analisa head loss sistem jaringan pipa pada …

Hal| 1 Jurnal Suara Teknik Fakultas Teknik

ANALISA HEAD LOSS SISTEM JARINGAN PIPA PADA

SAMBUNGAN PIPA KOMBINASI DIAMETER BERBEDA

WASPODO

Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Pontianak

e-mail : [email protected]

Abstrak

Kehilangan energi merupakan faktor yang mempengaruhi kapasitas pipa sebagai sarana

penghantar aliran baik air maupun minyak. Kehilangan energi menyebabkan terjadinya pengurangan debit

aliran. Kehilangan energi disebabkan beberapa faktor diantaranya kekasaran dinding pipa dan akibat

gesekan melalui pipa belokan. Hasil analisa Head Loss dari Reservoar ke Pipa Distribusi didapat

kehilangan tekanan maksimum tertinggi ada pada pipa dengan diameter paling kecil yaitu antara diameter

berbeda 63 ke 50 mm sebesar 0,40 m (HL, rata-rata komulatif), sedangkan tekanan maksimum paling rendah

ada pada pipa besar, yaitu diamter 90 ke 63 mm sebesar 0,07 (HL, rata-rata komulatif). Tekanan yang hilang

dari Reservoar ke Pipa Distribusi sebesar 5,73 atm dari tekanan fluida yang berada di Reservoar (5,8 atm).

Sedangkan hasil analisa Head Loss dari Intake ke Reservoar tanpa kombinasi diamter berbeda

didapat kehilangan tekanan maksimum diameter 90 mm sebesar 8,48 m (HL komulatif). Tekanan yang hilang

dari Intake ke Reservoar sebesar 0,164 atm dari tekanan fluida air awal (0,9 atm).

Kata Kunci : Jaringan pipa transmisi, jaringan pipa distribusi, kebutuhan air, kehilangan energi tekanan,

profil memanjang

1. PENDAHULUAN

Penggunaan pipa banyak digunakan oleh umum, baik perusahaan-perusahan sebagai pendistribusian

air minum, minyak maupun gas bumi. Demikian juga dengan kebutuhan air pada rumah tangga, penggunaan

pipa ini paling banyak digunakan baik untuk penyaluran air bersih maupun sanitasi. dikarenakan pipa

merupakan sarana pendistribusian fluida yang murah, memiliki berbagai ukuran dan bentuk penampang.

Baik berpenampang lingkaran maupun kotak. bahan pipa bermacam-macam, yaitu baja, plastik, PVC,

tembaga, kuningan, acrylic, dan lain sebagainya. Pada penelitian sekaligus perencanaan jaringan pipa untuk

Sarana Air Bersih dengan sistem gravitasi dengan menggunakan kombinasi diameter pipa berbeda dengan

jarak jaringan pipa 3,6 km.

Perencanaan sistem jaringan pipa Sarana Air Bersih (SAB) dilaksanakan di Desa Tangai Jaya

Kecamatan Mentebah Kabupaten Kapuas Hulu dalam program Community Water Services and Health

Project (CWSHP) yang diselenggarakan oleh Direktorat Jenderal Pengendalian Penyakit dan Penyehatan

Lingkungan Departemen Kesehatan, khususnya Dinas Kesehatan Kapuas Hulu melalui dana hibah Asean

Development Bank (ADB).

Kebutuhan air yang harus dipenuhi akan menentukan tipe dan ukuran sistem pipa transmisi dan pipa

distribusi jaringan pipa yang di inginkan. Bila tekanan rendah, maka akan menimbulkan masalah dalam

pentransmisian dan pendistribusian jaringan pipa. Namun bila tekanan terlalu besar akan menyebabkan

kehilangan energi. Fluida, terutama air dan gas merupakan zat yang tidak bisa lepas dalam kehidupan kita

sehari-hari, dimanapun kita berada. Fenomena-fenomena dalam fluida cair dan pendistribusiannya dapat

dipelajari dalam ilmu fisika atau secara spesifik dapat di dalami dalam ilmu mekanika fluida, aliran dua fase

dan perpipaan. Dan dalam pendistribusian air tersebut sering sekali dipakai sambungan pipa (fittings), pipa

lengkung, maupun flange. Tetapi dalam pendistribusian fluida yang digunakan untuk membelokan arah

aliran fluida dipakailah pipa lengkung atau elbow. Pipa belokan maupun elbow terdiri dari bermacam-macam

klasifikasi, tergantung dari radius belokan, sudut belokan, maupun ada atau tidaknya tangent.

