BAB IV ANALISA SISTEM PEMIPAAN DAN PEMILIHAN POMPA

Tugas Akhir

BAB IV ANALISA SISTEM PEMIPAAN DAN PEMILIHAN POMPA

4. 1.

Perhitungan Kapasitas Aliran Air Bersih Berdasarkan acuan dari hasil pengkajian Puslitbang Permukiman Dep.

Kimpraswil tahun 2010 dan Permen Kesehatan RI No. : 986/Menkes/Per/XI/1992, maka cara perhitungan total kapasitas aliran dapat dihitung berdasarkan standar tabel kebutuhan air per orang per hari : Tabel 4.1 Kebutuhan Air Dingin Minimum Per Orang Per Hari

(Sumber: SNI 03-7065-2005 Tata Cara Perencanaan Sistem Plambing)

42

http://digilib.mercubuana.ac.id/

Tugas Akhir

Perencanaan sistem pemipaan ini ditujukan pada gedung Restoran dengan jumlah kursi orang. Dan sesuai dengan buku acuan dari Sularso maka untuk perhitungan kebutuhan air per jam harus dibagi 24 dan kemudian ditambah 50%, sehingga didapat debit air sebagai berikut: =

1900

15

24

/ℎ

1,5

= 1.781,25 (ltr/jam) = 0,00049479 (m³/s) 4. 2.

Perhitungan Volume Reservoir Perhitungan pada reservoir bawah menggunakan perencanaan agar

mampu menyediakan kebutuhan air dalam 1(satu) hari dan ditambahkan faktor safety 0.25, sehingga didapat : • Volume Reservoir Bawah = Q x 24 jam x 1,25 = 0,00049479

= 53,4373 m3

!"

x 3600 sec x 24 x 1,25

Desain reservoir bawah yang sudah dibuat untuk gedung tersebut terdiri dari 3 buah Reservoir total kapasitasnya 350 m3 sehingga reservoir bawah ini mencukupi untuk kebutuhan air bersih. Sedangkan untuk volume reservoir yang ada di atap gedung beban puncak yang terjadi selama 60 menit, sehingga tangki atap harus mampu menyediakan air selama 60 menit : • Volume Reservoir Atas

= Q x 1 jam = 0,00049479

!"

x 3600 sec

= 1,7810 m3 = 1781 ltr 46


Tugas Akhir

Dan menyesuaikan ukuran tangki yang ada dipasaran maka dipilih tangki dengan kapasitas 2000 ltr dan diberikan cadangan 2 buah tangki lagi. Reservoire atas mencukupi untuk sistem tersebut.

Gambar 4.1 Tangki Reservoir Atas (Sumber: www.tokopedia.com) 4. 3.

Perhitungan Desain Instalasi Sistem Pemipaan Desain instalasi pipa ini adalah desian sistem pemipaan dari tempat

penampungan air di lantai dasar menuju ketempat reservoir yang ada di atap gedung kantin lantai 3 PT Astra Daihatsu Motor.

Gambar 4.2 Lay Out Sistem Pemipaan 47


Tugas Akhir

NO. PIPA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45

Tabel 4.2 Total Panjang Pipa PANJANG PIPA (m) UKURAN (ø) inch 1 1 1/2 1,5 1 1/2 1 1 1/2 1 1 1/2 1 3 3 1 1/2 2 1 1/2 11 1 1/2 0,5 1 1/2 10,5 1 1/2 12,5 1 1/2 6 1 1/2 18,5 1 1/2 12,5 1 1/2 0,3 1 1/2 16 1 1/2 6 1 1/2 12 1 1/2 8 1 1/2 12,5 1 1/2 0,2 1 1/2 1 1 1/2 0,2 1 1/2 18 1 1/2 12 1 1/2 6,5 1 1/2 12,5 1 1/2 0,3 1 1/2 12,5 1 1/2 4 1 1/2 12,5 1 1/2 16 1 1/2 0,2 1 1/2 12 1 1/2 12 1 1/2 12 1 1/2 0,3 1 1/2 12,5 1 1/2 12,5 1 1/2 12,5 1 1/2 12 1 1/2 0,2 1 1/2 6 1 1/2 8 1 1/2 3 1 1/2 335,7

48


Tugas Akhir

Gambar 4.3 Rancangan Sistem Pemipaan Gedung Kantin Berlantai 3 4. 4.

