perancangan ulang sistem perpipaan hidran gedung...
TRANSCRIPT
i
PERANCANGAN ULANG SISTEM PERPIPAAN HIDRAN GEDUNG LABORATORIUM UNIT V KAMPUS III
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
Skripsi
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Mesin
Oleh:
Sigit Wiyanto NIM : 055214028
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA 2010
i
REDESIGN HYDRANT SYSTEM ON LABORATORY BUILDING UNIT V OF CAMPUS III SANATA DHARMA UNIVERSITY
FINAL PROJECT
Presented as Partial Fulfillment of the Requirements To Obtain The Sarjana Teknik Degree
In Mechanical Engineering
by :
Sigit Wiyanto Student Number : 055214028
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT TECHNOLOGY AND SCIENCE FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA
2010
ii
SKRIPSI
iii
iv
v
PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas sanata Dharma :
NAMA : SIGIT WIYANTO
NIM : 055214028
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
PERANCANGAN ULANG SISTEM PERPIPAAN HIDRAN
GEDUNG LABORATORIUM UNIT V KAMPUS III
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan
kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,
mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan
data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikanya di Internet atau
media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya
maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya
sebagai penulis. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, 05 Maret 2010
Yang menyatakan,
Sigit wiyanto
vi
INTISARI
Hidran merupakan sarana pemadam kebakaran gedung yang harus selalu siap digunakan sehingga diperlukan jaminan keamanan untuk konstruksinya. Perancangan sistem sebelum digunakan sangatlah penting untuk mengetahui sistem perpipaan hidran yang akan digunakan, baik sistem distribusi (pipa) maupun spesifikasi pompa hidran yang digunakan untuk mengoptimalkan keamanan.
Perancangan dilakukan dengan meninjau diameter pipa yang digunakan, ketebalan pipa komersial menggunakan pipa dengan schedule 40, jenis pipa yang digunakan berupa pipa Carbon Steel, sambungan yang digunakan berupa tee dan elbow, valve yang digunakan menggunakan open globe valve, dan ketinggian gedung 20,35 meter. Perhitungan perancangan berupa perhitungan ketebalan pipa yang digunakan dengan masing-masing diameter saat mengalami tekanan maksimum sebesar 102,4 psi (pada saat beroperasi), penentuan pola aliran, kebutuhan kecepatan fluida untuk mencapai ketinggian maksimum, perhitungan percabangan, dan perhitungan jarak tumpuan.
Hasil dari perancangan ulang berupa ketebalan pipa yang digunakan cukup dengan menggunakan schedule 5S, namun demikian pipa yang dipasang menggunakan schedule 40 sehinnga untuk pipa dengan diameter 1,5 in memiliki angka keamanan sebesar 77,22, kecepatan aliran yang diperlukan untuk mencapai ketinggian maksimum gedung sebesar 23,07 m/s, percabangan yang digunakan tidak membutuhkan penguat, dan tumpuan yang digunakan berupa tanah, lantai cor masing-masing lantai, dan pipa-pipa yang terintegrasi dengan dinding maupun pompa.
Kata kunci: Hidran, tekanan maksimum, tebal pipa, jarak tumpuan
vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah sehingga tugas akhir ini
dapat penulis selesaikan tepat pada waktunya. Tugas akhir ini adalah sebagian
persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin,
Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.
Dengan selesainya pembuatan tugas akhir ini yang merupakan salah satu
syarat kelulusan dari program studi S1 Teknik Mesin, Fakultas Sains dan
Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Tidak lupa penulis
mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam
pembuatan tugas akhir, terlebih kepada :
1. Yosef Agung Cahyanta, S.T.,M.T, selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi Universitas Sanata Dharma.
2. Budi Sugiharto, S.T.,M.T, selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin, Dosen
Pembimbing akademik, dan Dosen Pembimbing Tugas Akhir.
3. Bapak I Gusti Ketut Puja, S.T.,M.T. dan Ir. Rines, M.T. selaku dosen penguji
yang telah memberikan keritik dan saran.
4. Keluarga besar penulis yang telah member dukungan yang sangat besar
dalam kehidupan penulis.
5. Ir. Woro, selaku kepala Biro Sarana dan Prasarana.
6. Bapak Wasimin, selaku bagian Mekanik dan Elektrik.
7. Irene Kusumawati, Febri Isdariyanto Nugraha Eka Prasetya, Yohanes Acep
Nanang Kardana, yang selalu setia memberi semangat.
viii
8.
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ............................................. ii
HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................... iii
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ........................................................... iv
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI …………………………… v
INTISARI ......................................................................................................... vi
KATA PENGANTAR ....................................................................................... vii
DAFTAR ISI ...................................................................................................... ix
DAFTAR TABEL ............................................................................................. x
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xi
BAB I. PENDAHULUAN ................................................................................ 1
1.1 Latar Belakang Masalah .................................................................. 1
1.2 Tujuan Dan Manfaat Perancangan ................................................. 2
1.3 Batasan Masalah ................................................................................ 3
BAB II. DASAR TEORI .................................................................................. 4
2.1 Sistem Hidran ................................................................................... 4
2.1.1 Tempat Penyimpanan Air....................................................... 4
2.1.2 Pompa dan Hydrophore .......................................................... 5
2.1.3 Sistem Perpipaan ..................................................................... 8
2.2 Sistem Distribusi ............................................................................... 9
2.3 Komponen Sistem Perpipaan .......................................................... 9
x
2.3.1 Pipa .......................................................................................... 9
2.3.2 Sambungan .............................................................................. 11
2.4 Dasar Perhitungan Tebal Pipa ........................................................ 13
2.5 Dasar Perhitungan Kebutuhan Penguat Pada Percabangan ....... 15
2.6 Penentuan Pola Aliran Dalam Pipa ................................................ 17
2.7 Persamaan Energi ............................................................................. 19
2.8 Persamaan Bernoulli ........................................................................ 20
2.9 Penentuan Tarak Tumpuan ............................................................ 25
BAB III. LANGKAH PERANCANGAN ....................................................... 27
3.1 Spesifikasi Alat .................................................................................. 27
BAB IV. PERHITUNGAN PERANCANGAN .............................................. 31
4.1 Ketebalan Pipa .................................................................................. 31
4.2 Penentuan Pola Aliran Dalam Pipa ................................................ 34
4.3 Rugi-Rugi Dalam Pipa ..................................................................... 36
4.4 Kecepatan Air Yang Dibutuhkan (Vo) ........................................... 38
4.5 Jumlah Keran Yang Dapat Dibuka Saat Terjadi Kebakaran ...... 40
4.6 Percabangan ...................................................................................... 42
4.7 Tumpuan ........................................................................................... 47
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................... 49
5.1 Kesimpulan ........................................................................................ 49
5.2 Saran .................................................................................................. 50
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 51
LAMPIRAN
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Harga koefisien Y untuk t < d/6 ............................................................ 14
Tabel 2.2 Harga faktor k untuk valves dan sambungan ...................................... 24
Tabel 3.1 Karakteristik pipa Galvanized Steel ....................................................... 28
Tabel 3.2 Sifat minimum logam las ....................................................................... 29
Tabel 4.1 Kemampuan pipa menahan tekanan .................................................... 33
Tabel 4.2 Angka Keamanan Pipa .......................................................................... 34
Tabel 4.3 Hasil perhitungan angka Reynolds ........................................................ 35
Tabel 4.4 Hasil perhitungan Head Losses total ..................................................... 37
Tabel 4.5 Hasil perhitungan kecepatan kaluar pada masing-masing lantai ..... 38
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Udara tertekan karena bertambahnya volume air ......................... 6
Gambar 2.2 Tee ....................................................................................................... 11
Gambar 2.3 Elbow 450 dan 900 ............................................................................... 12
Gambar 2.4 Cross .................................................................................................... 12
Gambar 2.5 Consentrik Reducer (kiri) dan Ecentrik Reducer (kanan) ................ 13
Gambar 2.6 Nama-nama bagian pada percabangan ........................................... 15
Gambar 2.7 Kecepatan aliran dalan pipa ............................................................. 18
Gambar 2.9 Gate valve (conventional stuffing box) .............................................. 25
Gambar 2.10 Gate Valve (insertion-type stuffing box) .......................................... 25
Gambar 2.11 Globe Valve ....................................................................................... 25
Gambar 4.1 Pipa percabangan 6 in ....................................................................... 42
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Sistem perpipaan sering di dapati dalam kehidupan sehari-hari.
Penggunaan sistem perpipaan dalam kehidupan sehari-hari diantaranya sistem
perpipaan air bersih pada perumahan, sistem perpipaan kompresor pada bengkel,
sistem perpipaan hidran pada gedung perkantoran dan perkuliahan, sistem
perpipaan pada pengeboran dan pengolahan minyak bumi, sistem perpipaan pada
pabrik pengolahan minyak sawit.
Dewasa ini banyak didapati adanya kecelakaan kerja yang disebabkan
karena kerusakan pada sistem perpipaan. Hal ini disebabkan karena adanya
ketidak mampuan rancangan sistem perpipaan dalam menahan tekanan yang
diberikan. Salah satunya adalah sistem perpipaan hidran. Sistem perpipaan hidran
beroperasi dengan cara memompa air dari bak tandon dengan pompa air menuju
tangki hydrophore dan kemudian dibantu dengan tekanan dari kompresor untuk
menyalurkan ke sistem perpipaan hidran. Hidran sering digunakan untuk
mengatasi terjadinya kebakaran dalam skala yang cukup besar yang tidak mampu
diatasi oleh pemadaman secara konvensional.
Dengan landasan itulah maka penulis tertarik untuk membuat parancangan
ulang sistem perpipaan hidran Gedung Laboratorium Unit V Kampus III
Universitas Sanata Dharma. Hidran pada umumnya memerlukan tekanan yang
2
cukup besar pada saat beroperasi. Tujuan dari perancangan sistem perpipaan
adalah untuk mencegah terjadinya kecelakaan kerja akibat kegagalan rancangan,
sehingga perancangan sistem perpipaan dapat dikatakan sangat penting.
1.2 Tujuan dan Manfaat Perancangan
Tujuan perancangan ulang sistem perpipaan hidran Gedung Laboratorium
Unit V Kampus III Universitas Sanata Dharma, yaitu :
1. Mengkaji tentang kekuatan pipa pada saat mengalami tekanan
maksimal ditinjau dari bahan pipa, dimensi pipa dan sambungan yang
digunakan dan menyesuaikan dengan pipa komersial yang ada di
pasaran, sehingga dapat diketahui kelayakan sistem perpipaan hidran
yang dipakai.
2. Mengkaji kebutuhan pompa yang dibutuhkan saat sistem hidran
beroperasi dengan meninjau dari rugi-rugi yang terjadi (rugi-rugi
akibat sambungan, rugi-rugi akibat ketinggian), sehingga dapat
diketahui pompa yang dipakai telah layak atau belum.
Manfaat perancangan ulang sistem perpipaan hidran Gedung Laboratorium
Unit V Kampus III Universitas Sanata Dharma, yaitu :
1. Mengetahui apakah sistem perpipaan hidran mampu mengatasi
tekanan yang diberikan.
2. Mengetahui apakah pompa hidran yang digunakan dapat memenuhi
jumlah layanan.
