Cara Menentukan Diameter Pipa
Beberapa Metode Perhitungan
ContohContoh-contoh kasus Perhitungan (Dalam Perpipaan Transmisi Dan Distribusi)? Distribusi)?
Ukuran Pipa dan Pengaruh (Hidrolis) Hidrolis) Pada Sistem 1
Metode Menentukan Diameter Pipa Formula / Rumus
Darcy Weisbach, Weisbach, Chezy, Chezy, Manning, Colebrook and White, Hazen Williams,
Alat Bantu
Nomogram TabelTabel-tabel Waterflow calculator (kalkulator berbentuk cakram) Software / piranti lunak: lunak Loop, Aleid, Pipes++, Loop, Watercad, Epanet,
2
Apa yang harus kita ketahui untuk menentukan diameter pipa? Parameter
Status
Debit
Tersedia
Jarak Horisontal (panjang pipa)
Direncanakan
Jarak Vertikal (elevasi) Kehilangan tekan
Direncanakan Dicari dengan rumus
Diameter
Diperoleh
3
Relevansi terhadap praktek di SAB Contoh-contoh Kasus dalam Perpipaan Transmisi & Distribusi
4
1. Berapa Debit Aliran Dalam Pipa ? Contoh :
Berapa Debit Aliran Sistem atau
Elv + 130 m
Kapasitas Sistem Transmisi (Q) ?
PMA
Q ?
Reservoir
apabila dipasang Pipa Transmisi
A
dengan Diameter sbg : Elv + 90 m
Ø 4” Ø 3” Ø 2½ ” Ø 2” Ø 1½“
Data : Elevasi PMA
: + 130 m
Elevasi Titik A
: + 90 m
Jarak PMA ke Resv di A : 3.5 km
Ø 11/4” Ø 1”
5
1. Berapa Debit Aliran Dalam Pipa ? Jawab :
Ø“?
Elv + 130 m
Formula Hazen Williams PMA
Q = 0.2785 x C x D
2,63
Reservoir
x S 0.54
A
Data :
Q=
0.2785 x C x D
2,63
x (∆ H/L) 0.54
10 6
Elevasi PMA : + 130 m Elevasi Titik A : + 90 m Jarak dari PMA : 3.5 km ke Resv A
Hasil :
Pakai nilai C = 120 Dengan pipa ND 75 mm (Ø 3” atau 79.2 mm), Maka: Maka:
Q=
Elv + 90 m
0.2785 x 120 x (79.2) 2,63 x ( (40/3.500)x100)0.54 10 6
Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø
4 “ …… 3 “ …… 2 ½” …… 2” …. 1 1/2” ….. 1 1/4” ….. 1” ....
Q = 6.43 ltr/dtk Q = 3.79 ltr/dtk Q = 2.35 ltr/dtk Q = 1.48 ltr/dtk Q = 0.81 ltr/dtk Q = 0.45 ltr/dtk Q = 0.25 ltr/dtk 6
1. Berapa Debit Aliran Dalam Pipa ? Hitung Menggunakan Tabel 1. Hitung Slope ∆ H / L
= 40 / 3.500
= 0.0114
maka Slope per 100 m = 0.01114 x 100 = 1.14 2. Misalkan untuk pipa Ø 3 , Dari kolom Ø 3, tarik garis vertikal ke bawah, cari hingga ketemu angka 1.14 Jika tidak ada, lakukan interpolasi dari nilai di atas dan di bawah nya yang terdekat Kemudian tarik garis horizontal ke kiri , Catat angka Debit Q !!
ND Q
65
2 1/2”
75
3”
V
hL/100
Ø 3”
-- 3.60 ltr/dtk
Ø 2 1/2” -- 2.20 ltr/dtk 3.50
1.12
??
1.14
4.00
1.43
Dan seterusnya !
