i  

PERANCANGAN ULANG SISTEM PERPIPAAN HIDRAN GEDUNG LABORATORIUM UNIT V KAMPUS III

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

Skripsi

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Oleh:

Sigit Wiyanto NIM : 055214028

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA 2010

i

REDESIGN HYDRANT SYSTEM ON LABORATORY BUILDING UNIT V OF CAMPUS III SANATA DHARMA UNIVERSITY

FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements To Obtain The Sarjana Teknik Degree

In Mechanical Engineering

by :

Sigit Wiyanto Student Number : 055214028

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT TECHNOLOGY AND SCIENCE FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA

2010

ii

SKRIPSI

iii

iv

v

PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas sanata Dharma :

NAMA : SIGIT WIYANTO

NIM : 055214028

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

PERANCANGAN ULANG SISTEM PERPIPAAN HIDRAN

GEDUNG LABORATORIUM UNIT V KAMPUS III

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan

kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,

mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan

data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikanya di Internet atau

media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya

maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya

sebagai penulis. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Yogyakarta, 05 Maret 2010

Yang menyatakan,

Sigit wiyanto

vi

INTISARI

Hidran merupakan sarana pemadam kebakaran gedung yang harus selalu siap digunakan sehingga diperlukan jaminan keamanan untuk konstruksinya. Perancangan sistem sebelum digunakan sangatlah penting untuk mengetahui sistem perpipaan hidran yang akan digunakan, baik sistem distribusi (pipa) maupun spesifikasi pompa hidran yang digunakan untuk mengoptimalkan keamanan.

Perancangan dilakukan dengan meninjau diameter pipa yang digunakan, ketebalan pipa komersial menggunakan pipa dengan schedule 40, jenis pipa yang digunakan berupa pipa Carbon Steel, sambungan yang digunakan berupa tee dan elbow, valve yang digunakan menggunakan open globe valve, dan ketinggian gedung 20,35 meter. Perhitungan perancangan berupa perhitungan ketebalan pipa yang digunakan dengan masing-masing diameter saat mengalami tekanan maksimum sebesar 102,4 psi (pada saat beroperasi), penentuan pola aliran, kebutuhan kecepatan fluida untuk mencapai ketinggian maksimum, perhitungan percabangan, dan perhitungan jarak tumpuan.

Hasil dari perancangan ulang berupa ketebalan pipa yang digunakan cukup dengan menggunakan schedule 5S, namun demikian pipa yang dipasang menggunakan schedule 40 sehinnga untuk pipa dengan diameter 1,5 in memiliki angka keamanan sebesar 77,22, kecepatan aliran yang diperlukan untuk mencapai ketinggian maksimum gedung sebesar 23,07 m/s, percabangan yang digunakan tidak membutuhkan penguat, dan tumpuan yang digunakan berupa tanah, lantai cor masing-masing lantai, dan pipa-pipa yang terintegrasi dengan dinding maupun pompa.

Kata kunci: Hidran, tekanan maksimum, tebal pipa, jarak tumpuan

vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah sehingga tugas akhir ini

dapat penulis selesaikan tepat pada waktunya. Tugas akhir ini adalah sebagian

persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin,

Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

Dengan selesainya pembuatan tugas akhir ini yang merupakan salah satu

syarat kelulusan dari program studi S1 Teknik Mesin, Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Tidak lupa penulis

mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam

pembuatan tugas akhir, terlebih kepada :

1. Yosef Agung Cahyanta, S.T.,M.T, selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Sanata Dharma.

2. Budi Sugiharto, S.T.,M.T, selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin, Dosen

Pembimbing akademik, dan Dosen Pembimbing Tugas Akhir.

3. Bapak I Gusti Ketut Puja, S.T.,M.T. dan Ir. Rines, M.T. selaku dosen penguji

yang telah memberikan keritik dan saran.

4. Keluarga besar penulis yang telah member dukungan yang sangat besar

dalam kehidupan penulis.

5. Ir. Woro, selaku kepala Biro Sarana dan Prasarana.

6. Bapak Wasimin, selaku bagian Mekanik dan Elektrik.

7. Irene Kusumawati, Febri Isdariyanto Nugraha Eka Prasetya, Yohanes Acep

Nanang Kardana, yang selalu setia memberi semangat.

viii

8.

ix

DAFTAR ISI

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

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ............................................. ii

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

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ........................................................... iv

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI …………………………… v

INTISARI ......................................................................................................... vi

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

DAFTAR ISI ...................................................................................................... ix

DAFTAR TABEL ............................................................................................. x

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xi

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

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

1.2 Tujuan Dan Manfaat Perancangan ................................................. 2

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

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

2.1 Sistem Hidran ................................................................................... 4

2.1.1 Tempat Penyimpanan Air....................................................... 4

2.1.2 Pompa dan Hydrophore .......................................................... 5

2.1.3 Sistem Perpipaan ..................................................................... 8

2.2 Sistem Distribusi ............................................................................... 9

2.3 Komponen Sistem Perpipaan .......................................................... 9

x

2.3.1 Pipa .......................................................................................... 9

2.3.2 Sambungan .............................................................................. 11

2.4 Dasar Perhitungan Tebal Pipa ........................................................ 13

2.5 Dasar Perhitungan Kebutuhan Penguat Pada Percabangan ....... 15

2.6 Penentuan Pola Aliran Dalam Pipa ................................................ 17

2.7 Persamaan Energi ............................................................................. 19

2.8 Persamaan Bernoulli ........................................................................ 20

2.9 Penentuan Tarak Tumpuan ............................................................ 25

BAB III. LANGKAH PERANCANGAN ....................................................... 27

3.1 Spesifikasi Alat .................................................................................. 27

BAB IV. PERHITUNGAN PERANCANGAN .............................................. 31

4.1 Ketebalan Pipa .................................................................................. 31

4.2 Penentuan Pola Aliran Dalam Pipa ................................................ 34

4.3 Rugi-Rugi Dalam Pipa ..................................................................... 36

4.4 Kecepatan Air Yang Dibutuhkan (Vo) ........................................... 38

4.5 Jumlah Keran Yang Dapat Dibuka Saat Terjadi Kebakaran ...... 40

4.6 Percabangan ...................................................................................... 42

4.7 Tumpuan ........................................................................................... 47

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................... 49

5.1 Kesimpulan ........................................................................................ 49

5.2 Saran .................................................................................................. 50

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 51

LAMPIRAN

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Harga koefisien Y untuk t < d/6 ............................................................ 14

Tabel 2.2 Harga faktor k untuk valves dan sambungan ...................................... 24

Tabel 3.1 Karakteristik pipa Galvanized Steel ....................................................... 28

Tabel 3.2 Sifat minimum logam las ....................................................................... 29

Tabel 4.1 Kemampuan pipa menahan tekanan .................................................... 33

Tabel 4.2 Angka Keamanan Pipa .......................................................................... 34

Tabel 4.3 Hasil perhitungan angka Reynolds ........................................................ 35

Tabel 4.4 Hasil perhitungan Head Losses total ..................................................... 37

Tabel 4.5 Hasil perhitungan kecepatan kaluar pada masing-masing lantai ..... 38

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Udara tertekan karena bertambahnya volume air ......................... 6

Gambar 2.2 Tee ....................................................................................................... 11

Gambar 2.3 Elbow 450 dan 900 ............................................................................... 12

Gambar 2.4 Cross .................................................................................................... 12

Gambar 2.5 Consentrik Reducer (kiri) dan Ecentrik Reducer (kanan) ................ 13

Gambar 2.6 Nama-nama bagian pada percabangan ........................................... 15

Gambar 2.7 Kecepatan aliran dalan pipa ............................................................. 18

Gambar 2.9 Gate valve (conventional stuffing box) .............................................. 25

Gambar 2.10 Gate Valve (insertion-type stuffing box) .......................................... 25

Gambar 2.11 Globe Valve ....................................................................................... 25

Gambar 4.1 Pipa percabangan 6 in ....................................................................... 42

1  

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Sistem perpipaan sering di dapati dalam kehidupan sehari-hari.

Penggunaan sistem perpipaan dalam kehidupan sehari-hari diantaranya sistem

perpipaan air bersih pada perumahan, sistem perpipaan kompresor pada bengkel,

sistem perpipaan hidran pada gedung perkantoran dan perkuliahan, sistem

perpipaan pada pengeboran dan pengolahan minyak bumi, sistem perpipaan pada

pabrik pengolahan minyak sawit.

Dewasa ini banyak didapati adanya kecelakaan kerja yang disebabkan

karena kerusakan pada sistem perpipaan. Hal ini disebabkan karena adanya

ketidak mampuan rancangan sistem perpipaan dalam menahan tekanan yang

diberikan. Salah satunya adalah sistem perpipaan hidran. Sistem perpipaan hidran

beroperasi dengan cara memompa air dari bak tandon dengan pompa air menuju

tangki hydrophore dan kemudian dibantu dengan tekanan dari kompresor untuk

menyalurkan ke sistem perpipaan hidran. Hidran sering digunakan untuk

mengatasi terjadinya kebakaran dalam skala yang cukup besar yang tidak mampu

diatasi oleh pemadaman secara konvensional.

Dengan landasan itulah maka penulis tertarik untuk membuat parancangan

ulang sistem perpipaan hidran Gedung Laboratorium Unit V Kampus III

Universitas Sanata Dharma. Hidran pada umumnya memerlukan tekanan yang

2  

cukup besar pada saat beroperasi. Tujuan dari perancangan sistem perpipaan

adalah untuk mencegah terjadinya kecelakaan kerja akibat kegagalan rancangan,

sehingga perancangan sistem perpipaan dapat dikatakan sangat penting.

1.2 Tujuan dan Manfaat Perancangan

Tujuan perancangan ulang sistem perpipaan hidran Gedung Laboratorium

Unit V Kampus III Universitas Sanata Dharma, yaitu :

1. Mengkaji tentang kekuatan pipa pada saat mengalami tekanan

maksimal ditinjau dari bahan pipa, dimensi pipa dan sambungan yang

digunakan dan menyesuaikan dengan pipa komersial yang ada di

pasaran, sehingga dapat diketahui kelayakan sistem perpipaan hidran

yang dipakai.

2. Mengkaji kebutuhan pompa yang dibutuhkan saat sistem hidran

beroperasi dengan meninjau dari rugi-rugi yang terjadi (rugi-rugi

akibat sambungan, rugi-rugi akibat ketinggian), sehingga dapat

diketahui pompa yang dipakai telah layak atau belum.

Manfaat perancangan ulang sistem perpipaan hidran Gedung Laboratorium

Unit V Kampus III Universitas Sanata Dharma, yaitu :

1. Mengetahui apakah sistem perpipaan hidran mampu mengatasi

tekanan yang diberikan.

2. Mengetahui apakah pompa hidran yang digunakan dapat memenuhi

jumlah layanan.