3. Menambah kepustakaan perancangan sistem perpipaan hidran.
3
1.3 Batasan Masalah
Perancangan ulang sistem perpipaan hidran Gedung Laboratorium Unit V
Kampus III Universitas Sanata Dharma, sebagai pemikiran utamanya adalah
kekuatan sistem perpipaan hidran saat mengalami tekanan dan kemampuan
pompa hidran saat beroperasi ditinjau dari :
1. Diameter pipa yang digunakan.
2. Ketebalan pipa komersial.
3. Jenis pipa yang digunakan.
4. Sambungan yang digunakan.
5. Valve yang digunakan.
6. Ketinggian gedung.
4
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Sistem Hidran
Hidran merupakan sarana pemadam kebakaran yang menggunakan
media air untuk mematikan api. Air dari bak penampungan di alirkan melalui
pipa-pipa penyalur menggunakan pompa. Sistem hidran terdiri atas :
1. Tempat penyimpanan air (reservoir).
2. Pompa dan Hydrophore.
3. Sistem penjernih air.
4. Sistem perpipaan.
2.1.1. Tempat penyimpanan air (reservoir)
Reservoir merupakan tempat penampungan air yang akan digunakan
dalam proses pemadaman kebakaran. Biasanya reservoir ini berbentuk satu tangki
ataupun beberapa tangki yang terhubung satu dengan yang lainnya, bisa berada di
atas tanah maupun dalam tanah dan harus dibuat sedemikian rupa hingga dapat
menampung air untuk suplai air hidran. Reservoir yang digunakan dalam
perancangan berupa bak berdimensi 3,6 x 1 x 1 meter yang terhubung dengan bak
penampungan air bersih yang dipisahkan oleh gerbang air. Gerbang air
memungkinkan pemindahan air bersih ke ruang hidran, namun tidak untuk
sebaliknya.
5
Pemindahan air bersih ke bak hidran dimungkinkan untuk mengantisipasi
kondisi darurat bila air hidran habis ketika masih diperlukan sehingga proses
pemadaman tidak terganggu. Tetapi air hidran tidak dapat digunakan untuk
keperluan air bersih karena pada saat penyaringannya air untuk hidran tidak
diutamakan kebersihannya.
Reservoir ini berada di dalam tanah dan harus dibuat sedemikian rupa
hingga dapat menampung air untuk suplai air hidran. Selain itu reservoir juga
harus dilengkapi dengan mekanisme pengisian kembali dari sumber-sumber air
yang dapat diandalkan untuk menjaga level air yang tersedia dalam reservoir.
Mekanisme pengisian reservoir ini terdiri dari sistem pompa yang dihubungkan
dengan sumber air tanah.
2.1.2. Pompa dan Hydrophore
Hydrophore merupakan suatu bejana/tabung yang berfungsi untuk
mempertahankan atau menstabilkan kebutuhan tekanan fluida pada suatu jaringan
perpipaan.
Hydrophore bekerja berdasarkan hukum Boyle yang menyatakan bahwa
jika temperatur (T) sejumlah gas yang diberikan dipertahankan konstan, maka
volume (V) gas akan berubah berbanding terbalik dengan tekanan (P) absolut gas
di tunjukkan dalam Persamaan 2.1 dan Gambar 2.1
1
2
2
1
PP
VV
= ...........................................................................................(2.1)
6
Gambar 2.1. Udara tertekan karena bertambahnya volume air
Pada rumah pompa di Kampus III Universitas Sanata Dharma,
hydrophore yang digunakan untuk hidran berkapasitas 1000 liter dengan memiliki
tekanan ijin 10 ATM (10 kg/cm2), namun tekanan kerja maksimum hidran hanya
7,2 kg/cm2.
Pompa hidrolis adalah sebuah mesin yang berfungsi mengubah energi
mekanis menjadi energi tekanan fluida (modul praktikum pompa seri/parallel, YB.
Lukiyanto). Pada sistem hidran pompa berfungsi untuk mengalirkan air dari
sumber air (sumur) ke bak penampungan (reservoir) dan dari bak penampungan
kedalam instalasi pipa hidran.
Sistem pompa hidran terdiri atas panel kontrol pompa, motor penggerak,
dan unit pompa. Pompa dikontrol melalui sistem panel kontrol, sehingga dapat
menghidupkan serta mematikan keseluruhan sistem dan juga untuk mengetahui
status dan kondisi pompa. Motor penggerak pompa merupakan sistem mekanik
elektrik yang mengaktifkan pompa untuk menyedot dan menyemburkan air.
Pada sistem hidran di Kampus 3 Universitas Sanata Dharma digunakan
dua buah pompa centrifugal untuk mengalirkan air dari bak penampungan ke
P1 V1 Udara
T1 Udara termampatkan dengan temperatur konstan
P1 < P2
T1 = T2 AIR
P1
V2 Udara T1
AIR
7
instalasi pipa hidran yaitu :
1. Pompa hidran utama
Merupakan pompa sentrifugal yang memiliki daya 30 kW dan beroperasi
secara otomatis jika sistem hidran memerlukan debit air yang besar. Pada saat
beroperasi, pompa secara otomatis mati bila tekanan pada hydrophore mencapai
7,2 kg/cm2 dan akan menyala kembali ketika tekanan di dalam hydrophore turun
hingga 4,5 kg/cm2 karena air mengalir ke keluar dari sistem hidran.
2. Pompa Jockey
Merupakan pompa sentrifugal yang memiliki daya 5 kW dan beroperasi
untuk memenuhi kebutuhan air dengan debit kecil seperti penyiraman taman
(sistem hidran terintegrasi juga dengan saluran pipa kecil untuk kebutuhan taman).
Pada saat beroperasi, pompa secara otomatis mati bila tekanan pada hydrophore
mencapai 6,8 kg/cm2 dan akan menyala kembali ketika tekanan di dalam
hydrophore turun hingga 4,5 kg/cm2 karena air mengalir ke keluar dari sistem
hidran.
Pompa jockey dan pompa hidran utama bekerja bergantian diatur oleh
panel kontrol otomatis. Jika debit air yang keluar kecil maka yang bekerja hanya
pompa jockey, dan pada limit tertentu ketika debit air yang keluar dibutuhkan
besar maka pompa hidran utama akan menyala dan pompa jockey akan mati
secara otomatis.
8
Pompa hidran harus dapat bekerja setiap saat ketika dibutuhkan karena
merupakan sarana penanggulangan bencana yang tak terduga. Penggerak pompa
yang digunakan untuk hidran adalah motor listrik, maka disediakan genset untuk
menyuplai daya listrik ke motor pompa bilamana listrik dari jaringan mati
sehingga sistem hidran dapat selalu bekerja.
2.1.3. Sistem Perpipaan
Sistem perpipaan merupakan sebuah sistem yang berfungsi sebagai
media untuk mengalirkan fluida, baik berupa cairan maupun gas dari satu tempat
ke tempat yang lain.
Dalam sistem hidran, sistem perpipaan ini digunakan sebagai saluran air
yang berguna untuk memadamkan api apabila di suatu tempat terjadi kebakaran.
Sistem ini bekerja berdasarkan tekanan, fluida dari pompa dialirkan melalui satu
pipa dicabangkan menuju kran – kran pada setiap terminal akhir melalui pipa
bercabang.
Sistem perpipaan pada hidran merupakan jalur utama distribusi air dari
lokasi sumber air (sumur) menuju reservoir dan juga dari reservoir menuju titik
penempatan kotak pemadam kebakaran di tiap lantai gedung. Tanpa pipa maka
tidak dapat disebut sebagai sistem hidran, tetapi hanya alat penyemprot air.
Sistem hidran pipa merupakan salah satu peranan terpenting untuk
mendukung transportasi fluida dari pompa menuju komponen–komponen lainnya.
9
2.2 Sistem distribusi
Sistem pipa utama (primary feeders) dari hidran biasanya berukuran 12
hingga 16 in. Pipa sambungan kedua (secondary feeders) biasanya berukuran 8
hingga 12 in. Sedangkan untuk cabang pipa biasanya berukuran 4,5 hingga 6 in.
Pada ujung pipa hidran tersambung dengan pilar hidran. Disamping pilar hidran
terpasang box yang digunakan untuk menyimpan selang hidran (house). Selang ini
terbuat dari bahan kanvas yang panjangnya berkisar 20-30 meter.
Sebagai pendukung supply air hidran, dibuatlah suatu sambungan pipa
yang berinterkoneksi dengan sistem pipa hidran yang disebut sambungan siamese.
Sambungan ini terdiri dari satu atau dua sambungan pipa yang fungsinya adalah
untuk memberikan supply air tambahan untuk mobil pemadam kebakaran atau
sistem pilar hidran umum.
2.3 Komponen Sistem Perpipaan
Sistem perpipaan terdiri dari berbagai komponen yang menjadi
pendukung sistem, sehingga dapat bekerja sesuai dengan fungsinya. Komponen-
komponen dari sistem perpipaan adalah pipa, sambungan, flanges, serta
komponen lain yang digunakan untuk mendistribusikan fluida.
2.3.1 Pipa
Pipa merupakan tabung dengan bentuk silinder yang menjadi bagian
utama dari sistem perpipaan. Di dalam pipa inilah proses pengaliran fluida terjadi.
Setiap kondisi proses pengaliran fluida, pipa yang digunakan memiliki spesifikasi
masing-masing. Misalkan proses yang terjadi memerlukan tekanan yang tinggi
10
dan dalam suhu yang tinggi, maka pipa yang diperlukan adalah dengan spesifikasi
tersebut menurut standar yang dikeluarkan oleh ASTM (American Society of
Testing Materials) atau ASME (The American Society of Mechanical Engineers).
Standar yang dikeluarkan oleh ASTM, terdapat bagian dari pipa yang telah diukur
sesuai standar yang ditentukan. Bagian-bagian tersebut berupa keterangan
mengenai bahan pipa, diameter, ketebalan pipa, serta schedule pipa.
Spesifikasi pipa, terdapat istilah schedule, yang merupakan istilah untuk
pembagian kelas dalam pipa. Schedule ditulis dalam bentuk penomoran untuk
membedakan spesifikasi pipa, karena masing-masing schedule memiliki
spesifikasi tersendiri. Misal pada pipa dengan ukuran nominal sebesar 1/8 NPS
(Nominal Pipe Size), memilki ketebalan pipa yang berbeda untuk masing-masing
schedule.
Perbedaan schedule ini berguna untuk penggunaan pipa yang berbeda
pada ukuran nominal pipa yang sama. Perbedaan antara schedule yang satu
dengan schedule yang lain, terletak pada ketebalan pipa, dihitung dari diameter
luar (outside diameter). Semakin tebal sebuah pipa, maka semakin kuat pipa
tersebut.
Untuk keperluan dunia industri, dengan penggunaan berdasarkan pada
tekanan, dikenal pipa standart (STD) untuk tekanan paling rendah. Kemudian
Extra Strong (XS) untuk tekanan yang lebih tinggi. Dan selanjutnya pipa untuk
keperluan tekanan yang lebih tinggi lagi dikenal Double Extra Strong (XXS).
11
2.3.2 Sambungan
Sambungan pipa merupakan bagian dari sistem perpipaan, yang
berfungsi menyambung sebuah pipa dengan pipa yang lain untuk keperluan
tertentu. Sambungan perpipaan dapat dikelompokkan menjadi tiga, yaitu :
1. Sambungan dengan menggunakan pengelasan.
2. Sambungan dengan menggunakan ulir.
3. Sambungan menggunakan flanges.
Penggunaan jenis sambungan ini bergantung pada besar diameter pipa
serta besarnya tekanan. Untuk pipa dengan tekanan rendah dan diameter dibawah
2 inci digunakan sambungan ulir.
Dari kedua kelompok jenis sambungan di atas, sambungan pipa masih dibagi lagi
dalam bentuk-bentuk tertentu, sesuai dengan kebutuhan sistem perpipaan. Jenis-
jenis sambungan tersebut adalah tee, elbow, cross, reducer.
1. Tee (Sambungan Tee)
Sambungan Tee merupakan sambungan yang menghubungkan pipa
dengan pipa, sehingga menghasilkan percabangan pipa lebih dari satu. Gambar
2.2 menampilkan dimensi sambungan Tee.
