bab 2 landasan teori - digilib.uns.ac.id · 1 konsumsi unit sambungan rumah (sr) lt/or g /hr 190...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

5

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka

2.1.1. Analisis Kebutuhan Air Bersih

Air sebagai kebutuhan dasar manusia memiliki peranan penting dalam

menunjang kehidupan manusia. Ketersediaan air minum adalah harga mutlak

yang harus dipenuhi. Dewasa ini, ketersediaan air minum untuk kebutuhan

manusia mengalami berbagai kendala dari mulai permasalahan kualitas air,

kuantitas dan kontinuitas air minum. Walaupun seperti kita ketahui bahwa sudah

banyak kemajuan dan pengembangan teknologi dan ilmu pengetahuan yang

membuat sistem distribusi air minum modern yang murah dan dapat dipercaya

seperti saat ini jika kita bandingkan dengan keadaan beberapa dekade ke belakang

(Walsky, 2006).

Kebutuhan air adalah banyaknya jumlah air yang dibutuhkan untuk keperluan

rumah tangga, industri, dan lain-lain. Prioritas kebutuhan air meliputi kebutuhan

air domestik, industri, pelayanan umum (Moegijantoro, 1996).

Kebutuhan air merupakan jumlah air yang diperlukan secara wajar untuk

keperluan pokok manusia (domestik) dan kegiatan-kegiatan lainnya yang

memerlukan air. Kebutuhan air menentukan besaran sistem dan ditetapkan

berdasarkan pemakaian air. (PERPAMSI, 1994).

Penggunaan air untuk masing-masing komponen secara pasti sulit untuk

dirumuskan, sehingga dalam perencanan atau perhitungan sering digunakan

asumsi atau pendekatan-pendekatan berdasarkan kategori kota, yang ditampilkan

pada Tabel 2.1 berikut:

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id6

Tabel 2.1 Tingkat Pemakaian Air berdasarkan Kategori Kota

No Kategori Kota Jumlah Penduduk Sistem

Tingkat

Pemakaian air

(lt/org/hr)

1 Kota Metropolitan >1.000.000 Non Standar 190

2 Kota Besar 500.000-1.000.000 Non Standar 170

3 Kota Sedang 100.000-500.000 Non Standar 150

4 Kota Kecil 20.000-100.000 Standar BNA 130

5 Kota Kecamatan <20.000 Standar IKK 100

6 Kota Pusat Pertumbuhan <3.000 Standar DPP 30

(Sumber: DPU Dirjen Cipta Karya, 1996)

Kebutuhan air akan dikategorikan dalam kebutuhan air domestik dan non

domestik. Kebutuhan air domestik adalah kebutuhan air yang digunakan untuk

keperluan rumah tangga yaitu untuk keperluan minum, memasak, mandi, mencuci

pakaian serta keperluan lainnya, sedangkan kebutuhan air non domestik

digunakan untuk kegiatan komersil seperti industri, perkantoran, maupun kegiatan

sosial seperti sekolah, rumah sakit, tempat ibadah, dan niaga. Unit konsumsi air

rata-rata untuk sarana dan prasarana non domestik di Kabupaten Sukoharjo dalam

evaluasi disesuaikan dengan standart DPU Ditjen Cipta Karya, 1996 pada Tabel

2.2 dan juga sarana dan prasarana domestik terdapat pada Tabel 2.3 sebagai

berikut:


Tabel 2.2 Kebutuhan air Non Domestik

No Sarana dan PrasaranaUnit Kebutuhan Konsumsi Air

(lt/org/hr)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Masjid

Gereja

Toko

Pasar

Hotel

Rumah makan

Industri

Rumah Sakit

Puskesmas

Apotik

Sekolah

Kantor

30 untuk 100 orang

10 untuk 100 orang

10 untuk 20 orang

10 untuk 20 orang

125 untuk 300 tempat tidur

2000 untuk 1 rumah makan

2000 untuk 1 industri

240 untuk 300

25 untuk 10 orang

10 untuk 20 orang

25 untuk 250 orang

30 untuk 25 orang



Tabel 2.3 Kriteria Perencanaan Sistem Air Bersih

NO URAIAN

KATEGORI KOTA BERDASARKAN JUMLAH PENDUDUK (JIWA)

