Kamis, 05 Januari 2012

Tebe Plumbing dan Instrumentasi Perencanaan Perpipaan Air Bersih 2


2.2. Perhitungan Kebutuhan Air dan Pompa
Dalam perancangan sistem penyediaan air untuk suatu bangunan, kapasitas peralatan dan ukuran pipa-pipa didasarkan pada jumlah dan laju aliran air yang harus disediakan bangunan tersebut. Pemakaian air rata-rata, (Soufyan M. N., Peter, Plambing, 2000, hal : 68) :
 

…………………………………………………..
Dimana Qh : Pemakaiaan air rata-rata (m3/jam)
 Qd : Pemakaian air rata-rata sehari (m3)
  T : Jangka waktu pemakaian (jam)
Pemakaian air jam puncak, (Soufyan M. N., Peter, Plambing, 2000, hal : 69) :
…………………………………………………
c1 adalah konstanata (1,5–2,0).
Pemakaian air pada menit puncak, (Soufyan M. N.,  2000, hal :4.3)
.................................................................
dimana c2 adalah konstanta (3,0 – 4,0)
Kapasitas tangki air (reservoir), (Soufyan M. N., Peter, Plambing, 2000, hal: 96) :
Qd = Qs · T ..........................................................................
VR = Qd - Qs · T ...................................................................
Dimana : Qs : Kapasitas pipa dinas (m3/jam)
    T : Rata-rata pemakaian per hari (jam)
   VR : Volume tangki air (m3)
Kapasitas tangki air atas, (Soufyan M. N., Peter, Plambing, 2000, hal : 97) :
…………………….............
Dimana VE : Kapasitas efektif tangki atas
 Qp : Kebutuhan puncak (liter/menit)
Qmax : Kebutuhan jam puncak (liter/menit)
Qpu : Kapasitas pompa pengisi (liter/menit)
Tp : Jangka waktu kebutuhan puncak (menit)
Tpu : Jangka waktu kerja pompa pengisi (menit)
Tabel 1. Pemakaian rata-rata air setiap hari








Untuk Perhitungan pada pompa harus diperhatikan terlebih dahulu tinggi angkat pompa. Tinggi angkat pompa, dalam hal ini pompa menghisap air dari sumur dan diangkat keatas (reservoir) kemudian dari reservoir mensuplai ke tower Bangunan rumah susun dan didistribusikan ke ruang-ruang dalam rumah susun, (Soufyan M. N., Peter, Plambing, 2000, hal : 99) :
H=Hs+Hd ...........................................................................
Dimana H : Tinggi angkat total (m)
Hs : Tinggi hisap (m)
Hd : Tinggi tekan (m)

Daya pompa adalah daya yang dimasukan air kedalam rotor atau torak pompa sehingga air tersebut dapat mengalir. Daya poros pompa adalah daya yang harus dimasukan kedalam pompa.
Daya hidrolik dalam kilowatt (Soufyan M. N., Peter, Plambing, 2000, hal :99)
Nh = (0,163)(Q)(H) (ã) .......................................................
Dimana Q : Kapasitas pompa (m3/menit)
 H : Tinggi angkat total (m)
 Ãƒ : Berat spesifik (kg/liter)
Daya poros pompa dalam (HP), (Soufyan M. N., Peter, Plambing, 2000, hal : 99
Np = Nh/Þp .........................................................................
Dimana : Þp : Efisiensi pompa

