Cara Menentukan Diameter Pipa [PDF]

Citation preview

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