sering kita melihat tukang melakukan instalasi pipa tanpa perhitungan sama sekali, hanya berdasar pengalaman atau kira kira.
untuk pemakaian rumah tangga tidak akan ada masalah, tetapi bila flow/debit air di butuhkan untuk pendingin reaktor nuklir, cooling tower, instalasi pemadam kebakaran, hydran.. maka flow/debit air akan menjadi masalah yang sangat krusial.
tapi pembahasan di sini tidak membahas tentang head loss pipa, mungkin di topik berikutnya.
pembahasan di sini untuk mengukur flow/debit air pada instalasai yang telah ada, dengan tujuan mengetahui flow/debit air dari pipa sesuai dengan peralatan/aplikasi yang akan kita pasang ( water heater, booster pump, power sprayer, irigasi hidroponik, pengisian kolam )
peralatan yang di butuhkan adalah pressure gauge, nilai max pressure gauge tergantung tekanan statik pada instalasi pipa. semakin kecil nilai max pressure gauge, pembacaan akan semakin detail.
 |
| contoh instalasi pipa pada tandon air (klik untuk memperbesar) |
dari contoh gambar, adalah instalasi perpipaan dengan sumber air berupa tandon.
perhitungan flow/debit air keluar dari kran/valve
diketahui :
- tekana saat kran/valve di tutup penuh, P(tutup) = 0.8 kg/cm2 * 98066.5 Pa/(kg.cm2) = 78453.2 Pa
- tekana saat kran/valve di buka penuh, P(buka) = 0.3 kg/cm2 * 98066.5 Pa/(kg.cm2) = 29419.95 Pa
- diameter lubang pipa di titik/di mana pressure gauge di pasang, d = 17mm
- rho air (massa jenis air), rho = 1000kg/m3
t.1.mencari kecepatan air mengalir
V(air) = kecepatan air mengalir
V(air) = ((2 * P(buka) - P(tutup)) / rho)^0.5
V(air) = ((2 * (78453.2 Pa - 29419.95 Pa))/1000 kg/m3)^0.5
V(air) = 9.9 m/s
t.2.mencari debit air
A(lubang) = luas penampang pipa di titik/di mana pressure gauge di pasang
phi = (22/7) atau 3.14159265
A(lubang) = (phi * ((d^2)/4))
A(lubang) = (phi * ((17^2)/4))
A(lubang) = 226.98 mm2
A(lubang) =226.98 mm2 / 1000000 mm2/m2 = 0.00022698 m2
Q(air) = debit air
Q(air) = A(lubang) * V(air)
Q(air) = 0.00022698 m2 * 9.9 m/s
Q(air) = 0.002247102 m3/s
Q(air) = 0.002247102 m3/s * 1000 liter/m3 = 2.247102 liter/s
Q(air) = 2.247102 liter/s * 60 s/menit = 134.82612 liter/menit
perhitungan ini tidak hanya dapat di aplikasikan dalam instalasi pipa air tandon saja, tapi dapat di pakai dalam perhitungan instalasi air dengan sumber PDAM, pompa, dll..
--->>
t.3.mencari ketinggian antara permukaan air total (pada tandon) dan titik pressure gauge
diketahui :
- tekana saat kran/valve di tutup penuh, P = 0.8 kg/cm2 * 98066.5 Pa/(kg.cm2) = 78453.2 Pa
H = head air (m) [tinggi air di dalam pipa dan tandon pada gravitasi 9.8 m/s2]
P = tekanan air statik (Pa) [tekanan saat air tidak mengelir/bergerak]
H(air) = P(tutup) / (rho * g)
H(air) = 78453.2 Pa / (1000 kg/m3 * 9.8 m/s2)
H(air) = 8.005 m
--->>
 |
| contoh instalasi tandon/kolam (klik untuk memperbesar) |
perhitungan volume tandon/kolam air berdasar tekanan
menghitung ketinggian air dari tekanan statik berguna untuk memperkirakan sisa air dalam tandon/kolam tanpa harus mengukurnya secara langsung (misal, mendatangi dan mengukur tandon/kolam air pertanian yang jaraknya lumayan jauh atau naik ke atap rumah hanya untuk melihat isi tandon)
hal-hal yang perlu di persiapkan :
- pasang perssure gauge pada ujung pipa akhir sebelum valve
- catat tekanan pressure gauge misal : P(now) = 0.5kg/cm2 * 98066.5Pa/kg/cm2 = 49033.25 Pa
- ukur kedalaman tandon/kolam air (dari tengah diameter pipa outlet kolam ke bibir max kolam) misal t(total) = 2.5 m
- ukur tinggi permukaan air (bisa dari tengah diameter pipa outlet kolam ke permukaan air /permukaan air ke bibir max kolam), misal di ukur dari permukaan air ke bibir max kolam t(now to max) = 0.5 m
- bila hanya ingin memantau ketinggian air di tandon/kolam, langkah ini sudah cukup.