Perencanaan dan Perhitungan Diameter Pipa Air Perencanaan diameter pipa ini, untuk kecepatan aliran V, penulis menggunakan asumsi kecepatan aliran V = 1.0 m/s, sehingga didapat Diameter pipa sebagai berikut:

#=$ Dimana

%&

'(

: D = Diameter dalam pipa (m) Q = Kapasitas aliran (m3/s) V = Kecepatan aliran (m/s)

49


Tugas Akhir

Sehingga :

*+ 4 0,00049479 ,#=) = 0,0251059 * = 0,99 -ℎ * 3,14 1.0 ,Dengan menyesuaikan pipa yang terpasang, maka diameter nominal (DN) pipa yang digunakan = 1 ½ inch dan ukuran nominal pipa (NPS) = 40 dengan inside diameter (ID) = 40,9 mm = 0,0409 m (Standard Pipe

Schedule 40 ASTM A53). Maka kecepatan aliran dalam pipa sebenarnya adalah:

0= 4. 5.

4 4 0,00049479 * = = 0,377 2 2 1# 1 0,0409 ,-

Perhitungan dan Pemilihan Pompa 4.5.1. Perhitungan Head Total Untuk menghitung head total pompa digunakan rumus sebagai berikut,

3454 = ℎ6 + 8ℎ9 + ℎ: + Diketahui :

;2 2<

Htot

: Head total pompa (m)

ha

: Head Statis total (m)

∆ hp

: Perbedaan tekanan yang bekerja pada kedua permukaan air (m)

hl

: Berbagai kerugian head pipa, katup, belokan, sambungan, dll (m)

V2/2g : Head kecepatan keluar (m) g

: Percepatan gravitasi 9,81(m/s2)

50


Tugas Akhir

Gambar 4.4 Head Total Pompa (Sumber : www.pumpfundamentals.com) ha = hd + hs = 17,4 + (-3,5) = 13,9 m ∆hp = 0 (Reservoir bawah dan Reservoir atas tekanan air-nya sama)

Perhitungan hl (Head Loss) Head Kerugian dalam pipa Sebelum menentukan head kerugian gesek akibat panjang pipa, terlebih dahulu harus diketahui jenis aliran yang terjadi dalam pipa, laminer atau turbulen. =, =

0 . # ;

Dimana: Re

: bilangan raynolds 51


Tugas Akhir

V

: Kecepatan aliran di dalam pipa (m/s)

D

: Diameter dalam pipa (m)

v

: viskositas knematik zat cair Air suhu T=25oC = 8,93 x 10-7(m2/s) (didapat dari table 2.2 Sifat fisik air)

=, =

* ? . 0,0409 * ,*2 8,93 10AB ,-

0,377 >

= 17.266,85

Karena Re>4000, maka aliran bersifat Turbulen.

Untuk rumus menghitung kerugian dalam pipa digunakan rumus sebagai berikut: Head kerugian dalam pipa Diameter 1 ½ inch Hl = f .

L V2 . D 2. g

Untuk aliran turbulen, rumus untuk perhitungan f adalah sebagai berikut : f = 0,020 +

0,0005 D

f = 0,020 +

H l = 0,0322 .

0,0005 = 0,0322 0,0409

334,7 0,377 2 . 0,0409 2.9,81

= 1,9089 m

52


Tugas Akhir

Head kerugian dalam pipa Diameter 3 inch 0₂ =

=, =

4 4 0,00049479 * = = 0,104 2 2 1 0,0779 ,1#

F ?.D,DBBJ GHI FO K,J+ L EDMN GHI

D,ED% >

= 9.072,3404 Karena Re>4000, maka aliran bersifat Turbulen. hl = f .

L V2 . D 2. g

f = 0,020 + = 0,020 +

hl = 0,02642 x

0,0005 D 0,0005 = 0,02642 0,0779

1 0,104 2 x 0,0779 2 x 9,81

= 0.0002 m Head kerugian pembesaran penampang pipa ∅ 1,5

∅ 3 inch

01 R 02 ℎP = Q 2.

2

Dimana f = 1 (acuan buku Sularso Pompa & Kompresor hal. 36)

V1 = 0,377 m/s V2 = 0,104 m/s

53


Tugas Akhir

ℎP = 1

F F D,+BB > G ?AD,ED%> G ? O F

2 L J,KE GO

= 0,0038 m

Head kerugian pengecilan penampang pipa D1

: 1,5 inch = 0,0409 m

D2

: 3 inch = 0,0779 m

D1/D2 = 0,5 , maka nilai f = 0,29 (Lihat tabel koefisien kerugian pipa dengan pengecilan penampang. Buku Sularso Pompa & Kompresor hal.36)

01 ℎP = Q 2.

