Select Page

PENDAHULUAN

Air merupakan salah satu sumber kehidupan makhluk hidup di Dunia ini. Sifat alami aliran air adalah mengalir dari tempat tinggi ke tempat rendah. Untuk mengoptimalkan aliran air agar memenuhi kebutuhan yang diinginkan, maka diperlukan sistem pemipaan dan pompa yang sesuai dan effisien dalam men-suplai air tersebut. Berdasarkan kenyataan di lapangan, dimana tidak terdapat data-data sekunder yang bisa mendukung proses maintenance, juga untuk mengetahui sejauh mana kenyataan effisiensi sistem pemompaan yang terpasang, serta kebutuhan air bersih yang diperlukan oleh sebuah Gedung kantin berlantai 3. Sistem yang akan dianalisa melingkupi reservoir (Ground tank), sistem pemipaannya sampai ke tangki penampungan air yang berada di atap.

1.1 Sistem Pemipaan

Sistem pemipaan adalah suatu sistem jaringan pipa yang terpasang pada suatu rangkaian yang mempunyai fungsi untuk menyalurkan fluida. Komponen dalam system pemipaan meliputi pipa, flange, fitting, pembautan, gasket, valve, dan bagian-bagian dari komponen pemipaan lainnya. Ini juga termasuk gantungan pipa dan suport dan item lainnya yang diperlukan untuk mencegah tekanan dan tegangan berlebih dari komponen- komponen yang bertekanan. Berikut komponen sistem pemipaan:

a) Pipa

Pipa yaitu didefinisikan sebagai lingkaran panjang dari, logam, metal, kayu dan seterusnya, yang berfungsi untuk mengalirkan fluida (air, gas, minyak dan cairan lain) dari suatu tempat ke tempat lain sesuai dengan kebutuhan yang dikehendaki.

b) Nominal Pipe Size (NPS)
Nominal Pipe Size (NPS) adalah penanda ukuran pipa berdimensi. Hal ini menunjukkan standar ukuran pipa bila diikuti dengan jumlah penunjukan ukuran tertentu tanpa simbol inch. Diameter Nominal (DN) juga merupakan penanda ukuran pipa berdimensi dalam satuan metric.

Tabel 1. Pipe size designators: NPS and DN

pipe size designator

c) Flange

Flange adalah sebuah mekanisme, yang menyambungkan antar element pemipaan. Fungsinya flange, agar element tersebut lebih mudah di bongkar pasang tanpa mengurangi kegunaan untuk mengalirkan fluida pada pressure yang tinggi.

d) Valve

Katup atau valve, adalah sebuah alat untuk mengatur aliran suatu fluida dengan menutup, membuka atau menghambat laju aliran fluida, contoh katup adalah keran air.

e) Fitting

Fitting adalah salah satu komponen pemipaan yang memiliki fungsi untuk merubah, menyebarkan, membesar atau mengecilkan aliran. Fitting merupakan salah satu pemain utama dalam pemipaan. Fitting bukanlah Nama untuk individu, melainkan Nama yang digunakan untuk pengelompokan. Adapun Jenis Fitting antara lain: Elbow, Cross (Silang), Reducer, Tee, Cap (Penutup), Elbowlet.

gambar fiiting pipa

Gambar 1. Fitting

1.2 Pompa

Pompa adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan suatu cairan dari suatu tempat ke tempat lain dengan cara mengalirkan fluida. Kenaikan tekanan cairan tersebut dibutuhkan untuk mengatasi hambatan-hambatan selama pengaliran. Satu sumber umum mengenai terminology, definisi, hukum dan standar pompa adalah Hydraulic Institute Standards dan telah disetujui oleh American National Standards Institute (ANSI) sebagai standar internasional.

