pipa dan harga C (formula Hazen-William)

(Sularso & Haruo Tohara, 2000, hal 78)

Jenis Pipa C

Pipa besi cor baru 130

Pipa besi cor tua 100

Pipa baja baru 120-130

Pipa baja tua 80-100

Pipa dengan lapisan semen 130-140

Pipa dengan lapisan ter arang batu 140

29

Sehingga :

m3,92

22x0,0508x1300,0058x10,666hf 4,851,85

1,85

1

=

=

3.4.2 Kerugian pada satu belokan

Karena belokan yang ada pada pipa transmisi yang diperlukan pada Gambar 3,2

dapat dihitung dengan :

0,5

0

3,5

90θ

2Rd1,840,131f ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=

Dimana :

d/R = 1 dan = 90P

0P θ

sm/2,9

(0,0508)4π

0,0058

d4πQV

2

2

=

=

=

Diman :

249,0

9090

211,840,131f

0,5

0

3,5

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+=

Maka :

m0,0181

2(9,8)2,9x0,249hf 2

=

=

30

Terdapat 7 belokan.

7 x 0,0181 = 0,12 m

Gambar 3.2 Belokan yang terdapat pada pipa Transmisi

Keterangan :

1. Belokan 1 2. Belokan 2

3. Belokan 3 4. Belokan 4

31

3.4.3 Head kecepatan keluar

Dapat dihitung dengan persamaan (Sularso dan Haruo Tahara, 200, hal 32) :

m0,42902(9,8)2,9

2gVhf

2

2

3

=

=

=

3.4.4 Head total pompa yang digunakan

Dapat dihitung dengan persamaan (Sularso dan Haruo Tohara, 200, hal 26)

m9621,0,420,123,9217,5

hfhfhfhH 321a

=+++=

+++=

Untuk mengatasi rugi-rugi head total diluar perhitungan maka head total pompa

yang digunakan adalah 30 m.

Maka dengan ini didapatkan :

Tinggi tekan pompa/head (H) = 30 m

= 82 ft

Kapasitas pompa = 30 mP

3P/jam (AS)

=132,15 gpm (AS)

Maka jenis pompa dapat ditentukan dengan grafik dibawah ini

32

Gambar 3.3 Grafik penentuan jenis pompa

(Austin, 1993, hal 56)

Dari grafik di atas, maka dengan kapasitas dan head yang ditentukan diperoleh

pompa radial.

3.5 Penentuan jumlah tingkat pompa

Jumlah tingkat pompa dapat ditentukan dengan persamaan :

(Sumber : Frits Dietsel, cetakan ketiga, hal 252)

1H

Hi=

33

Dengan : i = jumlah tingkat pompa

H = tinggi tekan pompa (m)

HP

1P = tinggi tekan pompa yang diperoleh dari grafik (m)

Gambar 3.4 Penentuan jumlah tingkatan pompa

(Frits Dietsel, 1992, hal 252)

Dari perhitungan sebelumnya diperoleh :

Kapasitas pompa (Q) = 132,15 gpm (AS)

Head pompa (H) = 30 m

Maka dari grafik 2.4 diperoleh tinggi tekan pompa adalah :

Head pompa (HP

1P) = 30

34

Maka jumlah tingkatan pompa yang diperoleh adalah :

1

3030HHi

1

==

=

Jumlah pompa dalam perancangan ini adalah 1 tingkat.

3.6 Penentuan putaran motor dan Kecepatan spesifik

3.6.1 Putaran motor

Pada perancangan ini dipilih motor listrik sebagai penggerak pompa dengan

spsifikasi dari tabel 3.3

Putaran pompa = 2900 rpm

3.6.2 Kecepatan spesifik

Kecepatan spesifik pompa dapat ditentukan dengan persamaan 2.7

(Austin H.Church, cetakan ketiga, hal 49)

3/4s HQn

n =

Dengan : nBsB = kecepatan spesifik (rpm)

Q = kapasitas pompa (gpm)

N = Putaran poros penggerak (rpm)

H = tinggi tekan pompa (ft)

Maka kecepatan spesifik pompa adalah :

35

rpm1223,2282

132,152900H

Qnn

3/4

3/4s

=

=

=

3.7 Daya Pemompaan

Daya pemompaan merupakan daya yang berasal dari pompa yang dapat

dipindahkan dan digunakan ke fluida.