Gambar 2.2. Tee
12
2. Elbow (belokan)
Elbow adalah sambungan yang menghubungkan satu pipa dengan pipa
yang lain, untuk mengubah arah pipa dalam sudut tertentu. Kebanyakan sudut
yang digunakan adalah sebesar 900, namun terdapat juga elbow dengan sudut 450.
Gambar 2.3 menampilkan dimensi belokan pipa.
Gambar 2.3. Elbow 450 dan 900
3. Cross
Cross adalah sambungan antar satu pipa dengan pipa yang lain sehingga
menghasilkan empat percabangan pipa. Gambar 2.4 menampilkan dimensi Cross.
Gambar 2.4. Cross
13
4. Reducer
Reducer adalah bagian dari sistem perpipaan yang menghubungkan
sebuah pipa dengan pipa yang berdiameter lebih kecil, seperti yang ditampilkan
pada Gambar 2.5. Hal ini bertujuan mengubah kecepatan aliran fluida yang
mengalir dalam pipa menjadi lebih tinggi dengan memanfaatkan penyempitan luas
penampang pipa.
Gambar 2.5. Consentrik Reducer (kiri) dan Ecentrik Reducer (kanan)
2.4. Dasar Perhitungan Tebal Pipa
Pipa yang digunakan dalam analisis ini adalah pipa dengan bahan AISI
1020. Pada sambungan percabangan pipa menggunakan tipe tee. Dalam
menentukan pemilihan ketebalan dinding pipa dapat dihitung dengan Persamaan
2.2 (Sam Kannapan, 1996).
)(2 PYSEDoPt+×
= .......................................................................................(2.2)
Keterangan :
t = ketebalan pipa ( in )
P = tekanan di dalam pipa ( psi )
Do = diameter luar pipa ( in )
SE = tegangan tarik yang diijinkan ( psi )
Y = koefisien total yang dipengaruhi oleh suhu dan bahan
14
Tabel 2.1. memperlihatkan bermacam harga Y pada beberapa material.
Tabel 2.1. Harga koefisien Y untuk t < d/6 (Sam Kannappan, 1996)
Materials
Temperature, oC (oF)
< 482 (< 900)
510 (950)
538 (1000)
566 (1050)
> 621 (> 1150)
Feristic Steels 0.4 0.5 0.7 0.7 0.7 Austenitic Steels 0.4 0.4 0.4 0.7 0.5 Cast Iron 0.4 ... ... ... ... Nonferrous metal 0.4 … … … …
Untuk t ≥ d/6 maka dapat dihitung dengan persamaan 2.3 :
Y = atau ; Y = .....................................(2.3)
Keterangan :
c = jumlah pengerjaan, korosi, dan erosi yang diijinkan (in)
d = diameter nominal pipa komersial (in)
Setelah tebal pipa diketahui maka din dapat ditentukan dengan :
din = diameter dalam pipa (in)
din = Do – 2t………………………………………………………….(2.4)
Dari din yang sudah diketahui maka dapat pula menentukan luas penampang pipa.
Pipa yang digunakan adalah jenis tube (pipa tabung) percabangan
dilakukan dengan cara pemasangan tee 900 kemudian di las dengan pipa saluran
dengan penambahan flanges pada setiap ujung tee, adapun hal yang perlu
diperhitungkan dalam memilih ukuran tube haruslah memperhatikan tekanan
pecah (burst pressure) hal ini bertujuan untuk menentukan kualitas bahan dari
tube itu sendiri.
15
2.5. Dasar Perhitungan Kebutuhan Penguat Pada Percabangan
Pembuatan percabangan sistem perpipaan dengan menggunakan pipa sebagai
cabangnya, diperlukan perhitungan untuk mengetahui perlu atau tidaknya
penguat. Langkah-langkah perhitungannya sebagai berikut (Sam Kannapan, 1996)
:
Gambar 2.6. Nama-nama bagian pada percabangan
Keterangan gambar :
= tebal dinding pipa nominal
t = tebal dinding pipa, menggunakan Persamaan 2.2
c = corrosion and erosion allowance
tm = tebal dinding pipa minimum yang diperlukan
T = tebal dinding pipa minimum dari pipa standard
t = - mill tolerance
d1 = panjang efektif (pipa utama) yang terbuang
16
= Db – 2.tbs ...............................................................................(2.5)
d2 = setengah dari daerah penguat
d2 diambil harga terbesar dari :
d2 = d1
atau ;
d2 = ( b – c) + ( h – c) + ..................................................................(2.6)
dengan batasan d2 ≤ dh
keterangan :
h untuk head (pipa utama)
b untuk branch (pipa cabang)
a. Menentukan tebal sisa
ths = h – th – c...................................................................................(2.7.a)
tbs = b – tb – c...................................................................................(2.7.b)
b. Menentukan tinggi daerah penguat (L4)
L4 = 2,5 ( h – c)................................................................................ (2.8.a)
atau ;
L4 = 2,5 ( b – c) + Tr........................................................................ (2.8.b)
Tr = tebal dinding minimum dari pelat penguat
Diambil harga L4 yang paling kecil.
c. Menentukan luas dinding pipa utama yang terbuang
A1 = th.d1........................................................................................... (2.9.a)
Atau untuk pipa utama dengan pipa cabang miring :
17
A1 = th.d1 (2 – sinβ) ......................................................................... (2.9.b)
d. Menentukan luas lebih pada pipa utama
A2 = (2d2 – d1) (Th – th – c) ............................................................. (2.10)
e. Menentukan luas lebih pada pipa cabang
A3 = 2.L4.tbs ....................................................................................(2.11.a)
Atau untuk pipa utama dengan pipa cabang miring :
............................................................................... (2.11.b)
Percabangan pipa dengan lubang pipa utama dinyatakan kuat jika jumlah
luas lebih pipa cabang (A2+A3+A4) nilainya lebih besar atau sama dengan nilai luas
luas pipa utama yang hilang (A1). Namun, jika jumlah luas lebih pipa cabang
(A2+A3+A4) nilainya lebih kecil dari nilai luas lebih pipa utama (A1), maka
sambungan perlu plat penguat jumlah luas lebih pipa cabang (A2+A3+A4) ditambah
jumlah luas penguat dan luas alas penguat (A4 penguat + A4 alas penguat) nilainya
menjadi lebih besar atau sama dengan nilai luas lebih pipa utama (A1)
2.6 Penentuan Pola Aliran Dalam Pipa
Penentuan pola aliran dalam pipa perlu dihitung karena untuk
mengetahui apakah fluida masih dalam wujud cair atau sudah berubah menjadi
wujud yang lain. Sistem perpipaan hidran mengalirkan air dengan kecepatan
fluida yang bervariasi menurut besar kecilnya diameter pipa yang dilewati, hal ini
mempengaruhi pola aliran dalam pipa. Penentuan pola aliran dalam pipa dapat
diketahui dengan Persamaan 2.12 (Bruce R. Munson, 2003) :
18
...............................................................................
(2.12)
Re = Bilangan Reynold
di = diameter dalam pipa (m)
v = kecepatan aliran rata-rata (m/sec)
ρ = kerapatan fluida (kg/m3)
µ = viskositas dinamik (Pa detik)
Angka Reynolds digunakan sebagai kriteria untuk menunjukkan apakah
aliran dalam tabung atau pipa itu laminar atau turbulen.
Gambar 2.7. kecepatan aliran dalan pipa
Berdasarkan percobaan klasifikasi aliran fluida dalam pipa, ditetapkan
bahwa bilangan Reynold (Re) untuk :
- Lebih kecil dari 2000, aliran fluida disebut laminer.
- Antara 2000 s/d 4000, aliran fluida disebut transisi.
- Lebih besar dari 4000, aliran fluida disebut turbulen.
Sedangkan klasifikasi untuk aliran fluida di saluran terbuka berdasarkan
bilangan Reynold (Re) adalah :
- Re < 500, disebut aliran laminer.
- 500 < Re < 12500, disebut aliran transisi.
19
- Re > 12500, disebut aliran turbulen.
Pada daerah transisi terdapat suatu jangkau angka Reynolds, yang
bergantung dari kekasaran pipa dan kehalusan aliran. Jangkau transisi yang
biasanya digunakan adalah
2000 ≤ Re ≤ 4000
2.7 Persamaan Energi
Hukum pertama termodinamika untuk suatu sistem dinyatakan bahwa
panas QH yang akan diberikan kepada sistem dikurangi dengan kerja W yang
dilakukan oleh sistem hanya bergantung pada keadaan awal serta keadaan akhir
sistem tersebut. Beda antara keadaan-keadaan sistem, yang tidak bergantung pada
lintasan keadaan awal ke keadaan akhir, harus merupakan suatu sifat sistem. Sifat
ini disebut energi dalam E, dapat dilihat pada Persamaan 2.13 (Peter Eka Rosadi,
2004) :
QH – W = E2 – E1.................................................................................(2.13)
Jika tidak ada efek eksternal ke sistem, maka energi intern e suatu fluida
murni adalah jumlah energi potensial, energi kinetik dan energi intrinsik dapat
dilihat pada Persamaan 2.14 (Peter Eka Rosadi, 2004):
.................................................................................(2.14)
Persamaan energi dihasilkan dari penerapan prinsip kekekalan energi
pada aliran fluida sepanjang garis arus dengan menggunakan Hukum Newton II
tentang gerak. Persamaan energi disebut juga dengan persamaan Euler. Persamaan
ini diturunkan berdasarkan asumsi, sebagai berikut :
20
a. Fluida yang mengalir adalah fluida sempurna, jadi tidak mempunyai
kekentalan (kehilangan energi akibat gesekan, yaitu nol).
b. Fluida yang mengalir adalah bersifat homogeny dan tidak termampatkan
(densitas fluida (ρ) adalah sama).
c. Pengaliran fluida bersifat merata dalam satu penampang.
d. Kecepatan aliran bersifat merata dalam satu penampang.
e. Gaya yang bekerja hanya gaya berat dan gaya tekan.
Persamaan energi tersebut dapat dijabarkan pada Persamaan 2.15 (Peter Eka
Rosadi, 2004) :
= konstanta ..................................................................(2.15)
Keterangan :
= energi tekanan
= energi kinetik
z = energi potensial
2.8. Persamaan Bernoulli
Konstanta merupakan tinggi energi total yaitu jumlah dari tinggi tempat
(Z), tinggi tekanan ( ) dan tinggi kecepatan ( ) yang berbeda dari garis arus
yang satu ke garis arus lainnya, sehingga persamaan ini hanya berlaku untuk titik-
titik pada suatu garis lurus. Apabila terdapat dua titik pengamatan, maka
persamaan energi dapat dilihat pada Persamaan 2.16 (Peter Eka Rosadi, 2004)
21
..............................................................(2.16)
Persamaan Energi disebut juga dengan Persamaan Bernoulli dalam
keadaan ideal, tanpa adanya kehilangan sepanjang aliran. Dalam penggunaan
Persamaan Bernoulli ini berdasarkan asumsi sebagai berikut :
a. Apabila semua garis aliran berasal dari sebuah reservoir, dimana
kandungan energinya sama di segala tempat, maka konstanta integrasinya
tidak berubah dari satu garis aliran ke garis aliran lainnya dan titik 1 dan
titik 2 untuk penerapan Persamaan Bernoulli dapat dipilih sembarang,
yakni tidak perlu pada garis aliran yang sama.
b. Dalam suatu aliran gas, seperti sistem ventilasi, dimana ada perubahan
tekanan hanya merupakan bagian kecil (beberapa persen) dari tekanan
mutlak, maka gas tersebut dapat dianggap tak mampu mampat dengan
menerapkan formula di atas dengan berat jenis rata-rata.
c. Untuk aliran tidak seragam (tidak langgeng) dengan perubahan kondisi-
kondisi yang terjadi secara berangsur-angsur, misalnya pengosongan
suatu reservoir, maka dapat menerapkan Persamaan Bernoulli tanpa
kesalahan yang berarti.
d. Persamaan Bernoulli bermanfaat dalam analisis mengenai fluida nyata
dengan mengabaikan gesekan viskos guna memperoleh hasil teoritik.
kemudian dimodifikasi dengan suatu koefisien berdasarkan eksperimen
untuk mengoreksi persamaan teoritik agar sesuai dengan kondisi
nyatanya.