1.3 Klasifikasi Pompa

Klasifikasi pompa berdasarkan tipe didefiniskan oleh Hydraulic Institute.

klasifikasi pompa

Gambar 2. Klasifikasi Pompa

1.4 Pompa Sentrifugal (Centrifugal Pump)

Pompa Sentrifugal merupakan pompa non positive displacement yang menggunakan gaya sentrifugal untuk menghasilkan head untuk memindahkan zat cair.

pompa sentrifugal

Gambar 3. Pompa Sentrifugal

Pompa sentrifugal memiliki konstruksi yang membuat aliran fluida yang keluar dari impeller akan melalui sebuah bidang tegak lurus poros pompa.

1.5 Sifat Aliran Fluida Pada Pipa

  • Aliran Laminer
    Aliran fluida jenis ini akan terjadi apabila kecepatan fluida yang mengalir melalui pipa rendah, maka gerakan alirannya akan konstan (steady) baik besarnya maupun arahnya pada sembarang titik. Aliran laminer dapat diketahui dari perhitungan Reynold Number.

rumus laminer

sifat sifat air

  • Aliran Turbulen

Aliran ini terjadi apabila kecepatan fluida tinggi, aliran tidak lagi steady namun bervariasi baik besar maupun arahnya pada sembarang titik. Aliran akan bersifat turbulent jika hasil perhitungan Reynold Number (Re) diatas 4000 (Re > 4000, aliran turbulen).

  • Head Instalasi

Head pompa adalah energi per satuan berat fluida yang diberikan oleh pompa sehingga fluida tersebut dapat mengalir dari suction ke discharge. Head pompa disini meliputi:

  • Head Statis.

Head Statis Meliputi :
o Pressure Head: Merupakan energi yang terdapat pada fluida akibat perbedaan tekanan antara suction reservoir dengan discharge reservoir.

o Elevation Head: Merupakan head yang disebabkan oleh adanya perbedaan ketinggian dari permukaan fluida di suction reservoir dengan permukaan fluida di discharge reservoir dengan sumbu pompa sebagai acuannya. Ada dua macam instalasi pada pipa suction, yaitu: Suction Head. Suatu instalasi pipa suction dimana permukaan fluida terletak diatas sumbu pompa. Bersarnya elevation head adalah:

elevation head

  • Head Dinamis

Head dynamis merupakan head pompa yang terdiri dari:

  • Velocity Head

Merupakan head yang disebabkan oleh adanya perbedaan kecepatan fluida di suction reservoir dengan di discharge reservoir.

  • Head Loss

Head Loss adalah sutu kerugian aliran yang terjadi sepanjang saluran pipa, baik itu pipa lurus, belokan, saringan, katup dan sebagainya. Head Loss dapat digolongkan menjadi dua, yaitu:

  1. Head Loss Mayor

Merupakan suatu kerugian aliran yang disebabkan oleh adanya gesekan antara fluida dengan dinding saluran pipa lurus. Besarnya head loss mayor dapat dihitung menggunakan persamaan Darcy-Weysbah sebagai berikut:

Darcy-Weysbah

Besarnya koefisien gesek (f) dapat diketahui dari jenis aliran yang terjadi. Untuk aliran laminer, besarnya koefisien gesek (f) dapat dihitung dengan persamaan:

rumus 1

Untuk aliran turbulen, besarnya koefisien gesek (f) dapat dihitung dengan persamaan Darcy. Rumus ini berlaku atas dasar kerugian head untuk panjang pipa ratusan meter.

rumus 2

Dimana:

D = diameter dalam pipa ()
dapat juga dicari melalui Moody Diagram

dengan menarik garis harga Re diplotkan harga Relative Roughness

 rumus 3

ii. Head Loss Minor

Kerugian aliran yang disebabkan oleh adanya gesekan yang terjadi pada komponen tambahan (asesoris) seperti elbow, katup, fitting dan lain sebagainya sepanjang jalur perpipaan. Besarnya head loss minor tergantung dari koefisien tahanan (f) asesoris yang digunakan.

