Slope untuk Drainase Gravitasi
Grade: Geometri Aliran Gravitasi
Beda hal dengan pipa pasokan (yang menggunakan tekanan pompa), pipa saluran drainase-sampah-ventilasi (DWV) mengandalkan gravitasi. Pipa harus mengalir turun dari setiap perangkat ke saluran pembuangan: dan kemiringan harus tepat dikendalikan.
Grade adalah perbandingan naik (turun vertikal) terhadap jalan (jarak horizontal), yang dinyatakan dalam inci turun per kaki jalan.
Kemiringan standar oleh ukuran pipa:
- Pipa 3 inci & kecil: 1/4 inci per kaki (2,08% kemiringan, 1,19 derajat)
- Pipa 4 inci & lebih besar: 1/8 inci per kaki (1,04% kemiringan, 0,60 derajat)
Mengapa tidak lebih miring? Ini mengherankan kebanyakan orang. Jika pipa terlalu miring, air mempercepat dan melebihi limbah padat. Limbah menjadi kering dan mengumpul di dalam pipa, kemudian mengganggu aliran. Sebuah pipa yang benar-benar dikendalikan memiliki kecepatan pengapusan sendiri: cepat cukup untuk mengangkut limbah tetapi lambat cukup agar air dan limbah bergerak bersama.
Mengapa tidak lebih datar? Jika grade terlalu dangkal, baik air maupun limbah tidak memiliki kecepatan. Limbah turun & mengumpul hingga pipa tertutup.
Titik yang sempit adalah: antara kecepatan aliran sekitar 1 & 4 kaki per detik.
Menghitung Grade
Anda sedang menjalankan saluran drainase 2 inci dari wastafel kamar mandi ke saluran utama. Jarak horizontal adalah 14 kaki.
Sudut dan Jalur Aliran
Fittings Pipa: Geometri Menentukan Aliran
Setiap perubahan arah membutuhkan fitting, dan setiap fitting ditentukan oleh geometernya.
Bentuk pasangan standar:
- Elbow 90 derajat (setengah belok): mengubah arah dengan sudut 90 derajat
- Elbow 45 derajat (sepertiga belok): mengubah arah dengan sudut 45 derajat
- Bengkok 22,5 derajat (setuju belok): perubahan arah yang lemah
- Y (jalan bersama): menggabungkan dua pipa dengan sudut 45 derajat
- T (jalan bersama): menggabungkan dua pipa dengan sudut 90 derajat
Fittings DWV vs tekanan: di sini geometri yang paling penting:
- Fittings DWV (drain-waste-vent) menggunakan belok panjang. Sebuah belok panjang 90 memiliki radius yang berkelanjutan: padatan dan limbah dapat mengikuti belokan tanpa menumpuk di belokan. Radius dalam umumnya adalah 1,5 kali diameter pipa.
- Fittings tekanan (aliran pasokan) dapat menggunakan belok jarak pendek karena air di bawah tekanan dan akan ditekan ke sudut apa pun.
Pada pekerjaan DWV, sebuah elbow 90 derajat sebenarnya dilarang untuk perubahan arah horizontal ke horizontal dalam drainase. Anda harus menggunakan either sebuah belok panjang 90 atau dua elbow 45 derajat dengan potongan pipa pendek di antara mereka.
Memilih Fitting yang Tepat
Anda perlu menghubungkan saluran drainase dapur horizontal dengan batang vertikal (turun ke bawah). Kemudian di bagian bawah batang, Anda perlu mengubah dari vertikal kembali ke horizontal untuk menjalankan ke saluran utama limbah.
Trigonometri di Lapangan
Jarak Sambungan: Dimana Trigonometri Bertemu dengan Pipa
Ketika pipa perlu bergerak ke samping untuk mengelilingi hambatan (sebuah balok, pipa lain, ductwork), tukang pipa menciptakan offset menggunakan dua fitting sudut yang sama.
Offset tersebut adalah sebuah pertigaan (Z-shaped detour): pipa melengkung ke satu sisi, berjalan diagonal (travel), lalu melengkung kembali ke arah semula.
Geometri ini adalah segitiga siku:
- Offset = jarak tegak lurus yang pipa bergerak ke samping (sisi yang tegak lurus terhadap sudut)
- Travel = panjang diagonal antara dua fitting (hipotenusa)
- Spread = jarak horizontal yang digunakan oleh offset (sisi yang bersebelahan)
Hubungan: offset = travel x sin(angle). Direarrange: travel = offset / sin(angle).
Untuk sudut fitting yang umum, tukang pipa mengingat pengali:
- Fitting sudut 45 derajat: travel = offset x 1.414 (karena 1/sin(45) = sqrt(2) = 1.414)
- Fitting sudut 22.5 derajat: travel = offset x 2.613 (karena 1/sin(22.5) = 2.613)
- Fitting sudut 60 derajat: travel = offset x 1.155 (karena 1/sin(60) = 1.155)
Offset 45 derajat adalah yang paling umum. Setiap tukang pipa memiliki 1.414 terbakar di memori mereka.
Menghitung Offset
Anda sedang menjalankan saluran drainase 3 inci secara horizontal pada ketinggian 48 inci di atas lantai. Sebuah balok I baja melintasi perbatasan Anda secara tegak lurus, dan Anda perlu menurunkan pipa 10 inci untuk mengelilingi di bawahnya, lalu kembali ke ketinggian asli.
Diameter, Luas, dan Persamaan Manning
Pengukuran Pipa: Bagaimana Geometri Menentukan Kapasitas
Tangki persediaan diukur berdasarkan aliran (gallon per menit) & tekanan. Namun, pipa saluran drainase diukur menggunakan sistem satuan yang disebut Satuan Penggunaan Perlengkapan Saluran Drainase (DFU).
Setiap peralatan plumbing (peralatan khusus untuk sistem saluran air) diberi nilai DFU berdasarkan seberapa banyak aliran yang dapat disalurkan:
- Lavatory (bathroom sink): 1 DFU
- Bathtub: 2 DFU
- Shower: 2 DFU
- Kitchen sink: 2 DFU
- Toilet (water closet): 3-4 DFU
- Washing machine: 2 DFU
Jumlah DFU ini kemudian dirumuskan ke diameter pipa minimum melalui tabel kode. Semakin banyak DFU, semakin besar potensi aliran yang diperlukan = pipa yang lebih besar.
Geometri dasar: Persamaan Manning menghitung aliran dalam pipa yang tidak penuh. Persamaan ini menggunakan jari-jari hidraulis: sifat geometrik yang hanya berdasarkan pada luas penampang aliran dibagi perimeter basah (bagian dinding pipa yang bersentuhan dengan air).
Pipa setengah penuh memiliki jari-jari hidraulis terbaik untuk diameternya. Ini adalah kondisi desain untuk saluran drainase: pipa DWV dirancang untuk berjalan sekitar setengah penuh pada aliran puncak.
Jari-jari Hidraulis
Pertimbangkan pipa saluran drainase berdiameter 4 inci yang berjalan tepat setengah penuh.