2.3  Sistem Perpipaan
Pengetahuan perpipaan merupakan sarana dan dasar pengetahuan didalam perhitungan, perencanaan dan pelaksanaan perpipaan berikutnya. Dalam menentukan ukuran pipa mengunakan metode ekivalensi tekanan pipa. Metoda ini didasarkan pada konsep sirkit tertutup pipa-pipa cabang yang bermula dari suatu pipa pengumpul (header) dan kembali lagi. Yang berarti kerugian gesek dalam masing-masing pipa cabang tersebut sama. Sistem pipa penyediaan air dalam gedung biasanya tidak merupakan sirkit tertutup kembali lagi ke pipa pengumpul,  kerugian gesek dalam pipa cabang tidak haruslah sama. Walaupun demikian metode ini sangat praktis digunakan untuk menghitung secara kasar ukuran pipa yang melayani jumlah alat plambing yang relatif sedikit. Dalam hal ini kita dapat  melihat tabel ekivalen masing-masing pipa. Hal yang perlu diketahui pada teknik perpipaan yaitu :
1.      Jenis pipa
a.       Jenis pipa tanpa sambungan (pembuatan pipa tanpa sambugan).
b.      Jenis pipa dengan sambungan (pembuatan pipa dengan pengelasan).
2.      Bahan- bahan pipa secara umum
Bahan- bahan pipa yang dimaksud adalah :
a.      carbon steel.
b.      Carbon moly.
c.       Galvaness
d.      Ferro nikel
e.       Stainless steel
f.       PVC (paralon)
g.      Chrome moly.
3.      Komponen perpipaan
Komponen perpipaan harus dibuat berdasarkan spesifikasi, standar yang terdaftar dalam simbol dan kode yang telah dibuat atau dipilih sebelumnya. Komponen ini terdiri dari :
a.       Pipes (pipa-pipa).
b.      Flanges (flens-flens).
c.       Fitting (sambungan).
d.      Valves (katup-katup).
e.       Gasket.
f.       Special items (bagian khusus)
4.      Pemilihan bahan
Pemilihan bahan perpipaan harus disesuaikan dengan pembuatan teknik perpipaan yaitu :
a.       Perpipaan pembangkit tenaga.
b.      Perpipaan untuk industri bahan gas.
c.       Perpipaan untuk penyulingan minyak mentah.
d.      Perpipaan untuk pengangkutan minyak, perpipaan untuk proses
e.       pendinginan.
f.       Perpipaan intalasi air.
g.      Perpipaan untuk distribusi dan transmisi gas.
5.      Macam sambungan perpipaan, antara lain :
a.       Sambungan dengan menggunakan pengelasan.
b.      Sambungan dengan menggunakan ulir.
Selain sambungan diatas, terdapat pula penyambungan khusus dengan menggunakan pengeleman (perekatan) serta pengekleman (untuk pipa plastic dan pipa vibre glass). Pada pengilangan umumnya pipa bertekanan rendah dan pipa dibawah 2” saja yang menggunakan sambungan ulir.
6.      Tipe sambungan cabang
a.       Sambungan langsung (stub in)
b.      Sambungan dengan menggunakan fittings (alat penyambung)
c.       Sambungan dengan menggunakan flanges.
Tipe sambungan cabang ditentukan oleh spesifikasi yang telah dibuat sebelum mendesain atau dihitung berdasarkan perhitungan kekuatan, kebutuhan, efektifitasnya. Sambungan cabang itu sendiri merupakan sambungan antara pipa dengan pipa. Jadi dalam perhitungan pipa dalam perencanaan dan perancangan instalasi plambing ini menggunakan metode ekivalensi tekanan pipa. Dalam perhitungan ini kita menggunakan tabel ekivalensi sesuai dengan pipa yang digunakan.
 
2.4 Pompa Air
Pompa adalah peralatan mekanis untuk meningkatkan energi tekanan pada cairan yang dipompa. Pompa mengubah energi mekanis dari mesin penggerak pompa menjadi energi potensial tekan. Pengubahan energi mekanis menjadi energi potensial tekan fluida tersebut dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu penggunaan plunger dengan gerakan bolak–balik dengan cara menggunakan sudu atau impeler yang berputar, menggunakan fluida perantara baik gas maupun cair yang berkecepatan tinggi, kemudian dicampur dengan fluida yang berkecepatan rendah yang akan dipompakan, dan menggunakan udara bertekanan tinggi yang diinjeksikan ke saluran fluida yang dipompakan.
Pemakaian pompa awalnya hanya terbatas pada penyediaan air untuk keperluan sehari–hari, tetapi seiring dengan berkembangnya teknologi pompa digunakan juga pada pabrik–pabrik, pertambangan minyak, perusahaan air bersih dan sektor–sektor lain. Seiring dengan berkembangnya teknologi, Pompa merupakan mesin yang digunakan untuk memindahkan fluida cair (air) dari daerah bertekanan rendah ke daerah bertekanan tinggi, atau melewati saluran dengan tahanan hidrolik tinggi. Pompa bekerja karena adanya perbedaan tekanan antara sisi masuk dan sisi keluar dari elemen bergerak pada pompa seperti impeler, piston, plunyer dan sebagainya.
Pompa mentrasfer energi mekanik dari penggerak mula ke fluida yang melewatinya, yang akan meningkatkan energi fluida untuk digunakan memindahkan fluida dan mengatasi tahanan hidrolik pipa. Suatu sistem yang terdiri dari pipa isap, pompa dan pipa buang disebut sistem pemompaan. Sistem pemipaan yang didasarkan dengan jumlah tingkat dari suatu bangunan dibedakan menjadi dua yaitu :
1.      Pompa satu tingkat
Pompa ini hanya mempunyai satu impeler sehingga head total yang dihasilkannya relatif rendah.
2.      Pompa bertingkat banyak
Pompa ini memiliki beberapa impeler yang disusun secara berderet pada satu poros, sehingga zat cair yang keluar dari impeler yang pertama dimasukkan ke impeler yang kedua hingga impeler tingkat terakhir. Dengan demikian, head total yang dihasilkannya pun relatif  tinggi yang merupakan penjumlahan head dari masing-masing impeler.
Kapasitas pompa yang digunakan dalam perencanaan sistem pemompaan dibedakan menjadi tiga jenis yaitu :
1.      Kapasitas rendah (<20 m3/jam)
2.      Kapasitas menengah (20 – 60 m3/jam)
3.      Kapasitas tinggi (>60 m3/jam)
Tekanannya untuk setiap masing-masing kapasitas pompa yaitu :
1.      Tekanan rendah (<5 kg/cm2)
2.      Tekanan menengah (5 – 50 kg/cm2)
3.      Tekanan tinggi (>50 kg/cm2)

