View
5
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Air
Air adalah zat atau unsur penting bagi semua bentuk kehidupan yang
diketahui sampai saat ini di bumi, tetapi tidak di planet lain dalam sistem tata
surya dan menutupi hampir 71% permukaan bumi. Wujudnya bisa berupa cairan,
es (padat) dan uap/gas. Dengan kata lain karena adanya air, maka bumi
merupakan satu - satunya planet dalam tata surya yang memiliki kehidupan
(Parker, 2007;Robert J. Kodoatie).
Tabel 2.1 Tetapan fisik air pada temperatur tertentu
(https://id.wikipedia.org/wiki/Air)
5
2.1.1 Mata air
Mata air adalah sebuah keadaan alami dimana air tanah mengalir keluar
dari akuifer menuju permukaan tanah. Mata air dapat terjadi karena air permukaan
meresap kedalam tanah dan menjadi air tanah, kemudian mengalir melalui retakan
dan celah di dalam tanah yang dapat berupa celah kecil sampai gua bawah tanah.
Air tersebut pada akhirnya akan menyembur keluar dari bawah tanah menuju
permukaan dalam bentuk mata air. Keluarnya air menuju permukaan tanah, dapat
merupakan akibat dari akuifer terbatas, dimana permukaan air tanah berada
dielevasi yang lebih tinggi dari tempat keluar air
(https://id.wikipedia.org/wiki/Mata_air).
Gambar 2.1 Mata air (Parker, 2007;Robert J. Kodoatie).
2.1.2 Air baku
Air baku adalah air yang dijadikan sebagai sumber untuk pengolahan air
bersih. Air baku dapat berasal dari berbagai macam sumberdaya air. Menurut
Peraturan Mentri Kesehatan RI Nomor : 41 6/Menkes/Per/IX/1990 pengertian air
6
bersih adalah air yang digunakan untuk keperluan sehari - hari yang kualitasnya
memenuhi syarat - syarat kesehatan dan dapat diminum apabila telah dimasak.
2.2 Standar Kebutuhan Air Rumah Tangga
Air merupakan kebutuhan pokok manusia untuk menunjang segala
aktivitasnya. Dalam lingkungan rumah tangga air dipergunakan dalam berbagai
macam. Contoh kebutuhan air untuk rumah tangga adalah : Minum, memasak,
mandi, mencuci, dan berbagai bentuk kegiatan lainnya.
Tabel 2.2 Kebutuhan Air Rumah Tangga menurut Kegunaannya (Dalam %)
Kegunaan Prsentase
Minum dan Memasak
Wudhu
Bersih – bersih
Cuci Pakaian
Mandi, Buang Air/WC
Lain-lain
5
5-15
3,5
15
60
0-12,5
Total 100%
Tabel 2.3 Standar Kebutuhan Air Departemen Pekerjaan Umum
Keperluan Konsumsi
Mandi, cuci, kaskus
Minum
Cuci Pakaian
Kebersihan Rumah
Tanaman
Cuci kendaraan
12,0
2,0
10,7
31,4
11,8
21,1
7
Keperluan Konsumsi
Wudhu
Lain-lain
16,2
21,7
Total 126,9
2.3 Fluida Dalam Pipa
2.3.1 Persamaan Kontinyuitas
Persamaan kontinuitas adalah persamaan yang menghubungkan kecepatan
fluida dalam dari satu tempat ke tempat lain.( https://fluidadinamis.weebly.com)
Rumus :
Untuk fluida incompresible :
Q = v1 . A1 = v2 . A2
Maka,
Q = v . A
Dimana : Q = kapasitas fluida (m3/det)
V = kecepatan aliran (m/det)
A = luas penampang saluran (m2)
= kerapatan massa fluida (kg/m3)
fluida yang inkonpresibel atau massa jenisnya tetap, maka persamaa itu
menjadi: A1.v1 = A2.v2 Menurut persamaan kontinuitas, perkalian antara luas
penampang dan kecepatan fluida pada setiap titik sepanjang tabung aliran adalah
8
konstan. Persamaan diatas menunjukkan bahwa kecepatan fluida berkurang ketika
melalui pipa lebar dan bertambah ketika melewati pipa sempit.
