BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORIrepository.ump.ac.id/7045/3/BAKTI GUNARTO BAB II.pdf ·...

18
4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka Menurut Heru Rusyanto dan M. Khafid dalam penelitianya.Efisiensi Distribusi Jaringan Pipa Air Bersih Di Perumahan Puri Hijau Purwokerto, Dari hasil analisis nilai efisiensi yang didapat adalah 76,28 %,dengan jumlah debit terbuang sebesar 23,22 % atau sekitar 0,007809 m 3 /dt. Dari hasil pengamatan dan pembahasan masalah Heru Rusyanto dan M. Khafid dapat disimpulkan bahwa nilai efisiensi dipengaruhi oleh pemakaian pelanggan, bocoran, eksploitasi, kelebihan debit melalui Blow Off dan pipa pengalih. Menurut Dadang Hikayat dan Zaenal Arifin dalam penelitianya.Distibusi Debit Air Bersih DI Perumahan Griya Tegal Sari Indah Desa Bojongsari, Dengan debit Input sebesar 18.24 ltr/det, distribusi pipa air bersih pada Perumahan Griya Sari Desa Bojongsari dengan jumlah sambungan rumah (SR) sebanyak 308 SR memerlukan 291060 ltr atau 3.3687 ltr/det. Pemakaian debit untuk 1 sambungan rumah (SR) adalah 900 ltr/det dengan batasan pemakaian minimal 10 m 3 sehingga untuk pemakaian 1 bulan untuk 1 sambungan rumah (SR) adalah 27m 3 . Dari hasil pengamatan dan pembahasan masalah Dadang Hikayat dan Zaenal Arifin adalah Mengingat Tegal Sari Indah Desa Bojongsari berjumlah besar namun dalam pelaksanaanya harus bisa seefektif mungkin. Hal ini ditujukan agar air bersih lebih efisien dan tepat guna. Analisis Kebutuhan Air..., Bakti Gunarto, Fakultas Teknik UMP, 2012

Transcript of BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORIrepository.ump.ac.id/7045/3/BAKTI GUNARTO BAB II.pdf ·...

Page 1: BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORIrepository.ump.ac.id/7045/3/BAKTI GUNARTO BAB II.pdf · Dalam sistem jaringan yang begitu luas,penggunaan material untuk kontruksi akan berbeda-berbeda.

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Menurut Heru Rusyanto dan M. Khafid dalam penelitianya.Efisiensi Distribusi

Jaringan Pipa Air Bersih Di Perumahan Puri Hijau Purwokerto, Dari hasil analisis nilai

efisiensi yang didapat adalah 76,28 %,dengan jumlah debit terbuang sebesar 23,22 % atau

sekitar 0,007809 m3/dt. Dari hasil pengamatan dan pembahasan masalah Heru Rusyanto dan

M. Khafid dapat disimpulkan bahwa nilai efisiensi dipengaruhi oleh pemakaian pelanggan,

bocoran, eksploitasi, kelebihan debit melalui Blow Off dan pipa pengalih.

Menurut Dadang Hikayat dan Zaenal Arifin dalam penelitianya.Distibusi Debit Air

Bersih DI Perumahan Griya Tegal Sari Indah Desa Bojongsari, Dengan debit Input sebesar

18.24 ltr/det, distribusi pipa air bersih pada Perumahan Griya Sari Desa Bojongsari dengan

jumlah sambungan rumah (SR) sebanyak 308 SR memerlukan 291060 ltr atau 3.3687 ltr/det.

Pemakaian debit untuk 1 sambungan rumah (SR) adalah 900 ltr/det dengan batasan

pemakaian minimal 10 m3 sehingga untuk pemakaian 1 bulan untuk 1 sambungan rumah

(SR) adalah 27m3. Dari hasil pengamatan dan pembahasan masalah Dadang Hikayat dan

Zaenal Arifin adalah Mengingat Tegal Sari Indah Desa Bojongsari berjumlah besar namun

dalam pelaksanaanya harus bisa seefektif mungkin. Hal ini ditujukan agar air bersih lebih

efisien dan tepat guna.

Analisis Kebutuhan Air..., Bakti Gunarto, Fakultas Teknik UMP, 2012

Page 2: BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORIrepository.ump.ac.id/7045/3/BAKTI GUNARTO BAB II.pdf · Dalam sistem jaringan yang begitu luas,penggunaan material untuk kontruksi akan berbeda-berbeda.

