4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Air

Air adalah zat atau unsur penting bagi semua bentuk kehidupan yang

diketahui sampai saat ini di bumi, tetapi tidak di planet lain dalam sistem tata

surya dan menutupi hampir 71% permukaan bumi. Wujudnya bisa berupa cairan,

es (padat) dan uap/gas. Dengan kata lain karena adanya air, maka bumi

merupakan satu - satunya planet dalam tata surya yang memiliki kehidupan

(Parker, 2007;Robert J. Kodoatie).

Tabel 2.1 Tetapan fisik air pada temperatur tertentu

(https://id.wikipedia.org/wiki/Air)

5

2.1.1 Mata air

Mata air adalah sebuah keadaan alami dimana air tanah mengalir keluar

dari akuifer menuju permukaan tanah. Mata air dapat terjadi karena air permukaan

meresap kedalam tanah dan menjadi air tanah, kemudian mengalir melalui retakan

dan celah di dalam tanah yang dapat berupa celah kecil sampai gua bawah tanah.

Air tersebut pada akhirnya akan menyembur keluar dari bawah tanah menuju

permukaan dalam bentuk mata air. Keluarnya air menuju permukaan tanah, dapat

merupakan akibat dari akuifer terbatas, dimana permukaan air tanah berada

dielevasi yang lebih tinggi dari tempat keluar air

(https://id.wikipedia.org/wiki/Mata_air).

Gambar 2.1 Mata air (Parker, 2007;Robert J. Kodoatie).

2.1.2 Air baku

Air baku adalah air yang dijadikan sebagai sumber untuk pengolahan air

bersih. Air baku dapat berasal dari berbagai macam sumberdaya air. Menurut

Peraturan Mentri Kesehatan RI Nomor : 41 6/Menkes/Per/IX/1990 pengertian air

6

bersih adalah air yang digunakan untuk keperluan sehari - hari yang kualitasnya

memenuhi syarat - syarat kesehatan dan dapat diminum apabila telah dimasak.

2.2 Standar Kebutuhan Air Rumah Tangga

Air merupakan kebutuhan pokok manusia untuk menunjang segala

aktivitasnya. Dalam lingkungan rumah tangga air dipergunakan dalam berbagai

macam. Contoh kebutuhan air untuk rumah tangga adalah : Minum, memasak,

mandi, mencuci, dan berbagai bentuk kegiatan lainnya.

Tabel 2.2 Kebutuhan Air Rumah Tangga menurut Kegunaannya (Dalam %)

Kegunaan Prsentase

Minum dan Memasak

Wudhu

Bersih – bersih

Cuci Pakaian

Mandi, Buang Air/WC

Lain-lain

5

5-15

3,5

15

60

0-12,5

Total 100%

Tabel 2.3 Standar Kebutuhan Air Departemen Pekerjaan Umum

Keperluan Konsumsi

Mandi, cuci, kaskus

Minum

Cuci Pakaian

Kebersihan Rumah

Tanaman

Cuci kendaraan

12,0

2,0

10,7

31,4

11,8

21,1

7

Keperluan Konsumsi

Wudhu

Lain-lain

16,2

21,7

Total 126,9

2.3 Fluida Dalam Pipa

2.3.1 Persamaan Kontinyuitas

Persamaan kontinuitas adalah persamaan yang menghubungkan kecepatan

fluida dalam dari satu tempat ke tempat lain.( https://fluidadinamis.weebly.com)

Rumus :

Untuk fluida incompresible :

Q = v1 . A1 = v2 . A2

Maka,

Q = v . A

Dimana : Q = kapasitas fluida (m3/det)

V = kecepatan aliran (m/det)

A = luas penampang saluran (m2)

= kerapatan massa fluida (kg/m3)

fluida yang inkonpresibel atau massa jenisnya tetap, maka persamaa itu

menjadi: A1.v1 = A2.v2 Menurut persamaan kontinuitas, perkalian antara luas

penampang dan kecepatan fluida pada setiap titik sepanjang tabung aliran adalah

8

konstan. Persamaan diatas menunjukkan bahwa kecepatan fluida berkurang ketika

melalui pipa lebar dan bertambah ketika melewati pipa sempit.