7
2. Berapa Diameter Pipa Yang Ekonomis ? Contoh : Data Jumlah jiwa yg akan dilayani
= 1.100 jiwa
Kebutuhan air
= 60 ltr/jiwa/hari
Kebutuhan lain-lain
= 20%
Faktor hari maksimum (f hm)
= 1.15
Koefisien kekasaran pipa
= 120
Tentukan Diameter Pipa Transmisi ! Data Panjang dan Elevasi : D= [
3.59 x 10 6 x Q CxS
0.54
0.38
]
Elevasi PMA : + 130 m Elevasi Titik A : + 90 m Jarak dari PMA ke Resv di Ttitk A : = 3.5 km = 3.500 m 8
2. Berapa Diameter Pipa Yang Ekonomis ? Jawab :
Kapasitas Sistem Pipa Transmisi :
Kebutuhan air rata-rata (Q)
0.2785 x C x D 2,63 x S 0.54
= 1.100 x 60 / (24 x 60 x 60)
Q=
106
= 0.76 ltr/detik Kebutuhan lain-lain 20%
Ø 2” … Q transmisi = 1.48 ltr/dtk
= 1.2 x 0.76 ltr/dtk = 0.91 ltr/dtk Q hari maks, faktor 1.15 (Q hm))
Ø 2½” … Q transmsi = 2.35 ltr/dtk
= 1.15 x 0.91 = 1.05 liter/detik
Kecepatan Aliran dalam Pipa :
Slope (Q/1000)
= (40/3500)x100 = 1.14%
V=
Maka Diameter Pipa adalah = D =
[
3.59 x (10)6 x 1.05 120 x (1.14)0.54
0.38
]
(1/4) x 3,14 x (D/1000)2
Untuk pipa Ø 2” (1.48/1000)
D=
49.71
mm
Pipa ND 50 mm (Ø 2” atau 55.4 mm) Pipa ND 65 mm (Ø 2 1/2” atau 66 mm)
V=
(1/4) x 3,14 x (55.4/1000)2
Ø 2” ….V aliran = 0.61
m/dtk
Ø 2½” ….V aliran = 0.69 m/dtk 9
Hitung Menggunakan Tabel : 1.
Hitung debit (hari maks) = 1.15 x 0.91 = 1.05 ltr/dtk
2.
Hitung Slope ∆ H / L
= 40 / 3.500
= 0.0114 x 100 = 1.14
3. Start dari kolom Q Tarik garis vertikal ke bawah, cari hingga ketemu angka Q untuk 1.05 Jika tidak terdapat angka 1.05, lakukan interpolasi dari nilai di atas dan di bawahnya Kemudian tarik garis horizontal ke kanan, cari hingga ketemu angka 1.14 Jika tidak terdapat angka 1.14 , lakukan interpolasi , bulatkan ke kanan Terakhir, tarik garis vertikal ke atas .... Catat berapa diameter pipa Ø ” !! ND
40
1 1/2”
50
2”
65
2 1/2”
Q
V
hL/100
V
hL/100
V
hL/100
Contoh : Q 1.00 … 0,63 .... (Ø 2”) Q 1.10 … 0.77 ... (Ø 2”) 1.00
1.93
0.63
0.27
2.30
0.77
0.32
1.05 1.10
10
Skematisasi Aliran Masuk–Keluar Reservoir Ø 2½” … 2.35 ltr/dtk Ø 2”
… 1.48 ltr/dtk
TRANSMISI
RESERVOIR overflow
Inlet
DISTRIBUSI
outlet
Q rata-rata 0.91
ltr/dtk
Terjadi overflow (air dibuang) pada Reservoir Besarnya overflow pada kondisi rata-rata adalah :
Q
overflow
=Q
inlet
–Q
distrb rata-rata
Supaya tidak terjadi overflow, atur bukaan katub , katub-inlet-reservoir atau katub-outlet-sumber
11
BAGAIMANA KONDISI ALIRAN DALAM PIPA KALAU DEBIT SUMBER AIR TURUN/DROP MISAL MENJADI 0.85 ltr/dtk ?