Pada dasarnya aliran fluida dalam pipa akan mengalami penurunan tekanan atau pressure drop

seiring dengan panjang pipa ataupun disebabkan oleh gesekan dengan permukaan saluran, kehilangan

tekanan (Head Loss) dan juga ketika aliran melewati sambungan pipa, belokan, katup, difusor, dan

mailto:[email protected]


sebagainya. Dan pada semua pipa belokan fluida akan mengalami pressure drop, termasuk pada pipa

belokan 900

dan 450, tetapi yang menjadi catatan perbedaan besar pressure drop tersebut terhadap jari- jari

belokan dan diameter pipa belokan tersebut.

2. LANDASAN TEORI

2.1. Mekanika Fluida

Mekanika fluida merupakan ilmu yang mempelajari keseimbangan dan gerakan zat cair maupun gas,

serta gaya tarik dengan benda–benda disekitarnya atau yang dilalui saat mengalir. Fluida dapat dibedakan

menjadi dua jenis, yaitu zat cair dan gas. Perbedaan antara keduanya juga bersifat teknis, yaitu berhubungan

dengan akibat gaya kohesif. Zat cair terdiri atas molekul-molekul tetap dan rapat dengan gaya kohesif yang

relatif kuat, sehingga cenderung mempertahankan volumenya dan akan membentuk permukaan bebas yang

rata dalam medan gravitasi. Sebaliknya gas, karena terdiri dari molekul-molekul yang tidak rapat dengan

gaya kohesif yang cukup kecil (dapat diabaikan). Sehingga volume gas dapat memuai dengan bebas dan

terus berubah. Secara mekanis, sebuah fluida adalah suatu substansi yang tidak mampu menahan tekanan

tangensial. Hal ini menyebabkan fluida pada keadaan diamnya berbentuk mengikuti bentuk wadahnya.

Istilah fluida sendiri di dalam mekanika fluida adalah zat yang yang akan berdeformasi terus menerus selama

dipengaruhi oleh tegangan geser. Tegangan geser terjadi apabila ada gaya tangensial pada sebuah

permukaan. Secara umum fluida dibagi dua, yaitu fluida statik dan fluida dinamik. Fluida statik adalah fluida

yang diam atau tegangan gesernya nol, atau tidak bergerak, sedangkan fluida dinamik adalah fluida yang

bergerak atau tegangan gesernya tidak nol.

2.2. Jenis – Jenis Aliran Fluida

Aliran fluida terbagi berdasarkan beberapa kategori, diantaranya berdasarkan sifat pergerakannya

adalah :

Uniform Flow

Merupakan aliran fluida yang terjadi dimana besar dan arah dari vektor-vektor kecepatan konstan dari

suatu titik ke titik selanjutnya pada aliran fluida tersebut.

Non Uniform Flow

Aliran yang terjadi dimana besar dan arah vektor-vektor kecepatan fluida selalu berubah terhadap lintasan

aliran fluida tersebut, hal ini terjadi apabila luas penampang medium fluida juga berubah.

Steady Flow

Merupakan aliran yang terjadi apabila kecepatannya tidak dipengaruhi oleh waktu, sehingga

kecepatannya konstan pada setiap titik pada aliran tersebut.

Non Steady Flow

Merupakan aliran yang terjadi apabila ada suatu perubahan kecepatan aliran tersebut terhadap perubahan

waktu.

Berdasarkan pengaruh tekanan terhadap volume, fluida dapat digolongkan menjadi 2 yaitu :

1. Fluida tak termampatkan (incompressible)

Pada kondisi ini fluida tidak mengalami perubahan dengan adanya perubahan tekanan, sehingga fluida tak

termampatkan.

2. Fluida termampatkan (compressible)

Pada keadaan ini, fluida mengalami perubahan volume dengan adanya perubahan tekanan, sehingga

fluida ini secara umum disebut fluida termampatkan.

Fluida dapat juga dibedakan berdasarkan kekentalannya, yaitu fluida nyata (viscous fluid) dan fluida

ideal (non viscous fluid). Fluida nyata adalah fluida yang memiliki kekentalan, fluida ini dapat kita jumpai

dalam kehidupan sehari-hari contohnya air dan udara. Sedangkan fluida ideal, tidak ada dalam kehidupan

sehari-hari dan hanya dipakai dalam teori dan kondisi-kondisi khusus saja.

Kemudian jenis aliran fluida berdasarkan gaya yang terjadi pada fluida dibedakan atas :

Aliran Laminar

Aliran dengan fluida yang bergerak dalam lapisan – lapisan, atau laminar –laminar dengan satu lapisan

meluncur secara lancar . Dalam aliran laminar ini viskositas berfungsi untuk meredam kecendrungan

terjadinya gerakan relative antara lapisan.