5

2.2 Landasan Teori

Pipa adalah saluran tertutup yang biasanya berpenampang lingkaran dan digunakan

untuk mengaliri Fluida dengan tampang aliran penuh. Fluida yang dialiri pipa biasanya

berupa zat atau gas dan tekanan didalamnya biasanya lebih besar atau lebih rendah dari

tekanan Atmosfer. Apabila zat cair dalam pipa tidak penuh akan termasuk dalam saluran

terbuka karena bebas, tekanan dipermukaan zat cair disepanjang saluran terbuka adalah

Tekanan Atmosfer.

Yang dimaksud dengan Jaringan Pipa (Perpipaan) adalah Suatu sistem perpipaan

pada suatu instalasi atau struktur pada suatu kawasan permukiman dimana digunakan

sebagai alat transportasi dari aliran yang berupa gas atau cairan (Raswari, 1986, hal 123).

Pemakaian jaringan pipa salah satunya terdapat pada sistem distribusi air minum.

Sistem ini merupakan bagian yang paling mahal dari suatu perusahaan air minum oleh

karena itu harus dibuat perencanaan yang teliti untuk mendapatkan sistem distribusi debit

air standar.

Perhitungan,perencanaan,dan pelaksanaan sistem perpipaan akan semakin rumit

dan komplek, oleh karena itu pemakaian computer untuk analisis ini akan mengurangi

kesulitan. Untuk jaringan kecil pemakaian kalkulator untuk hitungan masih dilakukan,ada

beberapa metoda untuk menyelesaikan perhitungan sistem jaringan pipa diantaranya adalah

Metode Perhitungan Kontinuitas,Hardy-Cross Karena meluasnya kawasan layanan dan

bertambahnya pelanggan pada perencanaan jaringan pipa air bersih PDAM pada

Perumahan Sogra Puri Indah Dea Tambak Sogra Banyumas, maka langkah antisipasi

terhadap masalah ini PDAM Kab. Banyumas menugaskan sepenuhnya pada bagian

perencanaan dan teknik PDAM Kab. Banyumas.

Analisis Kebutuhan Air..., Bakti Gunarto, Fakultas Teknik UMP, 2012

Page 3: BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORIrepository.ump.ac.id/7045/3/BAKTI GUNARTO BAB II.pdf · Dalam sistem jaringan yang begitu luas,penggunaan material untuk kontruksi akan berbeda-berbeda.

6

Pada pelaksanaan pemasangan jaringan di lapangan umumnya bagian yang akan

dipasang telah melalui proses pabrikasi terutama pada jaringan-jaringan berdiameter besar

dan rumit.

Perpisahan akan digunakan untuk sistem sebagai berikut :

1. Air jernih termasuk air hujan, air pembersih,hydrant, yang biasa digunakan,

dikumpulkan, serta dipisahkan dari minyak yang mungkin terdapat dalam sistem

tersebut atau menuju sistem tersebut (sungai atau kolam).

2. Pembuangan air atau minyak, pembuangan kotoran manusia (rumah tangga, industri),

kombinasi dari pembuangan,perkumpulan dari seluruh pembuangan.

Dalam sistem jaringan yang begitu luas,penggunaan material untuk kontruksi akan

berbeda-berbeda. Untuk perhitungan juga harus diperhatikan aliran apa yang akan melalui

jaringan pipa tersebut. Dalam perencanaan struktur juga diperhatikan aliran apa yang akan

melalui jaringan pipa tersebut. Dalam perencanaan strutur,perlu dicantumkan jarak elevasi

dari permukaan tanah kedalam jalur pipa bawah tanah. Begitu juga ketebalan,anti

karat,isolasi,selubung atau perlindungan pipa bawah tanah. Aliran dari Fluida akan

ditentukan dari banyak atau sedikitnya Slope atau sistem gravitasi dan hubungan ini timbal

balik, perlu dipertimbangkan pula elevasi dari tempat induk input pipa.

Pekerjaan pemasangan jaringan perpipaan di lapangan dapat dikelompokkan

menjadi tiga bagian yaitu :

a. Di atas tanah

b. Di bawah tanah

c. Di bawah air (dalam air)

Untuk pemasangan sistem pada ketiga tempat ini baik pipa proses maupun pipa

Utility , mempunyai permalahan tersendiri disini hanya akan membahas pada pipa bawah

Analisis Kebutuhan Air..., Bakti Gunarto, Fakultas Teknik UMP, 2012

Page 4: BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORIrepository.ump.ac.id/7045/3/BAKTI GUNARTO BAB II.pdf · Dalam sistem jaringan yang begitu luas,penggunaan material untuk kontruksi akan berbeda-berbeda.