3. Menambah kepustakaan perancangan sistem perpipaan hidran.

3  

1.3 Batasan Masalah

Perancangan ulang sistem perpipaan hidran Gedung Laboratorium Unit V

Kampus III Universitas Sanata Dharma, sebagai pemikiran utamanya adalah

kekuatan sistem perpipaan hidran saat mengalami tekanan dan kemampuan

pompa hidran saat beroperasi ditinjau dari :

1. Diameter pipa yang digunakan.

2. Ketebalan pipa komersial.

3. Jenis pipa yang digunakan.

4. Sambungan yang digunakan.

5. Valve yang digunakan.

6. Ketinggian gedung.

4 

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Sistem Hidran

Hidran merupakan sarana pemadam kebakaran yang menggunakan

media air untuk mematikan api. Air dari bak penampungan di alirkan melalui

pipa-pipa penyalur menggunakan pompa. Sistem hidran terdiri atas :

1. Tempat penyimpanan air (reservoir).

2. Pompa dan Hydrophore.

3. Sistem penjernih air.

4. Sistem perpipaan.

2.1.1. Tempat penyimpanan air (reservoir)

Reservoir merupakan tempat penampungan air yang akan digunakan

dalam proses pemadaman kebakaran. Biasanya reservoir ini berbentuk satu tangki

ataupun beberapa tangki yang terhubung satu dengan yang lainnya, bisa berada di

atas tanah maupun dalam tanah dan harus dibuat sedemikian rupa hingga dapat

menampung air untuk suplai air hidran. Reservoir yang digunakan dalam

perancangan berupa bak berdimensi 3,6 x 1 x 1 meter yang terhubung dengan bak

penampungan air bersih yang dipisahkan oleh gerbang air. Gerbang air

memungkinkan pemindahan air bersih ke ruang hidran, namun tidak untuk

sebaliknya.

5  

Pemindahan air bersih ke bak hidran dimungkinkan untuk mengantisipasi

kondisi darurat bila air hidran habis ketika masih diperlukan sehingga proses

pemadaman tidak terganggu. Tetapi air hidran tidak dapat digunakan untuk

keperluan air bersih karena pada saat penyaringannya air untuk hidran tidak

diutamakan kebersihannya.

Reservoir ini berada di dalam tanah dan harus dibuat sedemikian rupa

hingga dapat menampung air untuk suplai air hidran. Selain itu reservoir juga

harus dilengkapi dengan mekanisme pengisian kembali dari sumber-sumber air

yang dapat diandalkan untuk menjaga level air yang tersedia dalam reservoir.

Mekanisme pengisian reservoir ini terdiri dari sistem pompa yang dihubungkan

dengan sumber air tanah.

2.1.2. Pompa dan Hydrophore

Hydrophore merupakan suatu bejana/tabung yang berfungsi untuk

mempertahankan atau menstabilkan kebutuhan tekanan fluida pada suatu jaringan

perpipaan.

Hydrophore bekerja berdasarkan hukum Boyle yang menyatakan bahwa

jika temperatur (T) sejumlah gas yang diberikan dipertahankan konstan, maka

volume (V) gas akan berubah berbanding terbalik dengan tekanan (P) absolut gas

di tunjukkan dalam Persamaan 2.1 dan Gambar 2.1

1

2

2

1

PP

VV

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

6  

Gambar 2.1. Udara tertekan karena bertambahnya volume air

Pada rumah pompa di Kampus III Universitas Sanata Dharma,

hydrophore yang digunakan untuk hidran berkapasitas 1000 liter dengan memiliki

tekanan ijin 10 ATM (10 kg/cm2), namun tekanan kerja maksimum hidran hanya

7,2 kg/cm2.

Pompa hidrolis adalah sebuah mesin yang berfungsi mengubah energi

mekanis menjadi energi tekanan fluida (modul praktikum pompa seri/parallel, YB.

Lukiyanto). Pada sistem hidran pompa berfungsi untuk mengalirkan air dari

sumber air (sumur) ke bak penampungan (reservoir) dan dari bak penampungan

kedalam instalasi pipa hidran.

Sistem pompa hidran terdiri atas panel kontrol pompa, motor penggerak,

dan unit pompa. Pompa dikontrol melalui sistem panel kontrol, sehingga dapat

menghidupkan serta mematikan keseluruhan sistem dan juga untuk mengetahui

status dan kondisi pompa. Motor penggerak pompa merupakan sistem mekanik

elektrik yang mengaktifkan pompa untuk menyedot dan menyemburkan air.

Pada sistem hidran di Kampus 3 Universitas Sanata Dharma digunakan

dua buah pompa centrifugal untuk mengalirkan air dari bak penampungan ke

P1 V1 Udara 

T1 Udara  termampatkan dengan  temperatur konstan

P1 < P2 

T1 = T2 AIR 

P1

V2 Udara  T1 

 

AIR 

7  

instalasi pipa hidran yaitu :

1. Pompa hidran utama

Merupakan pompa sentrifugal yang memiliki daya 30 kW dan beroperasi

secara otomatis jika sistem hidran memerlukan debit air yang besar. Pada saat

beroperasi, pompa secara otomatis mati bila tekanan pada hydrophore mencapai

7,2 kg/cm2 dan akan menyala kembali ketika tekanan di dalam hydrophore turun

hingga 4,5 kg/cm2 karena air mengalir ke keluar dari sistem hidran.

2. Pompa Jockey

Merupakan pompa sentrifugal yang memiliki daya 5 kW dan beroperasi

untuk memenuhi kebutuhan air dengan debit kecil seperti penyiraman taman

(sistem hidran terintegrasi juga dengan saluran pipa kecil untuk kebutuhan taman).

Pada saat beroperasi, pompa secara otomatis mati bila tekanan pada hydrophore

mencapai 6,8 kg/cm2 dan akan menyala kembali ketika tekanan di dalam

hydrophore turun hingga 4,5 kg/cm2 karena air mengalir ke keluar dari sistem

hidran.

Pompa jockey dan pompa hidran utama bekerja bergantian diatur oleh

panel kontrol otomatis. Jika debit air yang keluar kecil maka yang bekerja hanya

pompa jockey, dan pada limit tertentu ketika debit air yang keluar dibutuhkan

besar maka pompa hidran utama akan menyala dan pompa jockey akan mati

secara otomatis.

8  

Pompa hidran harus dapat bekerja setiap saat ketika dibutuhkan karena

merupakan sarana penanggulangan bencana yang tak terduga. Penggerak pompa

yang digunakan untuk hidran adalah motor listrik, maka disediakan genset untuk

menyuplai daya listrik ke motor pompa bilamana listrik dari jaringan mati

sehingga sistem hidran dapat selalu bekerja.

2.1.3. Sistem Perpipaan

Sistem perpipaan merupakan sebuah sistem yang berfungsi sebagai

media untuk mengalirkan fluida, baik berupa cairan maupun gas dari satu tempat

ke tempat yang lain.

Dalam sistem hidran, sistem perpipaan ini digunakan sebagai saluran air

yang berguna untuk memadamkan api apabila di suatu tempat terjadi kebakaran.

Sistem ini bekerja berdasarkan tekanan, fluida dari pompa dialirkan melalui satu

pipa dicabangkan menuju kran – kran pada setiap terminal akhir melalui pipa

bercabang.

Sistem perpipaan pada hidran merupakan jalur utama distribusi air dari

lokasi sumber air (sumur) menuju reservoir dan juga dari reservoir menuju titik

penempatan kotak pemadam kebakaran di tiap lantai gedung. Tanpa pipa maka

tidak dapat disebut sebagai sistem hidran, tetapi hanya alat penyemprot air.

Sistem hidran pipa merupakan salah satu peranan terpenting untuk

mendukung transportasi fluida dari pompa menuju komponen–komponen lainnya.

9  

2.2 Sistem distribusi

Sistem pipa utama (primary feeders) dari hidran biasanya berukuran 12

hingga 16 in. Pipa sambungan kedua (secondary feeders) biasanya berukuran 8

hingga 12 in. Sedangkan untuk cabang pipa biasanya berukuran 4,5 hingga 6 in.

Pada ujung pipa hidran tersambung dengan pilar hidran. Disamping pilar hidran

terpasang box yang digunakan untuk menyimpan selang hidran (house). Selang ini

terbuat dari bahan kanvas yang panjangnya berkisar 20-30 meter.

Sebagai pendukung supply air hidran, dibuatlah suatu sambungan pipa

yang berinterkoneksi dengan sistem pipa hidran yang disebut sambungan siamese.

Sambungan ini terdiri dari satu atau dua sambungan pipa yang fungsinya adalah

untuk memberikan supply air tambahan untuk mobil pemadam kebakaran atau

sistem pilar hidran umum.

2.3 Komponen Sistem Perpipaan

Sistem perpipaan terdiri dari berbagai komponen yang menjadi

pendukung sistem, sehingga dapat bekerja sesuai dengan fungsinya. Komponen-

komponen dari sistem perpipaan adalah pipa, sambungan, flanges, serta

komponen lain yang digunakan untuk mendistribusikan fluida.

2.3.1 Pipa

Pipa merupakan tabung dengan bentuk silinder yang menjadi bagian

utama dari sistem perpipaan. Di dalam pipa inilah proses pengaliran fluida terjadi.

Setiap kondisi proses pengaliran fluida, pipa yang digunakan memiliki spesifikasi

masing-masing. Misalkan proses yang terjadi memerlukan tekanan yang tinggi

10  

dan dalam suhu yang tinggi, maka pipa yang diperlukan adalah dengan spesifikasi

tersebut menurut standar yang dikeluarkan oleh ASTM (American Society of

Testing Materials) atau ASME (The American Society of Mechanical Engineers).

Standar yang dikeluarkan oleh ASTM, terdapat bagian dari pipa yang telah diukur

sesuai standar yang ditentukan. Bagian-bagian tersebut berupa keterangan

mengenai bahan pipa, diameter, ketebalan pipa, serta schedule pipa.

Spesifikasi pipa, terdapat istilah schedule, yang merupakan istilah untuk

pembagian kelas dalam pipa. Schedule ditulis dalam bentuk penomoran untuk

membedakan spesifikasi pipa, karena masing-masing schedule memiliki

spesifikasi tersendiri. Misal pada pipa dengan ukuran nominal sebesar 1/8 NPS

(Nominal Pipe Size), memilki ketebalan pipa yang berbeda untuk masing-masing

schedule.

Perbedaan schedule ini berguna untuk penggunaan pipa yang berbeda

pada ukuran nominal pipa yang sama. Perbedaan antara schedule yang satu

dengan schedule yang lain, terletak pada ketebalan pipa, dihitung dari diameter

luar (outside diameter). Semakin tebal sebuah pipa, maka semakin kuat pipa

tersebut.

Untuk keperluan dunia industri, dengan penggunaan berdasarkan pada

tekanan, dikenal pipa standart (STD) untuk tekanan paling rendah. Kemudian

Extra Strong (XS) untuk tekanan yang lebih tinggi. Dan selanjutnya pipa untuk

keperluan tekanan yang lebih tinggi lagi dikenal Double Extra Strong (XXS).

11  

2.3.2 Sambungan

Sambungan pipa merupakan bagian dari sistem perpipaan, yang

berfungsi menyambung sebuah pipa dengan pipa yang lain untuk keperluan

tertentu. Sambungan perpipaan dapat dikelompokkan menjadi tiga, yaitu :

1. Sambungan dengan menggunakan pengelasan.

2. Sambungan dengan menggunakan ulir.

3. Sambungan menggunakan flanges.

Penggunaan jenis sambungan ini bergantung pada besar diameter pipa

serta besarnya tekanan. Untuk pipa dengan tekanan rendah dan diameter dibawah

2 inci digunakan sambungan ulir.

Dari kedua kelompok jenis sambungan di atas, sambungan pipa masih dibagi lagi

dalam bentuk-bentuk tertentu, sesuai dengan kebutuhan sistem perpipaan. Jenis-

jenis sambungan tersebut adalah tee, elbow, cross, reducer.

1. Tee (Sambungan Tee)

Sambungan Tee merupakan sambungan yang menghubungkan pipa

dengan pipa, sehingga menghasilkan percabangan pipa lebih dari satu. Gambar

2.2 menampilkan dimensi sambungan Tee.

Gambar 2.2. Tee

12  

2. Elbow (belokan)

Elbow adalah sambungan yang menghubungkan satu pipa dengan pipa

yang lain, untuk mengubah arah pipa dalam sudut tertentu. Kebanyakan sudut

yang digunakan adalah sebesar 900, namun terdapat juga elbow dengan sudut 450.