Besarnya daya pemompaan dapat dihitung dengan:

(Frits Dietsel, cetakan ketiga, hal 252)

HpQxHxgxγPv =

Dengan PBv B= daya pemompaan (kw)

= kerapatan fluida yang dipompa (kg/mP

3P) γ

G = grafitasi (9,81 m/detP

2P)

H = tinggi tekan pompa (m)

Q = kapasitas pompa (mP

3P/det)

Untuk air bersih memiliki berat jenis ( γ ) = 1000 kg/mP

3

Maka daya pemompaan :

Hp3,27wat2442,69

0,0083x30x0,81x1000HpQxHxgxγPv

====

36

Guna menggerakkan pompa dengan daya pemompaan PBvB, maka dibutuhkan daya

motor yang lebih besar dari daya pemompaan tersebut. Besarnya daya motor

penggerak dapat ditentukan dengan rumus

e

v

ηP

P=

eη merupakan efesiensi pompa yang dicari dengan grafik pada gambar 2.5

Gambar 3.5 Efesiensi Pompa

(Karassik L.J.,1976 hal 213)

Dari perhitungan sebelumnya diketahui:

Kapasitas pompa (Q) = 132,15 gpm (AS)

Putaran spesifik pompa (nBsB) = 1223,22 rpm

37

Dari gambar 3.5 diperoleh efesiensi pompa = 65% eη

Sehingga :

Kw3,75watt3757,98

0,652442,69ηP

Pe

v

==

=

=

Sehingga daya yang dibutuhkan untuk menggerakan pompa yang digunakan

adalah 4 Kw.

38

BAB IV

SISTEM PERPIPAAN

4.1 Debit

Pada kenyataannya kebanyakan sistem perpipaan adalah sistem pipa majemuk,

yaitu rangkayan pipa seri, pipa paralel maupun berupa jaringan perpipaan. Pada

sistem pipa paralel seperti dalam perancangan ini (lihat gambar 4.3), laju aliran sama

dengan aljabar kapasitas masing-masing aliran setiap pipa dan rugi atau head loss

pada sebuah cabang adalah sama dengan rugi pada cabang lain. Persamaanya adalah :

(Mekanika fluida, Edisi ke 4 jilid 2, hal 65)

QBTB = QB1 B+ QB2B + QB3B + QB4 B+ QB5

Atau VBTB.ABTB = VB1B.AB1 B+ VB2B.AB2B + VB3B.AB3 B+ VB4B.AB4 B+ VB5B.AB5B

Berdasarkan kapasitas pompa yang dirancang untuk mensuplai air setiap kamar

melalui pipa 3½ inci yaitu sebesar 21 mP

3P/jam, dan diameter pipa cabang di setiap

lantai sama (2 inci), maka besar debit yang mengalir dalam pipa sama dengan pipa

cabang lain. Di perlihatkan dalam perhitungan berikut.

21 mP

3P/jam = QB1 B+ QB2B + QB3B + QB4 B+ QB5

21 mP

3P/jam = 5Q

Q = 4,2 mP

3P/jam

= 0,0011 mP

3P/s

Maka diperoleh debit di setiap lantai sebesar 0,0011 mP

3P/s.

39

4.2 Perhitungan Kerugian-Kerugian Akibat Faktor Gesekan dan Komponen

Pada Sistem Pipa Distribusi 3½

Kerugian head pada bagian pipa yang panjang dan lurus dapat dihitung dengan

menggunakan faktor gesekan yang diperoleh dari diagram Moody atau dengan

menggunakan persamaan Basilus. Namun demikian, kebanyakan sistem perpipaan

bukan hanya terdiri dari sekedar pipa-pipa lurus saja. Komponen-komponen

pendukung pipa seperti katup, elbow, sambungan T, dan sejenisnya juga

memperbesar kerugian head keseluruhan dari sistem. Kerugian-kerugian itu secara

umum disebut kerugian mayor dan kerugian minor.

