Ujian Tengah Semester Sistem Mekanikal dan Elektrikal Gedung

Departemen Teknik mesin FT UI

UJIAN TENGAH SEMESTER

SISTEM MEKANIKAL DAN ELEKTRIKAL GEDUNG RANCANGAN SISTEM PEMIPAAN

AIR BERSIH, AIR PANAS DAN AIR KOTOR

GEDUNG 10 LANTAI

Kelompok 2Ridho Ernandi

1006659943Muhammad Hizbullah

1006758571Muhammad Rizky

1106139576Aldi Suyana

Dan Dustrianto

Aziz Fahmiriza

Ryan Hutama

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK, 2014Soal :

Desainlah sistem perpipaan gedung 10 lantai, dimana pada tiap-tiap lantai memiliki 10 kamar. Pada setiap kamar tersebut terdapat kamar mandi yang berisi shower (pancuran mandi), westafel serta kloset dan semprotannya.

Keterangan:

Sumber buku referensi yang digunakan adalah buku perancangan dan pemeliharaan sistem plambing karya Soufyan Moh. Noerbambang dan Takeo Morimura.

Jawaban :

Berikut ini merupakan gambaran dari gedung yang akan di buat sistem perpipaannya :

Silahkan di isi dengan gambar 2D beserta dimensinya:

gedung 10 lantai

denah lantai

denah kamar mandi

1. Sistem perpipaan air dingin

a. Menghitung pemakaian air per jam

Keperluanpenggunaan air untuk 1 kali (Liter)penggunaan per jam pemakaian air per jam (Liter/jam)

kloset (dengan tangki gelontor)13339

semprotan 10330

bak cuci tangan biasa10110

pancuran mandi40140

Total119

Berdasarkan tabel 3.13 pada buku referensi tentang pemakaian air tiap alat plambing, laju aliran airnya dan ukuran pipa cabang piapa air, kami menentukan Pemakaian air untuk satu kamar:

Karena terdapat 100 kamar pada gedung tersebut maka total pengggunaan air tersebut selama 1 jam adalah: 11900 Liter/jam.

Untuk mencapai tekanan yang diizinkan, kami membagi dua aliran air dari pipa utama yang keluar dari rooftank. 3 lantai teratas, air dialirkan ke kamar-kamar dengan bantuan pompa booster, sedangkan pada lantai yang lain (lantai 1 samapai 7) air mengalir akibat gaya gravitasi saja.

b. Menghitung Head Losses aliran pada pipa dan sambungan

Istilah head losses muncul sejak diawalinya percobaan-percobaan hidrolika abad ke sembilan belas, yang sama dengan energi persatuan berat fluida. Namun perlu diingat bahwa arti fisik dari head losses adalah kehilangan energi mekanik persatuan massa fluida. Sehingga satuan head losses adalah satuan panjang yang setara dengan satu satuan energi yang dibutuhkan untuk memindahkan satu satuan massa fluida setinggi satu satuan panjang yang bersesuaian.

Head losses atau rugi-rugi aliran terbagi menjadi

dua bagian, yaitu :

1. Head losses mayor (rugi mayor) adalah besar nilai kehilangan energi yang diakibatkan oleh gesekan antara fluida dengan dinding pipa lurus yang mempunyai luas penampang yang tetap.

2. Head losses minor (rugi minor) adalah besar nilai kehilangan energi aliran fluida di dalam pipa yang disebabkan oleh perubahan luas penampang jalan aliran, entrance, fitting, dan lain sebagainya.

Adapun kerugian-kerugian aliran (head losses) tersebut, ialah :

Kerugian Mayor

Kerugian mayor dapat diketahu dengan menggunakan grafik Hazen-Williams, pada sumbu horizontal grafik tersebut nilai kerugian tekanan akibat gesekan sepanjang pipa lurus dapat diketahui nilainya jika minimal 2 parameter lain ditentukan yaitu, debit air, kecepatan air atau diameter pipa.

Pada kasus ini kami menggunakan pipa jenis baja karbon, yang mana grafik Hazen-Williamsnya dapat dilihat pada buku rujukan gambar 3.62

Kerugian Minor

Kerugian minor dapat dilihat pada tabel 3.18 pada buku rujukan yaitu

c. Menghitung diameter pipaSebelum menentukan diameter pipa kita tentukan dahulu debit aliran yang mengalir pada tiap-tiap pipa sesuai dengan kebutuhan (lihat tabel 3.13 pada buku rujukan), terlihat pada buku rujukkan bahwa laju aliran untuk kloset (dengan tangki gelontor) sebesar 15 l/menit, untuk pancuran kloset sebesar 12 l/menit, bak cuci tangan biasa sebesar 15 l/menit dan pancuran mandi sebesar 12 l/menit. Setelah itu kita tentukan kecepatan aliran dimana nilainya diantara 0,9 m/s dan 2 m/s.

Untuk menentukan diameter pipa-pipa kami akan melakukan perhitungan pada sebuah kamar saja di lantai paling dasar, dimana kamar tersebut memiliki panjang pipa terpanjang dan memiliki sambungan terbanyak. Setelah hasilnya diketahui, kami akan membandingkan dengan sebuah kamar pada lantai 7 dan kamar pada lantai 10 untuk memastikan tekanan air sesuai dengan standard yang ada.

