bab ii landasan teori 2.1 tinjauan umumeprints.umm.ac.id/43599/3/bab ii.pdf · air kemudian...
Post on 27-Oct-2020
5 Views
Preview:
TRANSCRIPT
4
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Umum
Air Baku adalah sarana dan prasarana pengambilan dan penyedia air baku,
meliputi bangunan penampungan air, bangunan pengambilan/penyadap dan atau
bangunan sarana pembawa serta pelengkapnya.
Sistem Transmisi air bersih adalah suatu cara/metode pengendalian
pergerakan air dari sumbernya (danau, sungai, waduk, dll) hingga mencapai
bangunan pengolahan air dalam sistem transmisi. Ini dimulai dari bangunan
penyadap air baku yang akan digunakan dalam sistem penyediaan air minum dari
sumber. Air kemudian dialirkan melalui saluran terbuka atau melalui saluran
tertutup (pipa).
Sistem distribusi air bersih adalah pendistribusian atau pembagian air melalui
sistem perpipaan dari bangunan pengolahan (reservoir) ke daerah pelayanan
(konsumen). Dalam perencanaan sistem distribusi air bersih, beberapa faktor yang
harus diperhatikan antara lain daerah layanan dan jumlah penduduk yang akan
dilayani, kebutuhan air, letak topografi daerah layanan, jenis sambungan sistem,
pipa distribusi, tipe pengaliran, pola jaringan, perlengkapan sistem distribusi air
bersih, dekteksi kebocoran.
2.3 Perkembangan Penduduk
Merencanakan perkembangan penduduk disuatu kota untuk kedepannya
adalah salah satu faktor yang sangat penting, karena akan adanya keterkaitan
dengan permintaan air bersih untuk kedepannya. Kebutuhan air bersih di suatu kota
akan meningkat sesuai dengan meningkatnya jumlah penduduk dan kegiatan yang
dilakukan dari tahun ke tahun.
Perkembangan penduduk adalah salah satu faktor yang penting dalam
merencanakan kebutuhan air minum dimasa yang akan datang. Untuk mengatasi
kebutuhan air yang terus meningkat, maka perlunya antisipasi dengan
merencanakan prediksi laju pertumbuhan penduduk dan prediksi kebutuhan air
5
bersih. Metode yang digunakan untuk memproyeksikan penduduk di masa yang
akan datang adalah metode matematika ada beberapa metode proyeksi secara
matematika, yaitu:
2.3.1 Metode Proyeksi Penduduk
Proyeksi penduduk adalah suatu metode yang dipakai untuk
memperkirakan jumlah penduduk dimasa yang akan datang dengan dasar
kondisi perkembangan penduduk dari tahun ke tahun. Pendekatan (Metode)
untuk memperkirakan laju pertumbuhan penduduk ada beberapa cara.
Dimana dasar penyelesaiannya, dengan melakukan kajian terhadap data yang
ada sebelumnya, untuk memperoleh rumus-rumus proyeksi yang akan
digunakan.
Beberapa metode proyeksi yang sering digunakan untuk
memproyeksikan jumlah penduduk dalam tahun perencanaan ini antara
lain :
a. Metode Aritmatik
Persamaan yang digunakan :
𝑃𝑛 = 𝑃𝑜 + 𝑟(𝑑𝑛) …………………… (2.1)
Keterangan :
Pn = jumlah penduduk tahun ke-n
Po = jumlah penduduk tahun awal
r = rata-rata pertumbuhan penduduk pertahun
dn = kurun waktu tahun perencanaan
b. Metode Geometrik
Persamaan yang digunakan :
𝑃𝑛 = 𝑃𝑜 + (1 + 𝑟)𝑑𝑛…………………..(2.2)
Keterangan :
Pn = jumlah penduduk tahun ke-n
Po = jumlah penduduk tahun awal
r = rata-rata persentase pertambahan penduduk pertahun
dn = kurun waktu tahun perencanaan
6
c. Metode Regresi Linier (Last Square)
Metode ini digunakan jika suatu daerah mempunyai tingkat
pertumbuhan penduduk yang tetap. Rumus yang digunakan:
Y = a + bx ……………………………………… (2.3)
Dimana :
a =∑ y ∑ x2 − ∑ x ∑(xy)
n ∑ x2 − ( ∑ x)2 b =
n ∑(xy) − ∑ x ∑ y
n ∑ x2 − ( ∑ x)2
Dengan :
y = Populasi dengan tahun ke x setelah tahun dasar
(tahun ke0)
x = Tahun dihitung dari tahun dasar
a & b = Variabel data
2.4 Standard Penyediaan Air Domestik
Standard Penyediaan Air Domestik ditentukan oleh jumlah konsumen
domestik yang dapat diketahui dari data penduduk yang ada. Standard Penyediaan
Kebutuhan air domestik ini meliputi minum, mandi, masak dan lain-lain.
