perancangan sistem perpipaan air bersih di sejahtera

PERANCANGAN SISTEM PERPIPAAN AIR

BERSIH DI SEJAHTERA FAMILY HOTEL AND

APARTMENT

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Diajukan Oleh : Edwardus Arham Jonathan

NIM : 015214085

Kepada : PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

2007

THE DESIGNING OF WATER PIPING SYSTEM ON SEJAHTERA FAMILY HOTEL AND

APARTMENT

FINAL PROJECT Presented as Partial Fulfillment of the Regurements

to Obtain the Sarjana Teknik Degree

In Mechanical Engineering

By :

Edwardus Arham Jonathan

Student Number : 015214085

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2007

ii

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING

TUGAS AKHIR

PERANCANGAN SISTEM PERPIPAAN AIR BERSIH DI

SEJAHTERA FAMILY HOTEL AND APARTMENT

OLEH :

EDWARDUS ARHAM JONATHAN

NIM : 015214085

Telah disetujui :

Dosen Pembimbing I

Budi Sugiharto S.T., M.T. Tanggal, Oktober 2007

iii

HALAMAN PENGESAHAN UJIAN

TUGAS AKHIR

PERANCANGAN SISTEM PERPIPAAN AIR BERSIH DI SEJAHTERA

FAMILY HOTEL AND APARTMENT

Yang dipersiapkan dan disusun oleh : Edwardus Arham Jonathan

NIM : 015214085

Telah dipertahankan di hadapan dewan penguji Pada tanggal 06 Oktober 2007

Susunan Dewan Penguji :

Ketua

I Gusti Ketut Puja, ST, MT _______________

Sekretaris

Wibowo Kusbandono, ST, MT, _______________

Anggota

Budi Sugiharto, S.T, M.T. _______________

Yogyakarta, Oktober 2007

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta

Dekan

Ir. Greg. Heliarko, SJ., SS., B.ST., MA., M.Sc.

iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

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

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

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

ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam

naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 6 Oktober 2007


v

HALAMAN PERSEMBAHAN

Tugas akhir ini saya persembahkan kepada:

• Tuhan Yesus Kristus yang selalu mendampingi dan menjadi pegangan hidupku. Terima

kasih Tuhan telah memberiku terang dan jalan.

• Papi dan Mami yang telah memberikan segalanya padaku, baik material, spiritual dan

financial dengan kasih sayang

• Cece, koko dan adikku yang selalu menyemangatiku

• Sahabat dan teman-temanku yang selalu memberiku semangat dan motivasi, terima kasih

telah memberikan perhatian dan bantuan.

vi

MOTTO

• Jenius adalah 1% inspirasi dan 99% kerja keras. Tidak ada

yang menggantikan Kerja Keras.

• Sukses adalah hak saya, kesuksesan milik anda, milik saya

dan milik siapa saja yang benar-benar menyadari,

menginginkan dan memperjuangkan dengan sepenuh hati.

vii

INTISARI

Perancangan sistem perpipaan air bersih di Sejahtera Family Hotel and Apartment bertujuan merancang sistem perpipaan agar didapat kapasitas aliran yang seragam pada setiap keran.

Pada perancangan ini menggunakan pipa dengan bahan ASTM A 54 grade B dengan ukuran pipa yang digunakan adalah pipa 3 inch dan pipa 3/4 inch schedule 5.

Hasil yang diperoleh dengan kapasitas tangki atas 34200 liter, dengan kapasitas pompa 0,0238 m3 / menit dan daya 2,2 kW, pompa yang digunakan buatan Torishima Pump MFG. Co. Ltd. tipe 40-315.

viii

ABSTRACT

The aimed design of water piping system on Sejahtera Family Hotel and Apartment was the same capasity at the throttle in every room. At this design uses materil ASTM A 54 grade B, with pipe nominal diameter 3 inch and 3/4 inch schedule 5. From this calculation got reservoir capacity is 34200 liters, flow capacity 0.0238 m3 / minute, with power 2.2 kW, uses pump prodused by Torishima Pump MFG. Co. Ltd type 40-315.

ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat

dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus ditempuh untuk

memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Dalam Tugas Akhir ini akan dibahas

mengenai perancangan sistem perpipaan air bersih di Sejahtera Hotel Family and

Apartment

Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih atas segala bantuan,

saran dan fasilitas, sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan, kepada :

1. Tuhan Yang Maha Esa, yang telah menciptakan bumi beserta isinya untuk

dapat dipelajari agar dapat lebih memahami keagungan-Nya.

2. Romo Ir. Greg. Heliarko, SJ., SS., B.ST., MM., M.Sc., selaku Dekan Fakultas

Teknik Universitas Sanata Dharma.

3. Bapak Rines Alapan, M.T, selaku dosen Pembimbing akademik.

4. Bapak Budi Sugiharto, S.T, M.T. selaku dosen pembimbing utama Tugas

Akhir.

5. Segenap Dosen, Karyawan, dan seluruh Civitas Akademika Universitas

Sanata Dharma Yogyakarta.

6. Bapak Tony Arham Rachmat Jonathan S.E, dan Ibu Willhelmina B Liahwan,

yang telah memberi dukungan baik material maupun spiritual dan untuk

x

kakakku Rosilawati, Christianus, Alamsyah, Novitawati dan adikku Yulita

atas dukungan selama saya menempuh pendidikan ini.

7. Bude Yati, mas Eko, mbak Eka, mas Hari, mbak Weni, mas Gun, mbak

Krisna, mas Yuli, mbak Tuti, yang telah memberi naungan dan semangat

dalam menyelesaikan skripsi ini.

8. Sehabatku Andreas, Wawan, Widhi, Sahono , Warisman, Ari, Andi, Fendi,

Bayu, Wisnu jatisetiawan, Wisnu sanjaya, Rani, Iin, Iin Wonosari, Amy, dan

semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir

ini.