Aliran Turbulen

Aliran dimana pergerakan dari partikel – partikel fluida sangat tidak menentu karena mengalami

percampuran serta putaran partikel antar lapisan, yang mengakibatkan saling tukar momentum dari satu


bagian fluida kebagian fluida yang lain dalam skala yang besar. Dalam keadaan aliran turbulen maka

turbulensi yang terjadi membangkitkan tegangan geser yang merata diseluruh fluida sehingga

menghasilkan kerugian – kerugian aliran.

Aliran Transisi

Aliran transisi merupakan aliran peralihan antara aliran laminar dan aliran turbulen.

2.3. Bilangan Reynolds

Bilangan Reynolds aliran digunakan untuk menunjukkan sifat utama aliran, yaitu apakah aliran

adalah laminar, turbulen, atau transisi serta letaknya pada skala yang menuujukkan pentingnya secara relatif

kecenderungan turbulen berbanding dengan laminar.

dimana :

V = Kecepatan aliran fluida (m/s)

D = Diameter dalam pipa (m)

r = Massa jenis fluida (kg/m3)

m = Viskositas dinamik fluida (kg/m.s)

Pada fluida air, suatu aliran diklasifikasikan laminar apabila aliran tersebut mempunyai bilangan

Reynolds (Re) kurang dari 2300. Untuk aliran transisi berada pada bilangan 2300 < Re < 4000, disebut juga

sebagai bilangan Reynolds kritis. Sedangkan untuk aliran turbulen mempunyai bilangan Reynolds lebih dari

4000.

2.4. Rapat Jenis (Density)

Rapat jenis atau density (r ) adalah ukuran konsentrasi suatu zat dan dinyatakan dalam satuan massa

per satuan volume. Sifat ini ditentukan dengan cara menghitung ratio massa zat yang terkandung dalam suatu

bagian tertentu terhadap volume bagian tersebut. Hubungannya dapat dinyatakan sebagai berikut :

dimana :

m = Massa fluida (kg)

V = Volume fluida (m3)

Besar nilai rapat jenis dipengaruhi oleh temperatur, semakin tinggi temperatur maka kerapatan fluida

akan berkurang dikarenakan gaya kohesi dari molekulmolekul fluida menjadi berkurang.[2]

2.5. Viskositas

Viskositas fluida adalah ukuran ketahanan suatu fluida terhadap deformasi atau perubahan bentuk.

Viskositas dipengaruhi oleh temperatur, tekanan, kohesi dan laju perpindahan momentum molekularnya.

Viskositas zat cair cenderung menurun dengan seiring bertambahnya kenaikan temperatur hal ini disebabkan

gaya – gaya kohesi pada zat cair bila dipanaskan akan mengalami penurunan dengan semakin bertambahnya

temperatur pada zat cair yang menyebabkan berturunnya viskositas dari zat cair tersebut.

Viskositas dibedakan atas dua macam yaitu :

1. Viskositas kinematik, adalah perbandingan antara viskositas mutlak terhadap rapat jenis / density

dimana :

= Nilai dari viskositas mutlak atau viskositas dinamik (kg./m.s)

= Nilai kerapatan massa fluida (kg/m3)

2. Viskositas dinamik atau viskositas

mutlak mempunyai nilai sama dengan hukum viskositas Newton.

dimana :

= Tegangan geser pada fluida (N/m2)

du/dy = Gradient kecepatan ((m/s)/m)

................................................................... (2.1)

......................................................... (2.2)

......................................................... (2.3)

...................................................... (2.4)


2.6. Debit Aliran Fluida

Debit aliran fluida merupakan rumus yang digunakan untuk menghitung kecepatan aliran fluida,

yaitu sebagai berikut :

Kemudian dari persamaan kontinuitas akan didapat :

maka kecepatan aliran dalam suatu penampang adalah :

dimana :

Q = Debit aliran (m3/s)

A = Luas penampang (m2)

∨ = Kecepatan aliran fluida (m/s)

V = Volume fluida (m3)

2.7. Fluida Newtonian dan Fluida Non-Newtonian

Fluida berdasarkan tegangan geser yang dihasilkan dibagi menjadi dua macam yaitu fluida

Newtonian dan fluida Non- Newtonian. Fluida Newtonian merupakan fluida yang memiliki hubungan linear

antara rate of share dan besarnya tegangan geser yang terjadi pada permukaan dinding pipa dan laju

perubahan bentuk yang terjadi. Dapat diartikan bahwa viskositas dinamik fluida konstan. Sedangkan fluida

Non-Newtonian merupakan fluida yang memiliki hubungan tidak linear antara tegangan geser yang terjadi

dan laju perubahan bentuknya. Umumnya zat cair yang encer dan gas merupakan jenis fluida yang bersifat

Newtonian, sedangkan suatu zat hidrokarbon yang berantai panjang dan kental bersifat Non-Newtonian.