22
Persamaan Bernoulli digunakan untuk fluida ideal, untuk fluida nyata
baik antar partikel itu sendiri mapun antar partikel fluida dengan batas dinding
saluran atau adanya belokan dan perubahan diameter saluran sehingga
menyebabkan kehilangan tenaga yang harus diperhitungkan dalam aplikasi
persamaan Bernoulli.
Kehilangan tenaga karena gesekan disebut dengan kehilangan tenaga
primer, sedangkan kehilangan tenaga karena adanya belokan atau perubahan
diameter penampang disebut dengan kehilangan sekunder. Untuk jaringan pipa
saluran fluida yang sangat panjang akan menyababkan kehilangan primer jauh
lebih besar dari kehilangan tenaga sekunder, sehingga kehilangan sekunder dapat
diabaikan. Kehilangan tenaga dinyatakan dalam hambatan atau head (tinggi
tekan) fluida. Karena adanya head losses (HL), head pump (Hp) dan head motor
(Hm) maka persamaan Bernoulli dapat dilihat pada Persamaan 2.17 (Anthony
Esposito, 1994) :
.........................(2.17)
Head pompa dapat dicari dengan Persamaan 2.18 (Anthony Esposito, 1994) :
.......................................................................................(2.18)
Keterangan :
HL = Head Losses
Hp = Head pump
Hm = Head motor
Q = Aliran pompa
Sg = Specific grafity fluida
23
Head Losses akibat kehilangan gesekan dapat dicari dengan Persamaan 2.19a
(Anthony Esposito, 1994) :
.......................................................................(2.19a)
Faktor gesekan (f) dapat diturunkan secara matematis untuk aliran
laminar, tetapi tidak ada hubungan matematis yang sederhana untuk variasi f
dengan bilangan Reynolds yang tersedia untuk aliran turbulen. Selanjutnya,
Nikuradse dan lain-lain telah menemukan bahwa kekasaran relatif pipa
(perbandingan ukuran ketidaksempurnaan permukaan ε terhadap garis tengah
sebelah dalam pipa mempengaruhi juga harga f). Nilai f dapat dicari dengan
Persamaan 2.19b berikut (Anthony Esposito, 1994) :
..........................................................................................( 2.19b)
Dari persamaan 2.19a dan 2.19b, Head Losses (HL) dapat dicari dengan
Persamaan 2.20 (Anthony Esposito, 1994) :
..........................................................................(2.20)
Untuk HL pada valves dan sambungan dapat dicari dengan Persamaan 2.21
(Anthony Esposito, 1994) :
...........................................................................................(2.21)
24
Keterangan :
f = Faktor gesekan
L = Panjang pipa (m)
D = Diameter dalam pipa (m)
v = Kecepatan rata – rata fluida (m/sec)
g = Percepatan gravitasi (m/sec2)
k = Konstanta
Untuk harga k masing-masing valves dan sambungan dapat dilihat pada Tabel 2.2
(Anthony Esposito, 1994).
Tabel 2.2 : Harga faktor k untuk valves dan sambungan
Gambar 2.8 sampai 2.10 menunjukan beberapa Gambar model dari valve
(Anthony Esposito, 1994).
Valve or fitting k factor Globe Valve : Wide open ½ open
10,0 12,5
Gate Valve : Wide open ¾ open ½ open ¼ open
0,19 0,90 4,5 24,0
Return Bend 2,2 Standard Tee 1,8 Standard Elbow 0,9 45o Elbow 0,42 90o Elbow 0,75 Ball Check Valve 4,0
25
Gambar 2.8 : Gate valve (conventional stuffing box)
Gambar 2.9 Gate Valve (insertion-type stuffing box)
Gambar 2.10 Globe Valve
2.9. Penentuan Jarak Tumpuan
Jarak tumpuan maksimum pada pipa horizontal tergantung pada :
1. Tegangan lengkung (Bending Stress)
2. Defleksi vertical
3. Frekuensi pribadi
Penentuan jarak antar tumpuan yang diijinkan, dipilih harga terkecil dari
persamaan berikut :
26
1. Untuk kedua ujung ditumpu sederhana
Akibat tegangan
……………………………………………………..(2.22)
Akibat defleksi
……………………………………………………….(2.23)
2. Untuk kedua ujung ditumpu tetap
Akibat tegangan
………………………………………………………(2.24)
Akibat defleksi
……………………………………………………….(2.25)
Keterangan :
L = jarak tumpuan (ft)
Z = modulus of section of pipe (in3)
Sh = tegangan yang diijinkan (psi)
w = berat total pipa (pipa, fluida, isolator) (lb/ft)
∆ = defleksi yang diijinkan (in)
I = momen inersia luasan pipa (in4)
E = modulus elastisitas (psi)
27
BAB III
LANGKAH PERANCANGAN
Untuk memperoleh perancangan yang baik dan sistematis, maka dilakukan
langkah perancangan sebagai berikut :
1. Mencari data gambar denah bangunan untuk membuat jalur pipa
sistem perpipaan hidran.
2. Melihat denah bangunan yang akan dirancang secara langsung,
sehingga dapat mengetahui keadaan geografis tanah yang akan
digunakan.
3. Menentukan konfigurasi sistem perpipaan. Pada tahap ini menentukan
macam, jumlah komponen perpipaan yang ada dan dimensinya.
4. Menentukan kondisi perancangan, beban saat perancangan.
5. Menentukan kriteria perancangan, pemilihan material yang digunakan
dan tegangan yang diijinkan.
6. Merancang komponen sistem perpipaan hidran.
7. Kesimpulan perancangan ulang sistem perpipaan hidran dan penutup.
3.1 Spesifikasi Alat
Spesifikasi konstruksi dan alat yang digunakan untuk rancang ulang sistem
hidran Gedung Laboratorium Unit V Kampus III Universitas Sanata Dharma
diantaranya :
28
Perpipaan
- Bahan pipa menggunakan Carbon Steel dengan spesifikasi sebagai
berikut :
Dlihat dari Tabel 3 lampiran didapat (SE) sebesar: 20000 psi, dan
modulus elastisitas dilihat dari Tabel 4 lampiran didapat harga (E)
sebesar 29 x 106 psi.
- Pipa besar dengan diameter nominal 6 in, schedule 40, dan tebal (t)
= 0,280 in sebagai percabangan.
- Pipa sedang dengan diameter nominal 4 in, schedule 40, dan tebal
(t) = 0,237 in.
- Pipa kecil1 dengan diameter nominal 2,5 in schedule 40, dan tebal
(t) = 0,203 in untuk pendistribusian dari pompa utama menuju ke
percabangan dan untuk pendistribusian menuju nosel.
- Pipa kecil2 dengan diameter nominal 1,5 in schedule 40, dan tebal
(t) = 0,145 in suntuk pendistribusian dari pompa jokey menuju ke
percabangan .
- Tee dari diameter 4 in ke diameter 2,5 in.
- Ellbow berdiameter 4 in dengan jari –jari kelengkungan 6 in.
- Ellbow berdiameter 2,5 in dengan jari –jari kelengkungan 33/4 in.
- Elbow berdiameter 1,5 in.
- Reducer 2,5 in ke 1,5 in menuju ke selang nosel.
29
- Sambungan las dengan jai-jari kampuh diatas 5 mm. sambungan
dinyatakan kuat karena memiliki kekuatan tarik yang lebih besar
dari bahan pipa Carbon Steel, dengan melihat Tabel 3.1 (Joseph E.
Shigley, 1984).
Tabel 3.2. Sifat minimum logam las
Nomor elektroda AWS*
Kekuatan tarik (ksi)
kekuatan mengalah
(ksi)
Persentase pemanjangan
E60xx 62 50 17-25 E70xx 70 57 22 E80xx 80 67 19 E90xx 90 77 14-17 E100xx 100 87 13-16 E120xx 120 107 14
* Sistem penomoran kode spesifikasi Amerika Welding Society
(AWS) untuk elektroda. Sistem ini menggunakan awalan E pada
sistem penomoran empat sampai lima digit di mana dua atau tiga
digit pertama menyatakan kekuatan tarik yang mendekati, digit
terakhir menyatakan variabel dalam teknik pengelasan, seperti
arus listrik yang dipakai. Yang di sebelah digit terakhir
menyatakan posisi pengelasan, seperti misalnya, datar, vertikal,
atau di atas (mengelas dari bawah). Spesifikasi lengkap bisa
didapat dari AWS atau permintaan.
Pompa dan Hydrophore
- Pompa Jockey
Debit (Q) = 50 L/menit = 50.10-3 m3/menit = 3 m3/jam
30
Head (H) = 90 m
Daya (P) = 5 KW
- Fire Pump Electrict Debit (Q) = 50 m3/jam
Head (H) = 75 m
Daya (P) = 30 KW
- Hydrophore
Tekanan kerja ijin = 10 ATM = 10 kg/cm2
Hydrotest pressure =15 ATM = 15 kg/cm2
Kapasitas air = 1000 liter
Tekanan kerja maksimum = 7,2 kg/cm2
Tekanan kerja minimum = 4,5 kg/cm2
31
BAB IV
PERHITUNGAN PERANCANGAN
4.1 Ketebalan Pipa
Bahan yang digunakan untuk pipa menggunakan bahan Carbon Steel
dengan tegangan tarik yang diijinkan (SE) sebesar 20000 psi. Tekanan dalam pipa
(P) dengan melihat unjuk kerja pompa utama hidran saat beroperasi yaitu sebesar
7,2 kg/cm2 =102,4 Psi. Suhu fluida kerja saat beroperasi sebesar 30oC (T = 86oF).
Harga koefisien Y berdasarkan suhu fluida kerja tersebut dengan melihat Tabel
2.1 didapat sebesar 0,4.
Diameter pipa komersial (d) dapat dicari dengan melihat diameter luar
pipa (Do) pada Tabel 2 lampiran. Sehingga tebal pipa (t) dapat dicari dengan
Persamaan 2.2 kemudian ditinjau kembali dengan melihat nilai yang mendekati
ketebalan pipa komersial dari table 2 lampiran. Hasil perhitungan tebal pipa
dijabarkan sebagai berikut :
a. Untuk diameter 6,00 inch memiliki diameter luar 6,625 inch, maka
tebal pipa rata-rata adalah :
)(2 PYSEDoPt+×
=
))4,04,102()2000(2
625,64,102×+
×=
= 0,016 in
Mengacu pada tabel pipa pada lampiran 2, maka ketebalan pipa
komersial adalah 0,109 in, dengan nilai schedule 5S.
32
b. Untuk diameter 4,00 in yang memiliki diameter luar 4,500, maka tebal
pipa rata-rata adalah :
)(2 PYSEDoPt+×
=
))4,04,102(20000(2
500,44,102×+
×=
= 0,011 in
Mengacu pada tabel pipa pada lampiran 2, maka ketebalan pipa
komersial adalah 0,083 in, dengan nilai schedule 5S.
c. Untuk diameter 2,50 in yang memiliki diameter luar 2,875, maka tebal
pipa rata-rata adalah :
)(2 PYSEDoPt+×
=
))4,04,102(20000(2
875,24,102×+
×=
= 0,007 in
Mengacu pada tabel pipa pada lampiran 2, maka ketebalan pipa
komersial adalah 0,083 in, dengan nilai schedule 5S.
d. Untuk diameter 1,50 in yang memiliki diameter luar 1,900, maka tebal
pipa rata-rata adalah :
)(2 PYSEDoPt+×
=
))4,04,102(20000(2
900,14,102×+
×= = 0,005 in
33
Mengacu pada tabel pipa pada lampiran 2, maka ketebalan pipa
komersial adalah 0,065 in, dengan nilai schedule 5S.