>1.000.000

Metro

500.000 -1.000.000

Besar

100.000 -500.000Sedang

20.000 100.000

Kecil

< 20.000Desa

1 Konsumsi unit sambungan rumah (SR) lt/org/hr

190 170 150 130 30

2Konsumsi unit hidran umum(HU) lt/org/hr

30 30 30 30 30

3Konsumsi unit non domestik(%)*

20 - 30 20 - 30 20 - 30 20 - 30 10 - 30

4 Kehilangan air (%) 20 - 30 20 - 30 20 - 30 20 - 30 10 - 30

5 Faktor maksimum day 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1

6 Faktor peak hour 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5

7 Jumlah jiwa/SR 5 5 6 6 10

8 Jumlah jiwa/HU 100 100 100 100 100

9 Sisa tekan dijaringan 10 10 10 10 10

10 Jam operasi 24 24 24 24 24

11 Volume reservoir (%)Maximum day demand

20 20 20 20 20

12 SR : HU50:50 80:20

50:50 80:20

80:20 70:30 70:30

13 Cakupan pelayanan **)90 **)90 **)90 **)90 ***)70

*) **) **)

: tergantung survei sosial ekonomi : 60% perpipaan, 30% non perpipaan : 25% perpipaan, 45% non perpipaan



Tabel 2.4 Pemakaian Air Rata-rata Per Orang Per Hari

No Jenis GedungPemakaian air rata-rata sehari

(liter)

Jangka waktu pemakaian air rata-rata sehari

(jam)

Perbandingan luas lantai efektif/total

(%)

Keterangan

1 Perumahan mewah 250 8 - 10 42 - 45 Setiap penghuni

2 Rumah biasa 160 - 250 8 - 10 50 - 53 Setiap

3 Apartemen 8 - 10 45 - 50Mewah 250 liter

Menengah 180 literBujangan 120 liter

4 Asrama 120 8 - Bujangan

5 Rumah sakit

Mewah > 1000Menengah 500

1000Umum 350 - 500

8 - 10 45 - 48

Setiap tempat tidur pasienPasien luar 8 liter

Staf/pegawai 120 literKeluarga pasien 160 liter

6 Sekolah Dasar 40 5 58 - 60 Guru 100 liter

7 SLTP 50 6 58 - 60 Guru 100 liter

8 SLTA & lebih tinggi 80 6 - Guru/dosen 100 liter

9 Rumah toko (ruko) 100 - 200 8 - Penghuninya 160 liter

10 Gedung kantor 100 8 60 - 70 Setiap pegawai

11 Toserba (toko serba ada)

3 7 55 - 60Pemakaian air hanya untuk

kakus. Belum termasuk untuk bagian restonya

12 Pabrik/industri Buruh pria 60 literWanita 100 liter 8 - Per orang setiap giliran (untuk

8 jam kerja ke atas)

13 Stasiun/terminal 3 15 - Setiap penumpang yang tiba dan berangkat

14 Restoran 30 5 - Untuk penghuni 160 liter

15 Restoran umum 15 7 -

Untuk penghuni 160 literPelayan 100 liter

70% dari jumlah tamu perlu 15 liter per orang

16 Gedung pertunjukan 30 5 53 - 55 Untuk satu kali pertunjukan

17 Gedung bioskop 10 3 - idem

18 Toko pengecer 40 6 -

Pedangang besar 30 liter/tamu150 liter/staf atau 5 liter per hari per hari setiap m2 luas

lantai

19 Hotel/penginapan 250 - 300 10 - Untuk setiap tamu,

20 Gedung peribadatan 10 2 Didasarkan jumlah jemaah setiap hari

21 Perpustakaan 25 6 Untuk setiap pembaca yang tinggal

22 Bar 30 6 Setiap tamu

23 Perkumpulan sosial 30 Setiap tamu

24 Kelab malam 120 - 350 Setiap tempat duduk

25 Gedung perkumpulan 150 - 200 Setiap tamu

26 Laboratorium 100 200 8 Setiap staf

(Sumber: Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, 1993)


2.2. Sistem Distribusi dan Sistem Pengaliran Air Bersih

2.2.1. Sistem Distribusi Air Bersih

Sistem distribusi air bersih adalah sistem yang langsung berhubungan dengan

konsumen, yang mempunyai fungsi pokok mendistribusikan air yang telah

memenuhi syarat ke seluruh daerah pelayanan. Sistem ini meliputi unsur sistem

perpipaan dan perlengkapannya, hidran kebakaran, tekanan tersedia, sistem

pemompaan (bila diperlukan), dan reservoir distribusi. (Enri Damanhuri, 1989)