Sementara suatu zat tiksotropik mempunyai viskositas yang tergantung pada perubahan zat langsung

sebelumnya dan memiliki kecenderungan mengental apabila fluida tersebut diam, contohnya adalah tinta

cetak. Lalu plastik ideal merupakan hubungan tegangan searah tertentu dan hubungan linear yang konstan

antara tegangan geser dan laju perubahan bentuk.

Gambar 1 Diagram Rheologi

[2]

2.8. Persamaan Kontinuitas

Prinsip dasar persamaan kontinuitas adalah massa tidak dapat diciptakan dan tidak dapat

dimusnahkan, dimana massa dalam suatu sistem yang konstan dapat dinyatakan dengan rumus :

Jika aliran fluida bersifat incompressible dan steady flow, maka persamaan menjadi :

dimana :

Q = Debit aliran (m3/s)

.................................................................. (2.6)

...................................................................... (2.5)

......................................................... (2.7)

.......................................................... (2.8)


A = Luas penampang (m2)

∨ = Kecepatan aliran (m/s)


1 = Masuk dalam sistem

2 = Keluar batas sistem

2.9. Persamaan Bernoulli

dimana :



P = Tekanan pada suatu titik aliran fluida (Pa)

g = Percepatan gravitasi (m/s2)

z = Tinggi suatu titik dari permukaan (m)

Tabel 1 Sifat –Sifat Fisika Air

Suhu 0C

Berat

N/m3

Kerapatan

kg/m3

Viskositas

x 103 N-

s/m2

Viskositas

kinematik

x 106

m2/s

Tegangan

permuka

an ѵ x 102

N/m

Tinggi

Tekanan

uap p/ .†

m

Modulus

elastisitas

curahan

x 10-7

N/m2

0 9806 999,9 1,792 1,792 7,62 0,06 204

5 9807 1000,0 1,519 1,519 7,54 0,09 206

10 9804 999,7 1,308 1,308 7,48 0,12 211

15 9798 999,1 1,140 1,141 7,41 0,17 214

20 9789 998,2 1,005 1,007 7,36 0,25 220

25 9778 997,1 0,894 0,897 7,26 0,33 222

30 9764 995,7 0,801 0,804 7,18 0,44 223

35 9749 994,1 0,723 0,727 7,10 0,58 224

40 9730 992,2 0,656 0,661 7,01 0,76 227

45 9711 990,2 0,599 0,605 6,92 0,98 229

50 9690 988,1 0,549 0,556 6,82 1,26 230

55 9666 985,7 0,506 0,513 6,74 1,61 231

60 9642 983,2 0,469 0,477 6,68 2,03 228

65 9616 980,6 0,436 0,444 6,58 2,56 226

70 9589 977,8 0,406 0,415 6,50 3,20 225

75 9560 974,9 0,380 0,390 6,40 3,96 223

80 9530 971,8 0,357 0,367 6,30 4,86 221

85 9499 968,6 0,336 0,347 6,20 5,93 217

90 9466 965,3 0,317 0,328 6,12 7,18 216

95 9433 961,9 0,299 0,311 6,02 8,62 211

100 9399 958,4 0,284 0,296 5,94 10,33 207

2.10. Aliran dalam Saluran Tertutup

Saluran tertutup atau saluran pipa biasanya digunakan untuk mengalirkan fluida di bawah tekanan

atmosfer (tampang aliran penuh), karena apabila tekanan di dalam pipa sama dengan tekanan atmosfer (zat

cair di dalam pipa tidak penuh), maka aliran termasuk dalam pengaliran terbuka. Fluida yang dialirkan

melalui pipa bisa berupa zat cair atau gas dan tekanan bisa lebih besar atau lebih kecil dari tekanan atmosfer.

Tekanan atmosfer adalah tekanan dipermukaan zat cair di sepanjang saluran terbuka. Pada pipa yang

alirannya tidak penuh dan masih ada rongga yang berisi udara maka sifat dan karakteristik alirannya sama

dengan aliran pada saluran terbuka. Untuk aliran tidak mampu mampat (incompressible) dan steady di dalam

pipa, dinyatakan dalam kerugian tinggi tekan. Untuk perhitungan dalam pipa umumnya dipakai persamaan

Darcy Weisbach. Persamaan Darcy Weisbach adalah sebagai berikut :

.............................................. (2.9)


dimana :

L = Panjang pipa (m)

V = Kecepatan rata-rata aliran fluida (m/s)

f = Factor gesek (tidak berdimensi)

D = Diameter pipa (m)


2.11. Kehilangan Energi (Head Loss)

Adanya kekentalan pada fluida akan menyebabkan terjadinya tegangan geser pada waktu bergerak.