4.2.1 Head Kerugian Gesek Untuk Pipa Distribusi 3½ inci (Kerugian Mayor)

Kerugian head di dalam aliran pipa dinyatakan dalam faktor gesekan dapat

dicari dengan persamaan Darcy-Weisbach.

(Mekanika Fluida, Edisi ke 4 jilid 2, hal 43)

d2

LVfhf2

=

Dimana : f = Faktor gesekan dalam pipa akibat faktor kekasaran pipa

L = Panjang total pipa

d = Diameter pipa

V = Kecepatan aliran pipa

Debit pada pipa Distribusi 3½ inci : 21 mP

3P/jam

Diameter : 3½

40

smx

xdQ

VQV

AVQ

/93,008,0

0058,04

4.

2

2

=

=

==

=

π

π

Syarat :

, untuk pipa distribusi dengan bahan Baja smVsm /0,6/3,0 ≤≤

Tabel 4.1 Kriteria Pipa Distribusi

Sumber : www.goole.co.id/perancangan+pipa+distribusi

No Uraian Notasi Kriteria

1 Debit perancangan Q puncak Kebutuhan air puncak

Q peak = F peak x Q rata-rata

2 Faktor jam puncak F puncak 1,5 – 2

3

Kecepatan aliran dalam pipa

Kecepatan minimum

Kecepatan maksimum

- Pipa PVC atau ACP

- Pipa Baja atau DCIP

Vmin

Vmax

Vmax

0,3 m/det

3,0 m/det

6,0 m/det

4

Tekanan air dalam pipa

a. Tekanan minimum

b. Kecepatan maksimum

- Pipa PVC atau ACP

- Pipa Baja atau DCIP

h min

h max

h max

(10 -15) meter, pada titik jangkawan pelayanan terjauh, Pada titik sambungan rumah/konsumen terjauh 80 meter

100 meter

41

Menentukan nilai f dengan menggunakan persamaan blasilus dengan

menghitung angka Reynold terlebih dahulu .

Angka Reinoald :

μ

ρVDRe=

Asumsi T : 20P

0PC

ρ pada suhu ini 998,2

74266

100,076x0,93x998,2Re 3

=

=

Aliran di dalam pipa adalah laminer jika bilangan Reynoldsnya kurang kira-kira

2100 dan turbulen jika lebih besar dari kira-kira 4000.

Dari perhitungan di atas, maka aliran di dalam pipa 3½ inci adalah turbulen.

Untuk aliran turbulen pada pipa mulus dengan Re<10P

5P, nilai f dapat di cari dengan

rumus Blasilus.

(Mekanika fluida, Edisi ke 4 jilid 2, hal 48)

0,0174266

0,316Re0,316f

0,25

0,25

=

=

=

Maka besar head kerugian untuk pipa 3½ inci akibat faktor f dengan panjang total

pipa 109,5 m :

42

m5,87

2x0,080,93x109,50,01hl

3

1

=

=

Gambar 4.1 Faktor-faktor gesekan untuk pipa komersial

(Sumber : Mekanika fluida teknik 1993, Edisi Kelima hal 338)

4.2.2 Head Kerugian Untuk Komponen Pipa Distribusi 3½ inci (Kerugian

Minor)

Metode yang paling umum digunakan untuk menentukan kerugian-kerugian

head seperti elbow, pipa cabang, katup dll adalah dengan menentukan koefisien

kerugian KBLB yang didefenisikan sebagai :

43

(Mekanika fluida, Edisi ke 4 jilid 2, hal 50)

2VKh

/2)(Vh

K

2

Ll

2l

L

=

=

Gambar 4.2 Koefesien kerugian untuk komponen pipa

(Sumber : Mekanika fluida edisi ke 4, jilid 2, ”Bruce R.Munson”)