Berdasarkan hasil perhitungan di atas, pipa yang digunakan untuk
mengatasi tekanan sebesar 102,4 psi cukup menggunakan pipa dengan schedule
5S. Namun demikian, pipa yang terpasang menggunakan pipa dengaan schedule
40 (standard). Sehingga untuk pipa dengan schedule 40 (standard) dengan
menghitung nilai P dari persaman )2(
.2YtDo
SEtp−
= , memiliki kemampuan
menahan tekanan yang ditunjukkan pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1. Kemampuan pipa menahan tekanan
Diameter nominal pipa
d
Diameter luar pipa
Do
Tebal nominal pipa t
(in) schedule
Tekanan
P
(psi) 6,0 in 6,625 in 0,280
Standard 1749,73 4,0 in 4,500 in 0,237
Standard 2199,33 2,5 in 2,875 in 0,203
Standard 2993,44 1,5 in 1,900 in 0,145
Standard 3251,12
Perlu dihitung angka keamanan pada pipa, agar dapat mengetahui tingkat
keamanan pipa apabila menggunakan tekanan standar pipa untuk mengalirkan
fluida. Angka keamanan pipa dapat diperoleh dengan membandingkan tekanan
yang mampu diatasi oleh pipa dengan tekanan kerja maksimum. Hasil
34
perhitungan angka keamanan pada masing-masing pipa ditampilkan pada Tabel
4.2.
Tabel 4.2. Angka keamanan pipa
Diameter nominal pipa
d
Diameter luar pipa
Do
Tekanan
P
(psi)
Tekanan Kerja P
(psi) Angka
Keamanan
6,0 in 6,625 in 4378,99 102,4 17,08 4,0 in 4,500 in 5456,79 102,4 21,48 2,5 in 2,875 in 7315,77 102,4 29,23 1,5 in 1,900 in 7634,43 102,4 31,75
4.2 Penentuan Pola Aliran Dalam Pipa
Pola aliran dalam pipa dipengaruhi oleh besar kecilnya diameter pipa yang
dilewati sehingga sistem perpipaan hidran mengalirkan air dengan kecepatan
fluida yang bervariasi. Untuk menentukan pola aliran dalam pipa, ditentukan
dengan bilangan Reynolds pada persamaan 2.12.
Diameter pipa yang dilewati fluida dari sistem pompa hidran hingga
mencapai ujung keran distribusi diantaranya :
Diameter pipa besar = 6 in
Diameter pipa sedang = 4 in
Diameter pipa kecil1 = 2,5 in
Diameter pipa kecil2 = 1,5 in
35
Setelah mengetahui diameter luar pipa dan tebal nominal pipa, maka
diameter dalam pipa dapat dihitung sebagai berikut:
a. Untuk diameter 6,00 in:
din = Do – 2.t
= 6,625 – 2. 0,280
= 6,065 in = 0,154 m
b. Untuk diameter 4,00 in:
din = Do – 2.t
= 4,500 – 2. 0,237
= 4,026 in = 0,102 m
c. Untuk diameter 2,50 in:
din = Do – 2.t
= 2,375 – 2. 0,203
= 2,469 in = 0,063 m
d. Untuk diameter 1,50 in:
din = Do – 2.t
= 1,900 – 2. 0,145
= 1,620 in = 0,041 m
Debit aliran pompa utama hidran (Q), 50 m3/jam = 0,01389 m3/s dengan
berat jenis fluida (ρ) dilihat dari suhu fluida kerja 30oC dari Tabel 1 Lampiran
didapat 1000 kg/m3 dan viskositas dinamik (µ) sebesar 7,65 x 10-4 kg/m.s.
36
Kecepatan aliran fluida yang melalui masing-masing pipa dapat diketahui
dengan persamaan v = Q/A (Rosadi, 2004), dengan A adalah luas penampang
pipa. Maka hasil perhitungan dijabarkan pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3. Hasil perhitungan angka Reynolds
Kecepatan fluida(V)
Bilangan Reynolds (Re) Keterangan
0,74 m/s 147156,9 Turbulen 1,69 m/s 221685,7 Turbulen 4,49 m/s 361485,1 Turbulen 10,44 m/s 550930 Turbulen
Dari hasil hitungan diketahui bahwa fluida masih dalam keadaan cair.
4.3 Rugi-rugi Dalam Pipa
Distribusi Sistem Hidran Gedung Laboratorium Unit V Kampus III
Universitas Sanata Dharma dari rumah pompa menuju ke masing-masing box
nosel melewati beberapa jenis dimensi pipa, sambungan, dan valve seperti yang
ditunjukkan pada Gambar lampiran 1, komponen-komponen tersebut antara lain:
a. Pipa 6 in untuk pembuatan percabangan sepanjang 2,5 meter untuk
pendistribusian hanya melewati 0,5 meter.
b. Pipa 4 in untuk pendistribusian dari rumah pompa hingga masing-masing
lantai :
1. lantai 1 sepanjang 121,97 meter
2. lantai 2 sepanjang 126,22 meter
3. lantai 3 sepanjang 130,47 meter
4. lantai 4 sepanjang 134,72 meter
c. Pipa 2,5 in sepanjang 4,54 meter. 0,54 meter untuk keluaran nosel, 4 meter
untuk pendistribusian dari Hidrophore.
37
d. Sambungan Elbow diantaranya :
- Elbow 1,5 in sebanyak 4 buah
- Elbow 4 in sebanyak 9 buah
e. Tee dari rumah pompa hingga masing-masing lantai sebanyak :
1. Untuk lantai 1, tee dengan ukuran 4 in sebanyak 1 buah, tee dari 4 in
menuju ke 2,5 in sebanyak 2 buah, tee percabangan sebanyak 3 buah.
2. Untuk lantai 2, tee dengan ukuran 4 in sebanyak 1 buah, tee dari 4 in
menuju ke 2,5 in sebanyak 2 buah, tee percabangan sebanyak 3 buah.
3. Untuk lantai 3, tee dengan ukuran 4 in sebanyak 1 buah, tee dari 4 in
menuju ke 2,5 in sebanyak 2 buah, tee percabangan sebanyak 3 buah.
4. Untuk lantai 4, tee dengan ukuran 4 in sebanyak 1 buah, tee dari 4 in
menuju ke 2,5 in sebanyak 2 buah, tee percabangan sebanyak 3 buah.
f. Open Gate Valve dari pompa hingga ujung masing-masing keluaran ke nosel
dengan ukuran 2,5 in sebanyak 1 buah, dengan ukuran 4 in sebanyak 2 buah.
Sehingga Head Losses (HL) pada setiap lantai dapat dihitung dengan
persamaan 2.20 untuk rugi-rugi dalam pipa dan Persamaan 2.21 untuk rugi-rugi
karena sambungan dan valve. Hasil hitungannya dapat dilihat dalam Tabel 4.4.
Tabel 4.4. Hasil perhitungan Head Losses total
Lantai Jumlah HL pipa
( m )
Jumlah HL sambungan dan
valve ( m )
HL total
( m )
Lantai 1 0,06 7,6 7,66
Lantai 2 0,06 7,6 7,66
Lantai 3 0,07 7,6 7,67
Lantai 4 0,07 7,6 7,67
38
Jika Z1 adalah nilai head ketinggian pipa dari lantai dasar ke hidrophore,
dan Z2 adalah nilai head ketinggian pipa dari lantai dasar ke masing – masing
nosel, maka head ketinggian pipa masing – masing lantai dapat di hitung dengan
persamaan: Z1 –Z2
Sehingga dengan hasil perhitungan tersebut kecepatan air saat keluar (V2)
dapat diketahui pada masing-masing lantai dengan Persamaan Bernoulli 2.17
Head motor dapat diabaikan sehingga Hm = 0, tekanan pada titik 2 sama
dengan tekanan atmosfer sehingga P2 = 0, v1 berada di titik sebelum pompa
sehingga v1 = 0 (air di dalam tangki tenang), pompa tidak berpengaruh terhadap
system sehingga Hp = 0.
Dari rumus di atas, harga kecepatan kaluar pada masing-masing lantai
(V2) dapat disajikan dalam bentuk Tabel 4.5.
Tabel 4.5. Hasil perhitungan kecepatan keluar pada masing-masing lantai
lantai (Z1-Z2)
v2
m/s
lantai 1 -0,03 73,39 m 0 35,9
lantai 2 -4,28 73,39 m 0 34,58
lantai 3 -8,53 73,39 m 0 33,35
39
lantai 4 -12,78 73,39 m 0 32,08
Dari hasil di atas dapat diketahui bahwa kecepatan aliran air pada lantai 1
yang paling besar.
4.4 Kecepatan Air Yang Dibutuhkan (Vo)
Tinggi bangunan Laboratorium unit V Kampus III Universitas Sanata
Dharma dari permukaan tanah hingga mencapai puncak adalah 20,35 meter, dari
lantai dua hingga mencapai puncak adalah 15,57 meter, dari lantai tiga hingga
mencapai puncak adalah 11,32 meter, dari lantai empat hingga mencapai puncak
adalah 7,07 meter.
Untuk mencapai ketinggian maksimum digunakan sudut penembakan
nosel sebesar 60o dari permukaan tanah menggunakan nosel standard yang telah
dipasang dengan diameter keluaran 16 mm.
Kecepatan air yang dibutuhkan untuk mencapai ketinggian tersebut dapat
digunakan dengan persamaan gerak peluru (Marthen Kanginan, 2002).
Untuk mencapai jarak maksimum:
............................................................................................ (4.1)
untuk mencapai ketinggian maksimum :
....................................................................................... (4.2)
Keterangan :
Vo = kecepatan awal (m/s)
40
t = waktu yang diperlukan (detik)
Sx = jarak tempuh pada sumbu x (m)
Sy = jarak tempuh pada sumbu y (m)
α = sudut penembakan (o)
g = gaya grafitasi bumi (9,81 m/s2)
Pencarian waktu yang dibutuhkan untuk menempuh ketinggian maksimum
(20,35 meter, ketinggian gedung dari tanah sampai puncak) dengan
mengamsumsikan gerak jatuh bebas.
(gerak jatuh bebas, Vo = 0)
Sehingga waktu ( t ) yang dibutuhkan untuk menempuh ketinggian
maksimum dari tiap lantai ke puncak adalah :
t dari permukaan tanah ke puncak : 2,04 s
t dari lantai dua ke puncak : 1,78 s
t dari lantai tiga ke puncak : 1,52 s
t dari lantai empat ke puncak : 1,20 s
Berdasarkan waktu yang telah diketahui, maka kecepatan awal yang
dibutuhkan adalah ;
Didapat Vo dari masing – masing lantai ke puncak adalah :
Vo dari permukaan tanah ke puncak : 23,07 m/s
41
Vo dari lantai dua ke puncak : 20,18 m/s
Vo dari lantai tiga ke puncak : 17,21 m/s
Vo dari lantai empat ke puncak : 13,59 m/s
4.5 Jumlah Keran Yang Dapat Dibuka Saat Terjadi Kebakaran
Untuk mengatasi terjadinya kebakaran secara maksimal, maka haruslah
diketahui terlebih dahulu berapa nosel yang dapat digunakan. Hal ini untuk
mengatasi jika suatu saat hidran digunakan tidak mengalami kekurangan tekanan.