Usaha yang penulis lakukan sudah semaksimal mungkin, tetapi penulis

menyadari bahwa penyusunan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu

penulis mohon maaf atas segala kekurangan dan kesalahan yang terdapat dalam

penyusunan naskah Tugas Akhir ini. Saran dan kritik yang bersifat membangun dari

semua pihak sangat penulis harapkan demi perbaikan di kemudian hari.

Akhir kata penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat memberikan

manfaat bagi semua pihak.

Penulis,


xi

DAFTAR ISI

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

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

HALAMAN PENGESAHAN UJIAN........................................................... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA......................................................... v

HALAMAN PERSEMBAHAN..................................................................... vi

MOTTO........................................................................................................... vii

KATA PENGANTAR.................................................................................... viii

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

DAFTAR GAMBAR...................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL........................................................................................... xiv

DAFTAR NOTASI / LAMBANG................................................................. xv

INTISARI........................................................................................................ xvi

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

1.1. Pendahuluan……........……………………………………………1

1.2. Tujuan Perancangan ......……………………………………….... 3

1.3. Batasan Masalah .................................................……………...… 3

1.4. Sistematika Pembahasan ............................................................... 4

BAB II PERHITUNGAN PERANCANGAN............................................... 5

2.1.Kondisi dan Keadaan Lokasi.......................................................... 5

xii

2.2. Volume Air yang dibutuhkan…………….…………………....... 7

2.3. Perhitungan Tekanan......................…………………….........….. 9

2.3.1. Tekanan Tangki................................................................ 9

2.3.2. Tekanan Pipa 3 inch.......................................................... 10

2.3.3. Tekanan Pipa 3/4 inch....................................................... 11

2.4.Penentuan Diameter Jenis pipa dan Schedule................................. 11

2.5.Perhitungan Kecepatan....................................................................13

2.6.Perhitungan Debit pada Pipa 3/4 in.................................................14

2.7.Throttle............................................................................................ 15

2.8.Kapasitas Pompa............................................................................. 16

2.8.1. Head Gesek pada Pipa Lurus.......................................... 17

2.8.2. Head Kerugian pada satu Belokan 90˚............................ 18

2.8.3 Head Kerugian pada Katup Isap dengan Saringan.......... 20

2.8.4 Head Kecepatan Keluar................................................... 21

2.8.5. Head Total Pompa...........................................................21

BAB III SISTEM PERPIPAAN DAN PERALATAN PENDUKUNG….. 28

3.1. Sistem Pemasngan Pipa dibawah Tanah.................…………….. 28

3.2. Jarak Penahan Pipa........................................................………… 30

BAB IV KESIMPULAN DAN PENUTUP................................................... 35

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1(a),(b) Gedung tampak depan dan samping........................................... 4

Gambar 2.2 Denah lantai basemen........................................................................... 5

Gambar 2.2 Denah lantai 1....................................................................................... 6

Gambar 2.3 Denah lantai 2, 3, 4, 5........................................................................... 6

Gambar 2.4 Denah lantai 6....................................................................................... 7

Gambar 2.5 Sket perancangan tangki atas................................................................ 8

Gambar 2.6 Takanan yang dinyatakan dalam tinggi zat cair.................................... 9

Gambar 2.7 Jalur pipa .............................................................................................. 16

Gambar 2.8 Koefisien gesek pada belokan............................................................... 18

Gambar 2.9Head total pompa................................................................................... 23

Gambar 3.1 Tinggi permukaan pipa sampai permukaan tanah................................. 26

Gambar 3.2 Beberapa jenis penahan........................................................................ 29

Gambar 3.3 Dinding yang digunakan sebagai penahan........................................... 30

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Hasil perhitungan volume air yang dibutuhkan....................................... 8

Tabel 2.2 Hasil perhitungan tekanan yang terjadi pada pipa 3 inch........................ 11

Tabel 2.1 Hasil perhitungan tekanan yang terjadi pada pipa 3/4 inch..................... 11

Tabel 2.1 Tabel harga koefisien Y........................................................................... 13

Tabel 2.4 Hasil perhitungan tekanan maksimal pada pipa...................................... 13

Tabel 2.5 Hasil perhitungan ukuran tebal minimal................................................. 13

Tabel 2.6 Hasil perhitungan kecepatan pada pipa 3 inch........................................ 15

Tabel 2.7 Hasil perhitungan kecepatan pada pipa 3 /4 inch.................................... 15

Tabel 2.8 Hasil perhitungan debit pada pipa 3 inch................................................. 17

Tabel 2.9 Hasil perhitungan debit pada pipa 3 /4 inch............................................. 17

Tabel 2.10 Hasil perhitungan luasan throttle yang terbuka...................................... 15

Tabel 2.3 Kondisi pipa dan harga C......................................................................... 20

Tabel 2.4 koefisien kerugian dari berbagai katup...................................................... 23

Tabel 2.5 Torisima pump......................................................................................... 25

Tabel 2.6 Torisima pump......................................................................................... 26

Tabel 3.1 Hasil perhitungan jumlah penahan disetiap lantai................................... 31

Tabel 3.2 Suggested pipe support spacing............................................................... 32

xv

DAFTAR SIMBOL / NOTASI

P = Tekanan (kg/m2)

h = ketinggian energi /jarak (meter)

Q = kapasitas (m3/mnt)

v = Kecepatan (m/s)

A = luas penampang (m2)

tm = tebal minimal pipa

Do = diameter luar pipa (inchi)

d = diameter dalam (inchi)

Eq = faktor kualitas

L = jarak antar tumpuan/span (meter)

π = 3.14

hf = head rugi-rugi (meter)

xvi

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Air merupakan kebutuhan manusia yang sangat penting, banyak upaya

dilakukan untuk memenuhi kebutuhan ini, baik dengan mengambil dari mata air,

atau menimba air dari sumur, untuk saat ini kegiatan mengambil air dengan cara

yang seperti itu sangatlah tidak memungkinkan, dikarenakan kegiatan kita yang

semakin lama semakin banyak, untuk itu diperlukan cara yang efektif agar bisa

memenuhi kebutuhan kita akan air, salah satu cara yang paling efektif dalam

pengambilan air dari sumbernya adalah dengan menggunakan sistem perpipaan,

dengan sistem perpipaan selain kita bisa mengambil air dari sumbernya kita juga

bisa mendistribusikan air ketempat yang kita kehendaki.