44

Head kerugian untuk komponen pipa yang terdapat pada pipa distribusi 3½ inci

yang di perlihatkan pada gambar 4.3, menunjukan terdapat 6 belokan, 7 percabangan,

dan 1 katup

Total KBLB = 6 KBbelokanB + 7 KBSambunganB + KBKatupB

KBLB = 6 x 1,5 + 7 x 0,9 + 0,05

= 14,45

m6,242

0.9314,45

2VKh

2

2

L2l

=

=

=

Sehingga total besar kerugian yang terjadi pada pipa distribusi 3½ inci

m12,096,245,87hhh L2L1LT

=+=+=

4.3 Perhitungan Kerugian-Kerugian Akibat Faktor Gesekan dan Komponen

Pada Sistem Pipa Distribusi 2 inci

4.3.1 Head Kerugian Gesek Untuk Pipa Distribusi 2 inci (Kerugian Mayor)

Debit pada pipa Distribusi : 4,2 mP

3P/jam

Diameter : 2 in

Panjang Total pipa Distribusi : 55 m

45

m/s0,540,0508xπ0,0011x4πd4Q

AQV

2

2

=

=

==

, untuk pipa distribusi dengan bahan Baja smVsm /0,6/3,0 ≤≤

Gambar 4.3 Komponen-komponen pendukung pipa

Angka Reinolds :

Asumsi T : 20P

0PC

pada suhu ini : 998,2 ρ

27382

100,0508x0,54x998,2Re 3

=

=

46

Dan :

0,02427382

0,316Re0,316f

0,25

0,25

=

=

=

Beasar kerugian akibat faktor gesekan pada cabang :

m3,78

2x0,0508054x550,024hf

2

=

=

3.3.2 Head Kerugian Untuk Komponen Pipa Distribusi 2 inci (Kerugian Minor)

Total KBLB untuk komponen sistem, terdapat 21 sambungan T dan 1 katup :

KBLTB = 21 x KBBelokan B+ KBKatup

B B = 21 x 0,25 + 10

= 15,25

Maka :

m2,222

0.5415,25

2VKh

2

2

L2l

=

=

=

Dengan demikian total kerugian-kerugian pada pipa 2 inci :

m6

2,223,78hhh L2L1LT

=+=+=

47

Besar kerugian di setiap cabang (Lantai) sama, karena jumlah percabangan,

diameter dan panjang pipa sama.

4.4 Perhitungan Tekanan

4.4.1 Perhitungan Tekanan di Titik B

Penurunan tekanan (pressure drop) pada sistem pipa merupakan fungsi dari laju

aliran, perubahan ketinggian, dan total head loss. Sedangkan head loss merupakan

fungsi dari faktor gesekan, perubahan penampang, dan komponen pipa seperti katup,

belokan dan percabangan.

Dengan demikian besar tekanan yang terdapat di titik B dapat dihitung dengan

menggunakan persamaan bernouly.

(Sumber : Dasar-dasar mekanika fluida teknik hal 360, Reuben M.Olonso)

LT1

211

0

200 hgz

2V

ρP

gz2

VρP

+++=++

Dimana :

: Tekanan di permukaan air pada tandon 0P

: Berat jenis air ρ

: Kecepatan rata-rata di permukaan air pada bak penampang 0V

g : Percepatan grafitasi

: Kecepatan rata-rata di 1P 1P

: Total kerugian pada pipa LTh

48

Gambar 4.4 Percabangan Pipa Pada Pipa cabang 2 inci

Panjang total pipa 20 m, dengan 3 belokan, 2 percabangan, dan 1 katup :

m3,34

0,052(0,9)3(1,5)0,0819,50,01

20,93

KdLf

2V

2VK

.2dVL.f

hlhlh

2

LTotal

2

2

L

2

MinorMayorLT

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+++=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +=

+=

+=

Sehingga besar tekanan di titik B

Persamaan dasar :

LT1

211

0

200 hgz

2V

ρP

gz2

VρP

+++=++

49

Permukaan air di tandon terbuka sehingga PBoB = PBatmB = 0 dan VB1B= 0

⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

−−=

⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

−−−=

3,342

0,939,81(20)998,2

h2

V)zg(zρP

2

LT

2B

B0B

Psi27,88

Kpa192,23=

=

Untuk mempersingkat penulisan maka untuk besar tekanan di setiap lantai dapat

dilihat pada tabel 4.2 di bawah

Tabel 4.2 Hasil perhitungan tekanan

Titik Panjang pipa

(m)

Diameter Pipa

(inci) hBL B(m) Tekanan (Psi)