Kecenderungan meningkatnya kebutuhan dasar air ditentukan oleh kebiasaan pola
hidup masyarakat setempat dan didukung oleh kondisi sosial ekonomi.
Jadi, kebutuhan air domestik adalah kebutuhan air yang digunakan untuk
keperluan rumah tangga seperti :
minum dan memasak
cuci pakaian dan perabotan mandi dan kebersihan diri
menyiram tanaman dan halaman mencuci mobil dan kendaraan lain
Faktor-faktor yang mempengaruhi perkiraan besar kebutuhan air yang
digunakan untuk keperluan domestik adalah :
ketersediaan air kebiasaan hidup
perkembangan sosial ekonomi
pola dan tingkat hidup masyarakat perbedaan iklim
jumlah penduduk
7
Jenis pelayanan air memberikan pengaruh terhadap konsumsi air. Ada 2
kategori fasilitas penyediaan air minum yaitu :
a. Fasilitas perpipaan, meliputi :
Sambungan rumah dimana kran disediakan di dalam bangunan
Sambungan halaman dimana kran hanya disediakan hingga halaman
rumah saja
Sambungan umum yakni berupa kran umum atau bak air yang
digunakan bersama oleh sekelompok rumah/bangunan.
b. Fasilitas non perpipaan, meliputi sumur umum, mobil air dan mata air
Jumlah penduduk suatu kota sangat mempengaruhi kebutuhan air perorangan.
Hal tersebut dapat dilihat pada Tabel 2.1.
Tabel 2 1 Kriteria Perencanaan Air Bersih Berdasarkan SNI tahun 1997
No Uraian
Kategori Kota Berdasarkan Jumlah Penduduk ( Jiwa )
> 1.000.000 500.000-
1.000.000
100.000-
500.000
20.000-
100.000 < 20.000
Metro Besar Sedang Kecil Desa
1.
Konsumsi Unit
Sambungan Rumah (SR)
l/org/hari
190 170 150 130 30
2. Konsumsi Unit Hidran
Umum (HU) l/org/hri 30 30 30 30 30
3. Konsumsi Unit Non
Domestik (%) 20-30 20-30 20-30 20-30 10-20
4. Kehilangan Air (%) 20-30 20-30 20-30 20-30 20
5. Faktor Maksimum Perhari 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1
6. Faktor Pada Jam Puncak 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5
7. Jumlah Jiwa Per SR 5 5 6 6 10
8. Jumlah Jiwa Per HU 100 100 100 100-200 200
9. Sisa tekan di Jaringan
Distribusi ( meter ) 10 10 10 10 10
10. Jam Operasi ( jam ) 24 24 24 24 24
11. Volume Reservoir (%) 20 20 20 20 20
8
12. SR : HU 50:50 s/d
80:20
50:50 s/d
80:20 80:20 70:30 70:30
13. Cakupan Pelayanan (%) 90 90 90 90 70
Sumber: Dirjen Cipta Karya, 1997
2.5 Standard Penyediaan Air Non Domestik
Standard Penyediaan air non domestik ditentukan oleh banyaknya konsumen
non domestik yang meliputi fasilitas seperti perkantoran, kesehatan, industri,
komersial, umum dan lainnya. Konsumsi non domestik terbagi menjadi beberapa
kategori yaitu :
Umum, meliputi : tempat ibadah, rumah sakit, sekolah, terminal,
kantor dan lain sebagainya
Komersil, meliputi : hotel, pasar, pertokoan, rumah makan dan
sebagainya
Industri, meliputi : peternakan, industri dan sebagainya
Kategori konsumsi non domestik diatas tidak meningkat karena pembagian
tersebut berdasarkan atas pertimbangan operasional lain.
Untuk memprediksi perkembangan kebutuhan air non domestik perlu
diketahui rencana pengembagan kota serta aktifitasnya. Apabila tidak diketahui,
maka prediksi dapat didasarkan pada satuan ekivalen penduduk, dimana konsumen
non domestik dapat dihitung mengikuti perkembangan Standard Penyediaan air
domestik.
2.6 Fluktuasi Kebutuhan Air
Kebutuhan air akan selalu berfluktuasi sesuai dengan kondisinya dari sumber
air yang ada maupun dari aktifitas masyarakat. Pada umumnya kebutuhan air dibagi
dalam tiga kelompok:
1. Kebutuhan harian rata-rata
Untuk kebutuhan air rata-rata yakni menyangkut pada kebutuhan domestik
maupun non domestik, yang dihitung berdasarkan kebutuhan air rata-rata per
orang per hari dihitung dari pemakaian air setiap jam selama 24 jam.