Pipa Ø 2” dgn Q 1.48 ltr/dtk
Pipa Ø 2” dgn Q 0.85 ltr/dtk
Penurunan debit sumber air mengakibatkan aliran air dalam pipa menjadi tidak penuh, Kondisi ini mengakibatkan pipa menjadi seperti saluran terbuka biasa dan tidak bertekanan lagi !
12
PIPA DISTRIBUSI
13
Sistem Distribusi Merepresentasikan porsi bagian terbesar untuk investasi awal (45% sampai dengan 70% biaya) – reservoir, pompa, klorinasi, bak pelepas tekan
Idealnya, Idealnya, dirancang mempertahankan tekanan selama 24 jam setiap hari
dapat minimum
Setiap sambungan menggunakan meter
Mampu untuk melayani pada jam puncak
seharusnya
Program pemeliharaan penting untuk dilaksanakan untuk mereduksi dan memperbaiki kebocoran
Sistem Distribusi Jaringan distribusi dapat berupa jaringan “percabangan percabangan”” atau “loop” “loop”;; sistem “loop” disarankan untuk efisiensi hidrolik hidrolik..
Ukuran pipa didesain berdasarkan kebutuhan puncak puncak;; tekanan minimum untuk mencegah aliran balik balik;; head yang trsedia dari pompa atau reservoir reservoir;; minimum tekanan yang diterima oleh konsumen
15
RENCANA SISTEM BPSAB TIRTA MAYA ( Jumlah Jiwa yang akan dilayani 1.100 orang)
Resv
A
300 jiwa Elev + 40 m
Elev + 90 m
L = 500 m
C
L = 300 m
B
200 jiwa Elev + 60
BPSAB Tirta Maya : • Jumlah jiwa : 1.100 L = 1000 m • Rencana Cakupan : 100% • Faktor jam puncak (Qjp) : 1.75 • Data lain : Lihat pada gambar !
600 jiwa Elev + 20 m
D
Jumlah Penduduk
L
D Pipa
Kehilangan Tekan
Tinggi Garis Tekan (HGL)
Sisa Tekan
(Jiwa)
(m)
(inchi)
(m)
(m)
(m)
A–B
1.100
300
?
?
?
?
B–C
300
500
?
?
?
?
B–D
600
1.000
?
?
?
?
Jalur Pipa
16
SKEMATIK DISTRIBUSI KEBUTUHAN AIR Resv
A
Elev + 90 m
B
300 jiwa Elev + 40 m L = 500 m
C
L = 300 m 200 jiwa Elev + 60
L = 1000 m 600 jiwa Elev + 20 m
D
17
Langkah Penyelesaian : 1. Hitung kebutuhan air untuk Blok B, Blok C dan Blok D pada Jam Puncak (Q jp) ! Blok B : Jumlah Penduduk = 200 jiwa (asumsi kebutuhan air : 60 ltr/jiwa/hari) Kebutuhan air rata-rata Q = (200x60) / (24x60x60) = 0.139 ltr/dtk Kebut air pada jam puncak (Q jp) = 1.75 x 0.138 = 0.24 ltr/dtk Blok C : Kebut. air Qjp untuk Blok C dgn 300 jiwa = 0.36 ltr/dtk
Blok D : Kebut. air Qjp untuk Blok D dgn 600 jiwa = 0.73 ltr/dtk
Total Blok B , C dan D : Total Qjp untuk Blok B , C dan = 1.34 ltr/dtk
18
2.
Berapa Diameter pipa untuk jalur
A–B
(panjang L = 300 m) ?