7

tanah karena proses analisis tertumpu pada jaringan yang menggunaan pamasangan

jaringan dibawah tanah.

2.2.1 . Pemasangan Pipa Di Atas tanah

Pemasangan pipa ini menggunakan rak pipa diatas penyangga. Penyangga dari baja

ataupun beton dapat juga kita jumpai pada daerah jembatan.Aquadeck, talang dan lain-lain.

2.2.2 . Pemasangan Pipa Di Bawah tanah

Jaringan perpipaan untuk air bersih pada umumya dipasang di bawah tanah. Untuk

pipa bawah tanah tanah dapat digunakan untuk pipa prose dan utility.

Pada pipa bawah tanah yang lebih sering digunakan adalah pipa Utilitas yang

diklasifikasikan menjadi 2 bagian yaitu :

1. Pipa aliran yang berdasarkan gravitasi

2. Pipa aliran dengan sistem aliran bertekanan

Sistem gravitai tergantung dari pusat gravitasi, oleh karena itu akibat jalur

perpipaan harus mempunyai slope, disarankan mempunyai perbandingan Slope 1 : 100

untuk setiap jalur dibawah tanah.

Pengetahuan perpipaan merupakan sarana dasar pengetahuan dalam perhitungan

perencanaan dan pelaksanaan serta pengontrolan perpipaan berikutnya. Di lapangan kita

banyak menemukan berbagai jenis pipa,namun jenis pipa secara umum dikelompokan

menjadi dua bagian yaitu :

1. Jenis pipa tanpa sambungan (pembuatan pipa tanpa sambungan pengelasan)

2. Pipa dengan sambungan (baut dan las)

Pada jaringan pipa air bersih, jenis pipa yang sering digunakan adalah pipa dengan

bahan dari PVC (Polly Vinil Chloid) dan pipa Galvanees (pipa baja dengan lapis

timah/seng).

Analisis Kebutuhan Air..., Bakti Gunarto, Fakultas Teknik UMP, 2012

Page 5: BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORIrepository.ump.ac.id/7045/3/BAKTI GUNARTO BAB II.pdf · Dalam sistem jaringan yang begitu luas,penggunaan material untuk kontruksi akan berbeda-berbeda.

8

2.2.3 . Komponen Perpipaan

Pada pembuatan jaringan pipa banyak terdiri dari komponen-komponen sebagai

pembantu dan pelengap. Komponen perpipaan harus dibuat berdasarkan spesifikasi standar

yang terdaftar dalam simbol dan kode yang telah dibuat atau dipilih sebelumnya.

Komponen perpipaan yang dimaksud disini meliputi :

1. Pipes (pipa-pipa)

2. Flanger (Flen-flens)

3. Fitting (Sambungan)

4. Valves (katup)

5. Bolting (Baut)

6. Gazzket (Perpak)

7. Perial Item (bagian khusus)

Dalam memilih bahan haruslah disesuaikan dengan pembuatan teknik perpipaan

yang hal ini dapat dilihat dari fungsi penggunaan dan jenis zat mengalir dalam pipa.

2.2.4 . Macam Sambungan dan Tipe Sambungan

Sambungan perpipaan dapat dikelompokan sebagai berikut :

1. Sambungan dengan menggunakan pengelasan.

2. Sambungan menggunakan ulir.

Selain sambungan seperti diatas,terdapat juga penyambungan khusus dengan

pengeleman (perekat), serta pengkleman (untuk pipa plastic dan Vibre Glass). Pada

perpiaan untuk air berih umunya digunakan pipa bertekanan rendah dan pipa yang dibawah

saja yang menggunakan sambungan ulir.

Analisis Kebutuhan Air..., Bakti Gunarto, Fakultas Teknik UMP, 2012

Page 6: BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORIrepository.ump.ac.id/7045/3/BAKTI GUNARTO BAB II.pdf · Dalam sistem jaringan yang begitu luas,penggunaan material untuk kontruksi akan berbeda-berbeda.