Tegangan geser ini akan merubah sebagian energi aliran menjadi bentuk energi lain seperti panas, suara dan

sebagainya. Pengubahan bentuk energi tersebut menyebabkan terjadinya kehilangan energi. Secara umum

head loss dibagi menjadi dua macam, yaitu : Head loss mayor , terjadi akibat adanya ke kentalan zat cair dan

turbulensi karena adanya kekasaran dinding batas pipa dan akan menimbulkan gaya gesek yang akan

menyebabkan kehilangan energi di sepanjang pipa dengan diameter konstan pada aliran seragam. Kehilangan

energi sepanjang satu satuan panjang akan konstan selama kekasaran dan diameter tidak berubah. Head loss

minor, kehilangan energi akibat perubahan penampang dan aksesoris lainnya. Misalnya terjadi pada

perubahan arah seperti pembelokan (elbow), bengkokan (bends), pembesaran tampang (expansion), serta

pengecilan penampang (contraction). Kehilangan energi sekunder atau head loss minor ini akan

mengakibatkan adanya tumbukan antara partikel zat cair dan meningkatnya gesekan karena turbulensi serta

tidak seragamnya distribusi kecepatan pada suatu penampang pipa. Adanya lapisan batas terpisah dari

dinding pipa maka akan terjadi olakan atau pusaran air. Adanya olakan ini akan mengganggu pola aliran

laminer sehingga akan menaikkan tingkat turbulensi. Dalam mencari nilai head loss, nilai dari faktor gesek

juga diperlukan. Persamaan untuk mencari faktor gesek ( f ) adalah sebagai berikut :

Aliran Turbulen

Aliran Laminar

2.12. Kehilangan Energi (tekanan)

Untuk menghitung kehilangan energi (head loss) pengaliran air pada pipa, dapat menggunakan

rumus Hanzen Williams, yang telah dikonversi ke metrik unit oleh konsultan sebagai berikut :

dimana :

HL = Kehilangan tinggi tenaga (m)

Q = Debit aliran (liter/s)

C = Koefisien kekasaran Pipa dari Hazen dan William

L = Panjang Pipa (m)

D = Diameter pipa (mm)

2.13. Kehilangan Energi Akibat

Sambungan-Sambungan Pipa dan Belokan Pipa berdasarkan rumus Darcy – Weisbach :

....................................................... (2.10)

.............................................................. (2.11)

............................................. (2.13)

.......................................... (2.14)

................................................................. (2.12)


dimana :

hf = Kehilangan tinggi tenaga (m)


K = Koefisien yang besarnya ditentukan oleh tipe sambungan dan atau sudut belokan pipa


Tabel 2 Koefisien Hazen William

Tabel 3 Nilai k untuk Pipa Belokan sebagai fungsi R/D

R/D 1 2 4 6 10 16 20

k 0.35 0.19 0.17 0.22 0.32 0.38 0.42

Pada analisis aliran fluida dalam pipa ketika berada disekitar pintu masuk atau inlet pipa aliran

dianggap seragam atau belum berkembang penuh. Seperti pada banyak sifat lainnya dari aliran pipa, aliran

berkembang penuh berkorelasi dengan bilangan Reynolds. Persamaan aliran

berkembang penuh adalah sebagai berikut :

2.14. Belokan Pipa

Belokan pipa merupakan suatu jenis pipa yang dipasang untuk merubah arah aliran. Perubahan arah

aliran ini bisa dalam bentuk sudut 450, 22 1/2

0, 11 3/4

0 atupun 90

0. Belokan pipa juga ada dalam bentuk short

radius ataupun long radius. Secara umum belokan pipa (elbow) atau bend pipe ini mempunyai berbagai

macam ukuran standar dan juga tebuat dari beberapa tipe material yaitu steel, cast carbon steel, plastic

(PVC), kuningan, tembaga, dan lain sebagainya. Penggunaan belokan pipa ini hampir selalu ada dalam suatu

sistem perpipaan dikarenakan fungsinya sebagai alat untuk mengubah arah aliran. Penyambungan pipa-pipa

dengan belokan pipa ini ada dalam berberapa cara yaitu penyambungan menggunakan ulir, pengelasan,

perekat untuk jenis pipa PVC dan penyambungan menggunakan flens.