Sistem perpipaan sekarang ini, tidak hanya mendistribusikan air saja,

tetapi juga bahan-bahan lain, terutama yang berbentuk fluida. Fluida adalah zat-

zat yang mampu mengalir dan yang menyesuaikan diri dengan wadah atau

tempatnya. Bila berada dalam kesetimbangan, fluida tidak dapat menahan gaya

tangensial atau gaya geser. Semua fluida memiliki suatu derajat kompresibilitas

dan memberikan tahanan kecil terhadap perubahan bentuk. Fluida dapat

digolongkan ke dalam cairan atau gas. Perbedaan antara fluida cair dan gas adalah

(Ranald V. Giles, 1986, 1) :

1

Tugas Akhir Perpipaan 2

1. Fluida cair merupakan fluida tak kompresibel, sedangkan gas

merupakan fluida kompresibel.

2. Fluida cair mengisi volume tertentu dan mempunyai permukaan-

permukaan bebas sedangkan gas mengembang sampai mengisi

seluruh bagian wadah tempatnya.

Cabang mekanika terapan yang berkenaan dengan tingkah-laku fluida

dalam keadaan diam dan bergerak adalah Mekanika Fluida dan Hidraulika.

Air tidak akan keluar dari keran sesuai dengan harapan jika tidak didukung

oleh sistem perpipaan yang memadai. Beberapa unsur fluida penting dalam

sistem perpipaan adalah : berat, kekentalan dan kerapatan fluida, tetapi

apabila ada kompresibilitas yang cukup besar maka prinsip-prinsip

termodinamika harus diperhatikan.(Ranald V. Giles, 1986,1). Selain faktor-

faktor tersebut diatas sistem perpipaan juga harus memperhatikan gaya statis

dan dinamis yang dialami oleh pipa. Gaya statis yang terjadi pada pipa

adalah (Sam kannappan, 1985, 4) :

1. Berat pipa (berat kosong dan berat isi)

2. Ekpansi termal dan effek kontraksi

3. Efek support, anchor dan terminal movements

Sedangkan gaya dinamis yang dialami pipa adalah :

1. Gaya impak (Impact forces)

2. Faktor angin (Wind loads)

3. Faktor gempa (Seismic loads)

4. Getaran (Vibration)


5. Discharge loads

Selain faktor tersebut dalam perancangan sistem perpipaan harus

memperhatikan aspek geografis dan geologis tanah atau dataran yang akan

digunakan.

1.2. Tujuan Perancangan

Perhitungan sistem perpipaan air bersih untuk menggetahui debit dan

tekanan yang bekerja dalam pipa hingga didapat schedule yang lebih ekonomis,

serta alat pendukung yang ada di Sejahtera Family Hotel and Apartment.

1.3. Batasan Masalah

Lokasi perancangan sistem perpipaan ini adalah di Sejahtera Family

Hotel and Apartment. Skema perpipaan, panjang pipa disesuaikan dengan bentuk

arsitektur dari Sejahtera Family Hotel and Apartment Tower 2 (Gambar 1.1)..

Dalam perancangan ini dibatasi pada :

1. Perancangan sistem pendistribusian air dingin.

2. Sistem perpipaan Hidran tidak dibahas dalam perancangan ini.

3. Faktor gempa dan faktor angin tidak diperhitungkan karena

pembahasan hanya debit dan tekanan pada sistem perpipaan.

4. Faktor korosi difluida reservoir atas (tangki atas) diabaikan


1.4. SISTEMATIKA PEMBAHASAN

Pada bab selanjutnya akan diuraikan mengenai kondisi dan keadaan

gedung, debit yang perlukan untuk memenuhi kebutuhan air bersih untuk

tiap kamar, perncanaan tangki yang sesuai dengan kebutuan air di Sejahtera

Family Hotel and Apartment. Perancangan dan perhitungan sistem

perpipaan, sebagai dasar pemilihan pompa serta asumsi yang digunakan

serta bagan diuraikan pada akan diuraikan pada bab tiga. Pada bab empat

merupakan kesimpulan dan saran-saran.

(b) (a)

Gambar 1.1(a) Gambar Tampak Depan Sejahtera Familiy Hotel and Apartment

Gambar 1.1(b) Gambar Tampak Samping Sejahtera Familiy Hotel and Apartment

BAB II

PERHITUNGAN PERANCANGAN

2.1 KONDISI dan KEADAAN LOKASI

Sejahtera Apartment and Family Hotel Tower 2 mempunyai 6 lantai.

Kamar-kamar yang disewakan di Tower 2 dibedakan menjadi 3 jenis yaitu :

• Two-bedroom suite

• Three-bedroom suite

• Penthouse

Penamaan lantai menggunakan sistem british. Lantai Basement

digunakan untuk parkir motor karyawan, kantor engineer, kantor cleaning servis,

pantri, dan Fitness Center, pada lantai base disrtibusi air bersih tidak dialirkan

dari reservoir atas tetapi distribusi air ikut dalam perpipaan dari kolam renang,

pada denah pipa ditunjukan dengan warna biru. Denah basemant dapat dilihat

pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Denah Lantai Basement

5


Lantai 1 digunakan untuk resepsionist, 2 kamar two-bedroom suite, 4

kamar three-bedroom suite, denah ruang dapat dilihat pada Gambar 2.2

U

Gambar 2.2 Denah Lantai 1

Lantai 2 sampai lantai 5 digunakan untuk 4 kamar two-bedroom suite,

dan 4 kamar three-bedroom suite. denah lantai dapat dilihat pada Gambar 2.3

Gambar 2.3 Denah Lantai 2, 3, 4 dan 5


Lantai 6 digunakan untuk 4 kamar Penthouse. Denah lantai dapat dilihat

pada Gambar 2.4

Gambar 2.4 Denah Lantai 6

Rongga lift diapit oleh rongga yang digunakan untuk memasang pipa air bersih

dan kelistrikan. Sedangkan untuk sistem hidran, pipa air kotor dan hujan, serta

pembuangan sampah terletak di samping tangga darurat.