= 0,29

2

0,377 2 2 9,81

= 0,0021 m

Head Kerugian pada belokan Kerugian gesekan pada belokan pipa (elbow 90°) Dimana : Diameter elbow 90° (ID)

= 0,0409 m (1,5 inch)

Radius

= 0,0805 m (1,5inch)

R/D

= 0,0805/0,0409 = 1,97 = 2,0

Maka, f = 0,15 ( Lihat Buku Sularso Pompa & Kompresor hal.34 Gb.211 koefisien kerugian pada belokan)

ℎP

!:S5T

= 0,15

D,+BBO

2 L J,KE

= 0,001087 *

Jumlah elbow yang digunakan = 31

54


Tugas Akhir

Maka untuk total kerugian pada elbow,

hf = 31 x 0,001087 = 0,0337 m Head kerugian pada percabangan Tee Dimana : V

= 0,377 m/s

Sudut (θ)

= 90º

Mencari kerugian gesek dari pipa 1 ke 2 dengan menggunakan rumus : Karena Q2/Q3 = 1,0 maka untuk f1 dan f2 = 1,29 (dari Tabel 2.19 koefisien kerugian percabangan buku Sularso Pompa & Kompresor hal.38)

ℎPEA2 = QE

(UO

2<

Harga f1= 1,29 Maka untuk kerugian percabangan tersebut,

ℎPEA2

0,3772 = 1,29 = 0,009344 * 2 9,81

Mencari kerugian gesek dari pipa 1 ke 3 dengan menggunakan rumus :

ℎPEA+ = Q2

(UO

2<

55


Tugas Akhir

Harga f2= 1,29 (dari Tabel 2.19 koefisien kerugian percabangan buku Sularso Pompa & Kompresor hal.38) Maka untuk kerugian gesek yang didapat,

ℎPEA+

0,3772 = 0,009344 * = 1,29 2 9,81

Head Kerugian pada Gate Valve

Gate valve f = 0,19 (dari ASHRAE Handbook (2001, p. 35.1)

ℎP = Q

(O

2<

= 0,19

D,+BBO

2 L J,KE

= 0,00138 *

Jumlah Gate valve yang digunakan adalah 2 unit, maka

hf = 2 x 0,00206 m = 0,00412 m Head Kerugian pada Check valve

Check valve

ℎP = Q

f = 2,5 (dari ASHRAE Handbook (2001, p. 35.1)

0,3772 02 = 2,5 = 0,0181 * 2 9,81 2

Head Kerugian pada katup isap dengan sarigan Katup isap dengan saringan

f = 2.04 (dari Tabel 2.20 koefisien

kerugian berbagai katup buku Sularso Pompa & Kompresor hal.39)

ℎP = Q

(O

2<

= 2,04

D,+BBO

2 L J,KE

= 0,01478 *

Dari perhitungan diatas maka dapat di jumlah total Head Loss yang terjadi adalah sebagai berikut :

56


Tugas Akhir

Tabel 4.3 Total Head Loss

NO

PANJANG (m) atau

HEAD LOSS

JUMLAH (pcs)

Hf

Hf TOTAL

(m)

(m)

Pipa Hisap (Suction Pipe) 1 2 3 4

Gesekan pada Pipa (Ø 1 1/2 inch) Gate Valve Katup hisap dengan saringan Belokan pipa (Elbow 90°)

3m

0.005703

0.017109

1 pcs

0.00138

0.00138

1 pcs

0.01478

0.01478

3 pcs

0.001087

0.003261

Total

0.03653

Pipa Buang (Discharge Pipe) 1 2 3 4 5

Gate Valve Gesekan pada Pipa (Ø 1 1/2 inch) Gesekan pada Pipa (Ø 3 inch) Pembesaran Pipa (Ø 1 1/2 - 3 inch) Pengecilan Pipa (Ø 1 1/2 - 3 inch)

1 pcs

0,00206

0.00206

334,7 m

0.005703

1.9088

1m

0.0002

0.0161

1 pcs

0.0038

0.0038

1 pcs

0.0021

0.0021

6

Belokan pipa (Elbow 90°)