9

Untuk tipe sambungan cabang (brance Connection) dapat dikelompokan sebagai

berikut :

1. Sambungan langsung (Stub In)

2. Sambungan dengan menggunakan Fitting (alat penyambung)

3. Sambungan dengan menggunakan Flages (Flens-flen)

Untuk tipe ambungan cabang dapat juga ditentukan spesifikasi yang telah dibuat

sebelum mendesain atau juga dapat dihitung dengan berdasarkan perhitungan kekuatan,

kebutuhan dengan tidak melupakan factor Efektifitas dan efisiensinya.

2.2.5 . Diameter,Ketebalan dan Skedul

Spesifikasi umum dapat dilihat pada ASTM (American Standar Of Testing

materials) yang menerangkan diameter, skedul, dan ketebalan pipa. Diameter luar (Outside

Diameter) ditetapan sama walaupun ketebalan (Thickness) berbeda untuk untuk setiap

skedul. Diameter nominal adalah diameter yang dipilih untuk pemasaran dan perdagangan

(commodity), ketebalan dan skedul saling terkait,hal ini disebabkan ketebalan pipa

tergantung daripada skedul pipa itu sendiri.

Skedul pipa dapat dikelompokkan sebagai berikut :

1. Skedul 5,10,30,40,60,80,100,120,160.

2. Skedul Standard

3. Skedul ekstra Song. XXS.

4. Skedul special

Analisis Kebutuhan Air..., Bakti Gunarto, Fakultas Teknik UMP, 2012

Page 7: BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORIrepository.ump.ac.id/7045/3/BAKTI GUNARTO BAB II.pdf · Dalam sistem jaringan yang begitu luas,penggunaan material untuk kontruksi akan berbeda-berbeda.

10

Fungsi pengelompokan Skedul adalah :

1. Menahan Internal Preasure dari Flow.

2. Kekuatan dari material itu sendiri (Strenght of Materials)

3. Mengatasi karat (korosif)

4. Mengatasi kegetasan pipa.

2.2.6 . Debit

Debit adalah volume air yang mengalir melewati sesuatu penampang melintang

dalam suatu alur (Chanel), pipa, akuifer, ambang, persatuan waktu dan sebagainya

(Teknologi dan Perencanaan Sistem Perpipaan Jilid I, C.D, Soemarto,1999).

Dalam hitungan praktis, rumus yang digunakan adalah persamaan kontinuitas,

Q = A.V dengan A adalah tampang aliran. Apabila kecepatan dan tampang aliran dapat

dihitung maka debit aliran dapat dihitung, demikian pula jika kecepatan dan debit aliran

diketahui maka dapat tampang aliran untuk melewatkan debit tersebut, dengan kata lain

saluran dapat ditetapkan. Debit aliran ditentukan berdasarkan kebutuhan air dalam suatu

proyek (kebutuhan air dalam suatu kota). Dengan demikian besar debit aliran adalah sudah

ditentukan, berarti ntuk menghitung tampang aliran harus dihitung terlebih dahulu

kecepatan dalam V.

Pada jaringan perpipaan pengukuran pengukuran debit biasa dilakukan dengan

mengukur kecepatan aliran ditinjau dari elevasi yang ada, jika jenis aliran karena slope

atau diukur dari tekanan pompa, kemudian ditinjau dari diameter pipa untuk mengetahui

luas penampang pipa. Debit pada aliran melalui sistem pipa adalah hasil antara kecepatan

aliran pada pipa dengan luas penampang pipa (Triatmojo bambang, 1993) yang ditulis

dengan persamaaan :

Analisis Kebutuhan Air..., Bakti Gunarto, Fakultas Teknik UMP, 2012

Page 8: BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORIrepository.ump.ac.id/7045/3/BAKTI GUNARTO BAB II.pdf · Dalam sistem jaringan yang begitu luas,penggunaan material untuk kontruksi akan berbeda-berbeda.

11

Q = V x A ……………………………………………………………………………. ( 2.1 )

Dimana : Q = Debit (m3/dt )

V = Kecepatan Aliran (m/dt)

A = Luas Penampang (m3)

Untuk Kecepatan aliran pada pipa ditetapkan sebagai berikut

1. Untuk Pipa Transmisi 0,6 – m/det

2. Untuk Pipa Distribusi 0,3 – 2 m/det

Hal ini dikarenakan aliran lebih kecil dari data atas,maka endapan tidak akan terbawa.