2.2 Volume air yang dibutuhkan

Dari skema gedung di Sejahtera Family Hotel and Apartment diatas

perancangan volume yang diperlukan dapat hitung, perhitungan berdasarkan

asumsi kebutuhan air untuk satu orang adalah 150 liter atau 0,15 m3, untuk lebih

rincinya dapat dilihat pada Tabel 2.1


Tabel 2.1 Hasil perhitungan volume air yang dibutuhkan menurut type kamar

Lantai Type isi (orang)

Jumlah Kamar

Volume / orang

(m3)

Volume 1 kamar

(m3)

volume setiap kamar

menurut type

Volume lantai (m3)

Q setiap lantai (m3/s)

two bed room 4 2 0.15 0.6 1.2 1 three bed room 6 4 0.15 0.9 3.6

4.8 0.00005556


6 0.00006944


6 0.00006944


6 0.00006944


6 0.00006944

6 penthouse 9 4 0.15 1.35 5.4 5.4 0.00006250total 34.2 0.00039583

Dari tabel hasil perhitungan diatas didapat kebutuhkan air di Sejahtera

Family Hotel and Apartment sebesar 34200 liter atau 34,2 m3, jika masa aktif

pemakaian adalah 6 jam, maka ukuran tangki yang digunakan adalah tangki

dengan diameter 2 meter dengan tinggi 1.6 m

Gambar 2.5 Sket peranacangan tangki atas

1,6 m 2 m


2.3 Tekanan pada Tangki

Zat cair yang melalui sebuah lubang Zat cair yang mengalir melalui

lubang dari suatu tangki, pusat lubang berada pada jarak h dari permukaan air.

h

Gambar 2.6 Tekanan dinyatakan dalam tinggi zat cair

Tekanan zat cair pada suatu titik yang sama (elevansi yang sama) dengan kedalam

h dapat dihitung dengan Persamaan 2.9 (Bambang Triatmodjo, hal 39).

P = h×γ + Pa………………………………2.2

Biasanya untuk mengukur tekanan digunakan tekanan atmosfir sebagai refrensi,

sehingga pada Persamaan diatas Pa adalah nol (dipakai pada tangki yang

berhubungan dengan udara luar),

P tangki = h×γ …………………………..….……2.3

Dengan : P : tekanan (kg / m2)

γ : berat jenis zat cair 1000 (kg / m3)

h : tinggi zat cair dari permukaan tangki sampai

lubang (m)

dari persamaan diatas tekanan yang terjadi pada tangki dapat dihitung

P tangki = 1000 × 1.4

= 1400 kg / m3


2.3.1 Tekanan yang terjadi pada Pipa 3 inch

Tekanan yang terjadi pada pipa 3 inch bisa dikatakan ini adalah tekanan

yang terjadi pada tabung yang tersambung dengan tangki oleh karena itu tekanan

Pa seperti yang telah ditulis pada persamaan diatas harus diperhitungkan dimana

Pa merupakan tekanan yang terjadi pada tangki, dengan rumus yang sama sepeti

Persamaan 2.2 maka tekanan yang tejadi pada pipa dapat dihitung

P 3 inch = h×γ + P tangki

Perhitungan tekanan yang terjadi pada pipa 3 inch diperlihatkan pada tabel

perhitungan tekanan pipa 3 inch

Tabel 2.2 Perhitungan takanaan yang terjadi pada pipa 3 inch

lantai γ

(kg/m3)h

(m) P 3 inch (kg/m2) psi

6 1000 2 2000 2.844 5 1000 5.6 5600 7.96324 1000 9 9000 12.7983 1000 12.5 12500 17.7752 1000 16 16000 22.7521 1000 19.5 19500 27.729

2.3.2 Tekanan yang terjadi pada Pipa 3/4 inch

Tekanan yang terjadi pada pipa 3/4 inch bisa dikatakan ini adalah

tekanan yang terjadi pada tabung yang tersambung dengan tangki oleh karena itu

tekanan Pa seperti yang telah ditulis pada persamaan diatas harus diperhitungkan

dimana Pa merupakan tekanan yang terjadi pada tangki dan pada tabung, dengan

rumus yang sama sepeti Persamaan 2.2 maka tekanan yang tejadi pada pipa dapat

dihitung

P 3/4 inch = h×γ + P tangki +P 3 inch


Perhitungan tekanan yang terjadi pada pipa 3/4 inch diperlihatkan pada tabel hasil

perhitungan tekanan pipa 3/4 inch

Tabel 2.3 Hasil perhitungan tekanan yang terjadi pada pipa 3/4

lantai γ (kg/m3)

h (m)

P 3/4 inch (kg/m2) psi

6 1000 4.88 4880 6.9394 5 1000 8.48 8480 12.059 4 1000 11.88 11880 16.893 3 1000 15.38 15380 21.87 2 1000 18.88 18880 26.847 1 1000 22.38 22380 31.824

Pada hasil perhitungan tekan pada pipa 3/4 inch diasumsikan tinggi h rata-rata

adalah 2.88 m

2.4 Penentuan Diameter dan Jenis pipa dan Schedule

Material yang digunakan untuk setiap ukuran biasanya menggunakan

material yang sama, pada pipa yang digunakan untuk pendistribusian kesetiap

lantai menggunakan pipa 3 inch dan pipa yang digunakan untuk pendistribusian

kesetiap kamar digunakan pipa 3/4 inch.