Untuk pemantauan lebih detil (memantau volume) lakukan pengukuran panjang dan lebar kolam
misal : panjang, P(kolam) = 10m , lebar, L(kolam) = 20m
k.1.mencari head air sekarang (dari permukaan air kolam ke titik pressure gauge)
H(sekarang) = P(now) / (rho * g)
H(sekarang) = 49033.25 Pa / (1000 kg/m3 * 9.8 m/s2)
H(sekarang) = 5 m
k.2.mencari head max isi tandon/kolam (dari permukaan air max kolam ke titik pressure gauge)
tambahkan H(sekarang) dengan jarak antara permukaan air ke bibir max kolam
H(max) = H(sekarang) + t(now to max)
H(max) = 5 m + 0.5 m
H(max) = 5.5 m
k.3.mencari tekanan perssure gauge saat isi tandon max (air kolam penuh)
P(max) = H(max) * rho * g
P(max) = 5.5 m * 1000 kg/m3 * 9.8 m/s2
P(max) = 53900 Pa
P(max) = 53900 Pa / 98066.5 Pa/bar = 0.54 kg/cm2
** buat penanda dengan spidol atau stiker sebagai batas max isi kolam di pressure gauge pada skala 0.54 kg/cm2
k.4.mencari head min isi tandon/kolam (dari permukaan air min kolam ke titik pressure gauge)
kurangkan H(sekarang) dengan jarak dari tengah diameter pipa outlet kolam ke permukaan air
H(min) = H(sekarang) - ( t(total) - t(now to max) )
H(min) = 5 m - (2.5 m - 0.5 m)
H(min) = 3 m
** catat H(min) sebagai parameter dasar mencari ketinggian dan volume air kolam
k.5.mencari tekanan perssure gauge saat isi tandon/kolam min (air kolam habis)
P(min) = H(max) * rho * g
P(min) = 3 m * 1000 kg/m3 * 9.8 m/s2
P(min) = 29400 Pa
P(min) = 29400 Pa / 98066.5 Pa/bar = 0.299 kg/cm2 (dibulatkan 0.3 kg/cm2)
** buat penanda dengan spidol atau stiker sebagai batas min isi kolam di pressure gauge pada skala 0.3 kg/cm2
*** saat pressure gauge menunjuk nilai min (0.3kg/cm2), air dalam tandon/kolam sudah bearada di level terendah (habis), tekanan 0.3 kg/cm2 adalah tekanan dari sisa air yang berada di dalam pipa
**** metode pemantauan tinggi permukaan kolam di lakukan saat semua aliran air berhenti ( tidak di alirkan)
k.6.mencari kapasitas air tandon/kolam max
V(kolam) = volume air kolam
A(kolam) = luas permukaan air kolam
A(kolam) = P(kolam) * L(kolam)
A(kolam) = 10 m * 20 m
A(kolam) = 200 m2
V(kolam Max) = A(kolam) * t(total)
V(kolam Max) = 200 m2 * 2.5 m
V(kolam Max) = 500 m3
V(kolam Max) = 500 m3 * 1000 liter/m3 = 500000 liter
--->>
k.7.mencari kapasitas air tandon/kolam yg tersedia berdasar tekanan yang terukur
misal : tekanan terukur (semua aliran air di tutup), P(terukur) = 0.4 kg/cm2 * 98066.5 Pa/(kg/cm2) = 39226.6 Pa
H(min) = head total saat kolam min (ambil dari langkah k.3)
A(kolam) = luas permukaan air (ambil dari langkah k.6)
H(terukur) = P(terukur) / ( rho * g)
H(terukur) = 39226.6 Pa / ( 1000 kg/m3 * 9.8 m/s2 )
H(terukur) = 4 m (head total air)
t(permukaan air) = H(terukur) - H(min)
t(permukaan air) = 4 m - 3 m
t(permukaan air) = 1 m (jarak dari tengah diameter pipa outlet kolam ke permukaan air)
V(kolam terukur) = A(kolam) * t(permukaan air)
V(kolam terukur) = 200 m2 * 1 m
V(kolam terukur) = 200 m3
V(kolam Max) = 200 m3 * 1000 liter/m3 = 200000 liter
** langkah k.1 - k.6 di lakukan hanya 1x di awal pengukuran, kegiatan pemantauan tinggi dan volume tandon/kolam hanya memerlukan langkah k.7.
*** parameter yang berubah adalah tekanan yang saat itu di tunjukan oleh pressure gauge
nilai H(min), A(kolam) adalah tetap
**** bila kehilangan catatan yang berisi nilai H(min), dapat di hitung pada ulang dengan melihat nilai pada penanda min yang di buat pada pressure gauge, pada contoh diatas, penanda isi tandon/kolam min di letakkan pada tekanan P(min) = 0.299 kg/cm2 (dibulatkan 0.3 kg/cm2) dengan menggunakan H(min) = P(min) / (rho * g)
--->>
konversi
1 liter = 1000 cc
1 liter = 1000 ml
1 liter = 1 dm3
1 liter = 0.001 m3
1000 liter = 1 m3
1 kg/cm2 = 98066.5 Pa
1 kg/cm2 = 0.980665 bar
1 bar = 1.019716 kg/cm2
1 bar = 100000 Pa
