Cara Menentukan Diameter Pipa 1g6y6s

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