Ketebalan minimal pipa (tm) yang digunakan dapat dihitung dengan

rumus 2.4 (Sam Kannappan, P.E. hal 25) :

( ) AYPES

DPt

qm +

⋅+⋅⋅⋅

=2

0 ...........................................2.4

0DddY+

= jika t ≥ d/6 ...........................................2.5

Dengan :

tm = Tabal minimal pipa yang diijinkan (inchi)

P = Tekanan internal (psig)

D0 = Diameter luar pipa (inchi)


S = Stress yang terjadi akibat panas / hot stress (psi)

A = Tebal pipa akibat adanya pengerjaan panas, korosi, erosi

dan akibat manufaktur (diasumsikan A = 0.001969 inch)

Y = koefisien properti material dan temperatur desain. Untuk

t<d/6, harga Y diberikan pada Tabel 2.1 atau dihitung

dengan rumus (2.5). Untuk temperatur sampai dengan

900°F, dapat menggunakan asumsi Y = 0,4

d = diameter dalam = D0-2t

Eq = Faktor Kualitas

Tabel 2.1 Harga Koefisien Y (Sam Kanappan, P.E. hal 23)

Tekanan maksimal yang terjadi pada pipa baik untuk pipa 3 inch

maupun pipa 3/4 inch dapat dilihat pada Tabel 2.4.

Tabel 2.4 Hasil perhitungan tekanan maksimal pada pipa

Pipa γ

(kg/m3)h

(m)

Tekanan maksimal pada

pipa (kg/m2) psi

3 1000 18.1 19500 27.729 3/4 1000 2.88 22380 31.824

Dari persamaan (2.4) dan dengan harga :

Y = 0,4

S = Sh = Tekanan yang terjadi pada temperatur perancangan 900°F

= 20000 psi (Tabel A3 pipe strees analysis)


Eq = 1 (untuk seamless pipe)

Tabel 2.5 Hasil perhitungan ukuran tebal minimal

P maksimak (psi)

Do (inch) S Eq A

(inch2) tm

25.74 3.5 20000 1 0.001969 0.00218775 29.84 1.05 20000 1 0.001969 0.00203463

Dari hasil yang ada di Tabel 2.5 perhitungan ketebalan minimal dapat

ditentukan schedule yang cocok untuk pipa pipa 3 inch dipilih schedule 5 s dari

schedule ini didapat diameter luar pipa (Do) 3.5 inch atau 0,0889 m dan diameter

dalam (din) 3.334 inch atau 0.0847 m dan untuk pipa 3/4 inch dapat dipakai

schedule 5 s dari schedule ini didapat diameter luar pipa (Do) 1,05 inch atau

0,0267 m dan diameter dalam (din) 0,92 inch atau 0,0234 m dengan jenis carbon

steel Sch 5 A53 grade B (Tabel propretis and weights of pipe, hal 212, 226

ditampilkan pada lampiran 1). Dari data tebel propretis and weights of pipe juga

didapat tebal minimal pipa (tm), diameter dalam pipa (do)

2.5 Perhitungan Kecepatan

Fluida yang mengalir dari tangki melalui sebuah lubang dengan luas A,

dimana jarak antara pusat lubang dan permukaan air merupakan h dengan

permukaan fluida ditangki kecepatan yang menggalir dapat dihitung dengan

Persamaan 2.6 (Bambang Triatmodjo, hal 186).

v = hg ××2 ……………………………….2.6

dengan : g : percepatan gravitasi (m/d2)


h : tinggi pusat lubang tangki sampai permukaan air (m)

Dan untuk kecepatan pada pipa 3/4 inch dapat dilihat pada Tabel 2.6, dimana

tinggi pipa diambil tinggi rata-rata 2,88 m.

Tabel 2.6 Hasil perhitungan kecepatan pada pipa 3/4 inch disetiap lantai

g (m/d2) h (m) v (m/s) 6 9.81 4.88 9.785 9.81 8.48 12.904 9.81 11.88 15.273 9.81 15.38 17.372 9.81 18.88 19.251 9.81 22.38 20.95

2.6 Debit yang dikeluarkan Tangki

Jumlah fluida yang mengalir melalui penampang lintang aliran tiap

satuan waktu disebut debit dan diberi notasi Q. Debit aliran biasanya diukur

dalam volume zat cair tiap satuan waktu, sehingga satuannya meter kubik per

detik atau satuan lainnya liter per detik.

Untuk debit yang dikeluarkan dari lubang pada tangki dimana tangki

mempunyai kedalaman h biasanya disebut tinggi energi atau head, kedalaman

head diukur dari permukan air sampai titik sumbu lubang pada pipa. Pada praktek

tinggi energi bisa konstan atau berubah jika ada aliran yang keluar, pada Gambar

2.6 dapat dilihat cara menentukan tinggi energi, dengan Persamaan 2.3 (Bambang

Triatmodjo, hal 135).

Q = A×v………………………......…..2.3

Dengan Q = debit aliran (m3/s)

A = luas penampang pipa (3/4 inch A = 0,00043 m2)

v = kecepatan (m/s)


2.6.1 Debit yang dikeluarkan Pipa 3/4 inch

Sedangkan untuk pipa 3/4 inch hasil perhitungan dapat dilihat pada Tabel

2.7.