9
2. Kebutuhan pada jam puncak
Yang dimaksud kebutuhan pada jam puncak adalah pemakaian air tertinggi
dalam satu hari. Kebutuhan air pada jam puncak dihitung berdasarkan
kebutuhan air rata-rata dengan menggunakan faktor pengali sebagai berikut:
Kebutuhan jam puncak : (1,4 – 2,00 x kebutuhan air bersih)
(Dirjen Cipta Karya Departemen Pekerjaan umum 1996 : III-6)
3. Kebutuhan harian maksimum
Kebutuhan harian maksimum adalah kebutuhan dari banyaknya air dalam
satu tahun yang diambily paling besar. Kebutuhan harian maksimum dihitung
berdasarkan kebutuhan harian rata-rata dengan menggunakan faktor pengali
sebagai berikut:
Kebutuhan harian maksimum dipakai : (1,5 x kebutuhan air bersih)
(Dirjen Cipta Karya Pekerjaan Umum 1996 : III-6)
2.7 Sistem Pengaliran
Menurut Sarwoko M, (1985) dalam siahaya is mayosa 2010:16. “Untuk
mendistribusikan air bersih pada dasarnya dapat dipakai salah satu sistem diantara
tiga sistem pengaliran”, yaitu:
1. Sistem pengaliran gravitasi
Sistem ini digunakan bila elevasi sumber air baku atau pengolahan berada
jauh diatas elevasi daerah layanan dan sistem ini dapat memberikan energi
potensial yang cukup tinggi sehingga pada daerah layanan yang paling
menguntungkan karena pengoperasian dan pemeliharaannya lebih murah.
Pada sistem perencanaan ini menggunakan sistem pengaliran gravitasi.
2. Sistem pemompaan
Sistem ini digunakan bila elevasi antara sumber air atau instalasi dan daerah
pelayanan tidak dapat memberikan tekanan air yang cukup. Untuk debit dan
tekanan yang diinginkan, air akan langsung ke jaring pipa distribusi. Sistem
ini biasanya diterapkan pada daerah yang perbedaan elevasinya kecil.
10
3. Sistem pengolahan pengaliran kombinasi
Sistem ini merupakan pengaliran dimana air bersih dari sumber atau instalasi
pengolahan akan dialirkan ke jaringan dengan menggunakan pompa dan
reservoir distribusi baik dioprasikan secara berganti atau bersama-sama.
Reservoir ini berfungsi menampung air pada saat kebutuhan air minimum dan
mendistribusikannya pada sat dibutuhkan (biasanya pada saat kebutuhan air
maksimum). Tinggi reservoir yang cukup akan dapat menambah tinggi tekan.
2.7.1 Sistem Jaringan dan Perpipaan
Jaringan distribusi adalah rangkaian pipa yang berhubungan dan digunakan
untuk mengalirkan air ke konsumen. Tata letak distribusi ditentukan oleh kondisi
topografi daerah layanan dan lokasi pengolahan biasanya diklasifikasikan sebagai
berikut :
1. Sistem Cabang (branch)
Sistem ini adalah sistem jaringan perpipaan dimana pengaliran air hanya
menuju kesatu arah dan pada setiap ujung akhir daerah pelayanan terdapat titik
mati.
Gambar 2.1 Sistem Cabang
Keterangan:
1. Reservoir
2. Pipa distribusi air
3. Simpul layanan
11
Sistem ini biasanya digunakan pada daerah dengan sifat-sifat berikut:
Perkembangan kota kearah memanjang.
Sarana jaringan jalan induk saling berhubungan.
Keadaan topogrfi dengan kemiringan medan yang menuju kesatu arah.
Keuntungan sistem cabang
Sistem lebih sederhana sehingga perhitungan dimensi pipa lebih mudah.
Pemasangan lebih mudah dan sederhana.
Peralatan lebih sedikit.
Perpiaan lebih ekonomis karena menggunakan pipa lebih sedikit (pipa
distribusi hanya dipasang didaerah yang padat penduduk).
Kerugian sistem cabang :
Kemungkinan terjadinya penimbunan kotoran dan pengendapan di ujung
pipa tidak dapat dihindari, sehingga diperlukan pembersihan yang
intensial untuk mencegah timbulnya bau dan perubahan rasa.
Bila terjadi kerusakan, pengaliran air dibawahnya akan berhenti.
Kemungkinan tekanan air yang diperlukan tidak cukup bila ada
sambugan baru.
Keseimbangan sistem pengaliran kurang terjamin, terutama terjadinya
tekanan kiritis pada bagian pipa terjauh.
Suplay air akan terganggu apabila terjadi kebakaran atau kerusakan pada
salah satu bagian sistem.
2. Sistem Melingkar (Loop)
Sistem cabang adalah sistem jaringan perpipaan dimana didalam sistem ini
jaringan pipa induk distribusi saling berhubungan satu dengan yang lain
membentuk loop-loop, sehingga pada pipa induk tidak ada titik msti (dead end).