rumus 4

  • Head Total Instalasi
    Merupakan pejumlahan dari head statis dengan head dynamis. Head ini menyatakan besarnya kerugian yang harus diatasi oleh pompa dari seluruh komponen-komponen yang ada. Head total instalasi dapat dinyatakan dalam persamaan berikut:

rumus 5

1.6 Kavitasi

Kavitasi adalah gejala menguapnya zat cair yang mengalir, karena tekanannya berkurang sampai dibawah tekanan uap jenuhnya sehingga akan timbul gelembung-gelembung uap zat cair. Jika pompa dijalankan terus-menerus dalam keadaan kavitasi, akan menyebabkan kerusakan terhadap area impeler, sehingga pada akhirnya terjadi erosi. Turunnya performance, timbulnya suara dan getaran, serta rusaknya pompa merupakan kerugian-kerugian dari timbulnya kavitasi.

1.7 Net Positive Suction Head (NPSH)

Head isap positif net (NPSH) merupakan ukuran dari head suction terendah yang memungkinkan bagi cairan untuk tidak mengalami kavitasi. Ada dua macam NPSH, yaitu:

a) Net Positive Suction Head Available (NPSHA) NPSHA dapat dirumuskan:

rumus 6

b) Net Positive Suction Head Require (NPSHR) NPSHR dapat dirumuskan:

rumus 7

1.7 Kapasitas Aliran Air

Jumlah air yang mengalir dalam satuan volume perwaktu. Besarnya debit dinyatakan dalam satuan meter kubik per detik (m3/s). Dalam penggunaan setiap hari, konsumsi standr perjam untuk perencanaan dapat dihitung dari konsumsi harianmaksimum perorang dibagi 24 (jam/hari) dan ditambah 50%. Harga tersebut diperlukan untuk menentukan distribusi air standar.

Tujuan dari Penelitian ini yaitu memilih spesifikasi pompa yang effisien untuk suplai air bersih pada gedung kantin berlantai 3 di PT Astra Daihatsu Motor.

Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini mengetahui kapasitas pompa yang sesuai untuk gedung kantin berlantai 3 dan dapat merancang sistem pemipaan yang digunakan untuk gedung berlantai 3.

2. METODE PENELITIAN

Sistematika penelitian ini digambarkan dalam diagram alir berikut:

rumus 8

2.1 Teknik Pengumpulan Data

Teknik yang dilakukan untuk melakukan penelitian ini adalah:
a) Penelitian Kepustakaan (Library Research) Mempelajari berbagai buku yang menjadi referensi khususnya dalam sistem pemipaan dan analisa pemilihan pompa, baik yang ada dalam perusahaan maupun mata kuliah sehingga diperoleh teori-teori pendukung yang digunakan untuk menyelesaikan tugas akir ini.

b) Penelitian Lapangan (Field Research) Kegiatan ini dimaksudkan untuk mengetahui kondisi sebenarnya perencanaan instalasi serta peralatan yang akan digunakan. Dengan didampingi pembimbing lapangan, diharapkan ada komunikasi dua arah yang dapat memberikan gambaran secara jelas dan terperinci dalam memperoleh data-data yang diperlukan untuk melakukan analisa perhitungan.

c) Diskusi

Metode ini dimaksudkan untuk mengarahkan dalam menyelesaikan laporan dan memberikan masukan dalam menentukan langkah-langkah untuk melakukan analisa. Metode ini dilakukan bersama pembimbing dan rekan-rekan penulis supaya mencapai hasil yang maksimal.

2.2 Tempat Pengambilan Data

Tempat yang dan waktu penelitian dilakukan pada:
Tempat: PT Astra Daihatsu Motor, Gedung Kantin Assembly Plant.