Tabel 2.7 Hasil perhitungan debit pipa 3/4 disetiap kamar

v (m/s) A (m2) Q 6 9.78 0.00028 0.0028 5 12.90 0.00028 0.0037 4 15.27 0.00028 0.0044 3 17.37 0.00028 0.0049 2 19.25 0.00028 0.0055 1 20.95 0.00028 0.0060

2.7 Throttle (katup)

Dari perhitungan debit diatas dapat kita lihat debit yang dihasilkan untuk

setiap lantai tampak berbeda dengan debit yang kita inginkan yaitu sebesar 1.2 ×

10-4 m3/s, untuk itu diperlukan throttle yang digunakan sebagai penggatur debit,

agar debit yang dihasilkan dapat memenuhi kebutuhan air disetiap kamar pada

perancangan ini dipakai katup bola dengan bahan besi cor yang memiliki kelas 10

kg / cm2

Tabel 2.8 Perhitungan luasan throttle yang terbuka

Jumlah kamar Q A %

6 4 0.011150 0.00178 38.70 5 8 0.029397 0.00280 60.97 4 8 0.034794 0.00262 56.92 3 8 0.039589 0.00253 54.96 2 8 0.043863 0.00248 53.82 1 6 0.035817 0.00183 39.81


2.8 Kapasitas Pompa.

Pompa yang akan digunakan untuk menyedian air bersih untuk penghuni

hotel bedasarkan kebutuhan air bersih yang harus dipenuhi untuk memenuhi

tangki yang ada diatas gedung untuk itu perlu diperhitungkan head total pompa

yang harus disediakan untuk mengalirkan jumlah air seperti yang direncanakan,

dapat ditentukan dari kondisi instalasi yang akan dilayani oleh pompa, pada aliran

air yang dipompa dari reservoir bawah ke reservoir atas perlu diperhitungkan

head total pompa, head total pompa ditentukan dari kerugian-kerugian yang

terjadi pada pipa seperti yang dapat dilihat pada perhitungan dibawah ini.

Dengan : - Selisih permukaan isap dan keluar 28,01 m.

- Panjang pipa dari reservoir bawah sampai reservoir atas

68,72 m.

- Debit yang dibutuhkan 0,000396 m3 / s

Gambar 2.7 Jalur pipa dari reservoir bawah sampai reservoir atas

Di Sejahtera Apartment and Family Hotel


2.8.1 Head kerugian gesek pada pipa lurus

Kerugian yang terjadi pada pipa lurus yang dikarena gesekan dapat

hitung dengan menggunakan Persamaan 2.3 (Sularso & Haruo Tohara, 2000, hal

31).

LDCQhf ×

××

= 85.485.1

85.1666.10 ……………………….2.10

Dengan Q = 0,000396 m3/s.

C = 130 (untuk besi tua pada tabel 2.2).

D = 0,0847 m.

L = 68,72 m.

Tabel 2.3 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 lama 80-130

Pipa dengan lapisan semen 130-140

Pipa dengan lapisan arang baru 140

Sehingga : 68.72 0847.0130

0.000396666.1085.485.1

85.1

×××

=hf

hf = 0,00724 m


2.8.2 Head kerugian pada satu belokan 90 o

Pada perancangan ini menggunakan belokan lengkung menggunakan

rumus fuller dimana f (koefisien kerugian gesek) didapat dari Persamaan 2.4

(Sularso & Haruo Tohara, 2000, hal 31).

5.05.3

902184131.0 ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×+=

θR

Df ……..........2.11

Dengan D = Diameter dalam pipa (m)

R = jari-jari sumbu belokan (m)

Ө = sudut belokan (derajat)

f = koefisien kerugian

hubungan diatas digambarkan dalam diagaram seperti pada gambar 2.4

Gambar 2.8 Koefisien gesek pada belokan (Sularso & Haruo Tohara, 2000, hal 34)


Dengan D/R = 1 dan

θ = 90 o

2

4 DQv×

=π

=( )20847.04

000396.0×π

=0,07032 m/s

Maka : 5.05.3

9090

21184131.0 ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

°×⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×+=f

= 0,249

Dan g

vfhf2

2

= ……………………………………2.12

Dengan v = kecepatan rata-rata dalam pipa (m/s)

f = koefisien kerugian

g = percepatan gravitasi

hf = kerugian head (m)

( )8.9207032.0249.0

2

=hf

= 0.000063 m

Untuk 8 buah belokan : = 0,0005 m


2.8.3 Head kerugian pada katup isap dengan saringan

Kerugian yang terjadi pada katup mempunyai koefisien kerugian yang

berbeda tergantung jenis katup yang dipakai harga koefisien didapat dari Tabel

2.4, dari dapat dihitung dengan Persamaan 2.6 (Sularso & Haruo Tohara, 2000,

hal 32).

g

vfhf2

2

=

100 150 200 250 300 400 500 600 700 1000 1650 1200 800 1350 900 1500 1800 2000 Diameter

(mm) Jenis katup

0.14 0.12 0.10 0.09 0.07 Katup sorong

Katup kupu-kupu

Katup putar

Katup cegah jenis ayun

Katup cegah tutup cepat jenis tekanan

Katup cegah jenis angkat bebas

Katup cegah tutup cepat janis pegas

Katup kepak

Katup isap (dengan saringan)

= 0

0.6-0.16 ( bervariasai menurut kontruksi dan diameternya )

0.09-0.026 ( bervariasai menurut diameternya )

1.2 1.15 1.1 1.0 0.98 0.96 0.94 0.92 0.9 0.88

1.2 1.15 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4

1.14 1.39 1.34 1.3 1.2

7.3 6.6 5.9 5.3 4.6

1.97 1.91 1.84 1.78 1.72

0.09-0.026 ( bervariasai menurut diameternya )

- - - - - - - - - -

Tabel 2.4 Koefisien kerugian dari berbagai katup (Sularso & Haruo Tohara, 2000, hal 39)

Dengan harga f yang diperoleh dari Tabel 2.3 diambil diameter yang

mendekati 0.0762 m.

Sehingga : ( )8.9207032,097.1

2

×=hf

hf = 0,000497 m


2.8.4 Head kecepatan keluar

Dapat dihitung dengan Persamaan 2.5 (Sularso & Haruo Tohara, 2000, hal

32).

hf = g

v2

2

………..…………………………….2.13

= ( )8.9207032.0 2

hf = 0,00025 m

2.8.5 Head total pompa

Installasi yang akan dilayani pompa :

1. Selisih permukaan isap dan keluar 28,01 m.

2. Tekanan yang bekerja adalah tekanan atmosfir (9,81).

3. Panjang pipa dari reservoir bawah sampai reservoir atas 68,72 m.

4. Jumlah belokan 8 buah.

5. Pada ujung pipa isap dipasang saringan

Head total pompa yang harus disediakan untuk mengalirkan jumlah air

seperti yang direncanakan, dapat ditentukan dari kondisi instalasi yang akan

dilayani oleh pompa, seperti diperlihatkan dalam Gambar 2.2 head total dapat

ditentukan dengan Persamaan 2.6 :

ha

v

vhp

hp

Gambar 2.9 Head total pompa


H = ha + ∆hp + hl + 2 21 (Vd -Vs )2g

(m).……….2.14

Dengan : ha : Head statis pompa (m).

head ini adalah perbedaan air muka sisi keluar

dan air muka sisi isap.