NILAI C JENIS PIPA

140 Asbestos Cement

130 Brass Tube

100 Cast Iron Tube

110 Concrete Tube

130 Copper Tube

60 Corrugated Steel Tube

120 Galvanized Tubing

NILAI C JENIS PIPA

130 Glass Tube

130 Lead Piping

140 Plastic Pipe

150 PVC Pipe

140 General Smooth Pipe

120 Steel Pipe

100 Steel Riveted Pipe

.......................................... (2.16)

..................................................... (2.15)

...................................... (2.17)

900

450

Gambar 2 Elbow 900 & Elbow 45

0


3. PERENCANAAN JARINGAN PIPA KOMBINASI DIAMTER BERBEDA

SISTEM GRAVITASI

3.1. Penentuan Jalur Pipa

Perencanaan jalur pipa ditentukan berdasarkan kondisi medan berdasarkan pengukuran beda tinggi

(elevasi). Pengukuran elevasi menggunakan GPS, dimulai dari titik nol (patok nol) sampai ke titik akhir

batas pengukuran jalur pipa. Dalam perencanaan penentuan jalur pipa di ukur jaraknya menggunakan

meteran per 50 m dan disesuaikan dengan kondisi medan. Batas akhir pengukuran jalur pipa di titik 71

(patok 71).

Ketinggian elevasi di titik nol (patok nol) 117 m diatas permukaan laut. Dimana titik nol ini

digunakan sebagai tempat pengumpul sumber air baku (intake). Elevasi di titik 4 (patok 4) 108 m, dimana

titik tersebut digunakan sebagai tempat penampung sumber air baku (reservoar). Di titik terakhir (patok 71)

elevasinya 50 m yang digunakan sebagai Kran Umum (KU). Letak titik 71 berada di pemukiman penduduk

dengan total jarak jalur pipa 3,6 km.

3.2. Pengukuran Debit Sumber Air Baku Permukaan

Pengukuran debit dari mata air yang mengalir ke sungai (air permukaan) untuk perencanaannya

dilakukan pada musim kemarau (paceklik), dan jika mungkin dilakukan juga pada musim penghujan,

sehingga diperoleh angka realible yield yang ekstrim (mendekati kenyataan sebenarnya). Pengukuran debit

sumber air baku permukaan dalam perencanaan ini dilakukan dengan menggunakan metode tampung.

Metode ini hanya dapat digunakan untuk pengukuran sumber air yang biasanya dibentuk menjadi

sebuah terjunan. Cara ini cukup mudah dilakukan dan dipelajari sehingga banyak digunakan untuk

pengukuran, alat-alat yang diperlukan dalam pengukuran tersebut adalah :

Alat tampung digunakan memakai timba dengan ukuran 20 liter.

Stop watch atau arloji yang dilengkapi dengan stop watch

Alat-alat tulis untuk mencatat hasil pengukuran yang dilakukan (pengukuran sebaiknya dilakukan

berulang-ulang paling tidak 8 kali untuk mengoreksi pengukuran sebelumnya)

Gambar 3 Pengukuran Jalur Pipa

Gambar 4 Denah Sumber Air Baku (Pengukuran Debit Air) Metode Tampung

20

Liter

I

II

I II


3.3. Flowchart dan Langkah – Langkah Perencanaan Jaringan Pipa

Mulai

Survey

(pengumpulan data)

Perencanaan

(Membuat desain) Rencana Anggaran Biaya(RAB)

Membuat gambar

perencanaan

Gambar intake, reservoar,

KU & junction pipe)

Penentuan bahan / material Tidak

Perakitan / pekerjaan

jaringan pipa Gambar

perencanaan

Tidak

Ya

Uji tekan

Membuat komponen Membuat komponen

Apakah komponen sesuai

dengan perencanaan

Apakah perakitan sesuai

dengan perencanaan

Analisa pelaporan

Selesai

Gambar 5 Diagram Alir Metodologi Penelitian Dalam Perencanaan Jaringan Pipa


4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Profil Memanjang Jaringan Pipa Sistem Gravitasi

Hasil pengukuran jalur pipa sebagai jaringan pipa dalam perencanaan Sarana Air Bersih (SAB) di

Desa Tangai Jaya Kecamatan Mentebah Kabupaten Kapuas Hulu ditampilkan dalam bentuk gambar / grafik.

Grafik profil memanjang jaringan pipa berdasarkan hasil pengukuran Elevasi (beda tinggi) dengan

pengukuran jarak yang berdasarkan titik awal (nol) sampai ke titik akhir. Titik awal ditandai dengan patok

nol dan titik akhir sampai ke titik 71 (patok 71), seperti terlihat pada gambar 6 di bawah ini.