Resevoir
Reservoir adalah alat untuk menampung airdalam jumlah tertentu yang airnya berasal dari aliran sungai maupun tampungan dari air hujan. Pada dasarnya ada dua sistem resrvoar yaitu reservoar atas dan reservoar bawah. Sistem ini air ditampung lebih dahulu dalam tangki bawah kemudian dipompakan ke suatu tangki atas yang biasanya dipasang di atas atap atau di atas lantai tertinggi bangunan. Dari tangki air ini air didistribusikan ke seluruh bangunan. Sedangkan untuk reservoir bawah merupakan system dimana Tangki air tidak merupakan bagian struktural dari bangunan tersebut, dan bila diletakkan diluar bangunan harus kedap dan tahan terhadap beban yang mempengaruhinya.


BAB III
PERENCANAAN SISTEM PERPIPAAN AIR BERSIH

3.1 Kebutuhan Air  Rata-rata
3.1.1 Berdasarkan Jumlah Karyawan
Pemakaian air rata-rata perhari untuk Gedung Perkantoran berdasarkan tabel adalah sebesar 100 liter/orang/hari dengan kapasitas karyawan maksimal sebanyak 760 orang dan jangka waktu pemakaian air rata-rata 8 jam/hari. Faktor keamanan desain ditentukan 20%. Dengan demikian, kebutuhan air untuk seluruh lantai bangunan (Q rata-rata) adalah :
Qd       = (100 lt/org/hr × 760 org) + 20%
            = 76.000 lt/hr + (20 % × 76.000) lt/hr
            = 76.000 lt/hr + 15.200 lt/hr
            = 91.200 lt/hr  = 91,2 m3/hari
Qh       =  
            = 11.400  lt/jam    = 11,4 m3/jam

Penggunaan air pada jam puncak yaitu :        
Qh max   = c1  ×  Qh                          à c1 : 1,5 – 2 (diambil 2)
            = 2 × 11,4 m3/jam
            = 22,8 m3/jam
           
Penggunaan air pada menit puncak yaitu :
Q m max  = c2  ×( Qh/60 )            à c2 : 3 – 4 (diambil 3)
            = 3 × (11,4 m3/jam /60)
            = 0,57 m3/menit

3.1.2 Berdasarkan Jenis dan Jumlah Alat Plambing
Tabel 1. Rekapitulasi Jenis dan Jumlah Alat Plambing Tiap Lantai
BERDASARKAN JENIS DAN JUMLAH ALAT PLAMBING
LANTAI
PENGUNJUNG
JUMLAH
PERALATAN PLAMBING
WATER CLOSETS
URINALS
LAVORATORIES
1
LAKI-LAKI
85
4
1
4
PEREMPUAN
170
9
0
5
JUMLAH
255
13
1
9
2
LAKI-LAKI
84
4
1
4
PEREMPUAN
168
9
0
5
JUMLAH
252
13
1
9
3
LAKI-LAKI
84
4
1
4
PEREMPUAN
169
9
0
5
JUMLAH
253
13
1
9
JUMLAH KESELURUHAN
39
3
18