Gambar 2.2 Ilustrasi persamaan Kontinyuitas

2.3.2 Persamaan Bernoulli

Hukum Bernoulli menyatakan bahwa semakin besar kecepatan fliuda,

semakin kecil tekanannya dan begitu juga sebaliknya, semakin kecil kecepatan

fluida,semakin besar tekanannya. Bernoulli menggunakan dasar matematika untuk

merumuskan hukumnya.

A1

A2

v1

v2

Z1

Z2

p1

p2

2

1 Garis dantum nol

tan2

.2

konsvzgp

9

Gambar 2.3 Ilustrasi persamaan Bernoulli

Rumus :

(𝜌1

𝜌1+ 𝑔. 𝑧1 +

𝑣12

2 ) = (

𝜌2

𝜌2+ 𝑔. 𝑧2 +

𝑣22

2 )

Persamaan bearnoulli secara umum :

dimana :

HL = head losses (kerugian head)

= berat jenis (N/m3)

g = Grafitasi bumi (m/s2)

p = tekanan

gvzp

gvzp

gvz

gp

gvz

gp

222.2.

22

22

21

11

22

22

22

11

1

1

tan2

2

konsg

vzp

10

z = elevasi (m)

= berat jenis air ( 10000 N/m3), jika grafitasi diambil 10 m/dtk2

Kesetimbangan Energi

Energi diruas kiri = Energi diruas kanan

Besar energi fluida masuk = Besar energi fluida keluar

Gambar 2.4 Ilustrasi Kesetimbangan energi

Energi Input = Energi Output

Persamaan energi

A1

A2

v1

v2

Z1

Z2

p1

p2

2

1 Garis dantum nol

Losses

gvzpHL

gvzp

.2.2

22

22

21

11

)21(22

22

22

21

11 losses

gvzp

gvzp

11

2.4 Persamaan Head Losses

a) Bilangan Reynold

Dimana : = kerapatan massa (kg/m3)

µ = viskositas dinamik (pa dtk)

v = kecepatan (m/det)

D = diameter pipa (m)

n = viskositas kinematik (m2/dtk)

Untuk aliran laminer dimana Re < 2300.

Untuk aliran turbulen dimana Re > 2300.

b) Koefisien Gesek

Koefisien gesek adalah Faktor gesekan yang terjadi pada

pipa atau saluran

Untuk Aliran Laminer koeffisien hambatan :

nDvDv ...Re

)()()(nun

Re64f

12

Untuk Aliran Turbulent koeffisien hambatan :

c) Koefisien Hambatan

Tergantung pada bentuk konstruksinya, misal adanya kran,

saringan, sambungan, belokan dan lain-lain, Nilainya sesuai

dengan tabel.

d) Mayor Losses

Kerugian aliran yang disebabkan oleh gesekan antara pipa dengan

fluida.

Persamaan Darcy Weisbach

Dimana :

Hlmayor = kerugian mayor (m)

f = koeffisien gesek

L = panjang pipa (m)

D = diameter pipa (m)

25,0Re3164,0f

gv

DLfHLmayor 2

..2

13

v = kecepatan aliran (m/s)

g = grafitasi

e) Minor Losses

Kerugian aliran yang disebabkan oleh suddent construction dan

suddent expantion

(m)

Dimana :

HLmn = Losses minor (m)

k = koeffisien hambatan (m)

v = kecepatan aliran (m/s)

g = grafitasi

Minor losses sudden contrucsion

Kerugian aliran yang disebabkan oleh adanya bentuk

konstruksi saluran

Dimana :

HLmn = Losses minor (m)

k = koeffisien hambatan konstruksi

(pada tabel)

v = kecepatan aliran (m/s)

gvkHLmn .2

.2

gvkHmn .2

.2

14

g = grafitasi ( 10 m/s2)

2.5 Aliran Laminer

Aliran Laminer adalah suatu aliran fluida yang partikel - partikelnya

bergerak dalam lapisan - lapisan yang sejajar dan besar serta arah dari

kecepatannya konstan pada setiap titik yang terletak dalam suatu lapisan. Aliran.

laminer satu dimensi (one dimential flow) adalah suatu aliran fluida dimana

semua parameter - parameter aliran merupakan fungsi dari satu koordinat dan

waktu [p = f (x,t)], atau suatu aliran dimana koeffisien gesek diabaikan (inficid

flow = friction less).