4.2. Perhitungan Debit Sumber Air Baku

Pengukuran debit sumber air baku dilakukan dengan metode tampung. Pengukuran dilakukan dua (2)

kali tahap. Tahap pertama sebanyak 9 kali begitu juga tahap kedua sebanyak 9 kali. Hasil perhitungan debit

sumber air baku ditampilkan dalam bentuk tabel 4.

Tabel 4 Hasil Perhitungan Debit Sumber Air Baku

No Pengukuran Waktu (dtk) Debit Air (Q) Liter/Detik

Tahap I 1,62 12,55

Tahap II 1,37 14,65

Rata - rata 1,50 13,60

4.3. Perhitungan Kehilangan Energi (Head Loss)

4.3.1. Perhitungan Head Loss Total dari Intake ke Reservoar

Hasil perhitungan Head Loss total dari intake ke reservoar dengan jarak (L= 200 m). Perhitungan

Head Loss total berdasarkan data – data perencanaan yang sudah diperoleh disaat pengukuran, yaitu elevasi,

debit air, jarak jalur pipa dan diameter pipa. Pipa yang digunakan dalam perencanaan menggunakan pipa

PVC SNI. Pipa PVC SNI yang digunakan untuk mengalirkan fluida air dari intake ke reservoar dengan

diamter (D = 3 inchi = 90 mm). Hasil perhitungan Head Loss total dari Inteke ke Reservoar berdasarkan

rumus Hanzen Williams, yang telah dikonversi ke metrik unit oleh konsultan ditampilkan dalam bentuk

tabel.

Tabel 5 Hasil Perhitungan Head Loss dari Intake ke Reservoar

No. Jarak Jarak Elevasi Q C D HL HL Sisa

Patok (m) Kumulatif (m) (l/dt) (mm) (m) Kumulatif Tekan

(m) (m) (m)

P0 0,00 0,00 117,00 13,60 150,00 90,00 0,00 0,00 0,00

P1 50,00 50,00 116,00 13,60 150,00 90,00 2,12 2,12 1,00

P2 50,00 50,00 115,00 13,60 150,00 90,00 2,12 4,24 -1,12

P3 50,00 50,00 113,00 13,60 150,00 90,00 2,12 6,36 -1,24

P4 50,00 50,00 108,00 13,60 150,00 90,00 2,12 8,46 -1,64

Gambar 6 Profil Memanjang Jalur Pipa


4.3.2. Perhitungan Head Loss Total dari Reservoar ke Pipa Distribusi

Hasil perhitungan Head Loss total dari Reservoar ke Pipa Distribusi dengan jarak (L= 3.400 m).

Perhitungan Head Loss total berdasarkan data – data perencanaan yang sudah diperoleh disaat pengukuran,

yaitu elevasi, debit air, jarak jalur pipa dan diameter pipa. Pipa yang digunakan dalam perencanaan

menggunakan pipa PVC SNI. Pipa PVC SNI yang digunakan untuk mengalirkan fluida air dari reservoar ke

pipa distribusi dengan sambungan pipa diamter berbeda dari 3 inchi = 90 mm, ke 2 inchi = 63 mm dan 1,5

inchi = 50 mm. Hasil perhitungan Head Loss total dari reservoar ke pipa distribusi berdasarkan rumus

Hanzen Williams, yang telah dikonversi ke metrik unit oleh konsultan ditampilkan dalam bentuk tabel 6.

Tabel 6 Hasil Perhitungan Head Loss dari Reservoar ke Pipa Distribusi No. Jarak Jarak Elevasi Q C D HL HL Sisa

Patok (m) Kumulatif (m) (l/dt) (mm) (m) Kumulatif Tekan

(m) (m) (m)

P0 = P4 0,00 0,00 104,00 0,27 150,00 90,00 0,01 0,01 0,00

P5 - P10 400,00 400,00 85,00 0,27 150,00 90,00 0,02 0,03 22,99

P11 - P20 500,00 900,00 65,00 0,27 150,00 90,00 0,02 0,05 42,97

P21 - P30 500,00 1400,00 58,00 0,27 150,00 90,00 0,01 0,06 49,95

P31 - 036 400,00 1800,00 56,00 0,27 120,00 90,00 0,02 0,09 51,94

P37 - P46 480,00 2280,00 53,00 0,27 120,00 63,00 0,14 0,23 54,91

P47 - P57 478,00 2758,00 53,00 0,27 120,00 63,00 0,04 0,27 54,77

P58 - P62 142,00 2900,00 53,00 0,27 120,00 63,00 0,20 0,47 54,73

P63 - P71 700,00 3600,00 50,00 0,27 120,00 50,00 0,00 0,47 57,53

4.3.3. Kecepatan Aliran

Kecepatan aliran pada pipa PVC 3 inchi yang masuk ke dalam Reservoar, diperoleh dengan cara

mengisi bak Reservoar yang mempunyai volume 16 m3. Dengan menggunakan stopwatch pada saat fluida air

penuh dalam bak Reservoar, maka di peroleh waktu 60 menit (360 detik). Kecepatan aliran dapat

dihitungan dengan rumus :