Begitu pula jika aliran lebih besar dari data diatas akan mempengaruhi gesekan/gerusan

terhadap pipa (Pipa cepat aus)

2.2.7. Perilaku Zat Cair

Secara umum zat cair mempunyai beberapa sifat dan perilaku yaitu :

1. Apabila ruangan lebih besar daripada volume akan terbentuk permukaan bebas

horizontal yang berhubungan dengan atsmosfer.

2. Mempunyai rapat massa dan berat jenis.

3. Dapat dianggap tidak termampatkan (Incompresibble).

4. Mempunyai viscositas (Kekentalan)

5. Mempunyai kohesi, adhesi dan tegangan permukaan.

Untuk mengetahui debit suatu fluida yang mengalir melalui media pipa (perpipaan)

maka perlu diperhatikan sifat-sifat fluida diatas.

Analisis Kebutuhan Air..., Bakti Gunarto, Fakultas Teknik UMP, 2012

Page 9: BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORIrepository.ump.ac.id/7045/3/BAKTI GUNARTO BAB II.pdf · Dalam sistem jaringan yang begitu luas,penggunaan material untuk kontruksi akan berbeda-berbeda.

12

2.2.8. Tekanan

Tekanan didefinisikan sebagai jumlah gaya tiap satuan luas, apabila gaya

terdistribui secara merata pada suatu luasan maka tekanan dapat ditentukan dengan

membagi gaya dengan luas yang diberikan oleh bentuk persamaan berikut :

P = FA

…………………………………………….………………………. ( 2.2 )

Dimana : P = Tekanan (kg/m3 atau N/m2)

F = Gaya ( N )

A = Luas ( m3)

2.2.9. Persamaan Bernoully

Pada zat cair diam gaya-gaya yang bekerja dapat dihitung dengan mudah karena

dalam Hidrolika hanya gaya –gaya sederhana. Pada zat cair yang mengalir permasalahanya

dapat menjadi sulit,faktor-faktor yang diperhitungkan tidak hanya kecepatan arah dan

partikel tapi juga pengaruh kekentalan yang menyebabkan gesekan antara partikel-partikel

zat cair dengan dinding-dinding batas. Gerak zat cair tidak mudah diformulasikan secara

matematis sehingga anggapan dan asumsi serta percobaan-percobaan untuk mendukung

penyelesaian secara teoritis.

Persamaan energi yang menggambarkan gerak partikel diturunan dari persamaan

gerak. Persamaan gerak ini juga salah satu persamaan dasar untuk penyelesaian

permasalahan yang ada dalam hidrolika, persamaan energi dapat ditujukan oleh persamaan

Euler dan persamaan Bernoully. Dalam pembahasan ini hanya akan dipelajari aliran satu

dimensi, maka hanya ditinjau pemakaian dari persamaan yang telah di integralkan yaitu

persamaan Bernoully.

Analisis Kebutuhan Air..., Bakti Gunarto, Fakultas Teknik UMP, 2012

Page 10: BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORIrepository.ump.ac.id/7045/3/BAKTI GUNARTO BAB II.pdf · Dalam sistem jaringan yang begitu luas,penggunaan material untuk kontruksi akan berbeda-berbeda.

13

dz

𝛾𝛾 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑

ds

dA

Penurunan persamaan Bernoully untuk aliran sepanjang garis arus didasarkan pada

Hukum Newton II tentang gerak (F=M.a) persamaan ini dirturunkan berdasarkan asumsi

sebagai berikut :

1. Zat cair adalah ideal, jadi tidak mempunyai kekentalan (kehilangan energy akibat

gerakan adalah nol)

2. Zat cair adalah homogeny dan tidak termampatkan (rapat masa adalah konstan)

3. Aliran adalah Continui dan sepanjang garis lurus

4. Kecepatan aliran adalah merata dalam suatu penampang

5. Gaya yang bergerak adalah gaya berat dan tekanan.

Pada Gambar 2.1. Menunjukan elemen berbentuk silinder dari suatu tabung yang

bergerak sepanjang garis arus dengan kecepatan dan percepatan disuatu tempat dan suatu

waktu dalah V dan a, panjang tampang lintang dan rapat masa elemen tersebut adalah ds

dA sehingga besar elemen adalah ds, dA, p, g. Oleh karena itu tidak ada gesekan gaya-gaya

yang bekerja adalah tekanan pada ujung elemen dan gaya berat. Hasil kali daripada masa

elemen dan percepatan harus sama dengan gaya-gaya yang bekerja pada elemen (F=M a).