∆hp : Perbedaan head tekanan yang bekerja pada

permukaan air (m). 12 ppp hhh −=Δ

hf : Berbagai kerugian head dipipa, pompa, belokan,

sambungan, dll (m).

Vd : Kecepatan aliran rata-rata di sisi keluar

(dischange), m/det.

Vs : Kecepatan aliran rata-rata di sisi isap (suction),

m/det.

maka = 28,01 + 0 + 0,00724 + 0,0005 + 0,000497 + 0,00025

= 28,012 m

Dari sini diambil head total 30 m untuk mengatasi rugi-rugi head diluar

perhitungan dan dengan debit 0,0238 m3/menit.


Tabel 2.5 Torishima pump.

Berdasarkan Tabel 2.5 Torishima pump didapat jenis pompa dengan

sizes 40-315 dengan daya 2,2 kW.


Tabel 2.6 Torishima pump

BAB III

SISTEM PERPIPAAN DAN PERALATAN PENDUKUNG

3.1. Sistem pemasangan pipa didalam tanah

Pada sistem perpipaan baik untuk perhotelan, industri ataupun

pengilangan sering terjadi suatu keadaan yang memaksa perancang untuk

merancang sistem perpipaan yang beresiko, seperti pada keadaan yang terjadi

pada sistem perpipaan di Sejahtera Apartment and Family Hotel dimana pipa

dipasang didalam tanah, yang beresiko bila terjadi kerusakan pada pipa, dan untuk

itu pada SNI 03 – 6481 – 2000 hal 59, telah menentukan standar yang bisa

dipakai dalam pemasangan pipa penyediaan air minum.

1) Penempatan pipa yang dilarang.

• Pipa penyediaan air minum tidak boleh ditempatkan dalam ruang

tangga, sumur, alat pengangkat, di bawah lift, di bawah lift atau

ditempat yang mengganggu seperti jendela atau pintu.

2) Perlindungan terhadap korosi luar.

• Pipa penyediaan air minum yang melewati atau ditempatkan di

bawah sisa pembakaran, dibawah tungku atau bahan korosi lainnya

harus diberi lapisan luar, dibungkus atau dilindungi dengan cara

lain terhadap korosi luar.

25


3) Galian, tumpuan dan urugan pipa di bawah tanah.

• Galian, tumpuan dan urugan pipa di bawah tanah harus

dilaksanakan dengan cara sebagai berikut :

- Galian untuk pemasangan pipa di bawah tanah harus berupa

parit terbuka. Seluruh panjang pipa harus tertumpu pada

dasar mantap.

- Galian harus diurug dengan tanah, pasir atau kerikil ayakan

yang bersih dan tidak tercampur dengan batu besar, sisa

pembakaran atau bahan lain yang dapat merusak atau

mengakibatkan pecahnya pipa atau mengakibatkan korosi

dan dipadatkan sampai sekurang-kurangnya 30 cm di atas

puncak pipa atau disesuaikan dengan beban diatasnya.

Pemadatan atau pengerasan harus baik tanpa mengakibatkan

kerusakan pada pipa. Pengurugan selanjutnya dilakukan

sampai muka tanah asal dan dipadatkan dengan baik.

30 cm

Gambar 3.1 Permukaan tanah sampai tinggi permukaan pipa


3.2. Jarak penahan pipa (Span)

Perhitungan span tergantung dari asumsi dari ujung pipa. Dapat

diasumsikan ujung pipa dijepit anchor atau dapat bergerak searah dengan sumbu

pipa.Untuk pipa yang dijepit anchor dapat digunakan persamaan :

wSZ

L h⋅⋅=

4,0 Berdasar pada batas tegangan ..(3.1)

wIEL

⋅⋅⋅Δ

=5,13

Berdasar pada batas defleksi ...(3.2)

Hasil persamaan (3.1) dan (3.2) dipilih hasil yang paling kecil.

Untuk pipa yang di tumpu dan dapat bergerak searah sumbu pipa dapat

digunakan rumus :

wSZ

L h⋅⋅=

33,0 Berdasar pada batas tegangan ..(3.3)

4.5.13 w

IEL ⋅⋅Δ= Berdasar pada batas defleksi ..(3.4)

Hasil persamaan (3.3) dan (3.4) dipilih hasil yang paling kecil.

dengan : Z = modulus section of pipe 1.72 inch3

Sh = tekanan regang pipa yang diizinkan

berdasarkan suhu, 20000 psi

w = barat pipa 10.78 lb/ft untuk pipa 3 inch, pipa

3/4 inch berat pipa 1.361 lb/ft

∆ = defleksi yang maksimum diizinkan inch

I = momen inersia 3.02 inch4

E = modulus elastisitas 27900 psi


Dengan asumsi defleksi maksimum yang terjadi pada pipa adalah 5/8

inch atau 0.625 inch.

Maka untuk pipa 3 inch

78.10

2000072.14.0 ××=L

= 35.73 ft.