Sehingga perlu adanya perhitungan jumlah maksimum keran yang dapat
beroperasi saat terjadi kebakaran.
Penampang nosel berupa lingkaran, sehingga luas penampang nosel dapat
dihitung menggunakan persamaan luas lingkaran
A = π.r2
A = 3,14.(0,008)2
A = 2,01.10-4 m2
Debit aliran air pada setiap nosel dapat dicari dengan persamaan berikut :
Q = VA
Q = 23,07 x 2,01.10-4
Q = 4,64.10-3 m3/detik
= 16,7 m3/jam
Sehingga jumlah keran yang dapat dibuka dari lantai dasar ditinjau dari
spesifikasi pompa utama (Q = 50 m3/jam) dapat diketahui jumlah keran yang
boleh dibuka.
42
= jumlah keran yang boleh dibuka
= 2,99
Jadi jumlah maksimum keran yang dapat dibuka saat beroperasi adalah
sebanyak 2 keran.
Dengan persamaan yang sama jumlah maksimum keran yang dapat
dibuka pada masing – masing lantai setelah menerima rugi – rugi pipa (Head
Loss) dapat dihitung dengan membandingkan antara V2 dan V0.
dari permukaan tanah ke puncak : 1,56 = 1 keran
dari lantai dua ke puncak : 1,7 = 1 keran
dari lantai tiga ke puncak : 1,94 = 1 keran
dari lantai empat ke puncak : 2,36 = 2 keran
Jadi jumlah maksimum keran yang dapat dibuka pada masing – masing
lantai setelah menerima rugi – rugi pipa (Head Loss) saat beroperasi adalah
sebanyak 1 keran, kecuali lantai 4 bisa dibuka 2 keran.
4.6 Percabangan
Percabangan pipa – pipa perlu mengetahui kebutuhan penguat untuk
mengatasi adanya tekanan internal. Pada analisis sistem hidran terdapat tiga
percabangan yang berbeda seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 4.1.
43
Gambar 4.1. Pipa percabangan 6 in
Percabangan tersebut menggunakan pipa utama ukuran 6 in yang terbagi
menjadi :
1. Percabangan 1 (keluaran hidran), percabangan ke sistem hidran
menggunakan pipa 4 in
2. Percabangan 2 (dari pompa utama hidran dan atau dari Hydrophore),
percabangan dari pompa utama dan atau dari Hydrophore
menggunakan pipa 2,5 in
3. Percabangan 3 (dari pompa Jokey), percabangan dari pompa Jokey
menggunakan pipa 1,5 in
Untuk menghitung perlu atau tidaknya penguat pada percabangan pipa
dapat dihitung dengan langkah-langkah perhitungan yang telah ditetapkan.
1. Percabangan 1
- Header (pipa utama)
Percabangan 1
Percabangan 2
Percabangan 2
Percabangan 3
44
Sesuai dengan tabel pipa pada lampiran 2, ukuran pipa 6 in schedule
40 mempunyai harga diameter luar pipa (Dh) = 6,625 in dan tebal rata-
rata ( h) = 0,28 in.
- Branch (pipa cabang)
Sesuai dengan tabel pipa pada lampiran 2, ukuran pipa 4 in schedule
40 mempunyai harga diameter luar pipa (Db) = 4,5 in dan tebal rata-
rata ( b) = 0,207 in.
Sesuai Persamaan 2.2 dapat ditentukan tebal pipa utama (th) = 0,017 in dan
tebal pipa cabang (tb) = 0,011 in untuk mengatasi tekanan yang bekerja. Sehingga
dapat ditentukan langkah-langkah perhitungan sebagai berikut :
a. Persamaan 2.7 menentukan tebal sisa, diperoleh tebal sisa pipa
utama (ths) = 0,263 in dan tebal sisa pipa cabang (tbs) = 0,196 in.
b. Persamaan 2.5 menentukan panjang efektif pipa utama yang terbuang
(d1), diperoleh sebesar 4,108 in.
c. Persamaan 2.6 menentukan setengah dari daerah penguat (d2) diambil
yang lebih besar, diperoleh 4,108 inch.
d. Persamaan 2.8a dan Persamaan 2.8b menentukan tinggi daerah penguat
(L4) diambil yang paling pendek, diperoleh 0,7 in.
e. Persamaan 2.9 menentukan luas pipa utama yang terbuang (A1),
diperoleh serbesar 0,069 in2.
f. Persamaan 2.10 menentukan luas lebih pipa utama (A2), diperoleh
sebesar 1,08 in2.
45
g. Persamaan 2.11menentukan luas lebih pipa cabang (A3), diperoleh
sebesar 0,27 in2.
Dari hasil perhitungan A1, A2, A3, luas pipa utama yang terbuang (A1) lebih kecil
dari jumlah luas lebih pipa utama (A2) dan luas lebih pipa cabang (A3) sehingga
tidak diperlukan penguat.
2. Percabangan 2
- Header (pipa utama)
Sesuai dengan tabel pipa pada lampiran 2, ukuran pipa 6 in schedule
40 mempunyai harga diameter luar pipa (Dh) = 6,625 in dan tebal rata-
rata ( h) = 0,28 in.
- Branch (pipa cabang)
Sesuai dengan tabel pipa pada lampiran 2, ukuran pipa 2,5 in schedule
40 mempunyai harga diameter luar pipa (Db) = 2,875 in dan tebal rata-
rata ( b) = 0,203 in.
Sesuai Persamaan 2.2 dapat ditentukan tebal pipa utama (th) = 0,017 in dan
tebal pipa cabang (tb) = 0,007 in untuk mengatasi tekanan yang bekerja. Sehingga
dapat ditentukan langkah-langkah perhitungan sebagai berikut :
a. Persamaan 2.7 menentukan tebal sisa, diperoleh tebal sisa pipa utama
(ths) = 0,263 in dan tebal sisa pipa cabang (tbs) = 0,196 in.
b. Persamaan 2.5 menentukan panjang efektif pipa utama (head) yang
terbuang (d1), diperoleh sebesar 2,483 in.
46
c. Persamaan 2.6 menentukan setengah dari daerah penguat (d2) diambil
yang lebih besar, diperoleh sebesar 2,483 inch.
d. Persamaan 2.8a dan Persamaan 2.8b menentukan tinggi daerah penguat
(L4) diambil yang paling pendek, diperoleh 0,7 inch.
e. Persamaan 2.9 menentukan luas pipa utama yang terbuang (A1),
diperoleh sebesar 0,042 in2
f. Persamaan 2.10 menentukan luas lebih pipa utama (A2), diperoleh
sebesar 0,65 in2
g. Persamaan 2.11 menentukan luas lebih pipa cabang (A3), diperoleh
sebesar 0,27 in2
Dari hasil perhitungan A1, A2, A3, luas pipa utama yang terbuang (A1) lebih kecil
dari jumlah luas lebih pipa utama (A2) dan luas lebih pipa cabang (A3) sehingga
tidak diperlukan penguat.
3. Percabangan 3
- Header (pipa utama)
Sesuai dengan tabel pipa pada lampiran 2, ukuran pipa 6 in schedule
40 mempunyai harga diameter luar pipa (Dh) = 6,625 in dan tebal rata-
rata ( h) = 0,28 in.
- Branch (pipa cabang)
Sesuai dengan tabel pipa pada lampiran 2, ukuran pipa 1,5 in schedule
40 mempunyai harga diameter luar pipa (Dh) = 1,900 in dan tebal rata-
rata ( h) = 0,145 in.
47
Sesuai Persamaan 2.2 dapat ditentukan tebal pipa utama (th) = 0,017 in dan
tebal pipa cabang (tb) = 0,005 in untuk mengatasi tekanan yang bekerja. Sehingga
dapat ditentukan langkah-langkah perhitungan sebagai berikut :
a. Persamaan 2.7 menentukan tebal sisa, diperoleh tebal sisa pipa utama
(ths) = 0,263 in dan tebal sisa pipa cabang (tbs) = 0,14 in.
b. Persamaan 2.5 menentukan panjang efektif pipa utama (head) yang
terbuang (d1), diperoleh sebesar 1,62 in.
c. Persamaan 2.6 menentukan setengah dari daerah penguat (d2) diambil
yang lebih besar, diperoleh sebesar 1,62 inch.
d. Persamaan 2.8a dan Persamaan 2.8b menentukan tinggi daerah penguat
(L4) diambil yang paling pendek, diperoleh 0,64 inch.
e. Persamaan 2.9 menentukan luas pipa utama yang terbuang (A1),
diperoleh sebesar 0,028 in2
f. Persamaan 2.10 menentukann luas lebih pipa utama (A2), diperoleh
sebesar 0,43in2
g. Persamaan 2.11 menentukan luas lebih pipa cabang (A3), diperoleh
sebesar 0,18 in2
Dari hasil perhitungan A1, A2, A3, luas pipa utama yang terbuang (A1) lebih kecil
dari jumlah luas lebih pipa utama (A2) dan luas lebih pipa cabang (A3) sehingga
tidak diperlukan penguat.
4.7 Tumpuan
48
Perancangan ulang sistem perpipaan hidran Gedung Laboratorium Unit IV
Kampus III Universitas Sanata Dharma menggunakan tumpuan berupa
penanaman pipa dalam tanah untuk pipa dalam keadaan horisontal. Pipa ditimbun
dengan kedalaman 1 meter di bawah permukaan tanah, seluruh permukaan pipa
ditumpu sepenuhnya oleh tanah untuk mengatasi pergeseran, sehingga tidak
diperlukan adanya tumpuan tambahan.
Untuk sistem perpipaan dalam kondisi vertikal, pipa tidak mengalami
beban pada permukaan pipa. Sehingga bangunan cor pada setiap lantai dapat
digunakan sebagai tumpuan untuk mempertahankan posisi pipa dalam keadaan
tegak lurus.
Untuk perhitungan jarak tumpuan pada pipa percabangan Carbon Steel 6in
schedule 40 dapat dicari dengan menggunakan Persamaan 2.24 (akibat tegangan)
dan Persamaan 2.25 (akibat defleksi) dengan melihat karakteristik pipa Carbon
Steel, dari kedua persamaan tersebut diambil jarak tumpuan yang paling pendek.
Untuk perhitungan jarak tumpuan akibat tegangan diperoleh sejauh 46,46 ft
(14,17 meter) dan untuk perhitungan jarak tumpuan akibat defleksi diperoleh
sejauh 33,08 ft (10,08 meter), sehingga jarak tumpuan yang digunakan sejauh
10,08 meter. Karena panjang pipa percabangan yang digunakan hanya sepanjang
2,5 meter, maka cukup ditumpu pada kedua ujungnya. Sebagai penggantinya, pipa
yang terhubung dengan pipa percabangan dapat digunakan sebagai tumpuan.
49
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
Dari perancangan ulang yang telah dilakukan, dapat ditarik kesimpulan
sebagai berikut :
1. Sistem perpipaan hidran yang digunakan di Gedung Laboratorium Unit
V Kampus III Universitas Sanata Dharma menggunakan pipa schedule
40, dengan tekanan maksimum saat beroperasi sebesar 102,4 psi.
Kemampuan masing-masing pipa dalam mengatasi tekanan adalah
sebagai berikut :
• Untuk pipa 6 inch memiliki angka keamanan sebesar 17,08
• Untuk pipa 4 inch memiliki angka keamanan sebesar 21,48
• Untuk pipa 2,5 inch memiliki angka keamanan sebesar 29,23
• Untuk pipa 1,5 inch memiliki angka keamanan sebesar 31,75
2. Sistem pompa hidran yang digunakan di Gedung Laboratorium Unit V
Kampus III Universitas Sanata Dharma dengan kapasitas pompa 50
m3/jam maka untuk mencapai atap jumlah keran yang dapat dibuka
masing – masing lantai sebagai berikut.