Gambar 2.3 menampilkan dimensi belokan pipa.

Gambar 2.3. Elbow 450 dan 900

3. Cross

Cross adalah sambungan antar satu pipa dengan pipa yang lain sehingga

menghasilkan empat percabangan pipa. Gambar 2.4 menampilkan dimensi Cross.

Gambar 2.4. Cross

13  

4. Reducer

Reducer adalah bagian dari sistem perpipaan yang menghubungkan

sebuah pipa dengan pipa yang berdiameter lebih kecil, seperti yang ditampilkan

pada Gambar 2.5. Hal ini bertujuan mengubah kecepatan aliran fluida yang

mengalir dalam pipa menjadi lebih tinggi dengan memanfaatkan penyempitan luas

penampang pipa.

Gambar 2.5. Consentrik Reducer (kiri) dan Ecentrik Reducer (kanan)

2.4. Dasar Perhitungan Tebal Pipa

Pipa yang digunakan dalam analisis ini adalah pipa dengan bahan AISI

1020. Pada sambungan percabangan pipa menggunakan tipe tee. Dalam

menentukan pemilihan ketebalan dinding pipa dapat dihitung dengan Persamaan

2.2 (Sam Kannapan, 1996).

)(2 PYSEDoPt+×

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

Keterangan :

t = ketebalan pipa ( in )

P = tekanan di dalam pipa ( psi )

Do = diameter luar pipa ( in )

SE = tegangan tarik yang diijinkan ( psi )

Y = koefisien total yang dipengaruhi oleh suhu dan bahan

14  

Tabel 2.1. memperlihatkan bermacam harga Y pada beberapa material.

Tabel 2.1. Harga koefisien Y untuk t < d/6 (Sam Kannappan, 1996)

Materials

Temperature, oC (oF)

< 482 (< 900)

510 (950)

538 (1000)

566 (1050)

> 621 (> 1150)

Feristic Steels 0.4 0.5 0.7 0.7 0.7 Austenitic Steels 0.4 0.4 0.4 0.7 0.5 Cast Iron 0.4 ... ... ... ... Nonferrous metal 0.4 … … … …

Untuk t ≥ d/6 maka dapat dihitung dengan persamaan 2.3 :

Y = atau ; Y = .....................................(2.3)

Keterangan :

c = jumlah pengerjaan, korosi, dan erosi yang diijinkan (in)

d = diameter nominal pipa komersial (in)

Setelah tebal pipa diketahui maka din dapat ditentukan dengan :

din = diameter dalam pipa (in)

din = Do – 2t………………………………………………………….(2.4)

Dari din yang sudah diketahui maka dapat pula menentukan luas penampang pipa.

Pipa yang digunakan adalah jenis tube (pipa tabung) percabangan

dilakukan dengan cara pemasangan tee 900 kemudian di las dengan pipa saluran

dengan penambahan flanges pada setiap ujung tee, adapun hal yang perlu

diperhitungkan dalam memilih ukuran tube haruslah memperhatikan tekanan

pecah (burst pressure) hal ini bertujuan untuk menentukan kualitas bahan dari

tube itu sendiri.

15  

2.5. Dasar Perhitungan Kebutuhan Penguat Pada Percabangan

Pembuatan percabangan sistem perpipaan dengan menggunakan pipa sebagai

cabangnya, diperlukan perhitungan untuk mengetahui perlu atau tidaknya

penguat. Langkah-langkah perhitungannya sebagai berikut (Sam Kannapan, 1996)

:

Gambar 2.6. Nama-nama bagian pada percabangan

Keterangan gambar :

= tebal dinding pipa nominal

t = tebal dinding pipa, menggunakan Persamaan 2.2

c = corrosion and erosion allowance

tm = tebal dinding pipa minimum yang diperlukan

T = tebal dinding pipa minimum dari pipa standard

t = - mill tolerance

d1 = panjang efektif (pipa utama) yang terbuang

16  

= Db – 2.tbs ...............................................................................(2.5)

d2 = setengah dari daerah penguat

d2 diambil harga terbesar dari :

d2 = d1

atau ;

d2 = ( b – c) + ( h – c) + ..................................................................(2.6)

dengan batasan d2 ≤ dh

keterangan :

h untuk head (pipa utama)

b untuk branch (pipa cabang)

a. Menentukan tebal sisa

ths = h – th – c...................................................................................(2.7.a)

tbs = b – tb – c...................................................................................(2.7.b)

b. Menentukan tinggi daerah penguat (L4)

L4 = 2,5 ( h – c)................................................................................ (2.8.a)

atau ;

L4 = 2,5 ( b – c) + Tr........................................................................ (2.8.b)

Tr = tebal dinding minimum dari pelat penguat

Diambil harga L4 yang paling kecil.

c. Menentukan luas dinding pipa utama yang terbuang

A1 = th.d1........................................................................................... (2.9.a)

Atau untuk pipa utama dengan pipa cabang miring :

17  

A1 = th.d1 (2 – sinβ) ......................................................................... (2.9.b)

d. Menentukan luas lebih pada pipa utama

A2 = (2d2 – d1) (Th – th – c) ............................................................. (2.10)

e. Menentukan luas lebih pada pipa cabang

A3 = 2.L4.tbs ....................................................................................(2.11.a)

Atau untuk pipa utama dengan pipa cabang miring :

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

Percabangan pipa dengan lubang pipa utama dinyatakan kuat jika jumlah

luas lebih pipa cabang (A2+A3+A4) nilainya lebih besar atau sama dengan nilai luas

luas pipa utama yang hilang (A1). Namun, jika jumlah luas lebih pipa cabang

(A2+A3+A4) nilainya lebih kecil dari nilai luas lebih pipa utama (A1), maka

sambungan perlu plat penguat jumlah luas lebih pipa cabang (A2+A3+A4) ditambah

jumlah luas penguat dan luas alas penguat (A4 penguat + A4 alas penguat) nilainya

menjadi lebih besar atau sama dengan nilai luas lebih pipa utama (A1)

2.6 Penentuan Pola Aliran Dalam Pipa

Penentuan pola aliran dalam pipa perlu dihitung karena untuk

mengetahui apakah fluida masih dalam wujud cair atau sudah berubah menjadi

wujud yang lain. Sistem perpipaan hidran mengalirkan air dengan kecepatan

fluida yang bervariasi menurut besar kecilnya diameter pipa yang dilewati, hal ini

mempengaruhi pola aliran dalam pipa. Penentuan pola aliran dalam pipa dapat

diketahui dengan Persamaan 2.12 (Bruce R. Munson, 2003) :

18  

...............................................................................

(2.12)

Re = Bilangan Reynold

di = diameter dalam pipa (m)

v = kecepatan aliran rata-rata (m/sec)

ρ = kerapatan fluida (kg/m3)

µ = viskositas dinamik (Pa detik)

Angka Reynolds digunakan sebagai kriteria untuk menunjukkan apakah

aliran dalam tabung atau pipa itu laminar atau turbulen.

Gambar 2.7. kecepatan aliran dalan pipa

Berdasarkan percobaan klasifikasi aliran fluida dalam pipa, ditetapkan

bahwa bilangan Reynold (Re) untuk :

- Lebih kecil dari 2000, aliran fluida disebut laminer.

- Antara 2000 s/d 4000, aliran fluida disebut transisi.

- Lebih besar dari 4000, aliran fluida disebut turbulen.

Sedangkan klasifikasi untuk aliran fluida di saluran terbuka berdasarkan

bilangan Reynold (Re) adalah :

- Re < 500, disebut aliran laminer.

- 500 < Re < 12500, disebut aliran transisi.

19  

- Re > 12500, disebut aliran turbulen.

Pada daerah transisi terdapat suatu jangkau angka Reynolds, yang

bergantung dari kekasaran pipa dan kehalusan aliran. Jangkau transisi yang

biasanya digunakan adalah

2000 ≤ Re ≤ 4000

2.7 Persamaan Energi

Hukum pertama termodinamika untuk suatu sistem dinyatakan bahwa

panas QH yang akan diberikan kepada sistem dikurangi dengan kerja W yang

dilakukan oleh sistem hanya bergantung pada keadaan awal serta keadaan akhir

sistem tersebut. Beda antara keadaan-keadaan sistem, yang tidak bergantung pada

lintasan keadaan awal ke keadaan akhir, harus merupakan suatu sifat sistem. Sifat

ini disebut energi dalam E, dapat dilihat pada Persamaan 2.13 (Peter Eka Rosadi,

2004) :

QH – W = E2 – E1.................................................................................(2.13)

Jika tidak ada efek eksternal ke sistem, maka energi intern e suatu fluida

murni adalah jumlah energi potensial, energi kinetik dan energi intrinsik dapat

dilihat pada Persamaan 2.14 (Peter Eka Rosadi, 2004):

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

Persamaan energi dihasilkan dari penerapan prinsip kekekalan energi

pada aliran fluida sepanjang garis arus dengan menggunakan Hukum Newton II

tentang gerak. Persamaan energi disebut juga dengan persamaan Euler. Persamaan

ini diturunkan berdasarkan asumsi, sebagai berikut :

20  

a. Fluida yang mengalir adalah fluida sempurna, jadi tidak mempunyai

kekentalan (kehilangan energi akibat gesekan, yaitu nol).

b. Fluida yang mengalir adalah bersifat homogeny dan tidak termampatkan

(densitas fluida (ρ) adalah sama).

c. Pengaliran fluida bersifat merata dalam satu penampang.

d. Kecepatan aliran bersifat merata dalam satu penampang.

e. Gaya yang bekerja hanya gaya berat dan gaya tekan.

Persamaan energi tersebut dapat dijabarkan pada Persamaan 2.15 (Peter Eka

Rosadi, 2004) :

= konstanta ..................................................................(2.15)

Keterangan :

= energi tekanan

= energi kinetik

z = energi potensial

2.8. Persamaan Bernoulli

Konstanta merupakan tinggi energi total yaitu jumlah dari tinggi tempat

(Z), tinggi tekanan ( ) dan tinggi kecepatan ( ) yang berbeda dari garis arus

yang satu ke garis arus lainnya, sehingga persamaan ini hanya berlaku untuk titik-

titik pada suatu garis lurus. Apabila terdapat dua titik pengamatan, maka

persamaan energi dapat dilihat pada Persamaan 2.16 (Peter Eka Rosadi, 2004)

21  

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

Persamaan Energi disebut juga dengan Persamaan Bernoulli dalam

keadaan ideal, tanpa adanya kehilangan sepanjang aliran. Dalam penggunaan

Persamaan Bernoulli ini berdasarkan asumsi sebagai berikut :

a. Apabila semua garis aliran berasal dari sebuah reservoir, dimana

kandungan energinya sama di segala tempat, maka konstanta integrasinya

tidak berubah dari satu garis aliran ke garis aliran lainnya dan titik 1 dan

titik 2 untuk penerapan Persamaan Bernoulli dapat dipilih sembarang,

yakni tidak perlu pada garis aliran yang sama.

b. Dalam suatu aliran gas, seperti sistem ventilasi, dimana ada perubahan

tekanan hanya merupakan bagian kecil (beberapa persen) dari tekanan

mutlak, maka gas tersebut dapat dianggap tak mampu mampat dengan

menerapkan formula di atas dengan berat jenis rata-rata.

c. Untuk aliran tidak seragam (tidak langgeng) dengan perubahan kondisi-

kondisi yang terjadi secara berangsur-angsur, misalnya pengosongan

suatu reservoir, maka dapat menerapkan Persamaan Bernoulli tanpa

kesalahan yang berarti.

d. Persamaan Bernoulli bermanfaat dalam analisis mengenai fluida nyata

dengan mengabaikan gesekan viskos guna memperoleh hasil teoritik.

kemudian dimodifikasi dengan suatu koefisien berdasarkan eksperimen

untuk mengoreksi persamaan teoritik agar sesuai dengan kondisi

nyatanya.