12
Gambar 2.2 Gambar Sistem Melingkar
Keterangan:
1. Reservoir
2. Pipa distribusi air
3. Simpul layanan
Pada sistem melingkar biasanya digunakan pada:
Daerah yang mempunyai jaringan jalan yang berhubungan.
Daerah yang perkembangannya kesegala arah.
Daerah dengan topografi ang relatif datar.
Keuntungan pada sistem melingkar adalah:
Alirannya tersirkulasi secara bebas, sehingga genangan atau endapan
dapat dihindari.
Keseimbangan aliran mudah dicapai.
Kerugian pada sistem melingkar adalah:
Pipa yang digunakan relatif lebih banyak.
Jaringan perpipaan lebih rumit.
Perengkapan yang digunakan akan lebih banyak.
Umumnya yang tersedia pada sistem jaringan distribusi air bersih adalah:
1. Pipa primer atau pipa induk
Pipa primer adalah pipa yang berfungsi membawa air dari instalasi
pengolahan atau reservoir distribusi, dimana mempunyai diameter yang
relatif besar.
13
2. Pipa Sekunder
Pipa sekuder adalah pipa yang disambungkan pada pipa primer, dimana
mempunyai diameter yang kurang dari atau sama dengan pipa primer
3. Pipa tersier
Pipa tersier adalah pipa yang gunanya menghubungkan langsung dari
pipa sekunder atau primer untuk melayani pipa service ke induk sangat
tidak menguntungkan, disamping dapat mengganggu lalu lintas
kendaraan.
4. Pipa Service
Pipa sevice adalah pipa yang berfungsi untuk menghubungkan kepada
pipa pengguna, pipa disambungkan langsung pada pipa sekunder atau
tersier, yang mempunyai diameter relatif lebih kecil.
2.8 Perhitungan Kebutuhan Air
Langkah awal dalam suatu perencanaan penyediaan air bersih adalah
memperkirakan jumlah kebutuhan air. Sulit untuk mendapatkan angka yang pasti
jumlah pemakaian air suatu daerah, karena banyak faktor yang mempengaruhinya.
Pendekatan yang dapat dilakukan adalah menghitung rata-rata pemakaian setiap
orang perhari, memperkirakan jumlah penduduk pada jangka waktu tertentu dan
umur rencana konstruksi.
Data masa lalu tentang suatu daerah merupakan petunjuk yang baik dalam
pemilihan suatu angka tentang penggunaan air perkapita bagi tujuan-tujuan
perencanaan. Disamping itu data-data mengenai jumlah penduduk sangat
membantu memperkirakan jumlah penduduk pada jangka waktu tertentu.
2.9 Perencanaan Teknis Unit Transmisi Air Baku
Perencanaan teknis unit transmisi harus mengoptimalkan jarak antara unit air
baku menuju unit produksi dan/atau dari unit produksi menuju reservoir/jaringan
distribusi sependek mungkin, terutama untuk sistem transimisi distribusi (pipa
transmisi dari unit produksi menuju reservoir). Hal ini terjadi karena transmisi
distribusi pada dasarnya harus dirancang untuk dapat mengalirkan debit aliran
14
untuk kebutuhan jam puncak, sedangkan pipa transmisi air baku dirancang
mengalirkan kebutuhan maksimum.
Pipa transmisi sedapat mungkin harus diletakkan sedemikian rupa dibawah
level garis hidrolis untuk menjamin aliran sebagaimana diharapkan dalam
perhitungan agar debit aliran yang dapat dicapai masih sesuai dengan yang
diharapkan. Dalam pemasangan pipa transmisi, perlu memasang angker penahan
pipa pada bagian belokan baik dalam bentuk belokan arah vertical maupun belokan
arah horizontal untuk menahan gaya yang ditimbulkan akibat tekanan internal
dalam pipa dan energi kinetik dari aliran air dalam pipa yang mengakibatkan
kerusakan pipa maupun kebocoran aliran air dalam pipa tersebut secara berlebihan.
Sistem transmisi harus menerapkan metode-metode yang mampu
mengendalikan pukulan air (water hammer) yaitu bilamana sistem aliran tertutup
dalam suatu pipa transmisi terjadi perubahan kecepatan aliran air secara tiba-tiba
yang menyebabkan pecahnya pipa transmisi atau berubahnya posisi pipa transmisi
dari posisi semula.
Sistem pipa transmisi air baku yang panjang dan berukuran diameter relatif
besar dari diameter nominal ND-600 mm sampai dengan ND-1000 mm perlu
dilengkapi dengan aksesoris dan perlengkapan pipa yang memadai.