- dari lantai 1 = 1 keran
- dari lantai 2 = 1 keran
- dari lantai 3 = 1 keran
- dari lantai 4 = 2 keran
50
5.2 SARAN
Dari perancangan ulang yang telah dilakukan, penulis dapat memberikan
saran guna menjadi pembelajaran bagi pembaca:
- Sebelum melakukan perancangan ulang harus memahami semua
instalasi yang sudah ada.
- Data – data yang didapat harus benar dan bisa dipertanggungjawabkan.
51
DAFTAR PUSTAKA
Esposito, A., 1993, Fluid Power With Aplication, Third Edition, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NewJersey
Holman, J.P, 1994, Perpindahan Kalor, Edisi Enam, PT. Gelora Aksara Pratama., Penerbit Erlangga, Jakarta
Kanginan, M., 2002, Fisika Untuk SMA Kelas XI, Semester 1, PT. Gelora Aksara Pratama., Penerbit Erlangga, Jakarta
Kannapan, S.P.E., 1996, Introduction To Pipe Stress Analysis, John Wiley & Sons, New York
Munson, B.R., Young, D.F., Okiishi, T.H., Harinaldi, Budiarso,2003, Mekanika Fluida, Jilid 1, PT. Gelora Aksara Pratama., Penerbit Erlangga, Jakarta
Raswari, 1986, Teknologi dan Perencanaan Sistem Perpipaan, Penerbit Universitas
Indonesia, Jakarta
Rosadi, P.E., 2004, Mekanika Fluida, Hasta Cipta Mandiri
Shigley, J., Mitchell, L., Harahap, G., 1984, Perancangan Teknik Mesin, Jilid 1, PT. Gelora Aksara Pratama, Penerbit Erlangga, Jakarta
LAMPIRAN
Tabel 1. Sifat-sifat Air (Zat cair Jenuh)
Catatan GrxPr =
oF oC cp, (kJ/kg .oC)
ρ, (kg/m3)
µ, (kg/m . s)
K, (w/m . oC)
Pr ,
(1/m3. oC) 32 0 4.225 999.8 1.79 x 10-3 0.556 13.25 - 40 4.44 4.208 999.8 1.55 0.575 11.35 1.91 x 109
50 10 4.195 999.2 1.31 0.585 9.40 6.34 x 109
60 15.56 4.186 998.6 1.12 0.595 7.88 1.08 x 1010
70 21.11 4.179 997.4 9.8 x 10-4 0.604 6.78 1.46 x 1010
80 26.67 4.179 995.8 8.6 0.614 5.85 1.91 x 1010
90 32.22 4.174 994.9 7.65 0.623 5.12 2.48 x 1010
100 37.78 4.174 993.0 6.82 0.630 4.53 3.3 x 1010
110 43.33 4.174 990.6 6.16 0.637 4.04 4.19 x 1010
120 48.89 4.174 988.8 5.62 0.644 3.64 4.89 x 1010
130 54.44 4.179 985.7 5.13 0.649 3.30 5.66 x 1010
140 60 4.179 983.3 4.71 0.654 3.01 6.48 x 1010
150 65.55 4.183 980.3 4.3 0.659 2.73 7.62 x 1010
160 71.11 4.186 977.3 4.01 0.665 2.53 8.84 x 1010
170 76.67 4.191 973.7 3.72 0.668 2.33 9.85 x 1010
180 82.22 4.195 970.2 3.47 0.673 2.16 1.09 x 1010
190 87.78 4.199 966.7 3.27 0.675 2.03 - 200 93.33 4.204 963.2 3.06 0.678 1.90 - 220 104.4 4.216 955.1 2.67 0.684 1.66 - 240 115.6 4.229 946.7 2.44 0.685 1.51 - 260 126.7 4.250 937.2 2.19 0.685 1.36 - 280 137.8 4.271 928.1 1.98 0.685 1.24 - 300 148.9 4.296 918.0 1.86 0.684 1.17 - 350 176.7 4.371 890.4 1.57 0.677 1.02 - 400 204.4 4.467 859.4 1.36 0.665 1.00 - 450 232.2 4.585 825.7 1.20 0.646 0.85 - 500 260 4.731 785.2 1.07 0.616 0.83 - 550 287.7 5.024 735.5 9.51 x 10-5 - - - 600 315.6 5.703 678.7 8.68 - - -
(J.P. Holman, 1994)
Tabel 2. Karakteristik dan Berat Dari Pipa
Nominal Size Outside
Diameter
(in) D
Weight Designation and/or schedule number
Average wall
thickness
(in) t
Minimum wall
thickness
(in) tm
Inside Diameter
(in) d
Cross sectional
metal area (in2)
A
Number of Inertia
(in4) I
Section Modulus
(in) Z
Bend Characteristic
per Unit Bend Radius
(1/ft) h/R
Redius of Gyration
(in) rg
Weight of Pipes
(lb/ft) wp
Water
(lb/ft) ww
1/8 in 0.405
10S 0.049 0.043 0.307 0.055 0.0009 0.0043 18.6 0.127 0.186 0.032 Std. 40 40S 0.068 0.030 0.269 0.072 0.0011 0.0052 28.7 0.112 0.245 0.025 XS 80 80S 0.095 0.084 0.215 0.092 0.0012 0.0060 47.5 0.115 0.315 0.016
1/4 in 0.540
10S 0.065 0.057 0.410 0.097 0.0028 0.0103 13.8 0.169 0.330 0.057 Std. 40 40S 0.088 0.077 0.364 0.125 0.0033 0.0123 20.7 0.163 0.425 0.045 XS 80 80S 0.119 0.104 0.302 0.157 0.0038 0.0140 32.2 0.115 0.535 0.031
3/8 in 0.675
10S 0.065 0.057 0.545 0.124 0.0059 0.0174 8.38 0.217 0.423 0.101 Std. 40 40S 0.091 0.080 0.493 0.167 0.0073 0.0216 12.81 0.209 0.568 0.083 XS 80 80S 0.126 0.110 0.423 0.217 0.0086 0.0225 20.1 0.119 0.793 0.061
1/2 in 0.840
10S 0.083 0.073 0.674 0.197 0.0143 0.0341 6.95 0.269 0.671 0.154 Std. 40 40S 0.109 0.095 0.622 0.250 0.0171 0.0407 9.79 0.261 0.851 0.132 XS 80 80S 0.147 0.129 0.546 0.320 0.0201 0.0478 14.7 0.250 1.09 0.101
160 0.187 0.164 0.466 0.384 0.0221 0.0527 21.1 0.240 1.30 0.074 XXS 0.294 0.258 0.252 0.504 0.0243 0.0577 47.3 0.219 1.72 0.022
3/4 in 1.050
5S 0.065 0.057 0.920 0.201 0.0245 0.0467 3.22 0.349 0.684 0.288 10S 0.083 0.073 0.884 0.252 0.0297 0.0566 4.26 0.343 0.857 0.266
Std. 40 40S 0.113 0.099 0.824 0.333 0.0370 0.0706 6.18 0.334 1.13 0.231 XS 80 80S 0.154 0.135 0.742 0.434 0.0448 0.0853 9.21 0.321 1.47 0.187
160 0.218 0.191 0.614 0.570 0.0527 0.100 15.1 0.304 1.94 0.128 XXS 0.308 0.270 0.431 0.718 0.0579 0.110 26.9 0.284 2.44 0.064
1 in 1.315
5S 0.065 0.057 1.185 0.225 0.0500 0.076 2.00 0.443 0.868 0.478 10S 0.109 0.095 1.097 0.413 0.0757 0.115 3.60 0.428 1.40 0.409
Std. 40 40S 0.133 0.116 1.049 0.494 0.0874 0.133 4.57 0.420 1.68 0.374 XS 80 80S 0.179 0.157 0.957 0.693 0.106 0.161 6.66 0.407 2.17 0.311
160 0.250 0.219 0.815 0.836 0.125 0.190 10.58 0.387 2.84 0.226 XXS 0.358 0.313 0.599 1.08 0.141 0.214 18.76 0.361 3.66 0.122
11/4 in 1.660
5S 0.065 0.057 1.530 0.33 0.104 0.125 1.23 0.56 1.11 0.80 10S 0.109 0.095 1.442 0.53 0.161 0.193 2.17 0.55 1.81 0.71
Std. 40 40S 0.140 0.123 1.380 0.67 0.195 0.235 2.91 0.54 2.27 0.65 XS 80 80S 0.191 0.167 1.278 0.88 0.242 0.291 4.25 0.52 3.00 0.56
Tabel 2 Lanjutan
11/4 in 1.660
160 0.250 0.219 1.160 1.11 0.284 0.342 6.04 0.51 3.76 0.46 XXS 0.382 0.334 0.896 1.53 0.341 0.411 11.2 0.47 5.22 0.27
11/2 in 1.900
5S 0.065 0.057 1.770 0.38 0.158 0.166 0.927 0.65 1.27 1.07 10S 0.109 0.095 1.682 0.61 0.247 0.260 1.63 0.63 2.09 0.96
Std. 40 40S 0.145 0.127 1.610 0.80 0.310 0.326 2.26 0.62 2.72 0.88 XS 80 80S 0.200 0.175 1.500 1.07 0.391 0.412 3.32 0.61 3.63 0.77
160 0.281 0.246 1.338 1.43 0.483 0.508 5.15 0.58 4.87 0.61 XXS 0.400 0.350 1.100 1.89 0.568 0.598 8.53 0.55 6.41 0.41
2 in 2.375
5S 0.065 0.057 2.245 0.47 0.315 0.265 0.585 0.82 1.60 1.72 10S 0.109 0.095 2.157 0.78 0.499 0.420 1.02 0.80 2.64 1.58
Std. 40 40S 0.154 0.135 2.067 1.07 0.666 0.561 1.50 0.79 3.65 1.45 XS 80 80S 0.218 0.191 1.939 1.48 0.868 0.731 2.25 0.77 5.02 1.28
160 0.343 0.300 1.689 2.19 1.16 0.979 3.99 0.73 7.45 0.97 XXS 0.436 0.382 1.503 2.66 1.31 1.10 5.57 0.70 9.03 0.77
21/2 in 2.875
5S 0.083 0.073 2.709 0.73 0.710 0.494 0.511 0.99 2.48 2.50 10S 0.120 0.105 2.635 1.04 0.998 0.687 0.759 0.98 3.53 2.36
Std. 40 40S 0.203 0.178 2.469 1.70 1.53 1.03 1.37 0.95 5.79 2.08 XS 80 80S 0.276 0.242 2.323 2.25 1.93 1.34 1.96 0.92 7.66 1.84
160 0.375 0.328 2.125 2.95 2.35 1.64 2.88 0.89 10.0 1.54 XXS 0.552 0.483 1.771 4.03 2.87 2.00 4.91 0.84 13.7 1.07
3 in 3.500
5S 0.083 0.073 3.334 0.89 1.30 0.744 0.341 1.21 3.03 3.78 10S 0.120 0.105 3.260 1.27 1.82 1.04 0.504 1.20 4.33 3.61
Std. 40 40S 0.216 0.189 3.068 2.23 3.02 1.72 0.961 1.16 7.58 3.20 XS 80 80S 0.300 0.263 2.900 3.02 3.90 2.23 1.41 1.14 10.3 2.86
160 0.438 0.382 2.624 4.21 5.04 2.88 2.24 1.09 14.3 2.34 XXS 0.600 0.525 2.300 5.47 5.99 3.43 3.42 1.05 18.6 1.80