Diketahui        :
a.       Pemakaian air untuk 1 kali penggunaan kloset tangki gelontor    = 13 liter
b.      Pemakaian air untuk 1 kali penggunaan urinal tangki gelontor    = 4,5 liter
c.       Pemakaian air untuk 1 kali penggunaan lavaratory                      = 10 liter
d.      Penggunaan per jam untuk kloset tangki gelontor                        = 6 kali/jam
e.       Penggunaan per jam untuk urinal tangki gelontor                        = 12 kali/jam
f.       Penggunaan per jam untuk lavaratory                                          = 6 kali/jam
g.      Jumlah total kloset tangki gelontor 1 gedung                               = 39 buah
h.      Jumlah total urinal tangki gelontor 1 gedung                               = 3 buah
i.        Jumlah total lavaratory 1 gedung                                                 = 18 buah

Ditanyakan      : Kebutuhan air rata-rata dalam 1 hari ?
Jawab              :
Kloset              = 13 liter x 39 x 6 kali/jam      = 3042 liter/jam
Urinal              = 4,5 liter x 3 x 12 kali/jam     =   162 liter/jam
Lavaratory      = 10 liter x 18 x 6 kali/jam      = 1080 liter/jam

Faktor penggunaan serentak untuk kloset sebesar 39,125 %, urinal sebesar 87,5 % dan Lavaratory sebesar 44,25 % berdasarkan tabel. Oleh karena itu penggunaan air adalah sebesar :
Kloset              = 39,125 % x 3042 liter/jam    = 1190,18 liter/jam
Urinal              = 87,5 %  x 162 liter/jam         =   141,75 liter/jam
Lavaratory      = 44,25 % x 1080 liter/jam      =  477, 9   liter/jam +
                        Jumlah                                   = 1809,83 liter/jam

Faktor keamanan desain ditentukan 20%, penggunaan air rata-rata :
= 1809,83 liter/jam + (20 % x 1809,83 liter/jam)
= 2171,8 liter/jam

3.2  Reservoir dan Pemompaan
3.2.1  Penentuan Dimensi pipa dari PDAM ke Ground Tank
Data yang diketahui dalam menentukan diameter pipa dibutuhkan dari jumlah kebutuhan air rata-rata yang akan digunakan.
Kebutuhan rata-rata (Qrata-rata)               : 91,2 m3/hari
                                                           : 0,0011 m3/detik
Asumsi bahwa kecepatan yang dilalui dalam pipa sebesar 1,5 m/detik.
      A         :
                  :
                  :  0,00073 m2
      D         :
                  :
                  : 0,0305 m = 30,5 mm ≈ 31 mm

3.2.2 Penentuan Diameter pipa tegak dari Ground Tank ke Roof Tank
Dalam menentukan diameter pipa tegak dalam bangunan perkantoran dibutuhan data jangka waktu kebutuhan rata-rata air yang digunakan yaitu selama 8 jam, maka debit yang dialirkan dari Ground tank ke roof tank adalah :
Qs        = Qr x (T/Tp)
            = 0,0011 x (24/8)
            = 0,0011 x 3
            = 0,0033 m3/ detik
Dengan asumsi V = 1,5 m/detik
A              =
                 =
                 = 0,0022 m2
D              =
                 =
                 = 0,0529 m = 52,9mm ≈ 53 mm

3.2.3 Perhitungan Reservoir
§ Penentuan Kapasitas Tangki Bawah
Pemakaian air dalam 1 hari (24 jam) di asumsikan sebanyak 100 %
Pelayanan dari PDAM per jam     = 1/24 x 100 %
                                                      = 4,17 %
Pemakaian pompa sehari untuk mengisi penuh reservoir adalah 8 jam. Pemakaian pompa 8 jam/hari, jadi % kebutuhan yang harus dipenuhi tiap jam yaitu                                         = 24/8 x 100%
                                                      = 12,51 %
Reservoir memenuhi Q rata-rata = 91,2 m3/hari
Kapasitas tangki bawah                =[(12,51- 4,17) %  x 8 jam x 91,2 m3/hari
                                                            =60,84864 m3 = 61 m3
Ground tank berbentuk balok, dimana :   p = 5 m
                                                        l  = 4  m
                                                        t  = 3,05 m
t muka air minimum = 0,1 m
Free board                = 0,3 m
§ Penentuan Kapasitas Tangki Atas
VE  = (Qp – Qmax) Tp + Qpu x Tpu
Dimana :
      VE        = Kapasitas efektif tangki atas (liter)
      Qp        = Kebutuhan puncak (liter/menit)
      Qmax     = Kebutuhan jam puncak (liter/menit)
      Tp         = Jangka waktu kebutuhan puncak (menit)
      Tpu          = Jangka waktu kebutuhan puncak (menit)
      Qpu       = Kapasitas pompa pengisi (liter/menit)