Tabel 2.2 Kriteria Pipa Transmisi
No Uraian Notasi Kriteria
1 Debit Perencanaan Q max Kebutuhan air hari maksimum
Qmax= Fmax x Qrata-rata
2 Faktor hari maksimum F max 1,10 – 1,50
No Uraian Notasi Kriteria
3 Jenis Saluran Pipa atau saluran terbuka
4 Kecepatan aliran air dalam
pipa
a. Kecepatan minimum V min 0,3 – 0,6 m/det
b. Kecepatan maksimum
15
- Pipa PVC V max 3,0 – 4,5 m/det
- Pipa DCIP V max 6,0 m/det
5 Tekanan air dalam pipa
a. Tekanan minimum H min 1 atm
b. Tekanan maksimum
- Pipa PVC H max 6 – 8 atm
- Pipa DCIP 10 atm
- Pipa PE 100 12,4 MPa
- Pipa PE 80 9,0 MPa
6 Kecepatan Saluran Terbuka
a. Kecepatan minimum V.min 0,6 m/det
b. Kecepatan maksimum V.maks 1,5 m/det
7 Kemiringan saluran terbuka S (0,5 – 1) 0/00
8 Tinggi bebas saluran
terbuka Hw 15 cm (minimum)
9 Kemiringan tebing
terhadap dasar saluran - 45° (untuk bentuk trapesium)
Sumber: Peraturan Menteri Pekerjaan Umum No.18/PRT/M/2007
2.10 Perencanaan Teknis Unit Distribusi
Perencanaan teknis pengembangan SPAM unit distribusi dapat berupa
jaringan perpipaan yang terkoneksi satu dengan lainnya membentuk jaringan
tertutup (loop), sistem jaringan distribusi bercabang (dead-end distribution system),
atau kombinasi dari kedua sistem tersebut (grade system). Bentuk jaringan pipa
distribusi ditentukan oleh kondisi topografi, lokasi reservoir, luas wilayah
pelayanan, jumlah pelanggan dan jaringan jalan dimana pipa akan dipasang. Pada
Tabel 2.3 dijelaskan kriteria tentang pipa distribusi.
16
Tabel 2.3 Kriteria Pipa Distribusi
No Uraian Notasi Kriteria
1 Debit Perencanaan Q
puncak
Kebutuhan air jam puncak
Q peak = F peak x Q rata -rata
2 Faktor jam puncak F.puncak 1.1 - 3
3 Kecepatan aliran air dalam pipa
a) Kecepatan Minimum V min 0.3 - 0.6 m/det
b) Kecepatan Maksimum
- Pipa PVC atau ACP V. max 3 - 4.5 m/det
- Pipa baja atau DCIP V. max 6 m/det
4 Tekanan air dalam pipa
a) Tekanan Minimum h min (0.5 - 1) atam, pada titik
jangkauan pelayanan terjauh.
b) Tekanan Maksimum
- Pipa PVC atau ACP h max 6 - 8 atm
- Pipa baja atau DCIP h max 10 atm
- Pipa PE 100 h max 12.4 Mpa
- Pipa PE 80 h max 9.0 MPa
Sumber: Peraturan Menteri Pekerjaan Umum No.18/PRT/M/2007
2.11 Struktur Reservoir
Reservoir berasal dari bahasa perancis (reservoa) yang berarti tempat
penampungan (persediaan) air. Istilah ini tentunya sangat akrab di PDAM, baik itu
ground reservoir (ditanah) atau elevated reservoir (menara), kegunaan reservoir
adalah untuk menampung air pada saat pemakaian di bawah rata-rata dari debit
yang dialirkan IPA dan pada saat jam-jam puncak air yang telah tertampung tadi
akan dialirkan ke pelanggan.
Tujuan pembuatan reservoir ini adalah untuk menampung air baku dari hasil
pemompaan. Selain itu reservoir juga berfungsi sebagai tempat pengolahan air baku
sehingga aman untuk dikonsumsi yaitu diberi disinfektan, kemudian air siap
didistribusikan. Volume reservoir dihitung dengan dua cara:
17
1. Volume reservoir dihitung sebesar 20% dari kebutuhan air harian maksimum.
2. Volume reservoir dihitung sebesar 20% dari kolam tandon harian (KTH).
2.11 Tandon
Secara umum tandon adalah tempat penampungan sementara air baku dari
sumber. Adapun fungsi yang sangat penting dai tandon diantaranya sebagai berikut:
Menampung kelebihan air pada pemanfaatn atau pemakaian air
Mensuplay air pada saat pemakaian puncak pada daerah pelayanan
Menambah tekanan pada jaringan pipa
Tempat pengendapan kotoran
Tempat penumbuhan desinfektan
Elevasi pada tandon diidentifikasikan sebagai elevasi dasar tandon. Elevasi
muka air tendon adalah jarak vertical dari dasar tendon muka air bebas, sehingga
tekanannya lebih besar dari nol. Letak tandon diusahaan sdekat ungkin dengan
daerah layanan, selain itu permukaan air tendon harus cukup tinggi untuk
memungkinkan aliran gravitasi dengan tekanan yang cukup memadai dan
mencukupi ke sistem layanan.