= 10.89 m

478.105.13

02.327900625.0×

××=L

= 4.4 ft

= 1.34 m.

dan pada pipa 3/4 inch dengan berat pipa dan air sebesar 1.361 lb/ft

maka :

361.12000072.14.0 ××

=L

= 100.55 ft

= 30.65 m

4361.15.13

02.327900625.0×

××=L

= 7.32 ft

= 2.23 m

Dari hasil perhitungan yang didapat diatas, diambil jarak penahan yang

terkecil dengan jarak 1.34 meter (untuk pipa 3 inch) berarti pada pipa dengan

panjang 24.53 meter membutuhkan 18 penahan pipa, untuk pipa 3/4 inch jarak

penahan yang didapat 2.23 meter dan untuk panjang pipa dan jumlah penahan

pada setiap lantai dapat dilihat pada Tabel 3.1


Tabel 3.1 Jumlah penahan disetiap lantai

LantaiPanjang total pipa 3/4 inch

(m)

Jumlah penahan

6 109 495 215 964 218 983 215 962 218 981 215 96

Untuk bentuk penahan yang dipakai dalam sistem perpipaan di

Sejahtera Family Hotel and Apartment adalah penahan berbentuk U untuk pipa

yang terinstalasi secara vertikal

Gambar 3.2 Beberapa jenis penahan

(a) (b)

(d)

(c)

(e) (f)

Dan pada pipa horizontal pada lantai base digunakan dinding sebagai

penahannya, ini dikarenakan pada sistem perpipaan yang disesuaikan dengan

arsitektur gedung, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3.3


Gambar 3.3 Dinding yang digunakan sebagai penahan

Penggunaan dinding sebagai Anchor untuk jarak antara dinding

ditentukan berdasarkan Table 3.2

Tabel 3.2 Suggested pipe support spacing


dari Tabel 3.2 untuk pipa 3 inch dipilih jarak 15 feet atau 4.57 meter, dan jumlah

penahan yang digunakan ada 4 dinding yang ada pada lantai basement dan karena

jarak antara tembok 7,74 m maka diperlukan tambahan guide diantara tembok,

jarak tembok ke guide 3,87 m.

BAB IV

KESIMPULAN DAN PENUTUP

4.1. Kesimpulan

Berdasarkan dari pembahasan pada bab-bab sebelumnya dapat diambil

kesimpulan bahwa :

1. Kapasitas tangki yang digunakan dalam perancangan ditentukan

berdasarkan jumlah penghuni yang mengginap dihotel dengan jumlah

penghuni 288 orang maka kapasitas tangki yang diperlukan untuk

memenuhi kebutuhaan adalah 34,2 m3 dengan tinggi tangki 1,6 m dan

diameter dalam tangki 2 m.

2. Tekanan yang terjadi pada tangki adalah 1400 kg/m2, tekan maksimal

yang terjadi pipa 3 inch adalah 19500 kg/m2 dan pada pipa 3/4 inch

adalah 22380 kg/m2 dengan menggunakan tekanan maksimal didapat

tebal minimal pipa untuk pipa 3 inch dan untuk pipa 3/4 inch schedule 5,

dengan begitu dipilih pipa carbon steel.

3. Pompa yang digunakan adalah produk buatan Torishima Pump MFG.

Co. Ltd. Takatsuki City, Osaka, Jepang dengan type 40-315, 4 katub,

frekwensi 50 Hz, daya 2,2 kW.

4. Jarak penahan untuk pipa 3 inch adalah 1.34 m, untuk pipa 3/4 inch jarak

antar penahan 2.23 m untuk disetiap lantainya

Pada lantai basement dipakai dinding sebagai penahan dari Tabel 3.2

untuk pipa 3 inch dipilih jarak 15 feet atau 4.57 meter, dan jumlah

penahan yang digunakan ada 4 dinding yang ada pada lantai basement

32


dan karena jarak antara tembok 7,74 m maka diperlukan tambahan guide

diantara tembok, jarak tembok ke guide 3,87 m.

4.2. Penutup

Dalam penulisan tugas akhir perancangan sistem perpipaan ini penulis

mengucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah banyak

membantu sehingga dapat terselesaikan tugas ini. Semoga dengan terselesainya

penyusunan tugas akhir ini dapat membantu dan bermanfaat bagi pembaca

khususnya mahasiswa teknik mesin sebagai pengetahuan dalam teknologi

perancangan khususnya pada perancangan sistem perpipaan.

Penulis menyadari dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari

kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik dari pembaca,

agar penyusunan tugas akhir ini dapat lebih sempurna.

Akhir kata penulis mengucapkan banyak terima kasih kapada Bapak

pembimbing dan penguji tugas akhir ini, semoga penulis dapat lebih mendalami

tentang perhitungan dari pipa pemanas sehingga dapat berguna bagi penulis

nantinya didalam dunia kerja.

DAFTAR PUSTAKA

Kannappan, P.E., S., 1985. Pipe Stress Analysis, A Wiley-Interscience Publication

John Wiley & Sons, New York.

Sularso dan Tahara, H., 1996. Pompa dan Kompresor, Cetakan keempat, PT.

Pradnya Paramita, Jakarta.

Triatmodjo, B., 1996. Hidraulika 1, Cetakan keempat, PT. Pradnya Paramita,

Jakarta.

_____________, 2000. SNI 03 – 6481 ”Tata Cara Pemasangan Pipa Dibawah

Tanah”.

_____________, www.torishima.com

Tugas Akhir Perpipaan

Tabel 1 Tegangan yang Diijinkan untuk Bahan Logam Sumber : Sam Kannappan, P.E., Pipe Stress Analysis


Tabel 2 Spesifikasi dan Berat Pipa

Sumber : Sam Kannappan, P.E., Pipe Stress Analysis


Tabel 3 Modulus Elastisitas

Tabel 4 Tekanan yang diizinkan


U

S

Gambar 1 Sistem perpipaan di lantai 6


Gambar 2 Sistem perpipaan di lantai 5 - 2


Gambar 3 Sistem perpipaan di lantai 1


Gambar 4 Pipa distribusi


Gambar 5 Panjang pipa distribusi


Gambar 6 Panjang pipa lantai 1


Gambar 7 Panjang pipa lantai 2 - 5


Gambar 8 Panjang pipa lantai 6

perancangan sistem perpipaan air bersih di sejahtera

Documents