• Debit jam puncak jalur pipa A – B = 1.34 ltr/dtk • Berapa diameter pipa jalur A-B ? Trial and error, coba-coba masukkan beberapa ukuran diameter pipa (Gunakan tabel kehilangan tekanan !)
o Kehilangan tekanan dgn Pipa Dia. 25 mm (Ø 1 ”) = 300/100 x 27.33 = 81.99 m Total hL (mayor + minor) = 1.1 * 81.99 = 90.19 m
D
25
30
40
50
Q
o Kehilangan tekanan dengan Pipa Dia. 30 (Ø 1 ¼”) = 300/100 x 9.28 = 27.84 m Total hL = 1.1 x 27.84 = 30.62 m o Kehilangan tekanan dgn Pipa Dia. 40 mm (Ø 1½”)
1.30
3.13
1.40
= 300/100 x 3.13 = 9.39 Total hL = 1.1 x 9.39 = 10.33 o Kehilangan tekanan dgn Pipa Dia. 50 mm (Ø 2”) = 300/100 x 1.02 = 3.06 Total hL = 1.1 x 3.06 = 3.37
19
3. Berapa Sisa Tekan di
B ?
Trial and error, coba-coba masukkan beberapa ukuran pipa Data : Elevasi A = +90m , Elevasi B = +60, Misal tinggi air di Reservoir = 1 m, maka :
Garis Tinggi Tekanan (HGL) di A = 90 + 1 m = 91 m Tinggi Tekanan tersedia utk jalur A-B = 90 – 60 = 30 .. 30 m + 1 m = 31 m
Untuk pemasangan pipa dengan Dia. 25 mm , HGL di B = Diam. pipa
91 – 90.19 = 0.81 m hL pipa A - B
HGL di B
Sisa Tekan di B
Ø 25 ( 1” )
90.19
91 – 90.19 = 0.81
0.81 – 60 = - 59.19
Ø 30 (1 ¼”)
30.62
91 - 30.62 = 60.38
60.38 - 60 = 0.38
Ø 40 ( 1 ½”)
10.33
91 – 10.33 = 80.67
80.67 - 60 = 20.67
Ø 50 (2’)
3.37
91 – 3.37 = 87.63
87.63 - 60 = 27.63
Jika digunakan pipa Dia. 25 mm (Ø 1”), tekanan di B akan negatif ( - 59.19 m ) !! 20
4. Berapa Diameter pipa jalur
B-C
?
dan Sisa tekan di
C
?
• Debit jam puncak untuk jalur B-C = 0.36 ltr/dtk • Elevasi di B = +60 m , Elevasi di C = +40 m , Panjang jalur B-C = 500 m • Jika dipilih jalur pipa A – B menggunakan pipa Ø 1 1/2” , maka : Sisa Tekan di B=20.67, Tinggi Garis Tekanan (HGL) di B= 60+20.67= 80.67 m • Trial and error, coba-coba masukkan untuk beberapa diameter hL pipa B- C (m)
Tinggi Garis Tekan, HGL (m) di C
Sisa Tekan (m) di C
Ø 25 ( 1” )
2.45 x 500/100 x 1,1 = 13.48
80.67 – 13.48 = 67.19
67.19 – 40 = 27.19
Ø 30 (1 ¼”)
0.83 x 500/100 x 1.1 = 4.57
80.67 - 4.57 = 76.1
76.1 – 40 = 36.1
Ø 40 ( 1 ½”)
0.28 x 500/100 x 1.1 = 1.54
80.67 – 1.54 = 79.13
79.13 – 40 = 39.13
Ø 50 (2’)
0.09 x 500/100 x 1.1 = 0.50
80.67 – 0.50 = 80.17
80.17 – 40 = 40.17
Dia pipa
Angka dari tabel, interpolasi
21
5. Berapa Diameter pipa jalur B - D ?
dan Sisa tekan di
D
?