Besarnya kapasitas tendon bergantung pada variasi kebutuhan air
minimum,maksimum,kapasitas konstan pemompaan dan faktor kegunaan dari
tandon tersebut. Rencana volume tandon ditentukan dengan memperhitungkan
debit pada jam puncak dan erkiraan lama jam puncak.
Volume = jumlah jam puncak dalam 1 hari x debit jam puncak
Untuk keamanan diberikan voume untuk ruang udara dalam tandon yang
diambil sebesar 10% dari volume tandon. Kemudian volume tandon ditambah
dengan volume udara dijadikan sebagai volume rencana dalam pembuatan tandon.
Dengan demikian diperoleh dimensi tandon dengan persamaan :
18
V = T.L.P……………………………………………….………….(2.6)
Dengan :
V = volume tendon (m3)
T = tinggi tandon (m)
L = lebar tandon (m)
P = panjang tandon (m)
2.12 Persamaan Hukum Kontinuitas
Apabila zat cair tak kompresibel mengalir secara kontinyu melalui pipa atau
saluran, dengan tampang aliran konstan ataupun tidak konstan, maka volume zat
cair yang lewat tiap satuan waktu adalah sama disemua tampang. Keadaan ini
disebut dengan hukum kontinuitas aliran zat cair. Atau lebih sederhananya debit
yang masuk kedalam penampang sama dengan debit yang keluar.
Qmasuk = Qkeluar
A₁ x V₁
= A₂ x V₂. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.7)
Dimana:
Q₁,Q₂ = Debit aliran (m3/det)
A₁,A₂ = Luas penampang (m3)
V₁,V₂ = Kecepatan aliran (m/det)
(Bambang Triatmodjo, 1995, Hidraulika I, halaman 116, Beta Offset,
Yogyakarta)
2.12 Kecepatan Aliran
Dalam sistem perencanaan ini menggunakan nilai kecepatan aliran dalam
pipa yang diijinkan adalah 0,3-0,6 m/detik pada jam puncak. Kecepatan yang terlalu
kecil menyebabkan endapan yang ada dalam pipa tidak dapat terdorong. Selain itu
pemborosan biaya, karena diameter pipa besar, sedangkan pada kecepatan terlalu
19
tinggi mengakibatkan pipa cepat rusak dan mempunyai head loss yang tinggi,
sehingga biaya pembuatan reservoir naik. Untuk menntukan kecepatan aliran dalam
pipa digunakan rumus kontinuitas.
Q = A. V =1
4πD2. V. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.8)
V =Q
πD2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.9)
Dimana:
Q = Debit Aliran (m2/detik)
V = Kecepatan Aliran (m/detik)
D = Diameter Pipa (m)
(Bambang Triatmodjo, 2014, Hidraulika I, halaman 136, Beta Offset,
Yogyakarta)
2.13 Persamaan Hukum Bernoulli
Pada zat cair diam, gaya-gaya yang bekerja dapat dihitung dengan mudah,
karena dalam hidrostatika hanya bekerja gaya tekanan yang sederhana. Pada zat
cair mengalir, permasalahan menjadi lebih sulit. Faktor-faktor yang diperhitungkan
tidak hanya kecepatan dan arah partikel, tetapi juga pengaruh kekentalan yang
menyebabkan geseran antara partikel-partikel zat cair dan juga antara zat cair dan
dinding batas. Gerak zat cair tidak mudah diformulasikan secara matematik,
sehingga diperlukan anggapan-anggapan dan percobaan-percobaan untuk
mendukung penyelesaian secara teoritis.
Aplikasi persamaan Bernouli untuk kedua titik di dalam medan aliran akan
memberikan:
ZA +PA
γ+
VA2
2g= ZB +
PB
γ+
VB2
2g+ Hf. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.10)
Dimana:
Z1,Z2 = Tinggi elevasi di titik 1 dan 2 (m)
P1,P2 = Tekanan di titik 1 dan 2 (kg/m2)
V1,V2 = Kecepatan aliran di titik 1 dan 2 (m/det)
20
𝛾w = Berat jenis air (kg/m2)
Hf = kehilangan energi pada pipa (m)
“Yang menunjukan bahwa jumlah tinggi elevasi, tinggi tekanan dan tinggi tekanan
dan tinggi kecepatan dikedua titik adalah sama. Dengan demikian garis tenaga pada
aliran zat cair ideal adalah konstan.”