F = M . a

Gambar 2.1. Elemen zat cair bergerak sepanjang garis lurus.

�𝜌𝜌 𝜕𝜕𝜌𝜌𝜕𝜕𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑�.dA

dA

Analisis Kebutuhan Air..., Bakti Gunarto, Fakultas Teknik UMP, 2012

Page 11: BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORIrepository.ump.ac.id/7045/3/BAKTI GUNARTO BAB II.pdf · Dalam sistem jaringan yang begitu luas,penggunaan material untuk kontruksi akan berbeda-berbeda.

14

𝑣𝑣12

2𝘨𝘨

hf

𝑣𝑣22

2𝘨𝘨

𝜌𝜌2

𝛾𝛾

Z2

Z1

W

ΔL

𝜌𝜌1

𝛾𝛾

Persamaan 3. Dikenal dengan persamaan Bernoully untuk aliran mantap satu

dimensi, zat cair ideal dan tak kompresibel. Persamaan tersebut merupakan bentuk

matematis dar kekentalan energi dalam aliran zat cair.

2.2.10. Kehilangan Tenaga

Zat cair yang mengalir pada bidang batas (Pipa) akan terjadi tegangan geser dan

gradient kecepatan pada seluruh medan aliran karena adanya vikositas. Tegangan tersebut

akan menimbulkan kehilangan tenaga selama pengaliran.

Dipandang suatu aliran mantap melalui pipa yang akan ditujukan dalam gambar

2.2. Diameter pipa adalah D dan pipa kemiringan dengan sudut kemiringan α . Dianggap

hanya terjadi kehilangan tenaga karena gesekan. Gaya –gaya yang bekerja adalah gaya

tekan, berat zat cair dan gaya geser. Persamaan Bernoully untuk aliran titik 1dan 2:

Gambar 2.2. Sketsa aliran dalam pipa untuk penurunan rumus Darcy-Weishbach

Analisis Kebutuhan Air..., Bakti Gunarto, Fakultas Teknik UMP, 2012

Page 12: BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORIrepository.ump.ac.id/7045/3/BAKTI GUNARTO BAB II.pdf · Dalam sistem jaringan yang begitu luas,penggunaan material untuk kontruksi akan berbeda-berbeda.

15

Kehilangan tenaga sama dengan jumlah dari tekanan dan jumlah tinggi tempat.

Tampang lintang aliran melalui pipa adalah konsatan yaitu A, Sehingga percepatan α = 0.

Tekanan pada penampang 1 dan tampang 2 adalah p1 dan p2 . jarak tampang 1 dan 2 adalah

ΔL. Gaya-gaya yang bekerja pada zat cair adalah gaya tekanan pada kedua penampang

gaya berat dan gaya gesekan.

2.2.11. Menghitung Distribusi Debit

Dianggap bahwa karakteristik pipa dalam aliran yang masuk dan meninggalkan

jaringan pipa diketahui dan akan dihitung dalam setiap elemen dari jaringan tersebut. Jika

tekanan pada seluruh jaringan juga dihitung maka tinggi tekanan pada suatu titik juga

harus diketahui.

Pada lay out jaringan tidak semua memenuhi syarat untuk danalisis dengan metode

Hardy-Cross sehingga ada beberapa jaringan yang dikategorikan dengan persamaan

kentinuitas. Untuk itu perhitungan jaringan dibagi beberapa segmen dengan metode

perhitungan disesuaikan dengan jenis jaringanya.

Sering suatu sistem pipa menghubungkan tiga titik. Akan dicari aliran tiap-tiap pipa

yang menghubungkan tiga buah titik. Tersebut apabila panjang, diameter, macam pipa

dirikan rapat masa serta kekentalan zat cair diketahui. Debit aliran pipa ditentukan oleh

koefisien gesekan masing-masing pipa, persamaan kentinuitas pada titik cabang yaitu

aliran menuju titik cabang lainya dapat dilakukan dengan persamaan keontinuitas seperti

berikut :

Q1 = Q2 + Q3 ……………………………………………………………………….. ( 2.3 )

Q = Debit air (m3/det)

Analisis Kebutuhan Air..., Bakti Gunarto, Fakultas Teknik UMP, 2012

Page 13: BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORIrepository.ump.ac.id/7045/3/BAKTI GUNARTO BAB II.pdf · Dalam sistem jaringan yang begitu luas,penggunaan material untuk kontruksi akan berbeda-berbeda.