22  

Persamaan Bernoulli digunakan untuk fluida ideal, untuk fluida nyata

baik antar partikel itu sendiri mapun antar partikel fluida dengan batas dinding

saluran atau adanya belokan dan perubahan diameter saluran sehingga

menyebabkan kehilangan tenaga yang harus diperhitungkan dalam aplikasi

persamaan Bernoulli.

Kehilangan tenaga karena gesekan disebut dengan kehilangan tenaga

primer, sedangkan kehilangan tenaga karena adanya belokan atau perubahan

diameter penampang disebut dengan kehilangan sekunder. Untuk jaringan pipa

saluran fluida yang sangat panjang akan menyababkan kehilangan primer jauh

lebih besar dari kehilangan tenaga sekunder, sehingga kehilangan sekunder dapat

diabaikan. Kehilangan tenaga dinyatakan dalam hambatan atau head (tinggi

tekan) fluida. Karena adanya head losses (HL), head pump (Hp) dan head motor

(Hm) maka persamaan Bernoulli dapat dilihat pada Persamaan 2.17 (Anthony

Esposito, 1994) :

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

Head pompa dapat dicari dengan Persamaan 2.18 (Anthony Esposito, 1994) :

.......................................................................................(2.18)

Keterangan :

HL = Head Losses

Hp = Head pump

Hm = Head motor

Q = Aliran pompa

Sg = Specific grafity fluida

23  

Head Losses akibat kehilangan gesekan dapat dicari dengan Persamaan 2.19a

(Anthony Esposito, 1994) :

.......................................................................(2.19a)

Faktor gesekan (f) dapat diturunkan secara matematis untuk aliran

laminar, tetapi tidak ada hubungan matematis yang sederhana untuk variasi f

dengan bilangan Reynolds yang tersedia untuk aliran turbulen. Selanjutnya,

Nikuradse dan lain-lain telah menemukan bahwa kekasaran relatif pipa

(perbandingan ukuran ketidaksempurnaan permukaan ε terhadap garis tengah

sebelah dalam pipa mempengaruhi juga harga f). Nilai f dapat dicari dengan

Persamaan 2.19b berikut (Anthony Esposito, 1994) :

..........................................................................................( 2.19b)

Dari persamaan 2.19a dan 2.19b, Head Losses (HL) dapat dicari dengan

Persamaan 2.20 (Anthony Esposito, 1994) :

..........................................................................(2.20)

Untuk HL pada valves dan sambungan dapat dicari dengan Persamaan 2.21

(Anthony Esposito, 1994) :

...........................................................................................(2.21)

24  

Keterangan :

f = Faktor gesekan

L = Panjang pipa (m)

D = Diameter dalam pipa (m)

v = Kecepatan rata – rata fluida (m/sec)

g = Percepatan gravitasi (m/sec2)

k = Konstanta

Untuk harga k masing-masing valves dan sambungan dapat dilihat pada Tabel 2.2

(Anthony Esposito, 1994).

Tabel 2.2 : Harga faktor k untuk valves dan sambungan

Gambar 2.8 sampai 2.10 menunjukan beberapa Gambar model dari valve

(Anthony Esposito, 1994).

Valve or fitting k factor Globe Valve : Wide open ½ open

10,0 12,5

Gate Valve : Wide open ¾ open ½ open ¼ open

0,19 0,90 4,5 24,0

Return Bend 2,2 Standard Tee 1,8 Standard Elbow 0,9 45o Elbow 0,42 90o Elbow 0,75 Ball Check Valve 4,0

25  

Gambar 2.8 : Gate valve (conventional stuffing box)

Gambar 2.9 Gate Valve (insertion-type stuffing box)

Gambar 2.10 Globe Valve

2.9. Penentuan Jarak Tumpuan

Jarak tumpuan maksimum pada pipa horizontal tergantung pada :

1. Tegangan lengkung (Bending Stress)

2. Defleksi vertical

3. Frekuensi pribadi

Penentuan jarak antar tumpuan yang diijinkan, dipilih harga terkecil dari

persamaan berikut :

26  

1. Untuk kedua ujung ditumpu sederhana

Akibat tegangan

……………………………………………………..(2.22)

Akibat defleksi

……………………………………………………….(2.23)

2. Untuk kedua ujung ditumpu tetap

Akibat tegangan

………………………………………………………(2.24)

Akibat defleksi

……………………………………………………….(2.25)

Keterangan :

L = jarak tumpuan (ft)

Z = modulus of section of pipe (in3)

Sh = tegangan yang diijinkan (psi)

w = berat total pipa (pipa, fluida, isolator) (lb/ft)

∆ = defleksi yang diijinkan (in)

I = momen inersia luasan pipa (in4)

E = modulus elastisitas (psi)

27 

BAB III

LANGKAH PERANCANGAN

Untuk memperoleh perancangan yang baik dan sistematis, maka dilakukan

langkah perancangan sebagai berikut :

1. Mencari data gambar denah bangunan untuk membuat jalur pipa

sistem perpipaan hidran.

2. Melihat denah bangunan yang akan dirancang secara langsung,

sehingga dapat mengetahui keadaan geografis tanah yang akan

digunakan.

3. Menentukan konfigurasi sistem perpipaan. Pada tahap ini menentukan

macam, jumlah komponen perpipaan yang ada dan dimensinya.

4. Menentukan kondisi perancangan, beban saat perancangan.

5. Menentukan kriteria perancangan, pemilihan material yang digunakan

dan tegangan yang diijinkan.

6. Merancang komponen sistem perpipaan hidran.

7. Kesimpulan perancangan ulang sistem perpipaan hidran dan penutup.

3.1 Spesifikasi Alat

Spesifikasi konstruksi dan alat yang digunakan untuk rancang ulang sistem

hidran Gedung Laboratorium Unit V Kampus III Universitas Sanata Dharma

diantaranya :

28  

Perpipaan

- Bahan pipa menggunakan Carbon Steel dengan spesifikasi sebagai

berikut :

Dlihat dari Tabel 3 lampiran didapat (SE) sebesar: 20000 psi, dan

modulus elastisitas dilihat dari Tabel 4 lampiran didapat harga (E)

sebesar 29 x 106 psi.

- Pipa besar dengan diameter nominal 6 in, schedule 40, dan tebal (t)

= 0,280 in sebagai percabangan.

- Pipa sedang dengan diameter nominal 4 in, schedule 40, dan tebal

(t) = 0,237 in.

- Pipa kecil1 dengan diameter nominal 2,5 in schedule 40, dan tebal

(t) = 0,203 in untuk pendistribusian dari pompa utama menuju ke

percabangan dan untuk pendistribusian menuju nosel.

- Pipa kecil2 dengan diameter nominal 1,5 in schedule 40, dan tebal

(t) = 0,145 in suntuk pendistribusian dari pompa jokey menuju ke

percabangan .

- Tee dari diameter 4 in ke diameter 2,5 in.

- Ellbow berdiameter 4 in dengan jari –jari kelengkungan 6 in.

- Ellbow berdiameter 2,5 in dengan jari –jari kelengkungan 33/4 in.

- Elbow berdiameter 1,5 in.

- Reducer 2,5 in ke 1,5 in menuju ke selang nosel.

29  

- Sambungan las dengan jai-jari kampuh diatas 5 mm. sambungan

dinyatakan kuat karena memiliki kekuatan tarik yang lebih besar

dari bahan pipa Carbon Steel, dengan melihat Tabel 3.1 (Joseph E.

Shigley, 1984).

Tabel 3.2. Sifat minimum logam las

Nomor elektroda AWS*

Kekuatan tarik (ksi)

kekuatan mengalah

(ksi)

Persentase pemanjangan

E60xx 62 50 17-25 E70xx 70 57 22 E80xx 80 67 19 E90xx 90 77 14-17 E100xx 100 87 13-16 E120xx 120 107 14

* Sistem penomoran kode spesifikasi Amerika Welding Society

(AWS) untuk elektroda. Sistem ini menggunakan awalan E pada

sistem penomoran empat sampai lima digit di mana dua atau tiga

digit pertama menyatakan kekuatan tarik yang mendekati, digit

terakhir menyatakan variabel dalam teknik pengelasan, seperti

arus listrik yang dipakai. Yang di sebelah digit terakhir

menyatakan posisi pengelasan, seperti misalnya, datar, vertikal,

atau di atas (mengelas dari bawah). Spesifikasi lengkap bisa

didapat dari AWS atau permintaan.

Pompa dan Hydrophore

- Pompa Jockey

Debit (Q) = 50 L/menit = 50.10-3 m3/menit = 3 m3/jam

30  

Head (H) = 90 m

Daya (P) = 5 KW

- Fire Pump Electrict Debit (Q) = 50 m3/jam

Head (H) = 75 m

Daya (P) = 30 KW

- Hydrophore

Tekanan kerja ijin = 10 ATM = 10 kg/cm2

Hydrotest pressure =15 ATM = 15 kg/cm2

Kapasitas air = 1000 liter

Tekanan kerja maksimum = 7,2 kg/cm2

Tekanan kerja minimum = 4,5 kg/cm2

 

31 

BAB IV

PERHITUNGAN PERANCANGAN

4.1 Ketebalan Pipa

Bahan yang digunakan untuk pipa menggunakan bahan Carbon Steel

dengan tegangan tarik yang diijinkan (SE) sebesar 20000 psi. Tekanan dalam pipa

(P) dengan melihat unjuk kerja pompa utama hidran saat beroperasi yaitu sebesar

7,2 kg/cm2 =102,4 Psi. Suhu fluida kerja saat beroperasi sebesar 30oC (T = 86oF).

Harga koefisien Y berdasarkan suhu fluida kerja tersebut dengan melihat Tabel

2.1 didapat sebesar 0,4.

Diameter pipa komersial (d) dapat dicari dengan melihat diameter luar

pipa (Do) pada Tabel 2 lampiran. Sehingga tebal pipa (t) dapat dicari dengan

Persamaan 2.2 kemudian ditinjau kembali dengan melihat nilai yang mendekati

ketebalan pipa komersial dari table 2 lampiran. Hasil perhitungan tebal pipa

dijabarkan sebagai berikut :

a. Untuk diameter 6,00 inch memiliki diameter luar 6,625 inch, maka

tebal pipa rata-rata adalah :

)(2 PYSEDoPt+×

=

))4,04,102()2000(2

625,64,102×+

×=

= 0,016 in

Mengacu pada tabel pipa pada lampiran 2, maka ketebalan pipa

komersial adalah 0,109 in, dengan nilai schedule 5S.

32  

b. Untuk diameter 4,00 in yang memiliki diameter luar 4,500, maka tebal

pipa rata-rata adalah :

)(2 PYSEDoPt+×

=

))4,04,102(20000(2

500,44,102×+

×=

= 0,011 in

Mengacu pada tabel pipa pada lampiran 2, maka ketebalan pipa

komersial adalah 0,083 in, dengan nilai schedule 5S.

c. Untuk diameter 2,50 in yang memiliki diameter luar 2,875, maka tebal

pipa rata-rata adalah :

)(2 PYSEDoPt+×

=

))4,04,102(20000(2

875,24,102×+

×=

= 0,007 in

Mengacu pada tabel pipa pada lampiran 2, maka ketebalan pipa

komersial adalah 0,083 in, dengan nilai schedule 5S.

d. Untuk diameter 1,50 in yang memiliki diameter luar 1,900, maka tebal

pipa rata-rata adalah :

)(2 PYSEDoPt+×

=

))4,04,102(20000(2

900,14,102×+

×= = 0,005 in

33  

Mengacu pada tabel pipa pada lampiran 2, maka ketebalan pipa

komersial adalah 0,065 in, dengan nilai schedule 5S.