(Bambang Triatmodjo, 1995, Hidraulika I, halaman 124, Beta Offset, Yogyakarta)
2.14 Kehilangan Tekanan Air
Kehilangan tekanan maksimum 10 m/km panjang pipa. Kehilangan tekanan
(hf) dalam pipa terjadi akibat adanya friction antara fluida dengan permukaan pipa.
Kehilangan tekanan ada dua macam:
2.14.1 Mayor loses
Yaitu kehilangan tekanan sepanjang pipa lurus. Perhitungan
menggunakan rumus Hanzen William: (Ronald V. Giles, 1986 :121 dalam
Is Mayosa 2010:34)
Hf =Q1,85
(0,2785. D2,63. C)1,85× L. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.11)
Dimana:
Hf = Mayor Losses sepanjang pipa lurus (m)
L = Panjang pipa (m)
Q = Debit (m3/detik)
C = Konstanta Hasen William
D = Diameter (m)
(Bambang Triatmodjo, 2008, Hidraulika II, halaman 28, Beta Offset,
Yogyakarta)
2.14.2 Minor Loses
Yaitu kehilangan tekanan yang terjadi pada tempat yang
memungkinkan adanya perubahan karakteristik aliran, misalnya perubahan
21
penampang pipa, sambungan, belokan, dan katub (kehilangan tenaga
sekunder).
Hf = KV2
2g. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2.12)
Dimana:
K = Konstanta kontraksi (sudah terterntu) untuk setiap jenis pipa
berdasarkan diameternya
(Bambang Triatmodjo, 2008, Hidraulika II, halaman 58-64, Beta Offset,
Yogyakarta)
2.15 Program Waternet
Program ini waternet ini dirancang untuk melakukan simulasi aliran air atau
fluida lainnya (bukan gas) dalam pipa baik dengan jaringan tertutup (loop) maupun
jaringan terbuka dan sistem pengaliran (distribusi) fuida dapat menggunakan
sistem gravitasi, sistem pompanisasi maupun keduanya. WaterNet dirancang
dengan memberikan banyak kemudahan sehingga pengguna dengan pengetahuan
minimal tentang jaringan distribusi (aliran dalam pipa) dapat menggunakannya
juga. Input data dibuat interaktif sehingga memudahkan dalam simulasi jaringan
dan memperkecil kesalahan pengguna saat menggunakan WaterNet. Hasil hitungan
yang tidak dapat diedit, ditampilkan dan dilindungi agar tidak diedit oleh pengguna.
Secara umum pointer mouse akan menunjukkan karakteristik apakah data dapat
diubah, diganti atau tidak.
Fasilitas WaterNet dibuat agar proses editing dan analisa pada perancangan
dan optimasi jaringan distribusi air dapat dilakukan dengan mudah. Output
WaterNet dibuat dalam bentuk database, text maupun grafik yang memudahkan
pengguna untuk selanjutnya memprosesnya langsung menjadi hardcopy atau proses
lebih lanjut dengan program lain sebagai laporan yang menyeluruh.
Kemampuan dan fasilitas WaterNet dalam simulasi jaringan pipa secara garis
besar adalah sebagai berikut :
22
Menghitung debit dan tekanan di seluruh jaringan pipa pada setiap node yang
merupakan titik dengan elevasi tidak berubah dengan instalasi reservoir,
pompa, katup, dan tangki.
Menghitung demand atau air yang dapat diambil pada sebuah node jika
tekanan pada node tersebut telah ditentukan.
Fasilitas pompa dengan persamaan Q - H (debit terhadap head) mengikuti
persamaan daya tetap (constant power), Parabola (satu titik) dan Parabola (3
titik). Pengguna menentukan debit dan tekanan (head) rencana pompa
tersebut atau menggunakan power pompa pada tipe pompa daya tetap.
Fasilitas pompa dilengkapi dengan waktu saat pompa bekerja (on) dan tidak
bekerja (off). Pompa dapat diatur penggunaan waktunya pada jam-jam
tertentu oleh pengguna, atau bekerja terus sepanjang simulasi. Pompa juga
dapat diatur sistem kerjanya berdasarkan elevasi tangki yang disuplai,
sehingga pompa secara otomatis tidak berkerja pada saat tangki telah penuh
dan bekerja kembali saat tangki hampir kosong.
Fasilitas default diberikan untuk memudahkan pengguna dalam input data.
Data default akan digunakan untuk setiap pipa, pompa, node yang ditentukan
oleh pengguna.
Fasilitas pustaka untuk kekasaran pipa dan kehilangan tinggi tenaga sekunder.
Fasilitas ini mempermudah pengguna untuk menentukan atau memperkirakan
nilai diameter kekasaran pipa serta kehilangan tinggi tenaga sekunder di
setiap belokan, sambungan dan lain-lain.