16

Pipa seri adalah suatu saluran pipa terdiri dari pipa-pipa dengan ukuran yang

berbeda, pipa tersebut adalah dalam hubungan seri. Panjang, Diameter dan koefisien

gesekan masing pipa adalah 11,12,13 ; d1,d2,d3 dan f1,f2,f3 jika beda tinggi muka kolam

diketahui dicari besar debit aliran Q dengan menggunakan persamaan kontinuitas dan

energy (Bernoully) langkah pertama yang haru dilakukan adalah menggambarkan garis

tenaga. Kehilangan tenaga pada masing-masing pipa adalah hf1, hf2 dan hf3. Dianggap

bahwa kehilangan tenaga skunder kecil sehingga diabaian. Persamaan kontinuitas

Q = Q1 = Q2 = Q3 …………………………………….……………………………… ( 2.4 )

Q = Debit air (m3/det)

Kadang penyelesiaian pipa dilakukan dengan suatu pipa ekivalen yang

mempunyai penampang seragam. Pipa disebut ekivalen apabila kehilangan tekanan pada

pengaliran didalam pipa ekivalen sama dengan pipa yang diganti. Sejumlah pipa dengan

ber macam-macam nilai f, 1 dan D akan dijadikan menjadi suatu pipa ekivalen. Untuk itu

diambil diameter de dan koefisien gesekan fe dari pipa yang terpanjang atau yang telah

ditentukan,dan kemudian ditentukan panjang pipa ekivalen. Kehilangan tenaga dalam pipa

ekivalen.

Pipa seri perhitungan pada tiap segmen dapat diketahui dengan menggunakan

rumus

Q = �h𝑓𝑓. g . π2d5

8 . 𝑓𝑓 . 𝑙𝑙……………………………………………………… ( 2.5 )

Dimana :

h𝑓𝑓 = Tinggi kehilangan tenaga (m)

gR = Percepatan gravitasi (9.81 m/dt)

Analisis Kebutuhan Air..., Bakti Gunarto, Fakultas Teknik UMP, 2012

Page 14: BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORIrepository.ump.ac.id/7045/3/BAKTI GUNARTO BAB II.pdf · Dalam sistem jaringan yang begitu luas,penggunaan material untuk kontruksi akan berbeda-berbeda.

17

Π = Jari-jari pipa (3.14)

d = diameter pipa (m)

𝑓𝑓 = Tinggi kekasaran pipa

𝑙𝑙 = Panjang pipa tertinjau (m)

Q = debit aliran (m3/det)

Namun sebelum debit tiap segmen diketahui maka perlu diketahui kehilangan

tenaga karena gesekan pada setiap panjang pipa dengan menggunakan rumus Darcy-

Weisbach

h𝑓𝑓 = l . 𝑓𝑓 . 𝑉𝑉2

d . 2gR …………………………………………………….…….. ( 2.6 )

Dimana :

h𝑓𝑓 = Tinggi kehilangan tenaga (m)

𝑙𝑙 = Panjang pipa tertinjau (m)

v = Keceptan aliran (m/dt)

d = diameter pipa (m)

gR = Percepatan gravitasi (9.81 m/dt)

Analisis Kebutuhan Air..., Bakti Gunarto, Fakultas Teknik UMP, 2012

Page 15: BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORIrepository.ump.ac.id/7045/3/BAKTI GUNARTO BAB II.pdf · Dalam sistem jaringan yang begitu luas,penggunaan material untuk kontruksi akan berbeda-berbeda.

18

Untuk mengetahui jenis aliran dapat digunakan Grafik Moody seperti pada gambar 2.3.

Gambar 2.3. Grafik Moody

Grafik tersebut mempunytai empat daerah yaitu :

1. Daerah pengaliran laminar

2. Daerah kritis dimana nilainya tidak tetap karena pengaliran mungkin laminar atau

turbulen

3. Daerah tarnsisi dimana 𝑓𝑓 merupakan fungsi dari angka Reynolds dan kekasaran

dinding pipa

4. Daerah turbulen sempurna dimana nilai 𝑓𝑓 tidak tergantung pada angka Reynolds

tetapi hanya pada kekerasan relative

Analisis Kebutuhan Air..., Bakti Gunarto, Fakultas Teknik UMP, 2012

Page 16: BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORIrepository.ump.ac.id/7045/3/BAKTI GUNARTO BAB II.pdf · Dalam sistem jaringan yang begitu luas,penggunaan material untuk kontruksi akan berbeda-berbeda.