Kecepatan aliran pada pipa PVC 90 mm, 63 mm sampai ke pipa PVC 1,5 inchi di masing-masing

Kran Umum (KU) yang diameternya ¾ inchi, diperoleh dengan cara metode tampung menggunakan timba

Gambar 6 Kehilangan Energi Tekan dari Intake ke Reservoar

Gambar 7 Kehilangan Energi Tekan dari Reservoar ke Pipa Distribusi


dengan volume 2 liter (0,002 m3). Dengan menggunakan stopwatch pada saat fluida air penuh dalam timba,

maka di peroleh waktu rata 60 menit (360 detik). Kecepatan aliran dapat dihitungan dengan rumus :

Tabel 7 Hasil Perhitungan Debit Air di Kran Umum Diameter Pipa ¾ Inchi No Pengukuran Waktu (dtk) Debit Air (Q) Liter/Detik

KU I 169,20 0,12

KU II 162,00 0,12

KU III 162,00 0,12

KU IV 154,80 0,13

KU V 147,60 0,14

KU VI 144,00 0,14

KU VII 151,20 0,13

KU VIII 140,40 0,14

KU IX 169,20 0,12

Rata - rata 136,8 0,116

5. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari analisa yang telah dilakukan dalam perencanaan jaringan pipa Sarana Air Bersih (SAB) sistem

gravitasi dengan jarak 3.600 m (3,6 km) di Desa Tangai Jaya Kecamatan Mentebah Kabupaten Kapuas Hulu

dapat disimpulkan yaitu :

1. Kecepatan aliran dari Intake ke Reservoar dengan volume 16 m3 dengan diameter pipa 3 inchi tanpa

kombinasi = 0,073 m/det.

2. Kecepatan aliran dari Reservoar ke Pipa Distribusi melalui kombinasi diameter berbeda dari 3 inchi, 2

inchi, 1,5 inchi dan ¾ inchi dengan jarak jaringan pipa 3.400 m (3,4 km) melalui masing-masing Kran

Umum (KU) dengan metode tampung menggunakan volume timba 20 liter (0,02 m3) = 0,039 m/det.

3. Kehilangan energi (tekanan) dari Intake ke Reservoar tanpa kombinasi diamter berbeda dengan selisih

beda tinggi 9 m sebesar 8,46 m dan sisa tekan 1,64 m (0,164 atm) dari 0,9 atm. Sedangkan kehilangan

energi (tekanan) dari Reservoar ke Pipa Distribusi dengan sambungan pipa kombinasi diameter berbeda

dengan menggunakan Reducer 90 ke 63 mm dengan selisih beda tinggi 52 m sebesar 0,11 m dan sisa

tekan 37,13 m pada jarak 900 m dan kehilangan energi (tekanan) dengan menggunakan reducer 63 ke 50

mm dengan selisih beda tinggi 58 m sebesar 0,36 m dan sisa tekan 20,40 m, sehingga kehilangan energi

(tekanan) total sebesar 0,47 m dan sisa tekan total 57,53 mm (5,753 atm) dari 5,8 atm.

5.2. Saran

Perlu adanya usaha-usaha untuk mengurangi terjadinya kehilangan energi (tekanan) pada sambungan

pipa kombinasi diamter berbeda.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Prof. Dr. Ir. Indarto, D.E.A untuk arahan dan bimbingan

sehingga artikel ini dapat ditulis. Terima kasih juga kepada konsersium program Community Water Services

and Health Project (CWSHP) yang telah memberikan komentar yang berharga.

DAFTAR PUSTAKA

Victor L. Streeter dan E. Benjamin Wylie, 1996, Mekanika Fluida Edisi Delapan, Jilid 1, Penerbit Erlangga,

Jakarta.

Victor L. Streeter dan E. Benjamin Wylie, 1991, Mekanika Fluida Edisi Delapan, Jilid 2, Penerbit Erlangga,

Jakarta.

Dr. Ir. Bambang Triatmodjo, 1992 / 1993, Mekanika Fluida, Pusat Antar Universitas Ilmu Teknik

Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.

Depkes RI. 2008, Perencanaan Air Bersih Pedesaan, Community Water Services and Health Project,

Jakarta.

analisa head loss sistem jaringan pipa pada …

Documents