Berdasarkan hasil perhitungan di atas, pipa yang digunakan untuk

mengatasi tekanan sebesar 102,4 psi cukup menggunakan pipa dengan schedule

5S. Namun demikian, pipa yang terpasang menggunakan pipa dengaan schedule

40 (standard). Sehingga untuk pipa dengan schedule 40 (standard) dengan

menghitung nilai P dari persaman )2(

.2YtDo

SEtp−

= , memiliki kemampuan

menahan tekanan yang ditunjukkan pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1. Kemampuan pipa menahan tekanan

Diameter nominal pipa

d

Diameter luar pipa

Do

Tebal nominal pipa t

(in) schedule

Tekanan

P

(psi) 6,0 in 6,625 in 0,280

Standard 1749,73 4,0 in 4,500 in 0,237

Standard 2199,33 2,5 in 2,875 in 0,203

Standard 2993,44 1,5 in 1,900 in 0,145

Standard 3251,12

Perlu dihitung angka keamanan pada pipa, agar dapat mengetahui tingkat

keamanan pipa apabila menggunakan tekanan standar pipa untuk mengalirkan

fluida. Angka keamanan pipa dapat diperoleh dengan membandingkan tekanan

yang mampu diatasi oleh pipa dengan tekanan kerja maksimum. Hasil

34  

perhitungan angka keamanan pada masing-masing pipa ditampilkan pada Tabel

4.2.

Tabel 4.2. Angka keamanan pipa

Diameter nominal pipa

d

Diameter luar pipa

Do

Tekanan

P

(psi)

Tekanan Kerja P

(psi) Angka

Keamanan

6,0 in 6,625 in 4378,99 102,4 17,08 4,0 in 4,500 in 5456,79 102,4 21,48 2,5 in 2,875 in 7315,77 102,4 29,23 1,5 in 1,900 in 7634,43 102,4 31,75

4.2 Penentuan Pola Aliran Dalam Pipa

Pola aliran dalam pipa dipengaruhi oleh besar kecilnya diameter pipa yang

dilewati sehingga sistem perpipaan hidran mengalirkan air dengan kecepatan

fluida yang bervariasi. Untuk menentukan pola aliran dalam pipa, ditentukan

dengan bilangan Reynolds pada persamaan 2.12.

Diameter pipa yang dilewati fluida dari sistem pompa hidran hingga

mencapai ujung keran distribusi diantaranya :

Diameter pipa besar = 6 in

Diameter pipa sedang = 4 in

Diameter pipa kecil1 = 2,5 in

Diameter pipa kecil2 = 1,5 in

35  

Setelah mengetahui diameter luar pipa dan tebal nominal pipa, maka

diameter dalam pipa dapat dihitung sebagai berikut:

a. Untuk diameter 6,00 in:

din = Do – 2.t

= 6,625 – 2. 0,280

= 6,065 in = 0,154 m

b. Untuk diameter 4,00 in:

din = Do – 2.t

= 4,500 – 2. 0,237

= 4,026 in = 0,102 m

c. Untuk diameter 2,50 in:

din = Do – 2.t

= 2,375 – 2. 0,203

= 2,469 in = 0,063 m

d. Untuk diameter 1,50 in:

din = Do – 2.t

= 1,900 – 2. 0,145

= 1,620 in = 0,041 m

Debit aliran pompa utama hidran (Q), 50 m3/jam = 0,01389 m3/s dengan

berat jenis fluida (ρ) dilihat dari suhu fluida kerja 30oC dari Tabel 1 Lampiran

didapat 1000 kg/m3 dan viskositas dinamik (µ) sebesar 7,65 x 10-4 kg/m.s.

36  

Kecepatan aliran fluida yang melalui masing-masing pipa dapat diketahui

dengan persamaan v = Q/A (Rosadi, 2004), dengan A adalah luas penampang

pipa. Maka hasil perhitungan dijabarkan pada Tabel 4.3.

Tabel 4.3. Hasil perhitungan angka Reynolds

Kecepatan fluida(V)

Bilangan Reynolds (Re) Keterangan

0,74 m/s 147156,9 Turbulen 1,69 m/s 221685,7 Turbulen 4,49 m/s 361485,1 Turbulen 10,44 m/s 550930 Turbulen

Dari hasil hitungan diketahui bahwa fluida masih dalam keadaan cair.

4.3 Rugi-rugi Dalam Pipa

Distribusi Sistem Hidran Gedung Laboratorium Unit V Kampus III

Universitas Sanata Dharma dari rumah pompa menuju ke masing-masing box

nosel melewati beberapa jenis dimensi pipa, sambungan, dan valve seperti yang

ditunjukkan pada Gambar lampiran 1, komponen-komponen tersebut antara lain:

a. Pipa 6 in untuk pembuatan percabangan sepanjang 2,5 meter untuk

pendistribusian hanya melewati 0,5 meter.

b. Pipa 4 in untuk pendistribusian dari rumah pompa hingga masing-masing

lantai :

1. lantai 1 sepanjang 121,97 meter

2. lantai 2 sepanjang 126,22 meter

3. lantai 3 sepanjang 130,47 meter

4. lantai 4 sepanjang 134,72 meter

c. Pipa 2,5 in sepanjang 4,54 meter. 0,54 meter untuk keluaran nosel, 4 meter

untuk pendistribusian dari Hidrophore.

37  

d. Sambungan Elbow diantaranya :

- Elbow 1,5 in sebanyak 4 buah

- Elbow 4 in sebanyak 9 buah

e. Tee dari rumah pompa hingga masing-masing lantai sebanyak :

1. Untuk lantai 1, tee dengan ukuran 4 in sebanyak 1 buah, tee dari 4 in

menuju ke 2,5 in sebanyak 2 buah, tee percabangan sebanyak 3 buah.

2. Untuk lantai 2, tee dengan ukuran 4 in sebanyak 1 buah, tee dari 4 in

menuju ke 2,5 in sebanyak 2 buah, tee percabangan sebanyak 3 buah.

3. Untuk lantai 3, tee dengan ukuran 4 in sebanyak 1 buah, tee dari 4 in

menuju ke 2,5 in sebanyak 2 buah, tee percabangan sebanyak 3 buah.

4. Untuk lantai 4, tee dengan ukuran 4 in sebanyak 1 buah, tee dari 4 in

menuju ke 2,5 in sebanyak 2 buah, tee percabangan sebanyak 3 buah.

f. Open Gate Valve dari pompa hingga ujung masing-masing keluaran ke nosel

dengan ukuran 2,5 in sebanyak 1 buah, dengan ukuran 4 in sebanyak 2 buah.

Sehingga Head Losses (HL) pada setiap lantai dapat dihitung dengan

persamaan 2.20 untuk rugi-rugi dalam pipa dan Persamaan 2.21 untuk rugi-rugi

karena sambungan dan valve. Hasil hitungannya dapat dilihat dalam Tabel 4.4.

Tabel 4.4. Hasil perhitungan Head Losses total

Lantai Jumlah HL pipa

( m )

Jumlah HL sambungan dan

valve ( m )

HL total

( m )

Lantai 1 0,06 7,6 7,66

Lantai 2 0,06 7,6 7,66

Lantai 3 0,07 7,6 7,67

Lantai 4 0,07 7,6 7,67

38  

Jika Z1 adalah nilai head ketinggian pipa dari lantai dasar ke hidrophore,

dan Z2 adalah nilai head ketinggian pipa dari lantai dasar ke masing – masing

nosel, maka head ketinggian pipa masing – masing lantai dapat di hitung dengan

persamaan: Z1 –Z2

Sehingga dengan hasil perhitungan tersebut kecepatan air saat keluar (V2)

dapat diketahui pada masing-masing lantai dengan Persamaan Bernoulli 2.17

Head motor dapat diabaikan sehingga Hm = 0, tekanan pada titik 2 sama

dengan tekanan atmosfer sehingga P2 = 0, v1 berada di titik sebelum pompa

sehingga v1 = 0 (air di dalam tangki tenang), pompa tidak berpengaruh terhadap

system sehingga Hp = 0.

Dari rumus di atas, harga kecepatan kaluar pada masing-masing lantai

(V2) dapat disajikan dalam bentuk Tabel 4.5.

Tabel 4.5. Hasil perhitungan kecepatan keluar pada masing-masing lantai

lantai (Z1-Z2)

v2

m/s

lantai 1 -0,03 73,39 m 0 35,9

lantai 2 -4,28 73,39 m 0 34,58

lantai 3 -8,53 73,39 m 0 33,35

39  

lantai 4 -12,78 73,39 m 0 32,08

Dari hasil di atas dapat diketahui bahwa kecepatan aliran air pada lantai 1

yang paling besar.

4.4 Kecepatan Air Yang Dibutuhkan (Vo)

Tinggi bangunan Laboratorium unit V Kampus III Universitas Sanata

Dharma dari permukaan tanah hingga mencapai puncak adalah 20,35 meter, dari

lantai dua hingga mencapai puncak adalah 15,57 meter, dari lantai tiga hingga

mencapai puncak adalah 11,32 meter, dari lantai empat hingga mencapai puncak

adalah 7,07 meter.

Untuk mencapai ketinggian maksimum digunakan sudut penembakan

nosel sebesar 60o dari permukaan tanah menggunakan nosel standard yang telah

dipasang dengan diameter keluaran 16 mm.

Kecepatan air yang dibutuhkan untuk mencapai ketinggian tersebut dapat

digunakan dengan persamaan gerak peluru (Marthen Kanginan, 2002).

Untuk mencapai jarak maksimum:

............................................................................................ (4.1)

untuk mencapai ketinggian maksimum :

....................................................................................... (4.2)

Keterangan :

Vo = kecepatan awal (m/s)

40  

t = waktu yang diperlukan (detik)

Sx = jarak tempuh pada sumbu x (m)

Sy = jarak tempuh pada sumbu y (m)

α = sudut penembakan (o)

g = gaya grafitasi bumi (9,81 m/s2)

Pencarian waktu yang dibutuhkan untuk menempuh ketinggian maksimum

(20,35 meter, ketinggian gedung dari tanah sampai puncak) dengan

mengamsumsikan gerak jatuh bebas.

(gerak jatuh bebas, Vo = 0)

Sehingga waktu ( t ) yang dibutuhkan untuk menempuh ketinggian

maksimum dari tiap lantai ke puncak adalah :

t dari permukaan tanah ke puncak : 2,04 s

t dari lantai dua ke puncak : 1,78 s

t dari lantai tiga ke puncak : 1,52 s

t dari lantai empat ke puncak : 1,20 s

Berdasarkan waktu yang telah diketahui, maka kecepatan awal yang

dibutuhkan adalah ;

Didapat Vo dari masing – masing lantai ke puncak adalah :

Vo dari permukaan tanah ke puncak : 23,07 m/s

41  

Vo dari lantai dua ke puncak : 20,18 m/s

Vo dari lantai tiga ke puncak : 17,21 m/s

Vo dari lantai empat ke puncak : 13,59 m/s

4.5 Jumlah Keran Yang Dapat Dibuka Saat Terjadi Kebakaran

Untuk mengatasi terjadinya kebakaran secara maksimal, maka haruslah

diketahui terlebih dahulu berapa nosel yang dapat digunakan. Hal ini untuk

mengatasi jika suatu saat hidran digunakan tidak mengalami kekurangan tekanan.

Sehingga perlu adanya perhitungan jumlah maksimum keran yang dapat

beroperasi saat terjadi kebakaran.