28 pcs

0.001087

0.03044

7

Percabangan Tee (Pipa 1-2)

1 pcs

0.009344

0.009344

8

Percabangan Tee (Pipa 1-3)

1 pcs

0.009344

0.009344

9

Check Valve

1 pcs

0,0181

0,0181

Total

2.000009

Total Head Loss (Hl)

2.036539

57


Tugas Akhir

Sehingga Htot yang terjadi pada sistem pemipaan gedung kantin berlantai 3 PT Astra Daihatsu Motor adalah : 3454 = ℎ6 + 8ℎ9 + ℎ: +

;2 2<

3454 = 13,9 + 0 + 2,036539 + 4.5.2. Pemilihan Pompa

0,3772 = 15,9438 * 2 9,81

Diketahui: Q

= 0,00049479 m3/s = 0,0296874 m3/min

Htot

= 15,9438 m

Berdasarkan Diagram Pemilihan Pompa Standard maka didapat Pompa dengan spesifikasi sebagai berikut :

Tipe Pompa yang dibutuhkan

Gambar 4.5 Diagram Pemilihan Pompa Standar Berdasarkan diagram pemilihan pompa standard (Buku Solarso Pompa & Kompresor hal.52 )

58


Tugas Akhir

Pompa yang dipilih adalah

: 40 x 32A2 – 5 0,75

Arti dari kode tersebut adalah 40 = Diameter isap (40 mm) 32 = Diameter buang (32 mm)

A = Type rumah

₂ = Jumlah katub (berarti katubnya 2 dan 3000rpm) 5 = Frekuensi (50 Hz)

0,75 = Daya motor (0,75 kW = 1,0058 HP) Pompa yang terpasang pada sistem pemipaan gedung tersebut adalah : POMPA CENTRIFUGAL: Merk

: EBARA

Kapasitas : 100 Ltr/min

Power

: 3 HP / 50 Hz / 3 Phase / 2870 Rpm / 380 V

Head

: 30 m

Jumlah pompa yang terpasang pada sistem total ada 2 unit. (1 pompa utama, dan yang 1 pompa cadangan).

4.5.3. Perhitungan Net Positive Suction Head (NPSH) Perhitungan NPSH digunakan sebagai ukuran keamanan pompa terhadap terjadinya kavitasi. Nilai supaya pompa tidak mengalami kavitasi adalah : NPSH yang tersedia (NPSHa) > NPSH yang dibutuhkan (NPSHr) = ( hsv > Hsvn )

59


Tugas Akhir

hsv (NPSH yang tersedia) hXY =

Pa ]; + R ℎ R ℎ \ \

Dimana:

hsv : NPSH yang tersedia (m) Pa : Tekanan pada permukaan cairan (1 atm = 10332,274 kgf/m²) Pv : Tekanan uap jenuh (25oC = 322,85 kgf/m²)

γ

: Berat jenis air (1000 kgf/m³)

hs : Head isap statis ( -3,5 m) hls : Kerugian head dalam pipa isap (0,03653 m) hXY =

10332,275 kgf/*2 322,85 Q/*2 + R R3,5 * R 0,03653 * 1000 Q/*+ 1000 Q/*+

= 14,119 m

Hsvn ( NPSH yang diperlukan) Hsvn = σ x Hn Dimana : Hsvn

: NPSH yang dibutuhkan (m)

σ

: Koefisien kavitasi

Hn

: Head total (m)

Dimana : Q = Kapasitas 0,00049479 m³/s = 0,0296874 m³/min =

3

= 2870

D,a

D,Ba

D,D2JbKB% c,d Ea,J%+Kc,Nd

= 61,9064

60


Tugas Akhir

Nilai besaran σ (koefisien kavitasi) didapat dari grafik hubungan koefisien kavitasi dan ns (Kecepatan spesifik). Karena ns = 61,97404 atau < 100, maka didapat σ = 0,03 Hsvn = 0,03 x 15,9438 m = 0,478314 m Berdasarkan hasil perhitungan, maka nilai untuk NPSH yang tersedia dan NPSH yang dibutuhkan adalah NPSHa ( 14,119 m ) > NPSHr ( 0,478314 m ). Sehingga pompa tersebut dapat bekerja tanpa mengalami kavitasi.

61


BAB IV ANALISA SISTEM PEMIPAAN DAN PEMILIHAN POMPA

Recommend Documents