Fasilitas katup PRV (Pressure Reducing Valve), FCV (Flow Control Valve),
PBV (Pressure Breaking Valve) dan TCV (Throttling Control Valve) yang
sangat diperlukan oleh jaringan pipa.
Fasilitas tipe aliran BERUBAH yang sangat berguna untuk simulasi
perubahan elevasi di dalam tangki akibat fluktuasi pemakaian air oleh
masyarakat yang dipengaruhi oleh jumlah pemakaian air berdasarkan jam –
jaman. Pada akhirnya fasilitas ini dapat digunakan untuk menghitung volume
tangki yang optimal serta menguji kinerja jaringan untuk debit yang
fluktuatif. Pengguna dapat memeriksa tinggi tekanan dan debit di setiap node,
23
serta debit dan kecepatan aliran di setiap pipa, untuk mengoptimalkan
jaringan. Fasilitas tipe aliran BERUBAH menghitung distribusi aliran dan
tekanan di seluruh jaring pipa setiap time step (interval waktu) 60 menit, 30
menit, 15 menit dan 6 menit.
Fluktuasi kebutuhan air di setiap node dapat ditentukan oleh pengguna.
Fasilitas ini membuat simulasi jaringan distribusi menjadi lebih realistis
karena kebutuhan setiap node dapat dibuat sesuai dengan kebutuhan
sebenarnya pada lokasi perencanan, misalnya kebutuhan air untuk
perumahan, pabrik, rumah sakit, sekolah, hydran kebakaran dan lain lain yang
berbeda setiap jamnya. Kebutuhan di setiap node tidak hanya terbatas pada
satu tipe kebutuhan sesuai dengan kondisi yang mungkin terjadi di lapangan.
Waternet menyediakan tipe campuran dengan berbagai kebutuhan untuk tiap
tipe.
Fasilitas editing dalam bentuk grafik interaktif sangat memudahkan pengguna
dalam merencanakan jaringan pipa. Fasilitas ini meliputi menggambar dan
menentukan pipa baik arah maupun hubungan (sambungan) antara pipa satu
dengan pipa lainnya dalam jaringan, menentukan letak pompa, reservoir,
tangki dan katup. Menghapus pipa, reservoir, tangki, pompa dan katup yang
tak dikehendaki. Fasilitas notasi node dan pipa yang memudahkan pengguna
mengingat lokasi yang dimaksud dan secara sepintas melihat data jaringan
maupun hasil hitungan. Editing dapat juga dilakukan dengan berfokus pada
tabel misalnya tabel data node atau pipa. Pada saat yang sama lokasi yang
diedit pada tabel ditunjukkan pada gambar jaringan pipa. Dengan demikian
pengguna dapat mengenali pipa atau node yang sedang diedit dan bukan
sekedar berhadapan dengan angka-angka seperti nomer node dan pipa.
Hasil hitungan secara keseluruhan dapat ditampilkan dengan fasilitas lain
baik dalam bentuk grafik maupun tabel. WaterNet menyediakan fasilitas
untuk menampilkan grafik tekanan, kebutuhan maupun perubahan elevasi
atau kedalaman dalam tangki serta fasilitas untuk menampilkan hasil dalam
tabel berformat text. Hasil tampilan tersebut akan dengan mudah dianalisis,
24
dan jika hasil menunjukkan bahwa jaringan belum memuaskan, jaringan
dapat dengan mudah diedit kembali.
Fasilitas mengubah posisi node dan pipa yang tidak diinginkan dapat
dilakukan dengan sangat mudah mengikuti gambar peta yang ada. Dalam hal
ini, jika penggambaran pipa dipilih dengan tipe skalatis (pilihan diberikan
oleh WaterNet), maka perpindahan node juga merupakan perubahan panjang
pipa yang berhubungan dengan node tersebut.
Fasilitas penggambaran secara skalatis juga merekam panjang pipa baik pipa
lurus maupun belok, berdasarkan koordinat x,yz. Maksudnya panjang pipa
dihitung berdasarkan lokasi x,y serta ketinggian atau elevasi kedua ujung
pipa.
Fasilitas Link Importance sangat dibutuhkan untuk melihat tingkat layanan
tiap pipa terhadap keseluruhan jaringan sehingga jumlah pipa dalam suatu
jaringan distribusi dapat dihemat (dikurangi), atau sebaliknya, jika Link
Importance dari sebuah pipa terlalu tinggi maka perlu dipikirkan
kemungkinan pipa parallel.
Kontur dapat dibuat berdasarkan peta kontur topografi yang dapat
mempermudah input elevasi node mengikuti kontur yang dibuat.
Masih banyak fasilitas lain yang tersedia yang dirasakan sangat membantu
dalam usaha menghitung dan merencanakan jaringan distribusi air atau fluida
dalam pipa.
top related