Penampang nosel berupa lingkaran, sehingga luas penampang nosel dapat

dihitung menggunakan persamaan luas lingkaran

A = π.r2

A = 3,14.(0,008)2

A = 2,01.10-4 m2

Debit aliran air pada setiap nosel dapat dicari dengan persamaan berikut :

Q = VA

Q = 23,07 x 2,01.10-4

Q = 4,64.10-3 m3/detik

= 16,7 m3/jam

Sehingga jumlah keran yang dapat dibuka dari lantai dasar ditinjau dari

spesifikasi pompa utama (Q = 50 m3/jam) dapat diketahui jumlah keran yang

boleh dibuka.

42  

= jumlah keran yang boleh dibuka

= 2,99

Jadi jumlah maksimum keran yang dapat dibuka saat beroperasi adalah

sebanyak 2 keran.

Dengan persamaan yang sama jumlah maksimum keran yang dapat

dibuka pada masing – masing lantai setelah menerima rugi – rugi pipa (Head

Loss) dapat dihitung dengan membandingkan antara V2 dan V0.

dari permukaan tanah ke puncak : 1,56 = 1 keran

dari lantai dua ke puncak : 1,7 = 1 keran

dari lantai tiga ke puncak : 1,94 = 1 keran

dari lantai empat ke puncak : 2,36 = 2 keran

Jadi jumlah maksimum keran yang dapat dibuka pada masing – masing

lantai setelah menerima rugi – rugi pipa (Head Loss) saat beroperasi adalah

sebanyak 1 keran, kecuali lantai 4 bisa dibuka 2 keran.

4.6 Percabangan

Percabangan pipa – pipa perlu mengetahui kebutuhan penguat untuk

mengatasi adanya tekanan internal. Pada analisis sistem hidran terdapat tiga

percabangan yang berbeda seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 4.1.

43  

Gambar 4.1. Pipa percabangan 6 in

Percabangan tersebut menggunakan pipa utama ukuran 6 in yang terbagi

menjadi :

1. Percabangan 1 (keluaran hidran), percabangan ke sistem hidran

menggunakan pipa 4 in

2. Percabangan 2 (dari pompa utama hidran dan atau dari Hydrophore),

percabangan dari pompa utama dan atau dari Hydrophore

menggunakan pipa 2,5 in

3. Percabangan 3 (dari pompa Jokey), percabangan dari pompa Jokey

menggunakan pipa 1,5 in

Untuk menghitung perlu atau tidaknya penguat pada percabangan pipa

dapat dihitung dengan langkah-langkah perhitungan yang telah ditetapkan.

1. Percabangan 1

- Header (pipa utama)

Percabangan 1 

Percabangan 2 

Percabangan 2 

Percabangan 3 

44  

Sesuai dengan tabel pipa pada lampiran 2, ukuran pipa 6 in schedule

40 mempunyai harga diameter luar pipa (Dh) = 6,625 in dan tebal rata-

rata ( h) = 0,28 in.

- Branch (pipa cabang)

Sesuai dengan tabel pipa pada lampiran 2, ukuran pipa 4 in schedule

40 mempunyai harga diameter luar pipa (Db) = 4,5 in dan tebal rata-

rata ( b) = 0,207 in.

Sesuai Persamaan 2.2 dapat ditentukan tebal pipa utama (th) = 0,017 in dan

tebal pipa cabang (tb) = 0,011 in untuk mengatasi tekanan yang bekerja. Sehingga

dapat ditentukan langkah-langkah perhitungan sebagai berikut :

a. Persamaan 2.7 menentukan tebal sisa, diperoleh tebal sisa pipa

utama (ths) = 0,263 in dan tebal sisa pipa cabang (tbs) = 0,196 in.

b. Persamaan 2.5 menentukan panjang efektif pipa utama yang terbuang

(d1), diperoleh sebesar 4,108 in.

c. Persamaan 2.6 menentukan setengah dari daerah penguat (d2) diambil

yang lebih besar, diperoleh 4,108 inch.

d. Persamaan 2.8a dan Persamaan 2.8b menentukan tinggi daerah penguat

(L4) diambil yang paling pendek, diperoleh 0,7 in.

e. Persamaan 2.9 menentukan luas pipa utama yang terbuang (A1),

diperoleh serbesar 0,069 in2.

f. Persamaan 2.10 menentukan luas lebih pipa utama (A2), diperoleh

sebesar 1,08 in2.

45  

g. Persamaan 2.11menentukan luas lebih pipa cabang (A3), diperoleh

sebesar 0,27 in2.

Dari hasil perhitungan A1, A2, A3, luas pipa utama yang terbuang (A1) lebih kecil

dari jumlah luas lebih pipa utama (A2) dan luas lebih pipa cabang (A3) sehingga

tidak diperlukan penguat.

2. Percabangan 2

- Header (pipa utama)

Sesuai dengan tabel pipa pada lampiran 2, ukuran pipa 6 in schedule

40 mempunyai harga diameter luar pipa (Dh) = 6,625 in dan tebal rata-

rata ( h) = 0,28 in.

- Branch (pipa cabang)

Sesuai dengan tabel pipa pada lampiran 2, ukuran pipa 2,5 in schedule

40 mempunyai harga diameter luar pipa (Db) = 2,875 in dan tebal rata-

rata ( b) = 0,203 in.

Sesuai Persamaan 2.2 dapat ditentukan tebal pipa utama (th) = 0,017 in dan

tebal pipa cabang (tb) = 0,007 in untuk mengatasi tekanan yang bekerja. Sehingga

dapat ditentukan langkah-langkah perhitungan sebagai berikut :

a. Persamaan 2.7 menentukan tebal sisa, diperoleh tebal sisa pipa utama

(ths) = 0,263 in dan tebal sisa pipa cabang (tbs) = 0,196 in.

b. Persamaan 2.5 menentukan panjang efektif pipa utama (head) yang

terbuang (d1), diperoleh sebesar 2,483 in.

46  

c. Persamaan 2.6 menentukan setengah dari daerah penguat (d2) diambil

yang lebih besar, diperoleh sebesar 2,483 inch.

d. Persamaan 2.8a dan Persamaan 2.8b menentukan tinggi daerah penguat

(L4) diambil yang paling pendek, diperoleh 0,7 inch.

e. Persamaan 2.9 menentukan luas pipa utama yang terbuang (A1),

diperoleh sebesar 0,042 in2

f. Persamaan 2.10 menentukan luas lebih pipa utama (A2), diperoleh

sebesar 0,65 in2

g. Persamaan 2.11 menentukan luas lebih pipa cabang (A3), diperoleh

sebesar 0,27 in2

Dari hasil perhitungan A1, A2, A3, luas pipa utama yang terbuang (A1) lebih kecil

dari jumlah luas lebih pipa utama (A2) dan luas lebih pipa cabang (A3) sehingga

tidak diperlukan penguat.

3. Percabangan 3

- Header (pipa utama)

Sesuai dengan tabel pipa pada lampiran 2, ukuran pipa 6 in schedule

40 mempunyai harga diameter luar pipa (Dh) = 6,625 in dan tebal rata-

rata ( h) = 0,28 in.

- Branch (pipa cabang)

Sesuai dengan tabel pipa pada lampiran 2, ukuran pipa 1,5 in schedule

40 mempunyai harga diameter luar pipa (Dh) = 1,900 in dan tebal rata-

rata ( h) = 0,145 in.

47  

Sesuai Persamaan 2.2 dapat ditentukan tebal pipa utama (th) = 0,017 in dan

tebal pipa cabang (tb) = 0,005 in untuk mengatasi tekanan yang bekerja. Sehingga

dapat ditentukan langkah-langkah perhitungan sebagai berikut :

a. Persamaan 2.7 menentukan tebal sisa, diperoleh tebal sisa pipa utama

(ths) = 0,263 in dan tebal sisa pipa cabang (tbs) = 0,14 in.

b. Persamaan 2.5 menentukan panjang efektif pipa utama (head) yang

terbuang (d1), diperoleh sebesar 1,62 in.

c. Persamaan 2.6 menentukan setengah dari daerah penguat (d2) diambil

yang lebih besar, diperoleh sebesar 1,62 inch.

d. Persamaan 2.8a dan Persamaan 2.8b menentukan tinggi daerah penguat

(L4) diambil yang paling pendek, diperoleh 0,64 inch.

e. Persamaan 2.9 menentukan luas pipa utama yang terbuang (A1),

diperoleh sebesar 0,028 in2

f. Persamaan 2.10 menentukann luas lebih pipa utama (A2), diperoleh

sebesar 0,43in2

g. Persamaan 2.11 menentukan luas lebih pipa cabang (A3), diperoleh

sebesar 0,18 in2

Dari hasil perhitungan A1, A2, A3, luas pipa utama yang terbuang (A1) lebih kecil

dari jumlah luas lebih pipa utama (A2) dan luas lebih pipa cabang (A3) sehingga

tidak diperlukan penguat.

4.7 Tumpuan

48  

Perancangan ulang sistem perpipaan hidran Gedung Laboratorium Unit IV

Kampus III Universitas Sanata Dharma menggunakan tumpuan berupa

penanaman pipa dalam tanah untuk pipa dalam keadaan horisontal. Pipa ditimbun

dengan kedalaman 1 meter di bawah permukaan tanah, seluruh permukaan pipa

ditumpu sepenuhnya oleh tanah untuk mengatasi pergeseran, sehingga tidak

diperlukan adanya tumpuan tambahan.

Untuk sistem perpipaan dalam kondisi vertikal, pipa tidak mengalami

beban pada permukaan pipa. Sehingga bangunan cor pada setiap lantai dapat

digunakan sebagai tumpuan untuk mempertahankan posisi pipa dalam keadaan

tegak lurus.

Untuk perhitungan jarak tumpuan pada pipa percabangan Carbon Steel 6in

schedule 40 dapat dicari dengan menggunakan Persamaan 2.24 (akibat tegangan)

dan Persamaan 2.25 (akibat defleksi) dengan melihat karakteristik pipa Carbon

Steel, dari kedua persamaan tersebut diambil jarak tumpuan yang paling pendek.

Untuk perhitungan jarak tumpuan akibat tegangan diperoleh sejauh 46,46 ft

(14,17 meter) dan untuk perhitungan jarak tumpuan akibat defleksi diperoleh

sejauh 33,08 ft (10,08 meter), sehingga jarak tumpuan yang digunakan sejauh

10,08 meter. Karena panjang pipa percabangan yang digunakan hanya sepanjang

2,5 meter, maka cukup ditumpu pada kedua ujungnya. Sebagai penggantinya, pipa

yang terhubung dengan pipa percabangan dapat digunakan sebagai tumpuan.

49 

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN

Dari perancangan ulang yang telah dilakukan, dapat ditarik kesimpulan

sebagai berikut :

1. Sistem perpipaan hidran yang digunakan di Gedung Laboratorium Unit

V Kampus III Universitas Sanata Dharma menggunakan pipa schedule

40, dengan tekanan maksimum saat beroperasi sebesar 102,4 psi.

Kemampuan masing-masing pipa dalam mengatasi tekanan adalah

sebagai berikut :

• Untuk pipa 6 inch memiliki angka keamanan sebesar 17,08

• Untuk pipa 4 inch memiliki angka keamanan sebesar 21,48

• Untuk pipa 2,5 inch memiliki angka keamanan sebesar 29,23

• Untuk pipa 1,5 inch memiliki angka keamanan sebesar 31,75

2. Sistem pompa hidran yang digunakan di Gedung Laboratorium Unit V

Kampus III Universitas Sanata Dharma dengan kapasitas pompa 50

m3/jam maka untuk mencapai atap jumlah keran yang dapat dibuka

masing – masing lantai sebagai berikut.