Gambar 2.2 Ilustrasi persamaan Kontinyuitas
2.3.2 Persamaan Bernoulli
Hukum Bernoulli menyatakan bahwa semakin besar kecepatan fliuda,
semakin kecil tekanannya dan begitu juga sebaliknya, semakin kecil kecepatan
fluida,semakin besar tekanannya. Bernoulli menggunakan dasar matematika untuk
merumuskan hukumnya.
A1
A2
v1
v2
Z1
Z2
p1
p2
2
1 Garis dantum nol
tan2
.2
konsvzgp
9
Gambar 2.3 Ilustrasi persamaan Bernoulli
Rumus :
(𝜌1
𝜌1+ 𝑔. 𝑧1 +
𝑣12
2 ) = (
𝜌2
𝜌2+ 𝑔. 𝑧2 +
𝑣22
2 )
Persamaan bearnoulli secara umum :
dimana :
HL = head losses (kerugian head)
= berat jenis (N/m3)
g = Grafitasi bumi (m/s2)
p = tekanan
gvzp
gvzp
gvz
gp
gvz
gp
222.2.
22
22
21
11
22
22
22
11
1
1
tan2
2
konsg
vzp
10
z = elevasi (m)
= berat jenis air ( 10000 N/m3), jika grafitasi diambil 10 m/dtk2
Kesetimbangan Energi
Energi diruas kiri = Energi diruas kanan
Besar energi fluida masuk = Besar energi fluida keluar
Gambar 2.4 Ilustrasi Kesetimbangan energi
Energi Input = Energi Output
Persamaan energi
A1
A2
v1
v2
Z1
Z2
p1
p2
2
1 Garis dantum nol
Losses
gvzpHL
gvzp
.2.2
22
22
21
11
)21(22
22
22
21
11 losses
gvzp
gvzp
11
2.4 Persamaan Head Losses
a) Bilangan Reynold
Dimana : = kerapatan massa (kg/m3)
µ = viskositas dinamik (pa dtk)
v = kecepatan (m/det)
D = diameter pipa (m)
n = viskositas kinematik (m2/dtk)
Untuk aliran laminer dimana Re < 2300.
Untuk aliran turbulen dimana Re > 2300.
b) Koefisien Gesek
Koefisien gesek adalah Faktor gesekan yang terjadi pada
pipa atau saluran
Untuk Aliran Laminer koeffisien hambatan :
nDvDv ...Re
)()()(nun
Re64f
12
Untuk Aliran Turbulent koeffisien hambatan :
c) Koefisien Hambatan
Tergantung pada bentuk konstruksinya, misal adanya kran,
saringan, sambungan, belokan dan lain-lain, Nilainya sesuai
dengan tabel.
d) Mayor Losses
Kerugian aliran yang disebabkan oleh gesekan antara pipa dengan
fluida.
Persamaan Darcy Weisbach
Dimana :
Hlmayor = kerugian mayor (m)
f = koeffisien gesek
L = panjang pipa (m)
D = diameter pipa (m)
25,0Re3164,0f
gv
DLfHLmayor 2
..2
13
v = kecepatan aliran (m/s)
g = grafitasi
e) Minor Losses
Kerugian aliran yang disebabkan oleh suddent construction dan
suddent expantion
(m)
Dimana :
HLmn = Losses minor (m)
k = koeffisien hambatan (m)
v = kecepatan aliran (m/s)
g = grafitasi
Minor losses sudden contrucsion
Kerugian aliran yang disebabkan oleh adanya bentuk
konstruksi saluran
Dimana :
HLmn = Losses minor (m)
k = koeffisien hambatan konstruksi
(pada tabel)
v = kecepatan aliran (m/s)
gvkHLmn .2
.2
gvkHmn .2
.2
14
g = grafitasi ( 10 m/s2)
2.5 Aliran Laminer
Aliran Laminer adalah suatu aliran fluida yang partikel - partikelnya
bergerak dalam lapisan - lapisan yang sejajar dan besar serta arah dari
kecepatannya konstan pada setiap titik yang terletak dalam suatu lapisan. Aliran.
laminer satu dimensi (one dimential flow) adalah suatu aliran fluida dimana
semua parameter - parameter aliran merupakan fungsi dari satu koordinat dan
waktu [p = f (x,t)], atau suatu aliran dimana koeffisien gesek diabaikan (inficid
flow = friction less).