Qpu = Qmax                                                 = Kebutuhan jam puncak yaitu          
= 22,8 m3/jam
                                                                  = 0,016 m3/menit
                                                                  =16  liter/menit           
Kebutuhan Puncak (Qp)                            = 1,5 m3/menit            
= 1500 liter/menit
Jangka waktu kebutuhan puncak (Tp)       = 30 menit
Jangka waktu kerja pompa pengisi (Tpu)   = 10 menit

Kapasitas tangki atas yaitu :
VE        = (Qp – Qmax) Tp + Qpu x Tpu
                        = (1500  16) 30 + 500 x 10
            = (1484) 30 + 5000
            = 49520 liter = 50 m3
Roof tank berbentuk balok, dimana :    P = 5 m
                                                                        l = 4 m
                                                                         t = 2,5 m
t muka air minimum = 0,1 m
free board = 0,3 m

·         Perhitungan Dimensi Pipa Air bersih
Dalam perhitungan dimensi pipa pada bangunan kantor, metode yang digunakan yaitu metode ekivalensi tekanan pipa. Berikut dibawah ini akan disediakan sejumlah data tentang ukuran pipa yang digunakan dalam sistem plambing air bersih perkantoran.
3.2.4 Perhitungan Pompa
Perhitungan Pompa dari reservoir bawah ke reservoir atas
Kapasitas pompa : Kebutuhan rata-rata air bersih      = 91,2 m3/hari                                                                                                              = 0,0011 m3/detik
Asumsi : Kecepatan dalam pipa sebesar 1,5 m/detik
Diameter pipa        =
                                    =
                                    =
                                    = ( 9,342. 10-4)0,5
                                    = 0,0306 m = 30,6 mm ≈ 31mm
Dengan diameter pipa sebesar 146 mm, maka kecepatan aliran sebenarnya dalam pipa yaitu :
                  V         = 
                                    =
                                    =
                                    =
                                    = 1,47 m/detik



Asumsi :
-       Tinggi tiap lantai sebesar 4 m + Jarak antar lantai (space) 0,8 m = 4,8 m
-       Tinggi reservoir bawah 3,05 m
-       Tinggi Roof tank 2,5 m
-       Tinggi freeboard sebesar 0,3 m
-       C pipa baja karbon 130
Hs = beda tinggi antara maksimum air di roof tank dengan minimum air di tangki bawah
= tinggi reservoir bawah + jarak reservoir bawah dengan atap + tinggi bangunan +  tinggi reservoir atap + free board
=  (3,05 + 0.5 + (4,8 x 2) + 1,5 + 0,3) m
=  14,95 m
HL     = Kehilangan tekanan dari reservoir bawah ke reservoir atas
          = HL pada pipa + HL pada fitting
Panjang pipa mendatar diasumsikan 20 m
Panjang pipa keseluruhan (L) = 20 + (3,05 + 0.5 + 9,6 + 1,5 + 0,3)                                                                        = 34,95 m  35 m
HL pada pipa             =
                                  =
                                  = 0,28 m
Headloss fitting
Hl =  ,
v2/2g  = 1,472/(2 x 9.81)
          = 0,624 / 19.62
          = 0,11
Jenis Fitting
Jumlah
k
v2/2g
HL (m)
Elbow 90o
3
0,54
0,11
0,178
Gate Valve
1
0,44
0,11
0,048
Check Valve
1
7,2
0,11
0,792



Total 
1,018






H pompa       = Hs + HLpipa + HL fitting + (v2/2g)
                                    = 14,95 + 0,28 + 1,018 + 0,11
                                    = 16,358 m

4 komentar:

  1. mau bertanya, dalam menghitung kebutuhan air terdapat Faktor keamanan desain yang ditentukan 20%. Kalau boleh tau, faktor keamanan tersebut didasari apa ya? terima kasih.

    BalasHapus
  2. cara penentuan faktor penggunaan serentak untuk kloset sebesar 39,125 %, urinal sebesar 87,5 % dan Lavaratory sebesar 44,25 % berdasarkan tabel. tabel apa? perhitungannya gimana?

    BalasHapus
  3. dear Ms Faulina
    mohon info link download buku Soufyan M. N., Peter, Plambing, 2000,

    BalasHapus
  4. sumber data tolong di cantumkan

    BalasHapus