Sistem distribusi air minum terdiri atas perpipaan, katup-katup, dan pompa yang

membawa air yang telah diolah dari instalasi pengolahan menuju pemukiman,

perkantoran dan industri yang mengkonsumsi air. Juga termasuk dalam sistem ini

adalah fasilitas penampung air yang telah diolah (reservoir distribusi), yang

digunakan saat kebutuhan air lebih besar dari suplai instalasi, meter air untuk

menentukan banyak air yang digunakan, dan keran kebakaran.

Dua hal penting yang harus diperhatikan pada sistem distribusi adalah tersedianya

jumlah air yang cukup dan tekanan yang memenuhi (kontinuitas pelayanan), serta

menjaga keamanan kualitas air yang berasal dari instalasi pengolahan.

Tugas pokok sistem distribusi air bersih adalah menghantarkan air bersih kepada

para pelanggan yang akan dilayani, dengan tetap memperhatikan faktor kualitas,

kuantitas dan tekanan air sesuai dengan perencanaan awal. Faktor yang

didambakan oleh para pelanggan adalah ketersedian air setiap waktu.

Suplai air melalui pipa induk mempunyai dua macam sistem, yaitu:

1. Continuous System

Dalam sistem ini air minum yang disuplai ke konsumen mengalir terus menerus

selama 24 jam. Keuntungan sistem ini adalah konsumen setiap saat dapat

memperoleh air bersih dari jaringan pipa distribusi di posisi pipa manapun.


Sedang kerugiannya pemakaian air akan cenderung akan lebih boros dan bila

terjadi sedikit kebocoran saja, maka jumlah air yang hilang akan sangat besar

jumlahnya.

2. Intermitten System

Dalam sistem ini air bersih disuplai 2-4 jam pada pagi hari dan 2-4 jam pada sore

hari. Kerugiannya adalah pelanggan air tidak bisa setiap saat mendapatkan air dan

perlu menyediakan tempat penyimpanan air dan bila terjadi kebocoran maka air

untuk fire fighter (pemadam kebakaran) akan sulit didapat. Dimensi pipa yang

digunakan akan lebih besar karena kebutuhan air untuk 24 jam hanya disuplai

dalam beberapa jam saja. Sedang keuntungannya adalah pemborosan air dapat

dihindari dan juga sistem ini cocok untuk daerah dengan sumber air yang terbatas.

2.2.2. Sistem Pengaliran Air Bersih

Untuk mendistribusikan air minum kepada konsumen dengan kuantitas, kualitas

dan tekanan yang cukup memerlukan sistem perpipaan yang baik, reservoir,

pompa dan dan peralatan yang lain. Metode dari pendistribusian air tergantung

pada kondisi topografi dari sumber air dan posisi para konsumen berada. Menurut

(Howard S Peavy et.al, 1985) sistem pengaliran yang dipakai adalah sebagai

berikut:

1. Cara Gravitasi

Cara pengaliran gravitasi digunakan apabila elevasi sumber air mempunyai

perbedaan cukup besar dengan elevasi daerah pelayanan, sehingga tekanan yang

diperlukan dapat dipertahankan. Cara ini dianggap cukup ekonomis, karena hanya

memanfaatkan beda ketinggian lokasi.

2. Cara Pemompaan

Pada cara ini pompa digunakan untuk meningkatkan tekanan yang diperlukan

untuk mendistribusikan air dari reservoir distribusi ke konsumen. Sistem ini

digunakan jika elevasi antara sumber air atau instalasi pengolahan dan daerah

pelayanan tidak dapat memberikan tekanan yang cukup.


3. Cara Gabungan

Pada cara gabungan, reservoir digunakan untuk mempertahankan tekanan yang

diperlukan selama periode pemakaian tinggi dan pada kondisi darurat, misalnya

saat terjadi kebakaran, atau tidak adanya energi. Selama periode pemakaian

rendah, sisa air dipompakan dan disimpan dalam reservoir distribusi. Karena

reservoir distribusi digunakan sebagai cadangan air selama periode pemakaian

tinggi atau pemakaian puncak, maka pompa dapat diopersikan pada kapasitas

debit rata-rata. Berikut Gambar 2.1 adalah Gambar Sistem Pengaliran Distribusi

Air Bersih.