- dari lantai 1 = 1 keran

- dari lantai 2 = 1 keran

- dari lantai 3 = 1 keran

- dari lantai 4 = 2 keran

50  

5.2 SARAN

Dari perancangan ulang yang telah dilakukan, penulis dapat memberikan

saran guna menjadi pembelajaran bagi pembaca:

- Sebelum melakukan perancangan ulang harus memahami semua

instalasi yang sudah ada.

- Data – data yang didapat harus benar dan bisa dipertanggungjawabkan.

 

 51 

DAFTAR PUSTAKA

Esposito, A., 1993, Fluid Power With Aplication, Third Edition, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NewJersey

Holman, J.P, 1994, Perpindahan Kalor, Edisi Enam, PT. Gelora Aksara Pratama., Penerbit Erlangga, Jakarta

Kanginan, M., 2002, Fisika Untuk SMA Kelas XI, Semester 1, PT. Gelora Aksara Pratama., Penerbit Erlangga, Jakarta

Kannapan, S.P.E., 1996, Introduction To Pipe Stress Analysis, John Wiley & Sons, New York

Munson, B.R., Young, D.F., Okiishi, T.H., Harinaldi, Budiarso,2003, Mekanika Fluida, Jilid 1, PT. Gelora Aksara Pratama., Penerbit Erlangga, Jakarta

Raswari, 1986, Teknologi dan Perencanaan Sistem Perpipaan, Penerbit Universitas

Indonesia, Jakarta

Rosadi, P.E., 2004, Mekanika Fluida, Hasta Cipta Mandiri

Shigley, J., Mitchell, L., Harahap, G., 1984, Perancangan Teknik Mesin, Jilid 1, PT. Gelora Aksara Pratama, Penerbit Erlangga, Jakarta

  

LAMPIRAN

  

Tabel 1. Sifat-sifat Air (Zat cair Jenuh)

Catatan GrxPr =

oF oC cp, (kJ/kg .oC)

ρ, (kg/m3)

µ, (kg/m . s)

K, (w/m . oC)

Pr ,

(1/m3. oC) 32 0 4.225 999.8 1.79 x 10-3 0.556 13.25 - 40 4.44 4.208 999.8 1.55 0.575 11.35 1.91 x 109

50 10 4.195 999.2 1.31 0.585 9.40 6.34 x 109

60 15.56 4.186 998.6 1.12 0.595 7.88 1.08 x 1010

70 21.11 4.179 997.4 9.8 x 10-4 0.604 6.78 1.46 x 1010

80 26.67 4.179 995.8 8.6 0.614 5.85 1.91 x 1010

90 32.22 4.174 994.9 7.65 0.623 5.12 2.48 x 1010

100 37.78 4.174 993.0 6.82 0.630 4.53 3.3 x 1010

110 43.33 4.174 990.6 6.16 0.637 4.04 4.19 x 1010

120 48.89 4.174 988.8 5.62 0.644 3.64 4.89 x 1010

130 54.44 4.179 985.7 5.13 0.649 3.30 5.66 x 1010

140 60 4.179 983.3 4.71 0.654 3.01 6.48 x 1010

150 65.55 4.183 980.3 4.3 0.659 2.73 7.62 x 1010

160 71.11 4.186 977.3 4.01 0.665 2.53 8.84 x 1010

170 76.67 4.191 973.7 3.72 0.668 2.33 9.85 x 1010

180 82.22 4.195 970.2 3.47 0.673 2.16 1.09 x 1010

190 87.78 4.199 966.7 3.27 0.675 2.03 - 200 93.33 4.204 963.2 3.06 0.678 1.90 - 220 104.4 4.216 955.1 2.67 0.684 1.66 - 240 115.6 4.229 946.7 2.44 0.685 1.51 - 260 126.7 4.250 937.2 2.19 0.685 1.36 - 280 137.8 4.271 928.1 1.98 0.685 1.24 - 300 148.9 4.296 918.0 1.86 0.684 1.17 - 350 176.7 4.371 890.4 1.57 0.677 1.02 - 400 204.4 4.467 859.4 1.36 0.665 1.00 - 450 232.2 4.585 825.7 1.20 0.646 0.85 - 500 260 4.731 785.2 1.07 0.616 0.83 - 550 287.7 5.024 735.5 9.51 x 10-5 - - - 600 315.6 5.703 678.7 8.68 - - -

(J.P. Holman, 1994)

  

Tabel 2. Karakteristik dan Berat Dari Pipa

Nominal Size Outside

Diameter

(in) D

Weight Designation and/or schedule number

Average wall

thickness

(in) t

Minimum wall

thickness

(in) tm

Inside Diameter

(in) d

Cross sectional

metal area (in2)

A

Number of Inertia

(in4) I

Section Modulus

(in) Z

Bend Characteristic

per Unit Bend Radius

(1/ft) h/R

Redius of Gyration

(in) rg

Weight of Pipes

(lb/ft) wp

Water

(lb/ft) ww

1/8 in 0.405

10S 0.049 0.043 0.307 0.055 0.0009 0.0043 18.6 0.127 0.186 0.032 Std. 40 40S 0.068 0.030 0.269 0.072 0.0011 0.0052 28.7 0.112 0.245 0.025 XS 80 80S 0.095 0.084 0.215 0.092 0.0012 0.0060 47.5 0.115 0.315 0.016

1/4 in 0.540

10S 0.065 0.057 0.410 0.097 0.0028 0.0103 13.8 0.169 0.330 0.057 Std. 40 40S 0.088 0.077 0.364 0.125 0.0033 0.0123 20.7 0.163 0.425 0.045 XS 80 80S 0.119 0.104 0.302 0.157 0.0038 0.0140 32.2 0.115 0.535 0.031

3/8 in 0.675

10S 0.065 0.057 0.545 0.124 0.0059 0.0174 8.38 0.217 0.423 0.101 Std. 40 40S 0.091 0.080 0.493 0.167 0.0073 0.0216 12.81 0.209 0.568 0.083 XS 80 80S 0.126 0.110 0.423 0.217 0.0086 0.0225 20.1 0.119 0.793 0.061

1/2 in 0.840

10S 0.083 0.073 0.674 0.197 0.0143 0.0341 6.95 0.269 0.671 0.154 Std. 40 40S 0.109 0.095 0.622 0.250 0.0171 0.0407 9.79 0.261 0.851 0.132 XS 80 80S 0.147 0.129 0.546 0.320 0.0201 0.0478 14.7 0.250 1.09 0.101

160 0.187 0.164 0.466 0.384 0.0221 0.0527 21.1 0.240 1.30 0.074 XXS 0.294 0.258 0.252 0.504 0.0243 0.0577 47.3 0.219 1.72 0.022

3/4 in 1.050

5S 0.065 0.057 0.920 0.201 0.0245 0.0467 3.22 0.349 0.684 0.288 10S 0.083 0.073 0.884 0.252 0.0297 0.0566 4.26 0.343 0.857 0.266

Std. 40 40S 0.113 0.099 0.824 0.333 0.0370 0.0706 6.18 0.334 1.13 0.231 XS 80 80S 0.154 0.135 0.742 0.434 0.0448 0.0853 9.21 0.321 1.47 0.187

160 0.218 0.191 0.614 0.570 0.0527 0.100 15.1 0.304 1.94 0.128 XXS 0.308 0.270 0.431 0.718 0.0579 0.110 26.9 0.284 2.44 0.064

1 in 1.315

5S 0.065 0.057 1.185 0.225 0.0500 0.076 2.00 0.443 0.868 0.478 10S 0.109 0.095 1.097 0.413 0.0757 0.115 3.60 0.428 1.40 0.409

Std. 40 40S 0.133 0.116 1.049 0.494 0.0874 0.133 4.57 0.420 1.68 0.374 XS 80 80S 0.179 0.157 0.957 0.693 0.106 0.161 6.66 0.407 2.17 0.311

160 0.250 0.219 0.815 0.836 0.125 0.190 10.58 0.387 2.84 0.226 XXS 0.358 0.313 0.599 1.08 0.141 0.214 18.76 0.361 3.66 0.122

11/4 in 1.660

5S 0.065 0.057 1.530 0.33 0.104 0.125 1.23 0.56 1.11 0.80 10S 0.109 0.095 1.442 0.53 0.161 0.193 2.17 0.55 1.81 0.71

Std. 40 40S 0.140 0.123 1.380 0.67 0.195 0.235 2.91 0.54 2.27 0.65 XS 80 80S 0.191 0.167 1.278 0.88 0.242 0.291 4.25 0.52 3.00 0.56

  

Tabel 2 Lanjutan

11/4 in 1.660

160 0.250 0.219 1.160 1.11 0.284 0.342 6.04 0.51 3.76 0.46 XXS 0.382 0.334 0.896 1.53 0.341 0.411 11.2 0.47 5.22 0.27

11/2 in 1.900

5S 0.065 0.057 1.770 0.38 0.158 0.166 0.927 0.65 1.27 1.07 10S 0.109 0.095 1.682 0.61 0.247 0.260 1.63 0.63 2.09 0.96

Std. 40 40S 0.145 0.127 1.610 0.80 0.310 0.326 2.26 0.62 2.72 0.88 XS 80 80S 0.200 0.175 1.500 1.07 0.391 0.412 3.32 0.61 3.63 0.77

160 0.281 0.246 1.338 1.43 0.483 0.508 5.15 0.58 4.87 0.61 XXS 0.400 0.350 1.100 1.89 0.568 0.598 8.53 0.55 6.41 0.41

2 in 2.375

5S 0.065 0.057 2.245 0.47 0.315 0.265 0.585 0.82 1.60 1.72 10S 0.109 0.095 2.157 0.78 0.499 0.420 1.02 0.80 2.64 1.58

Std. 40 40S 0.154 0.135 2.067 1.07 0.666 0.561 1.50 0.79 3.65 1.45 XS 80 80S 0.218 0.191 1.939 1.48 0.868 0.731 2.25 0.77 5.02 1.28

160 0.343 0.300 1.689 2.19 1.16 0.979 3.99 0.73 7.45 0.97 XXS 0.436 0.382 1.503 2.66 1.31 1.10 5.57 0.70 9.03 0.77

21/2 in 2.875

5S 0.083 0.073 2.709 0.73 0.710 0.494 0.511 0.99 2.48 2.50 10S 0.120 0.105 2.635 1.04 0.998 0.687 0.759 0.98 3.53 2.36

Std. 40 40S 0.203 0.178 2.469 1.70 1.53 1.03 1.37 0.95 5.79 2.08 XS 80 80S 0.276 0.242 2.323 2.25 1.93 1.34 1.96 0.92 7.66 1.84

160 0.375 0.328 2.125 2.95 2.35 1.64 2.88 0.89 10.0 1.54 XXS 0.552 0.483 1.771 4.03 2.87 2.00 4.91 0.84 13.7 1.07

3 in 3.500

5S 0.083 0.073 3.334 0.89 1.30 0.744 0.341 1.21 3.03 3.78 10S 0.120 0.105 3.260 1.27 1.82 1.04 0.504 1.20 4.33 3.61

Std. 40 40S 0.216 0.189 3.068 2.23 3.02 1.72 0.961 1.16 7.58 3.20 XS 80 80S 0.300 0.263 2.900 3.02 3.90 2.23 1.41 1.14 10.3 2.86

160 0.438 0.382 2.624 4.21 5.04 2.88 2.24 1.09 14.3 2.34 XXS 0.600 0.525 2.300 5.47 5.99 3.43 3.42 1.05 18.6 1.80

31/2 in 4.000

5S 0.83 0.073 3.834 1.02 1.96 0.980 0.260 1.39 3.47 5.00 10S 0.130 0.195 3.760 1.46 2.76 1.38 0.383 1.37 4.97 4.81

Std. 40 40S 0.226 0.198 3.548 2.68 4.79 2.39 0.762 1.34 9.11 4.28 XS 980 80S 0.318 0.278 3.364 3.68 6.28 3.14 1.13 1.31 12.5 3.85

