PERANCANGAN SISTEM DISTRIBUSI ALIRAN AIR BERSIH PADA PERUMAHAN TELANAI INDAH KOTA JAMBI
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
HITLER MARULI SIDABUTAR NIM. 0 4 0 4 0 1 0 9 1
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa, atas segala karunia dan rahmatNya yang senantiasa diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Sarjana ini. Tugas Sarjana merupakan salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun Tugas Sarjana yang dipilih, diambil dari mata kuliah Sistem Perpipaan, yaitu “Perancangan Sistem Distribusi Aliran Air Bersih Pada Komplek Perumahan TELANAI INDAH kota JAMBI”. Dalam penulisan Tugas Sarjana ini, penulis telah berupaya dengan segala kemampuan pembahasan dan penyajian, baik dengan disiplin ilmu yang diperoleh dari perkuliahan, menggunakan literatur serta bimbingan dan arahan dari Dosen Pembimbing. Pada kesempatan ini, penulis tidak lupa menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada ; 1.
Kedua orang tua tercinta,dan adik – adik yang saya sayangi. Doa, pengorbanan dan kasih sayang yang selalu menyertai saya dalam menyelesaikan pendidikan ini.
2.
Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Tulus Burhanuddin Sitorus, ST, MT, selaku Ketua dan Sekretaris Departement Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU,
3.
Bapak Ir H.A Halim Nst,MSc. sebagai dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktunya dan dengan sabar membimbing saya hingga tugas ini dapat terselesaikan,
4.
Bapak Ir. Tekat Sitepu dan Bapak Ir.Mulfi Haswi, Msc sebagai dosen pembanding seminar tugas sarjana penulis yang banyak membimbing dan memberi saran pada penulis untuk menyelesaikan tugas sarjana ini.
5.
Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai (teristimewa kepada Kak Is, dan Kak Sonta), Departement Teknik Mesin Fakultas Teknik USU,
Universitas Sumatera Utara
6.
Bapak Sembiring dan segenap pegawai PDAM Tirtanadi Mayang yang berkenan memberikan data survey kepada penulis. Ir.Mulfi Haswi, Msc
7.
Kepada teman teman (Yakop anak Bupati,Jendral Zoro,Parlot ST,Angita si Danner Silaen,Rusli Harahap)seperjuangan yang telah turut membantu saya dalam menyelesaikan skripsi saya ini. Penulis menyadari Tugas Sarjana ini jauh dari sempurna. Untuk itu penulis
mengharapkan banyak masukan untuk penyempurnaan Tugas Sarjana ini. Atas perhatian Pembaca, Penulis mengucapkan banyak Terima Kasih.
Medan,
10
Maret
2010 Penulis,
(Hitter
Maruli
Sidabutar) 04 04 01 091
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR……………………………….………………………….i DAFTAR ISI........................................................................................................ iii DAFTAR TABEL ............................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR………………………………………………………...…viii DAFTAR LAMBANG........................................................................................viii BAB I
PENDAHULUAN..............................................................................1 1.1. Latar Belakang .............................................................................1 1.2. Tujuan ..........................................................................................2 1.3. Batasan Masalah ..........................................................................3 1.4. Sistematika Penulisan...................................................................3 1.5 Flow Chart Rancangan...................................................................4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA....................................................................5 2.1. Kecepatan dan Kapasitas Aliran Fluida ......................................5 2.2. Energi dan Head..........................................................................6 2.3. Persamaan Bernoulli ...................................................................8 2.4. Aliran Laminar dan Turbulen......................................................10 2.5. Kerugian Head (Head Losses) ....................................................11 2.6. Persamaan Empiris Untuk Aliran Di Dalam Pipa.......................15 2.7. Pipa Yang Dihubungkan Seri......................................................17 2.8. Pipa Yang Dihubungkan Paralel .................................................18 2.9. Sistem Jaringan Pipa ...................................................................19 2.10. Dasar Perencanaan Pompa .........................................................23
Universitas Sumatera Utara
2.10.1 Kapasitas ..........................................................................23 2.10.2 Head Pompa .....................................................................23 2.10.3 Sifat Zat Cair ....................................................................24 BAB III PERENCANAAN PIPA PADA SISTEM JARINGAN PIPA .......26 3.1. Jumlah Pemakaian Air .................................................................26 3.1.1. Kebutuhan air bersih pada perumahan..............................26 3.1.3. Kebutuhan air bersih untuk rumah ibadah ........................27 3.2 Estimasi Pemakaian air per hari ...................................................28 3.3. Pemilihan Jenis Pipa ....................................................................34 3.4. Analisa Kapasitas Aliran Fluida ..................................................35 BAB IV
PEMILIHAN POMPA.....................................................................48 4.1. Analisa Fungsi dan Instalasi Pompa ...........................................48 4.2. Penentuan Kapasitas dan Jumlah Pompa ....................................48 4.3. Instalasi Pompa dan Perpipaan....................................................50 4.4. Head Pompa ................................................................................51 4.5. Pemilihan Jenis Pompa ..............................................................53 4.6. Putaran Motor Penggerak Pompa ..............................................54 4.7. Putaran Spesifik dan Jenis Impeler .............................................55 4.8. Daya Motor Penggerak ...............................................................56 4.9. Penentuan Ukuran pipa ..............................................................57 4.9.1 Diameter Pipa Sisi Hisap (suction) ....................................57 4.9.2. Diameter Pipa Sisi Tekan .................................................58 4.9.3. Diameter pipa Transmisi….……………………...………58 4.10. Bak Distribusi (Reservoar) .......................................................59