2.6 Katup (Valve)
Salah satu komponen penting dalam sistem perpipaan adalah katup. Katup
pintu (gate valve), digunakan untuk pengaturan aliran baik dengan membuka atau
menutup katup sesuai dengan kebutuhan. Ada 3 variasi putaran katup pintu
diantaranya :
1. Katup kupu-kupu (butterfly valve), dengan katup tipis, ringan dipakai
untuk air.
2. Ball valve, dipakai untuk gas
3. Plig valve, dipakai untuk minyak dan pelumas kental.
Dari macam - macam katup tersebut, masing – masing mempunyai beberapa
variasi dalam bentuk dan cara kerjanya.
15
Gambar 2.5 Butterfly valve (http://www.kitomaindonesia.com)
Butterfly Valve memiliki bentuk yang unik jika dibandingkan dengan valve -
valve yang lain. Butterfly menggunakan plat bundar atau disk yang dioperasikan
dengan ankel untuk posisi membuka penuh atau menutup penuh dengan sudut
90°. Disk ini tetap berada ditengah aliran, dandihubungkan ke ankel melalui shaft.
Saat valve dalam keadaan tertutup, Disk tersebut tegak lurus dengan arah aliran,
sehingga aliran terbendung, dan saat valve terbuka wafer sejajar atau segaris
dengan aliran, sehingga zat dapat mengalir melalui valve.
(www.kitomaindonesia.com)
2.7 Pipa HDPE
Pipa HDPE atau pipa PE 100 adalah polietilena termoplastik yang terbuat
dari minyak bumi. HDPE memiliki percabangan yang sangat sedikit, hal ini
dikarenakan pemilihan jenis katalis dalam produksinya (katalis Ziegler-Natta) dan
kondisi reaksi. Karena percabangan yang sedikit, pipa HDPE memiliki kekuatan
tensil dan gaya antar molekul yang tinggi. HDPE bertahan pada temperatur tinggi
(https://id.wikipedia.org/wiki/Polietilena_berdensitas_tinggi). Keunggulannya
fleksibel, tahan retak, ringan, tahan karat, tahan terhadap suhu rendah, variatif
16
dalam metode penyambungan, tahan terhadap segala cuaca tahan abrasi dan
sedimentasi.
Tabel 2.4 Jenjang produk pipa Wavin (www.anekapratama.com).
17
Tabel 2.5 Satuan panjang pengiriman pipa (www.anekapratama.com).
Tabel 2.6 Harga – harga kecepatan aliran air yang di anjurkan untuk berbagai pemakaian
Servis Daerah kecepatan (ft/s)
Keluaran pompa 8-12
Pipa hisap pompa 4-7
Saluran pembuangan 4-7
Header 4-15
Riser 3-10
Servis umum 5-10
Air minum 3-7
18
Tabel 2.7 Kecepatan maksimum aliran fluida dalam pipa
Jenis fluida Kecepatan maksimum (ft/s)
Uap untuk proses 120-150
Slurry 5-10
Uap air 100-130
Air 6-10
Fluida cair 100 – ρ1/2
Menentukan diameter pipa dengan rumus kecepatan aliran :
𝑣 = 0,409𝑄
𝐷2
Maka :
𝐷2 = 0,409𝑄
𝑣
Dimana :
Q = kapasitas fluida (GPM)
V = kecepatan aliran (f/s)
A = luas penampang saluran
D = diameter dalam pipa (inch)
19
2.8 Sambungan dan Belokan
Kerugian sambungan dalam perancangan pipa HDPE diangap nol atau
tidak menimbulkan kerugian. Belokan elbow 90o digunakan untuk sambungan
pada belokan.
Tabel 2.8 Koefisien gesek pada pipa
Recommended