B (A-B) 19,5 3½ 3,34 27,88

F (A-F) 97,5 3½ 9,85 22,75

G (A-G) 100,5 3½ 10,84 18,26

H (A-H) 103,5 3½ 11,38 13,92

I (A-I) 106,5 3½ 11,93 9,57

J (A-J) 109,5 3½ 12,09 5,29

4.4.2 Perhitungan Tekanan di Ujung Pipa ½ inci

Agar sistem berjalan sesuai yang diharapkan, dimanan air bisa mengalir keluar

dari kran maka tekanan di ujung pipa disarankan sesuai dengan ketentuan yang di

berikan SNI 03-7065-2005 (Lihat Tabel 4.3)

50

Tabel 4.3 Tekanan minimum yang diperlukan komponen pipa

Sumber : SNI 03-7065-2005

No Nama Komponen Tekanan Yang Diperlukan

(kg/cmP

2P)

1 Kran yang menutup otomatik 0,7

2 Pancuran mandi, dengan pancaran air halus 0,7

3 Pancaran mandi biasa 0,35

4 Kran biasa 0,3

Karena diameter dan panjang pipa pada pipa distribusi menuju ke kamar-kamar

hotel sangat kecil (0,5), kerugian mayor dan minor dapat di abaikan. Sehingga besar

tekanan disetiap kran pada masing-masing kamar dapat dicari. Suplai air dari pipa 2

inci ke ujung pipa ½ inci di setiap kamar mempunyai perbedaan ketinggian yang

sama, dengan demikian tekanan di ujung pipa dapat dicari

51

Di ketahui besar tekanan di lantai 2 sebesar 22,75 psi, perbedaan ketinggian

antara pipa 2 inci dengan ujung pipa ½ inci untuk kran bak mandi 2,5 m dan untuk

kran cuci tangan adalah 2 m

Maka besar tekanan masing-masing di ujung pipa ½ inci di setiap lantai :

m/s0,80,0127xπ0,0001x4πd4Q

AQV

2

2

=

=

==

smVsm /0,6/3,0 ≤≤ , untuk pipa distribusi dengan bahan Baja

Gambar 4.5 Peletakan Pipa ½ di salah satu kamar

52

Persamaan dasar :

tangan)CuciKran(UntukPsi25,56Kpa176,24

156,859,8x220,80,54998,2

P)zg(z2

VVρP

02

VV)zg(z

ρPP

gz2

VρP

gz2

VρP

22

010

21

20

1

21

20

1010

1

211

0

200

==

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

−=

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−−

−=

=−

−−+−

++=++

Untuk mempersingat penulisan besar tekanan di ujung pipa ½ inci ditabelkan

pada Tabel 4.4 di bawah

Tabel 4.4 Besar tekanan di ujung pipa ½ inci

Bak Mandi

(Psi)

Kran Cuci Tangan

(Psi)

Lantai Diameter

(inci)

Tekanan Input

(Psi)

Psi Kg/cmP

2P Psi Kg/cmP

2P

1 ½ 22,75 26,27 1,84 25,56 1,79

2 ½ 18,26 21,78 1,53 21,07 1,48

3 ½ 13,92 17,44 1,22 16,73 1,14

4 ½ 9,57 13,09 0,92 12,38 0,87

5 ½ 5,29 8,81 0,61 8,10 0,56

53

4.5 Ketebalan Pipa

Perbedaan ketinggian dan head losess pada pipa mengakibatkan kondisi tekanan

kerja dalam sistem tidak sama, namun demikian untuk menseragamkan ketebalan

pipa, diambil tekanan terbesar yang diperoleh dari perhitungan yang akan dijadikan

sebagai acuan, sehingga ketebalan pipa dapat sama pada kondisi tekanan kerja yang

berbeda-beda. Dapat dihitung dengan persamaan berikut :

(Pipe Sters Analisi, Sam Kanapan, hal 22)

APY)2(SE

DxPt o

nim ++

=

Dimana :

tBminB : Tebal minimum pipa yang diijinkan (inci)

P : Tekanan internal (Psi)

DBoB : Diameter luar pipa (inci)

S : Stress yang terjadi akibat panas (Psi)