2.6 Katup (Valve)

Salah satu komponen penting dalam sistem perpipaan adalah katup. Katup

pintu (gate valve), digunakan untuk pengaturan aliran baik dengan membuka atau

menutup katup sesuai dengan kebutuhan. Ada 3 variasi putaran katup pintu

diantaranya :

1. Katup kupu-kupu (butterfly valve), dengan katup tipis, ringan dipakai

untuk air.

2. Ball valve, dipakai untuk gas

3. Plig valve, dipakai untuk minyak dan pelumas kental.

Dari macam - macam katup tersebut, masing – masing mempunyai beberapa

variasi dalam bentuk dan cara kerjanya.

15

Gambar 2.5 Butterfly valve (http://www.kitomaindonesia.com)

Butterfly Valve memiliki bentuk yang unik jika dibandingkan dengan valve -

valve yang lain. Butterfly menggunakan plat bundar atau disk yang dioperasikan

dengan ankel untuk posisi membuka penuh atau menutup penuh dengan sudut

90°. Disk ini tetap berada ditengah aliran, dandihubungkan ke ankel melalui shaft.

Saat valve dalam keadaan tertutup, Disk tersebut tegak lurus dengan arah aliran,

sehingga aliran terbendung, dan saat valve terbuka wafer sejajar atau segaris

dengan aliran, sehingga zat dapat mengalir melalui valve.

(www.kitomaindonesia.com)

2.7 Pipa HDPE

Pipa HDPE atau pipa PE 100 adalah polietilena termoplastik yang terbuat

dari minyak bumi. HDPE memiliki percabangan yang sangat sedikit, hal ini

dikarenakan pemilihan jenis katalis dalam produksinya (katalis Ziegler-Natta) dan

kondisi reaksi. Karena percabangan yang sedikit, pipa HDPE memiliki kekuatan

tensil dan gaya antar molekul yang tinggi. HDPE bertahan pada temperatur tinggi

(https://id.wikipedia.org/wiki/Polietilena_berdensitas_tinggi). Keunggulannya

fleksibel, tahan retak, ringan, tahan karat, tahan terhadap suhu rendah, variatif

16

dalam metode penyambungan, tahan terhadap segala cuaca tahan abrasi dan

sedimentasi.

Tabel 2.4 Jenjang produk pipa Wavin (www.anekapratama.com).

17

Tabel 2.5 Satuan panjang pengiriman pipa (www.anekapratama.com).

Tabel 2.6 Harga – harga kecepatan aliran air yang di anjurkan untuk berbagai pemakaian

Servis Daerah kecepatan (ft/s)

Keluaran pompa 8-12

Pipa hisap pompa 4-7

Saluran pembuangan 4-7

Header 4-15

Riser 3-10

Servis umum 5-10

Air minum 3-7

18

Tabel 2.7 Kecepatan maksimum aliran fluida dalam pipa

Jenis fluida Kecepatan maksimum (ft/s)

Uap untuk proses 120-150

Slurry 5-10

Uap air 100-130

Air 6-10

Fluida cair 100 – ρ1/2

Menentukan diameter pipa dengan rumus kecepatan aliran :

𝑣 = 0,409𝑄

𝐷2

Maka :

𝐷2 = 0,409𝑄

𝑣

Dimana :

Q = kapasitas fluida (GPM)

V = kecepatan aliran (f/s)

A = luas penampang saluran

D = diameter dalam pipa (inch)

19

2.8 Sambungan dan Belokan

Kerugian sambungan dalam perancangan pipa HDPE diangap nol atau

tidak menimbulkan kerugian. Belokan elbow 90o digunakan untuk sambungan

pada belokan.

Tabel 2.8 Koefisien gesek pada pipa