Universitas Sumatera Utara
BAB V
KESIMPULAN ................................................................................ 60
DAFTAR PUSTAKA ..........................................................................................62
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL Hal. Tabel 2.1 Nilai kekasaran dinding untuk berbagai pipa komersil……………..12 Tabel 2.2 Koefisien kekasaran pipa Hazen – Williams………………….….....16 Tabel 2.3 Cara mencari head losses ...............................………………….…...23 Tabel 3.1 Pemakaian air rata-rata…………………………………………....…26 Tabel 3.2 Persentase pemakaian air selama 24 jam ......................................... ..28 Tabel 3.3 Pemakaian pada Periode 1 (04.00 - 06.00) wib...................................28 Tabel 3.4 Pemakaian pada Periode II (06.00 - 11.00) wib..................................29 Tabel 3.5 Pemakaian pada Periode III (11.00 - 16.00) wib.................................29 Tabel 3.6 Pemakaian pada Periode IV (16.00 - 20.00) wib.................................29 Tabel 3.7 Pemakaian pada Periode V (20.00 - 04.00) wib..................................30 Tabel 3.8 Total pemakaian selama 24 jam………………………………..........30 Tabel 3.9 Hasil Perhitungan Loop I Iterasi 1 …………………………….........38 Tabel 3.10 Hasil Perhitungan Loop 2 Iterasi 1 …………………………...…....38 Tabel 3.11 Hasil Perhitungan Loop 3 Iterasi 1 ………………………………...39 Tabel 3.12 Hasil Perhitungan Loop 4 Iterasi 1 …………………………….......39 Tabel 3.13 Hasil Perhitungan Loop 5 Iterasi 1 ………………………………...40 Tabel 3.14 Hasil Perhitungan Loop 6 Iterasi 1 …………………………………40 Tabel 3.15 Hasil Perhitungan Loop 7 Iterasi 1 ………………………………....41 Tabel 3.16 Hasil Perhitungan Loop 8 Iterasi 1 ………………………………....41 Tabel 3.17 Hasil Perhitungan Loop 9 Iterasi 1 ………………………………....44 Tabel 3.18 Hasil Perhitungan Loop 10 Iterasi 1 ……………………………......42 Tabel 3.19 Head losses untuk tiap panjang pipa …………………….…….........45
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.1 Penentuan jumlah pompa …………………………….........................48 Tabel 4.2 Perhitungan head losses untuk pipa terjauh .........................................51 Tabel 4.3 Harga putaran dan kutubnya …………………………………...........53
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR Hal. Gambar 2.1 Profil kecepatan pada saluran tertutup ....................................... 4 Gambar 2.2 Profil kecepatan pada saluran terbuka........................................ 4 Gambar 2.3 Ilustrasi persamaan Bernoulli..................................................... 8 Gambar 2.5 Pipa yang dihubungkan seri ....................................................... 15 Gambar 2.6 Pipa yang dihubungkan secara parallel ...................................... 16 Gambar 2.7 Jaringan pipa .............................................................................. 17 Gambar 2.8
Ilustrasi persamaan Bernouli......................................................25
Gambar 3.1
Grafik estimasi pemakaian air per hari.......................................31
Gambar 3.2
Distribusi air pada jaringan pipa ............................................... 32
Gambar 3.3
Perhitungan head losses dengan diagram pipa.......................... 37
Gambar 3.4 Iterasi I Loop I........................................................................... 39 Gambar 3.5 Iterasi I Loop II ......................................................................... 39 Gambar 3.6 Iterasi I Loop III ........................................................................ 40 Gambar 3.7 Iterasi I Loop IV........................................................................ 40 Gambar 3.8
Iterasi I Loop V ....................................................................... 41
Gambar 3.9
Iterasi I Loop VI...................................................................... 41
Gambar 3.10
Iterasi I Loop VII .................................................................... 42
Gambar 3.11
Iterasi I Loop VIII ................................................................... 42
Gambar 3.12
Iterasi I Loop IX...................................................................... 43
Gambar 3.13
Iterasi I Loop X ....................................................................... 43
Gambar 4.1
Instalasi pompa dan reservoar .................................................. 48
Gambar 4.2
Instalasi pada pumping station ................................................. 50
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.3
Instalasi pipa............................................................................. 51
Gambar 4.4
Daerah kerja beberapa jenis konstruksi pompa sentrifugal.................................................................... 53
Gambar 4.5
Klasifikasi impeler menurut putaran spesifik.......................... 55
Gambar 4.6
Grafik harga efisiensi pompa vs putaran spesifik.....................56
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMBANG
Simbol
Keterangan
Satuan
As
Luas penampang pipa
m2
C
Koefisien kekasaran pipa Hazen-Williams
Ds
Diameter dalam pipa
mm
D
Diameter luar pipa
mm
f
Faktor gesekan pipa Darcy-Weisbach
g
Percepatan gravitasi
m/ s2
HL
Head losses sepanjang pipa
m
HS
Head statis
m
hf
Kerugian head mayor
m
hm
Kerugian head minor
m
K
Koefisien kerugian perlengkapan pipa
L
Panjang pipa
m
Nm
Daya motor listrik
kW
Np
Daya pompa
kW
ns
Putaran spesifik
rpm
P
Tekanan pada pipa
kPa
Q
Kapasitas pompa
m3/ s
Re
Bilangan Reynold
V
Kecepatan aliran pada pipa
α
Faktor cadangan daya
γ
Berat jenis air
m/ s
N/ m3
Universitas Sumatera Utara
ε
Kekasaran pipa
ηp
Effisiensi pompa
%
ηt
Effisiensi transmisi
%
υ
Viskositas kinematik air
m2/ s
π
Konstanta phi
ρ
Massa jenis air
kg/ m3
ΔQ
Koreksi laju aliran loop
m3/ s
Universitas Sumatera Utara