Waktu: September2015–Desember2016

2.3 Analisa Data

Analisa data yang dipakai mengunakan metode sebagai berikut:
a) Perhitungan teoristis
b) Perhitungan teoristis dibandingkan dengan

actual di lapangan.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Perhitungan Kapasitas Aliran Air

Berdasarkan acuan dari hasil pengkajian Puslitbang Permukiman Dep. Kimpraswil tahun 2010 dan Permen Kesehatan RI No.: 986/Menkes/Per/XI/1992, maka cara perhitungan total kapasitas aliran dapat dihitung berdasarkan standar tabel kebutuhan air per orang per hari:

rumus 9

Perencanaan sistem pemipaan ini ditujukan pada gedung Restoran dengan jumlah kursi orang. Sesuai dengan buku acuan dari Sularso maka untuk perhitungan kebutuhan air per jam harus dibagi 24 dan kemudian ditambah 50%, sehingga didapat debit air sebagai berikut:

rumus 10

3.2 Perhitungan Reservoir

Perhitungan reservoir bawah menggunakan perencanaan agar mampu menyediakan kebutuhan air dalam 1(satu) hari dan ditambahkan faktor safety 0.25, sehingga didapat:

rumus 11

Desain reservoir bawah yang sudah dibuat untuk gedung tersebut terdiri dari 3 buah Reservoir total kapasitasnya 350 m3 sehingga reservoir bawah ini mencukupi untuk kebutuhan air bersih.

Sedangkan untuk volume reservoir yang ada di atap gedung beban puncak yang terjadi selama 60 menit, sehingga tangki atap harus mampu menyediakan air selama 60 menit :

rumus 12

Menyesuaikan ukuran tangki yang ada dipasaran maka dipilih tangki dengan kapasitas 2000 ltr dan diberikan cadangan 2 buah tangki lagi. Reservoir atas mencukupi untuk sistem tersebut.

3.3 Perhitungan Desain Instalasi Sistem Pemipaan

Desain instalasi pipa ini adalah desian sistem pemipaan dari tempat penampungan air di lantai dasar menuju ketempat reservoir yang ada di atap gedung.

rumus 13

rumus 14

.rumus 15

rumus 16

3.4 Perencanaan dan Perhitungan

Diameter Pipa Air

Perencanaan diameter pipa ini, untuk kecepatan aliran V, asumsi kecepatan aliran V = 1.0 m/s, sehingga didapat Diameter pipa sebagai berikut:

rumus 17

rumus 19

rumus 20

rumus 21

rumus 22

rumus 23

c) Head Loss
Pada sistem pemipaan di Gedung Kantin berlantai 3 Head Loss yang diukur sebagai berikut:

  1. Head Kerugian Dalam Pipa

  2. Head Kerugian Pembesaran &

    Pengecilan Pipa

  3. Head Kerugian Pada Belokan

  4. Head Kerugian Pada Percabangan Te

    Head Kerugian Pada Valve (Gate, CheckHead Kerugian Pada Strainer

Berrdasarkan hasil perhitungan yang dilakukan maka Head Total yang terjadi:

rumus 24

Berdasarkan Diagram Pemilihan Pompa Standard maka didapat Pompa dengan spesifikasi seperti ditunjukkan pada Gambar 9. Pompa yang dipilih adalah: 40 x 32A2 – 5 0,75. Arti dari kode tersebut adalah:

  •   40 = Diameter isap (40 mm)

  •   32 = Diameter buang (32 mm)

  •   A = Type rumah

  •   Jumlah katub = 2, katubnya 2 dan 3000rpm

  •   5 = Frekuensi (50 Hz)

  •   Daya motor = 0,75 kW (= 1,0058 HP)

rumus 25

Pompa yang terpasang pada sistem pemipaan gedung tersebut adalah Pompa Sentrifugal:
 Merk: EBARA

 Kapasitas: 100 Ltr/min
 Power: 3HP / 50Hz / 3Phase / 2870Rpm / 380

V
 Head: 30 m

Jumlah pompa yang terpasang pada sistem total ada 2 unit (1 pompa utama, dan yang 1 pompa cadangan).

e) Perhitungan NPSH
NPSH dihitung untuk mengetahui kinerja pompa untuk problem kavitasi. Syarat kerja Pompa tidak mengalami kavitasi adalah NPSH yang tersedia > NPSH yang diperlukan.

rumus 26

rumus 27

rumus 28

Sehingga pompa tersebut dapat bekerja tanpa mengalami kavitasi.

4. KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil perhitungan dari sistem pemipaan air bersih yang ada di gedung kantin lantai 3 PT Astra Daihatsu Motor maka, dapat disimpulkan sebagai berikut:

  1. a)  Untuk memenuhi kebutuhan air bersih pada gedung kantin lantai 3 yang berisi 1.900 pegawai, debit air yang dibutuhkan adalah 0,0296874 m3/min.

  2. b)  Kebutuhan reservoir atas 1.781 ltr dan reservoir bawah 53.437,3 ltr, sedangkan reservoir atas yang tersedia 2 unit dengan ukuran masing – masing 2.000 ltr dan reservoir bawah ada 3 unit dengan total 350.000 ltr.

  3. c)  Total head loss yang terjadi pada sistem pemipaan tersebut sebesar 2,0136539 m.

  4. d)  Berdasarkan hasil perhitungan, spesifikasi

    pompa yang sesuai untuk sistem pemipaan pada gedung tersebut adalah 40 x 32 A2 – 5 0,75. Yang berarti sebagai berikut:

  5.   Diameter isap = 40 mm

d

  Diameter buang = 32 mm

 

  Type rumah = A

 

Jumlah katub = 2 (berarti katubnya 2 dan 3000 rpm)

Frekuensi = 50 Hz
Daya motor = 0,75kW (=1,0058 HP) Pompa yang terpasang adalah Pompa centrifugal merk “EBARA” kapasitas 100 ltr/min, Power 3HP / 50 Hz / 2870 rpm / 380 V, dan Head sebesar 30 m.

e). Head total hasil perhitungan sebesar 15,94 m. Sedangkan pompa yang terpasang berjumlah 2 unit. Sehingga pompa tersebut dapat memenuhi kebutuhan pada sistem.

f). NPSHa yang tersedia (14,119 m) > NPSHr yang dibutuhkan (0,47763 m) Sehingga pompa bekerja tanpa mengalami kavitasi

 

 4.2 SARAN

Berdasarkan hasil dari perhitungan sistem dan pompa yang sudah tersedia, penulis memberikan saran bahwa:

  1. a)  Untuk pemeliharaan pompa pada gedung

    kantin berlantai 3, apabila terjadi kerusakan dan harus dilakukan penggantian, maka pompa dapat diganti menggunakan pompa tipe 40 x 32A2 – 5 0,75.

  2. b)  Dalam pemilihan pompa air bersih, harus memperhitungkan Debit air yang dibutuhkan, perencanaan sitem pemipaan, kerugian yang terjadi pada setiap komponen, sehingga dapat mengetahui head total pompa yang dibutuhkan.

  3. c)  Dengan hasil laporan tugas akhir ini, diharapkan bisa menjadikan referensi untuk mendesign sistem pemipaan dan memilih pompa air bersih untuk gedung berlantai 3.

DAFTAR PUSTAKA

  1. [1].  Tahara, Haruo., dan Sularso. 2000. Pompa dan Kompresor. Jakarta: PT. Pradaya Paramita.

  2. [2].  Dietzel, Fritz. 1996. Turbin Pompa dan Kompresor. Aih Bahasa Dakso Sriyono. Jakarta: Erlangga.

  3. [3].  Hertanto, Teguh Puji Ir. 2013. Sistem Pemipaan. Jakarta: Universitas Mercubuana Fakultas Teknik.

  4. [4].  Sirawan, Yudi. 2008. Sistem Pemipaan. Surabaya: Universitas Negeri Surabaya.

  5. [5].  Selecting Centrifugal Pump. 2005.

Frankenthal,

Aktiengesellschaft. [6]. Kusuma, Yuriadi

Germany:

KSB

Ir. 2014. Perancangan Sistem Plumbing, Jakarta: Universitas Mercu

Buana.

  1. [7].  SNI 03-7065-2005 Tata Cara Perencanaan

    Sistem Plambing

  2. [8].  ASTM A53 Grade A and B Standard Pipe Schedule 40.