XXS 0.636 0.557 2.728 6.72 9.85 4.93 2.70 1.21 22.9 2.53 4 in

4.500 5S 0.083 0.073 4.334 1.15 2.81 1.25 0.204 1.56 3.92 6.40 10S 0.120 0.105 4.260 1.65 3.96 1.76 0.300 1.55 5.61 6.17

  

Tabel 2 Lanjutan

4 in 4.500

Std. 40 40S 0.237 0.207 4.026 3.17 7.23 3.21 0.626 1.51 10.8 5.51 XS 80 80S 0.337 0.295 3.826 4.41 9.61 4.27 0.933 1.48 15.0 4.98

120 0.438 0.382 3.624 5.59 11.7 5.18 1.27 1.45 19.0 4.47 160 0.531 0.465 3.438 6.62 13.3 5.90 1.62 1.42 22.5 4.02

XXS 0.674 0.590 3.152 8.10 15.3 6.79 2.21 1.37 27.5 3.38

5 in 5.563

5S 0.109 0.095 5.345 1.87 6.95 2.50 0.176 1.93 6.35 9.73 10S 0.134 0.117 5.295 2.29 8.43 3.03 0.218 1.92 7.77 9.53

Std. 40 40S 0.258 0.226 5.047 4.30 15.2 5.45 0.440 1.88 14.6 8.66 XS 80 80S 0.375 0.328 4.813 6.11 20.7 7.43 0.669 1.84 20.8 7.88

120 0.500 0.438 4.563 7.95 25.7 9.25 0.936 1.80 27.0 7.09 160 0.625 0.547 4.343 9.70 30.0 10.8 1.23 1.76 33.0 6.33

XXS 0.750 0.655 4.063 11.3 33.6 12.1 1.55 1.72 38.6 5.62

6 in 6.625

5S 0.109 0.095 0.407 2.33 11.9 3.58 0.123 2.30 5.37 14.0 10S 0.134 0.117 6.357 2.73 14.4 4.35 0.153 2.30 9.29 13.7

Std. 40 40S 0.280 0.245 6.065 5.58 28.1 8.50 0.334 2.25 19.0 12.5 XS 80 80S 0.432 0.378 5.761 8.40 40.5 12.2 0.541 2.20 18.6 11.3

120 0.562 0.492 5.501 10.7 49.6 15.0 0.735 2.15 36.4 10.3 160 0.718 0.628 5.189 13.3 59.0 17.8 9.988 2.10 45.3 9.16

XXS 0.854 0.756 4.897 15.6 66.3 20.0 1.25 2.06 53.2 8.14

8 in 8.625

5S 0.109 0.095 8.407 2.92 26.5 6.13 0.073 3.01 9.91 24.1 10S 0.148 0.130 8.329 3.94 35.4 8.21 0.009 3.00 13.4 23.6 20 0.250 0.219 8.125 6.58 57.7 13.3 0.171 2.96 22.4 22.5 30 0.277 0.242 8.071 7.26 63.4 14.7 0.191 2.95 24.7 22.2

Std. 40 40S 0.322 0.282 7.981 8.40 72.5 16.8 0.224 2.94 28.6 21.7 60 0.406 0.355 7.813 10.5 88.8 20.6 0.289 2.91 35.6 20.8

XS 80 80S 0.500 0.438 7.625 12.8 106 24.5 0.364 2.88 43.4 19.8 100 0.593 0.519 7.439 15.0 121 28.1 0.441 2.85 50.9 18.8 120 0.718 0.628 7.189 17.8 141 32.6 0.551 2.81 60.6 17.6 140 0.812 0.711 7.001 19.9 154 35.6 0.639 2.78 67.8 16.7

XXS 0.875 0.766 6.875 21.3 162 37.6 0.699 2.76 72.4 16.1 160 0.906 0.793 6.813 22.0 166 38.5 0.730 2.75 74.7 15.8

10 in 10.750

5S 0.134 0.117 10.483 4.52 63.7 11.9 0.057 3.75 15.2 37.4 10S 0.165 0.144 10.420 5.49 76.9 14.3 0.071 3.74 18.7 36.9

  

Tabel 2 Lanjutan

10 in 10.750

20 0.250 0.219 10.250 8.26 114 21.2 0.109 3.71 28.0 35.7 30 0.307 0.269 10.136 10.1 138 25.6 0.135 3.69 34.2 34.9

Std. 40 40S 0.365 0.319 10.020 11.9 161 29.9 0.163 3.67 40.5 34.1 XS 60 80S 0.500 0.438 9.750 16.1 212 39.4 0.228 3.63 54.7 32.3

80 0.593 0.519 9.564 18.9 245 45.5 0.276 3.60 64.3 31.1 0.625 0.547 9.500 19.9 256 47.6 0.293 3.59 67.5 30.7 100 0.718 0.628 9.314 22.6 286 53.2 0.342 3.56 76.9 29.5 0.750 0.655 9.250 23.6 296 55.1 0.360 3.55 80.1 29.1 120 0.843 0.738 9.064 26.2 324 60.3 0.412 3.52 80.2 27.9 0.875 0.766 9.000 27.1 333 62.0 0.431 3.51 92.3 27.5 140 1.000 0.875 8.750 30.6 368 68.4 0.505 3.47 104 26.0 160 1.125 0.984 8.500 34.0 399 74.3 0.583 3.43 116 24.6

12 in 12.750

5S 0.165 0.144 12.420 6.52 129 20.3 0.050 4.45 19.6 52.5 10S 0.180 0.158 12.300 7.11 141 22.0 0.005 4.44 24.2 52.2 20 0.250 0.219 12.250 9.82 192 30.0 0.077 4.42 33.4 51.1 30 0.330 0.289 12.090 12.9 249 39.0 0.103 4.39 13.8 49.7

Std. 40S 0.275 0.328 12.000 14.6 279 43.8 0.118 4.38 49.6 49.0 40 0.406 0.355 11.038 15.7 300 47.1 0.128 4.37 53.5 48.5

XS 80S 0.500 0.438 11.750 19.2 362 56.7 0.160 4.33 65.4 47.0 60 0.562 0.492 11.626 21.5 401 62.8 0.182 4.31 73.2 46.0 0.625 0.547 11.500 23.8 439 68.8 0.204 4.29 80.9 45.0 80 0.687 0.601 11.376 26.0 475 74.5 0.227 4.27 88.5 44.0 0.750 0.665 11.250 28.3 511 80.2 0.250 4.25 96.2 43.0 100 0.843 0.738 11.064 31.5 562 88.1 0.285 4.22 107 41.6 0.875 0.766 11.000 32.6 579 90.8 0.298 4.21 111 41.1 120 1.000 0.875 10.750 36.9 642 101 0.348 4.17 125 39.3 140 1.125 0.983 10.500 41.1 701 110 0.400 4.13 140 37.5 160 1.312 1.149 10.126 47.1 781 123 0.481 4.07 160 34.9

14 in 14.000

10 0.250 0.219 13.500 10.8 288 36.5 0.064 4.86 36.7 62.0 20 0.312 0.273 13.375 13.4 315 45.0 0.080 4.84 45.7 60.6

Std. 30 0.35 0.328 13.250 16.1 373 53.3 0.097 4.82 54.6 59.7 40 0.438 0.382 13.125 18.7 429 61.4 0.114 4.80 63.4 58.6

XS 0.500 4.38 13.000 21.2 484 69.1 0.132 4.78 72.1 57.5

  

Tabel 2 Lanjutan

14 in 14.000

60 0.593 0.519 12.814 25.0 562 80.3 0.158 4.74 84.9 55.9 0.625 0.547 12.750 26.3 589 84.1 0.168 4.73 89.3 55.3 80 0.750 0.656 12.500 31.2 687 98.2 0.205 4.69 106 53.1 0.875 0.766 12.250 36.1 781 112 0.244 4.65 123 51.1 100 0.937 0.820 12.125 38.4 825 118 0.264 4.63 131 50.0 120 1.093 0.956 11.814 44.3 930 133 0.315 4.58 151 47.5 140 1.250 1.094 11.500 50.1 1030 147 0.369 4.53 170 45.0 160 1.406 1.230 11.188 55.6 1120 160 0.426 4.48 189 42.6

16 in 16.000

10 0.250 0.219 15.500 12.4 384 48.0 0.048 5.57 42.1 81.7 20 0.312 0.273 15.376 15.4 474 59.3 0.061 5.55 52.3 80.5

Std. 30 0.375 0.328 15.250 18.4 562 70.3 0.074 5.53 62.6 79.1 XS 40 0.500 0.438 15.000 24.4 732 91.5 0.100 5.48 82.8 76.5

0.625 0.547 14.750 30.2 894 112 0.127 5.44 103 74.1 60 0.656 0.574 14.688 31.6 933 117 0.134 5.43 108 73.4 0.750 0.655 14.500 35.9 1050 131 0.155 5.40- 122 71.5 80 0.843 0.738 14.314 40.1 1160 145 0.176 5.37 136 69.7 0.875 0.766 14.250 41.6 1190 149 0.184 5.36 141 69.1 100 1.031 0.902 13.938 49.5 1370 171 0.221 5.29 165 66.1 120 1.218 1.066 13.564 56.6 1560 195 0.268 5.23 192 62.2 140 1.438 1.258 13.124 65.8 1760 220 0.325 5.17 224 58.6 160 1.593 1.394 12.814 72.1 1890 237 0.368 5.12 245 55.9

18 in 18.000

10 0.250 0.219 17.500 13.9 519 61.0 0.038 6.28 47.4 104 20 0.312 0.273 17.376 17.3 679 75.5 0.048 6.25 59.0 103

Std. 0.375 0.328 17.250 20.8 807 89.6 0.058 6.23 70.6 101 30 0.438 0.382 17.124 24.2 932 104 0.068 6.21 82.2 99.7

XS 0.500 0.438 17.000 27.5 1050 117 0.078 6.19 93.5 98.3 40 0.562 0.492 16.876 30.8 1170 130 0.089 6.17 105 96.9 0.625 0.547 16.750 34.1 1290 143 0.099 6.15 116 95.4 60 0.750 0.656 16.500 40.6 1520 168 0.121 6.10 138 92.6 O.875 0.766 16.250 47.1 1730 192 0.143 0.06 160 89.9 80 0.937 0.820 16.126 50.2 1830 204 0.155 6.04 171 88.5 100 1.156 1.012 15.688 61.2 2180 242 0.196 5.97 208 83.7 120 1.375 1.203 15.250 71.8 2500 278 0.239 5.90 244 79.1

  

Tabel 2 Lanjutan

18 in 18.000

140 1.562 1.367 14.876 80.7 2750 305 0.278 5.84 274 75.3 160 1.781 1.558 14.438 90.8 3020 336 0.325 5.77 309 70.9

  

Tabel 3. Lampiran Modulus Elastisitas

 

Tabel 4. Lampiran Tegangan ijin

 

  

Hydrofour

Bak 1 Bak 2

PompaFilter 2

PompaFilter 2

Pompa Hydrant

Pmpa Joky

Ke Instalasi

Bak Aerasi dan

Sand Filter Carbon Active Filter

Safety Valve

Dari Pompa Sub Mersible Sumur Dari Pompa Sub Mersible Sumur

GAMBAR ISTALASI POMPA DAN PENGOLAHAN AIR

Ke Pembuangan

 

Gambar 1. Instalasi komponen hidran dalam rumah pompa

  

 

Gambar 2. Skema Gambar Sistem Perpipaan Hidran