Y : Koefesien properti dan temperatur design. Unuk t < d/6, harga Y

diberikan pada tabel 4.3. Untuk temperatur sampai dengan 900P

0P F,

dapat menggunakan asumsi Y = 0,4

E : Faktor kualitas pengelasan adalah 1

A : Penambahan tebal pipa akibat adanya pengerjaan panas, korosi,

erosi dan akibat manufaktur (manufacturing tolerance/MT)

54

Tabel 4.5 Values of Y Coefficien to Be Used in EBqB

(Sumber : Pipe Sterss Analisi)

Tem(P

0PF)

Material

900P

0PF

and

below

950 1000 1050 1150 1150 and

above

Feritic Steel 0,4 0,5 0,7 0,7 0,7 0,7

Austenitic 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,7

Cast iron 0,4 - - - - -

Nonferrous 0,4 - - - - -

4.5.1 Ketebalan Pipa Untuk pipa 3½ inci

inci052,0

05,0002,0

0,050,4)x27,122(2000

3,5x27,12t nim

=+=

++

=

4.5.2 Ketebalan Pipa Untuk Pipa 2 inci

inci0,051

0,050,001

0,050,4)x23,512(2000

2x23,51t nim

=+=

++

=

4.5.3 Ketebalan Pipa Untuk Pipa ½ inci

55

0,052

0,050,002

A0,4)x26,252(2000

2x26,25t nim

=+=

++

=

Pemilihan ketebalan pipa disarankan lebih besar dari hasil perhitungan untuk

menghindari kemungkinan-kemungkinan di luar perhitungan.

Tabel 4.6 Ketebalan dan jenis Material pipa

No Ukuran

Nominal

(inci)

Tekanan

Maksimal

(Psi)

Ketebalan

Minimal

(inci)

Schedule

Number

Material

pipa

1 3 27,88 0,073 5s

Baja karbon

ASTM A53

Grade A

2 2 23,51 0,191 5s

Baja karbon

ASTM A53

Grade A

3 ½ 26,25 0,073 10s

Baja karbon

ASTM A53

Grade A

4.6 Jarak Tumpuan (Span)

(Pipe Stress Analisis, Sam Kanapan, hal 34)

56

w

SxZxL h4,0= Berdasarkan pada batas tegangan

wxlxExL

5,13Δ

= Berdasarkan batas defleksi

L = Panjang tumpuan (meter)

w = Berat pipa + Berat fluida

4.6.1 Untuk pipa distribusi 3½ inci

WBtotalB : WBPipaB + WBFluida

B B: 8,47 lb/ft

Untuk WBtotal B pipa dapat di lihat pada Tabel AB4B pada halaman lampiran

Maka panjang span dapat dihitung :

Berdasarkan pada batas tegangan

m8,29ft27,21

8,471600x0,98x0,4L

==

=

Z = Modulus section pipe

= 0,98 inP

3P (Lihat Tabel AB4B yang terdapat pada lampiran)

SBhB = Tekanan regangan yang diijinkan (Psi)

= 16000 Psi untuk pipa baja karbon steel A53 grade A dengan temperatur fluida

20P

oPC (Lihat Tebal AB3B)

Berdasarkan pada batas defleksi

Dengan asumsi defleksi maksimum yang terjadi pada pipa adalah 1 inci.

57

m6,5

ft21,868,47x13,5

1,96x27900x1L

==

=

E = Modulus Elastisitas (Psi) dengan temperatur fluida 20P

oPC untuk karbon steel

= 27900 Psi (Lihat Tabel AB2B)

I = Moment inertia pipa (Lihat Tabel AB4B)

= 1,96 inP

4P

Dari perhitungan di atas, jarak tumpuan di ambil yang terkecil.

4.6.2 Untuk Pipa Distribusi 2 inci

WBtotalB : WBPipaB + WBFluida

B B: 3,32 lb/ft

Untuk WBtotalB pipa dapat dilihat pada tabel AB4B pada halaman lampiran

Maka panjang span dapat dihitung dengan persamaan :

Berdasarkan pada batas tegangan

m9,61

ft22,693,32

1600x0,26x0,4L

==

=

Z = Modulus section pipe

= 0,26 inP

3P (Lihat Tabel AB4B yang terdapat pada lampiran)

SBhB = Tekanan regangan yang diijinkan (Psi)