19

Untuk menggunakan grafik tersebut nilai κ diperoleh dari tabel 2.1

Tabel.2.1 Tinggi kekasaran pipa

Jenis Pipa (Baru) Nilai κ (mm)

PVC

Besi dilapisi aspal

Besi Tuang

Plester semen

Beton

Baja

Baja dikeling

Pasangan batu

0,0015

0,06-0,24

0,18-0,90

0,27-1,20

0,30-3,00

0,03-0,09

0,90-9,00

6

Sumber : Hidrolika II, Bambang Triadmojo, 1996

Untuk pengaliran trubulen sempurna,dimana gesekan berbanding langsung dengan

V2 dan tidak tergantung pada angka Reynolds, nilai 𝑓𝑓 dapat ditentukan berdasarkan

kekasaran relatif. Pada umunya, masalah-masalah yang ada pada pengaliran didalam pipa

berada pada daerah transisi, dimana nilai 𝑓𝑓 ditentukan juga oleh angka Reynolds. Sehingga

apabila pipa mempunyai ukuran dan keceptan aliran tertentu,maka kehilangan tenaga

akibat gesekan dapat dihitung langung.

Rumus yang dugunakan untuk mencari angka Reynold adalah

Re = V . dv

…………………………………………………..………………..…. ( 2.7 )

Analisis Kebutuhan Air..., Bakti Gunarto, Fakultas Teknik UMP, 2012

Page 17: BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORIrepository.ump.ac.id/7045/3/BAKTI GUNARTO BAB II.pdf · Dalam sistem jaringan yang begitu luas,penggunaan material untuk kontruksi akan berbeda-berbeda.

20

Dimana:

Re = angka Reynolds

V = Kecepatan aliran (m/det)

d = diameter pipa (m)

ν = Kekentalan kinematik (m2/det)

Untuk mencari nilai kekasaran relatif digunakan rumus kd dimana : k adalah nilai kekasaran

pipa (m), d adalah diameter pipa (m)

Adapun prosedur perhitungan jaringan dengan metode Hardy-Cross dalah sebagai

berikut :

1. Pilih pembagian debit melalui tiap-tiap Q2 hingga terpenuhi syarat kontinuitas.

2. Hitung kehilangan pada tiap pipa dengan rumus h𝑓𝑓 = k . Q2. l.

3. Jaringan pipa dibagi menjadi sejumlah jaringan tertutup sedemikian sehingga tiap

pipa termasuk paling sedikit satu jarring.

4. Hitung jumlah kerugian tenaga sekeliling tiap-tiap jaring yaitu ∑ h𝑓𝑓. Jika

pengaliran seimbang maka h𝑓𝑓 = 0

5. Hitung nilai ∑|2𝑘𝑘𝑘𝑘| untuk setiap jarring

6. Pada tiap jaringan diadakan koreksi debit ΔQ supaya kehilangan tinggi tenaga

dalam jarring seimbang. Adapun koreksinya sebagai berikut :

ΔQ = Σ kQ02

2�2kQ 02�

…………………………………………………. ( 2.8 )

7. Dengan debit yang telah dikoreki sebesar Q = Q0 + ΔQ, prosedur dari butir 1 ampai

6 diulangi hingga akhirnya ΔQ = 0,dengan Q adalah debit air sebenarnya, Q0

adalah yang dimisalkan dan ΔQ adalah debit yang dikoreksi.

Analisis Kebutuhan Air..., Bakti Gunarto, Fakultas Teknik UMP, 2012

Page 18: BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORIrepository.ump.ac.id/7045/3/BAKTI GUNARTO BAB II.pdf · Dalam sistem jaringan yang begitu luas,penggunaan material untuk kontruksi akan berbeda-berbeda.

21

Pada lay out jaringan tidak semua memenuhi syarat untuk dianalisis dengan metode

Hardi-Cross sehingga ada beberapa jaringan yang dikategorikan dengan kontinuitas. Untuk

itu perhitungan jaringan dibagi menjadi beberapa segmen dengan metode perhitungan

disesuaikan dengan jenis jaringanya.

Analisis Kebutuhan Air..., Bakti Gunarto, Fakultas Teknik UMP, 2012