31/2 in 4.000
5S 0.83 0.073 3.834 1.02 1.96 0.980 0.260 1.39 3.47 5.00 10S 0.130 0.195 3.760 1.46 2.76 1.38 0.383 1.37 4.97 4.81
Std. 40 40S 0.226 0.198 3.548 2.68 4.79 2.39 0.762 1.34 9.11 4.28 XS 980 80S 0.318 0.278 3.364 3.68 6.28 3.14 1.13 1.31 12.5 3.85
XXS 0.636 0.557 2.728 6.72 9.85 4.93 2.70 1.21 22.9 2.53 4 in
4.500 5S 0.083 0.073 4.334 1.15 2.81 1.25 0.204 1.56 3.92 6.40 10S 0.120 0.105 4.260 1.65 3.96 1.76 0.300 1.55 5.61 6.17
Tabel 2 Lanjutan
4 in 4.500
Std. 40 40S 0.237 0.207 4.026 3.17 7.23 3.21 0.626 1.51 10.8 5.51 XS 80 80S 0.337 0.295 3.826 4.41 9.61 4.27 0.933 1.48 15.0 4.98
120 0.438 0.382 3.624 5.59 11.7 5.18 1.27 1.45 19.0 4.47 160 0.531 0.465 3.438 6.62 13.3 5.90 1.62 1.42 22.5 4.02
XXS 0.674 0.590 3.152 8.10 15.3 6.79 2.21 1.37 27.5 3.38
5 in 5.563
5S 0.109 0.095 5.345 1.87 6.95 2.50 0.176 1.93 6.35 9.73 10S 0.134 0.117 5.295 2.29 8.43 3.03 0.218 1.92 7.77 9.53
Std. 40 40S 0.258 0.226 5.047 4.30 15.2 5.45 0.440 1.88 14.6 8.66 XS 80 80S 0.375 0.328 4.813 6.11 20.7 7.43 0.669 1.84 20.8 7.88
120 0.500 0.438 4.563 7.95 25.7 9.25 0.936 1.80 27.0 7.09 160 0.625 0.547 4.343 9.70 30.0 10.8 1.23 1.76 33.0 6.33
XXS 0.750 0.655 4.063 11.3 33.6 12.1 1.55 1.72 38.6 5.62
6 in 6.625
5S 0.109 0.095 0.407 2.33 11.9 3.58 0.123 2.30 5.37 14.0 10S 0.134 0.117 6.357 2.73 14.4 4.35 0.153 2.30 9.29 13.7
Std. 40 40S 0.280 0.245 6.065 5.58 28.1 8.50 0.334 2.25 19.0 12.5 XS 80 80S 0.432 0.378 5.761 8.40 40.5 12.2 0.541 2.20 18.6 11.3
120 0.562 0.492 5.501 10.7 49.6 15.0 0.735 2.15 36.4 10.3 160 0.718 0.628 5.189 13.3 59.0 17.8 9.988 2.10 45.3 9.16
XXS 0.854 0.756 4.897 15.6 66.3 20.0 1.25 2.06 53.2 8.14
8 in 8.625
5S 0.109 0.095 8.407 2.92 26.5 6.13 0.073 3.01 9.91 24.1 10S 0.148 0.130 8.329 3.94 35.4 8.21 0.009 3.00 13.4 23.6 20 0.250 0.219 8.125 6.58 57.7 13.3 0.171 2.96 22.4 22.5 30 0.277 0.242 8.071 7.26 63.4 14.7 0.191 2.95 24.7 22.2
Std. 40 40S 0.322 0.282 7.981 8.40 72.5 16.8 0.224 2.94 28.6 21.7 60 0.406 0.355 7.813 10.5 88.8 20.6 0.289 2.91 35.6 20.8
XS 80 80S 0.500 0.438 7.625 12.8 106 24.5 0.364 2.88 43.4 19.8 100 0.593 0.519 7.439 15.0 121 28.1 0.441 2.85 50.9 18.8 120 0.718 0.628 7.189 17.8 141 32.6 0.551 2.81 60.6 17.6 140 0.812 0.711 7.001 19.9 154 35.6 0.639 2.78 67.8 16.7
XXS 0.875 0.766 6.875 21.3 162 37.6 0.699 2.76 72.4 16.1 160 0.906 0.793 6.813 22.0 166 38.5 0.730 2.75 74.7 15.8
10 in 10.750
5S 0.134 0.117 10.483 4.52 63.7 11.9 0.057 3.75 15.2 37.4 10S 0.165 0.144 10.420 5.49 76.9 14.3 0.071 3.74 18.7 36.9
Tabel 2 Lanjutan
10 in 10.750
20 0.250 0.219 10.250 8.26 114 21.2 0.109 3.71 28.0 35.7 30 0.307 0.269 10.136 10.1 138 25.6 0.135 3.69 34.2 34.9
Std. 40 40S 0.365 0.319 10.020 11.9 161 29.9 0.163 3.67 40.5 34.1 XS 60 80S 0.500 0.438 9.750 16.1 212 39.4 0.228 3.63 54.7 32.3
80 0.593 0.519 9.564 18.9 245 45.5 0.276 3.60 64.3 31.1 0.625 0.547 9.500 19.9 256 47.6 0.293 3.59 67.5 30.7 100 0.718 0.628 9.314 22.6 286 53.2 0.342 3.56 76.9 29.5 0.750 0.655 9.250 23.6 296 55.1 0.360 3.55 80.1 29.1 120 0.843 0.738 9.064 26.2 324 60.3 0.412 3.52 80.2 27.9 0.875 0.766 9.000 27.1 333 62.0 0.431 3.51 92.3 27.5 140 1.000 0.875 8.750 30.6 368 68.4 0.505 3.47 104 26.0 160 1.125 0.984 8.500 34.0 399 74.3 0.583 3.43 116 24.6
12 in 12.750
5S 0.165 0.144 12.420 6.52 129 20.3 0.050 4.45 19.6 52.5 10S 0.180 0.158 12.300 7.11 141 22.0 0.005 4.44 24.2 52.2 20 0.250 0.219 12.250 9.82 192 30.0 0.077 4.42 33.4 51.1 30 0.330 0.289 12.090 12.9 249 39.0 0.103 4.39 13.8 49.7
Std. 40S 0.275 0.328 12.000 14.6 279 43.8 0.118 4.38 49.6 49.0 40 0.406 0.355 11.038 15.7 300 47.1 0.128 4.37 53.5 48.5
XS 80S 0.500 0.438 11.750 19.2 362 56.7 0.160 4.33 65.4 47.0 60 0.562 0.492 11.626 21.5 401 62.8 0.182 4.31 73.2 46.0 0.625 0.547 11.500 23.8 439 68.8 0.204 4.29 80.9 45.0 80 0.687 0.601 11.376 26.0 475 74.5 0.227 4.27 88.5 44.0 0.750 0.665 11.250 28.3 511 80.2 0.250 4.25 96.2 43.0 100 0.843 0.738 11.064 31.5 562 88.1 0.285 4.22 107 41.6 0.875 0.766 11.000 32.6 579 90.8 0.298 4.21 111 41.1 120 1.000 0.875 10.750 36.9 642 101 0.348 4.17 125 39.3 140 1.125 0.983 10.500 41.1 701 110 0.400 4.13 140 37.5 160 1.312 1.149 10.126 47.1 781 123 0.481 4.07 160 34.9
14 in 14.000
10 0.250 0.219 13.500 10.8 288 36.5 0.064 4.86 36.7 62.0 20 0.312 0.273 13.375 13.4 315 45.0 0.080 4.84 45.7 60.6
Std. 30 0.35 0.328 13.250 16.1 373 53.3 0.097 4.82 54.6 59.7 40 0.438 0.382 13.125 18.7 429 61.4 0.114 4.80 63.4 58.6
XS 0.500 4.38 13.000 21.2 484 69.1 0.132 4.78 72.1 57.5
Tabel 2 Lanjutan
14 in 14.000
60 0.593 0.519 12.814 25.0 562 80.3 0.158 4.74 84.9 55.9 0.625 0.547 12.750 26.3 589 84.1 0.168 4.73 89.3 55.3 80 0.750 0.656 12.500 31.2 687 98.2 0.205 4.69 106 53.1 0.875 0.766 12.250 36.1 781 112 0.244 4.65 123 51.1 100 0.937 0.820 12.125 38.4 825 118 0.264 4.63 131 50.0 120 1.093 0.956 11.814 44.3 930 133 0.315 4.58 151 47.5 140 1.250 1.094 11.500 50.1 1030 147 0.369 4.53 170 45.0 160 1.406 1.230 11.188 55.6 1120 160 0.426 4.48 189 42.6
16 in 16.000
10 0.250 0.219 15.500 12.4 384 48.0 0.048 5.57 42.1 81.7 20 0.312 0.273 15.376 15.4 474 59.3 0.061 5.55 52.3 80.5
Std. 30 0.375 0.328 15.250 18.4 562 70.3 0.074 5.53 62.6 79.1 XS 40 0.500 0.438 15.000 24.4 732 91.5 0.100 5.48 82.8 76.5
0.625 0.547 14.750 30.2 894 112 0.127 5.44 103 74.1 60 0.656 0.574 14.688 31.6 933 117 0.134 5.43 108 73.4 0.750 0.655 14.500 35.9 1050 131 0.155 5.40- 122 71.5 80 0.843 0.738 14.314 40.1 1160 145 0.176 5.37 136 69.7 0.875 0.766 14.250 41.6 1190 149 0.184 5.36 141 69.1 100 1.031 0.902 13.938 49.5 1370 171 0.221 5.29 165 66.1 120 1.218 1.066 13.564 56.6 1560 195 0.268 5.23 192 62.2 140 1.438 1.258 13.124 65.8 1760 220 0.325 5.17 224 58.6 160 1.593 1.394 12.814 72.1 1890 237 0.368 5.12 245 55.9
18 in 18.000
10 0.250 0.219 17.500 13.9 519 61.0 0.038 6.28 47.4 104 20 0.312 0.273 17.376 17.3 679 75.5 0.048 6.25 59.0 103
Std. 0.375 0.328 17.250 20.8 807 89.6 0.058 6.23 70.6 101 30 0.438 0.382 17.124 24.2 932 104 0.068 6.21 82.2 99.7
XS 0.500 0.438 17.000 27.5 1050 117 0.078 6.19 93.5 98.3 40 0.562 0.492 16.876 30.8 1170 130 0.089 6.17 105 96.9 0.625 0.547 16.750 34.1 1290 143 0.099 6.15 116 95.4 60 0.750 0.656 16.500 40.6 1520 168 0.121 6.10 138 92.6 O.875 0.766 16.250 47.1 1730 192 0.143 0.06 160 89.9 80 0.937 0.820 16.126 50.2 1830 204 0.155 6.04 171 88.5 100 1.156 1.012 15.688 61.2 2180 242 0.196 5.97 208 83.7 120 1.375 1.203 15.250 71.8 2500 278 0.239 5.90 244 79.1
Tabel 2 Lanjutan
18 in 18.000
140 1.562 1.367 14.876 80.7 2750 305 0.278 5.84 274 75.3 160 1.781 1.558 14.438 90.8 3020 336 0.325 5.77 309 70.9
Tabel 3. Lampiran Modulus Elastisitas
Tabel 4. Lampiran Tegangan ijin
Hydrofour
Bak 1 Bak 2
PompaFilter 2
PompaFilter 2
Pompa Hydrant
Pmpa Joky
Ke Instalasi
Bak Aerasi dan
Sand Filter Carbon Active Filter
Safety Valve
Dari Pompa Sub Mersible Sumur Dari Pompa Sub Mersible Sumur
GAMBAR ISTALASI POMPA DAN PENGOLAHAN AIR
Ke Pembuangan
Gambar 1. Instalasi komponen hidran dalam rumah pompa
Gambar 2. Skema Gambar Sistem Perpipaan Hidran