• Debit jam puncak untuk jalur B-C = 0.73 ltr/dtk • Elevasi di D = +40 m , Elevasi di B = +60 m , panjang = 1.000 m • Jika jalur pipa A – B menggunakan pipa Dia. 1 2” , maka : Sisa Tekan di B = 20.67 m , Tinggi Tekanan (HGL) di B = 60 + 20.67 = 80.67 m • Trial and error, coba-coba masukkan untuk beberapa diameter
hL pipa B- D
Tinggi Garis Tekan, HGL (m) di D
Sisa Tekan (m) di D
Ø 25 ( 1” )
8.68 x 1000/100 x 1.1 = 95.48
80.67 – 95.48 = - 14.81
- 14.81 – 20 = - 34.81
Ø 30 (1 ¼”)
2.95 x 1000/100 x 1.1 = 32.45
80.67 – 32.45 = 48.22
48.22 – 20 = 28.22
Ø 40
0.99 x 1000/100 x 1.1 = 10.89
80.67 – 10.89 = 68.78
68.78 – 20 = 48.78
0.32 x 1000/100 x 1.1 = 3.52
80.67 - 3.52 = 77.15
77.15– 20 = 57.15
Dia pipa
(1 ½”)
Ø 50 (2’)
22
D Pipa
Khlgn Tekan hL
Tinggi Garis Tekanan ,HGL
Sisa Tekan
(m)
(inchi)
(m)
(m)
(m)
1.100
300
1½“
10.33
80.67
20.67
B–C
300
500
1“
13.48
67.19
27.19
B–D
600
1.000
1¼“
32.45
48.22
28.22
Jalur
Jmh Pddk
L
(Jiwa)
A–B
Pipa
Garis Tinggi Hidrolis (HGL) Jalur Pipa A-B-D
Tinggi (M)
90
60
30
0 0
100
A
200
300
B
400
500
600
700
800
Jarak (M)
900
1000 1100 1200 1300
D 23
SOAL :
RENCANA SISTEM BPSAB TIRTA MAYA ( Jumlah Jiwa yang akan dilayani 1.300 orang)
Resv
A
300 jiwa Elev + 40 m
Elev + 90 m
+ 110
L = 500 m
C
L = 300 m 200 jiwa Elev + 60
B BPSAB Tirta Maya : • Jumlah jiwa : 1.300 • Rencana Cakupan : 100% • Faktor jam puncak (Qjp) : 1.75 • Data lain : Lihat pada gambar !
L = 1000 m 600 jiwa Elev + 20 m
D L = 400 m 200 jiwa Elev + 30 m
Jumlah Penduduk
L
D Pipa
Khlgn Tekan
Tinggi Garis Tekan (HGL)
(Jiwa)
(m)
(inchi)
(m)
(m)
(m)
A–B
1.300
300
?
?
?
?
B–C
300
500
?
?
?
?
B–D
800
1.000
?
?
?
?
D-E
200
400
?
?
Jalur Pipa
Sisa Tekan
?
E
24
Harga Pipa & Valve (Sept ‘09) HARGA 4 m’ PVC (Rucika)
Per Panjang
No
Inchi
mm
PAV (Maspion)
AW , SNI 1
½
2
¾
3
16
6 m‘ Pipa Besi A
Ball Valve lokal-1
Gate valve
lokal-2
17,000
22,000
91,500
106,000
40,000
20
20,500
26,000
118,500
135,000
52,000
1
25
25,500
38,000
184,000
185,000
82,000
4
1¼
30
36,000
51,000
236,000
5
1½
40
47,000
66,000
275,000
6
2
50
70,000
94,000
374,000
7
2½
65
90,000
8
3
75
9
4
100
70,000
120,000 165,000
185,000
210,000
543,000
298,000
315,000
120,000
530,000
128,000
185,000
680,000 2,241,000
970,000
915,000
187,000
283,000
983,000 3,472,000
1,754,000 2,707,000
25
Standar SNI
Diameter Luar (mm) 32 40 50 63 75 90 110
Ukuran Ketebalan Dinding Pipa (mm) S -10 S – 12,5 Kuat Tekan T = 10 kg/cm2 T = 10 kg/cm2 T = 12,5 kg/cm2 1,6 1,9 2,4 3,0 2,4 3,6 2,9 4,3 3,5 5,3 4,2
26