Berikut merupakan gambaran mengenai skema perpipaan yang akan kami rancang:

(perpiaan dari roof tank-sepanjang shaft- pipa utama lantai 1- pipa kamar no 10 di lantai 1)

Tolong di buat di Inventor:

Kalo mentok ngga bisa, pake aja gambar ini

Berikut ini merupakan tabel perhitungan pipa dan alirannya berdasarkan grafik Hazen-Williams (Gmb 3.62 pada buku rujukan):

PipaDebit air (l/menit)Panjang Pipa (m)Diameter Pipa (mm)Head loss pipa per meter (mm kolom air/m)kecepatan air (m/s)

A-B54003250201,8

B-C378016225161,5

C-D32404200251,7

D-E27004175301,7

E-F21604150401,9

F-G16204125401,4

G-H10804100502

H-I5401080701,8

I-J2704501401,9

J-K1624401601,8

K-L548251801,4

I-M2704501401,9

M-N542251801,4

M-O1626401601,8

O-P544,5251801,4

P-Q272,75201701,3

P-K.1.10273,5201701,3

Q-S.1.10122151600,9

Q-W1.10153152001,1

d. Menghitung head loss sepanjang pipa dari roof tank sampai westafel pada kamar no 10 di lantai 1.

Head Loss Mayor

Kami akan menentukan head loss sepanjang pipa dari roof tank hingga westafel kamar no 10 di lantai 1 dikarenakan head lossnya memiliki nilai yang terbesar, hal ini diakibatkan pada westafel kamar no 10 di lantai 1 memiliki panjang pipa terpanjang dan melalui katup terbanyak.

Berdasarkan perhitungan sebelumnya telah diketahui parameter mengenai panjang pipa dan nilai head loss pipa per meter untuk masing-masing ukuran, berikut merupakan tabel perhitungannya:

PipaPanjang Pipa (m)Head loss pipa per meter (mm kolom air/m)Head loss pipa

A-B32060

B-C1616256

C-D425100

D-E430120

E-F440160

F-G440160

G-H450200

H-I1070700

I-J4140560

I-M4140560

M-O6160960

O-P4,5180810

P-Q2,75170467,5

Q-W1.103200600

Total head loss5713,5

Jadi total head loss mayor sepanjang pipa dari roof tank hingga westafel pada kamar no 10 lantai 1 sebesar 5713,5mm atau 5,7135m kolom air.

Head Loss Minor

Head loss minor dapat dihitung dengan mengalikan jumlah alat plambing yang menyebabkan head loss (selain pipa) dengan nilai panjang ekivalen head lossnya yang dapat dilihat pada tabel 3.18 pada buku rujukan.

Berikut merupakan tabulasi perhitungannya:

jenis diameter pipa (mm)Jumlahpanjang ekivalen per satuan alat (mm)panjang ekivalen total (mm)

Belokan 90o250188

80133

5012,12,1

2510,90,9

2010,750,75

1510,60,6

T-90o aliran lurus250155

200144

175133

15011,81,8

12511,51,5

10011,21,2

8010,90,9

5010,60,6

4010,450,45

2510,270,27

2010,240,24

T-90o aliran belok50133

katup sudut1512,42,4

total head loss39,71

Jadi total head loss minor sepanjang aliran tersebut sebesar 39,71mm atau 0,03971m kolom air.

Head Loss Total

Head loss total dapat dihitung dengan menjumlahkan head loss mayor ditambah head loss minor. Maka:

Head loss total = Head loss mayor + head loss minor

= 5,7135m + 0,03971m

.

= 5,75321m kolom airTekanan air pada westafel

Tekanan air pada westafel dapat dihitung dengan:

Tekanan air pada westafel= Head (wastafel sampai roof tank) Total Head Loss

= 40 m- 5,75321 m

= 34,25 m kolom air

= 33,565 kg/cm2

Tekanan tersebut jauh lebih besar dari tekanan yang di izinkan uktuk westafel yang sebesar 0,7 kg/cm2, sehingga diperlukan variabel drive valve untuk mengurangi tekanan yang besar tersebut.

e. Mencari spesifikasi pompa buster

Pompa pada umumnya memiliki 2 parameter yang dapat dilihat, yaitu debit dan tekanan. Pada kasus ini, debit pompa dihitung berdasarkan keperluan 3 lantai teratas, yaitu lantai 8, 9 dan 10. Pada tiap lantai seperti yang telah kita ketahui sebelumnya memerlukan debit 540 l/menit. Maka debit pompa yang dibutuhkan untuk tiga lantai sebesar 1620 l/menit.Dari 3 lantai teratas, kami menilai bahwa tekanan westafel pada kamar no 10 pada lantai 10 memiliki head loss yang paling rendah, dikarenakan pada lantai 10 head ketinggian dari roof tank lebih kecil dari pada lantai 9 dan 8, westafel pada kamar 10 memiliki lintasan pipa yang terpanjang dibandingkan alat-alat yang lain. Sehingga untuk menghitung tekanan minimal pompa yang dibutuhkan sebesar:

Tekanan yang pompa

= Head Loss + Head yang diperlukan di westafel Head

ketinggian dari roof tank

= 4,7375 + 0,714 - 4

= 1,4515m

DAFTAR PUSTAKA

Soufyan Moh. Noerbambang dan Takeo Morimura.1984. Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing. Bandung: Pradnya Paramitha

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS INDONESIA 13