58

= 16000 Psi untuk pipa baja karbon steel A53 grade A dengan temperatur fluida

20P

oPC (Lihat Tebal AB3B)

Berdasarkan pada batas defleksi

Dengan asumsi defleksi maksimum yang terjadi pada pipa adalah 1 inci

m4,23ft13,89

3,32x13,50,31x27900x1L

==

=

E = Modulus Elastisitas (Psi) dengan temperatur fluida 20P

oPC untuk karbon steel

= 27900 Psi (Lihat Tabel AB2B)

I = Moment inertia pipa (Lihat Tabel AB4B)

= 1,31 inP

4

Dari perhitungan di atas, panjang jarak tumpuan diambil yang terkecil

Tabel 4.7 Jumlah Tumpuan Pada Setiap Pipa

No Pipa Diameter

(inci)

Jumlah Tumpuan

(m)

1 A-B 3½ 3

2 B-C 3½ 3

3 C-D 3½ 7

4 D-E 3½ 2

5 E-J 3½ 2

59

6 Lantai 1 2 13

Karena pipa ½ inci sangat pendek dan berdiameter kecil, perhitungan tumpuan

tidak perlu dilakukan

5. Perawatan

Pelaksanaan pengoperasian dan pemeliharaan jaringan transmisi dan distribusi

meliputi :

* Pemeriksaan pipa inlet dan alat ukur debit secara berkal, satu bulan sekali

* Pemeriksaan katup, pipa penguras secara berkala 3 bulan-4 bulan sekali

* Penggantian komponen jaringan Distribusi yang rusak segera mungkin, agar

tidak mengganggu pengoperasian dan pasokan ke konsumen.

BAB V

KESIMPULAN

1. Dari hasil perhitungan Bab III maka Pompa yang dibutuhkan pada perancangan ini :

Jenis Pompa : Pompa Sentrifugal

Tingkatan pompa : 1 tingkat

Daya Pemompaan : 4 Kw

2

Pipa Panjang pipa

(m)

Diameter Pipa

(inci) hBL B(m) Tekanan (Psi)

Bawah Tanah (A-B) 19,5 3½ 3,34 27,88

Lantai I (A-F) 97,5 3½ 9,85 22,75

Lantai II (A-G) 100,5 3½ 10,84 18,26

Lantai III (A-H) 103,5 3½ 11,38 13,92

Lantai IV (A-I) 106,5 3½ 11,93 9,57

Lanatai IV (A-J) 109,5 3½ 12,09 5,29

Melihat tabel diatas yang didapat dari perhitungan, bahwa besar kerugian-kerugian yang

diakibatkan faktor gesekan pada pipa-pipa pendek dan berdiameter kecil tidak terlalu

mempengaruhi terhadap penurunan tekanan di sepanjang pipa. Demikian juga dengan

alat-alat yang mendukung perpipaan tersebut. Kecuali jika ada perancangan khusus untuk

katup yang berfungsi untuk menurunkan. Yang menjadi faktor penyebap penurunan yang

sangat besar adalah beda ketinggian antara Tower dengan Titik yang ditinjau di setiap

lantai kamar hotel

60

2. Dari besar tekanan kerja yang di peroleh dari perhitungan maka :

Jenis katup yang di pakai : Globe Flange yang berfungsi untuk Mengatur

laju aliran ke setia lantai .

Material Katub : Besi

Klas : #150

Jenis Flange : Lap Join Flange

Material Flange : Besi

Klas : #150

61

DAFTAR PUSTAKA

Austin, C.,1990, Pompa dan Boiler Sentrifugal, Penerbit Erlangga, Jakarta.

Dietsel, F.,1992, Turbin, Pompa, dan Kompresor, Penerbit Erlangga, Jakarta

Munson, B.R, Mekanika Fluida, Edisi Ke Empat, jilid Kedua.

Oloson, R.M., dan Wright, S.J, 1999, Dasar-dasar Mekanika fluida Teknik, Penerbit PT.

Gramedia Pustaka Utama, Jakarta

Raswari, “Teknologi dan Perancangan Sistem Perpipaan”

Sularso dan Tahara, H, 2004, Pompa dan Kompresor, Penerbit PT. Pradnya Paramita,

Cetakan Kedelapan, Jakarta.

LAMPIRAN