Gambar 2.1 Sistem Pengaliran Distribusi Air Bersih

Water Treatment Plan


2.3. Analisis Jaringan Pipa Distribusi Air Bersih

Analisis jaringan pipa perlu dilakukan dalam pengembangan suatu jaringan

distribusi maupun perencanaan suatu jaringan pipa baru.

Sistem jaringan perpipaan didesain untuk membawa suatu kecepatan aliran

tertentu. Ukuran pipa harus tidak melebihi dimensi yang diperlukan dan juga

tekanan dalam sistem harus tercukupi. Dengan analisis jaringan pipa distribusi,

dapat ditentukan dimensi atau ukuran pipa yang diperlukan sesuai dengan tekanan

minimum yang diperbolehkan agar kuantitas aliran terpenuhi.

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam analisis sistem jaringan pipa distribusi air

bersih:

1. Peta distribusi beban, berupa peta tata guna lahan, kepadatan dan batas

wilayah. Juga pertimbangan dari kebutuhan/beban (area pelayanan).

2. Daerah pelayanan sektoral dan besar beban. Juga titik sentral pelayanan

(junctions points).

3. Kerangka induk, baik pipa induk primer maupun pipa induk sekunder.

4. Untuk sistem induk, ditentukan distribusi alirannya berdasarkan debit puncak.

5. Pendimensian (dimensioneering). Dengan besar debit diketahui, dan kecepatan

aliran yang diijinkan, dapat ditentukan diameter pipa yang diperlukan.

6. Kontrol tekanan aliran distribusi, menggunakan prinsip kesetimbangan energi.

Kontrol atau Analisis tekanan ini dapat dilakukan dengan beberapa metode,

disesuaikan dengan rangka distribusi.

7. Detail sistem pelayanan (sistem mikro dari distribusi) dan perlengkapn

distribusi (gambar alat bantu).

8. Gambar seluruh sistem, berupa tata guna lahan, peta pembagian distribusi,

peta kerangka, peta sistem induk lengkap, gambar detail sistem mikro.


2.4. Data Kebutuhan Pelanggan

Analisis kebutuhan pelanggan, dapat dirumuskan sebagai berikut:

(2.1)

dengan:

Banyaknya KK pelanggan = banyaknya jumlah pelanggan yang terhubung

node yang pertama ke node kedua

1 hari = 24 x 60 x 60 = 86.400 det

2.5. Kehilangan Air

Masalah kehilangan air (Unaccounted For Water) masih merupakan salah satu

masalah yang sangat besar bagi pengelola air minum di Indonesia. Tingkat

kebocoran jaringan pipa sulit diukur secara teliti. PDAM pada umumnya

menggunakan selisih antara produksi dan penjualan untuk melukiskan efektifitas

pelayanan air minum dan efisiensi dalam upaya penurunan kehilangan air.

Kewajiban manajemen hanya mengontrol banyaknya kehilangan air. Secara fisik

kehilangan air dibagi menjadi kehilangan air secara manajemen dan kehilangan

air secara fisik. Kehilangan air terjadi pada sambungan-sambungan pipa, dan pipa

distribusi dalam kondisi operasional yang normal.

2.5.1. Jenis-jenis Penyebab Kehilangan Air secara Manajemen

1. Pendaftaran pengguna air terlambat atas sejumlah pelanggan baru, ataupun

yang dikategorikan sebagai pelanggan yang berganti yang menyebabkan

perusahaan air minum tak dapat menagih rekening tepat pada waktunya atau

berdasarkan penggolongan tarif yang tepat.


2. Jenis meter air tidak cocok, tingkat akurasinya rendah, atau kalibrasi,

pemeliharaan dan pergantian meter air tidak terlaksana sebagaimana mestinya.

3. Pembaca meter main taksir, atau pelanggan tidak membayar rekening tepat

waktu.

4. Sambungan liar atau penggunaan air tanpa meter air.

2.5.2. Penyebab-penyebab Kehilangan Air secara Fisik

1. Kebocoran pada sambungan pipa, hidran dan valve karena penyambungan dan

pemeliharaan yang sembarangan.

2. Pipa atau tangki air bocor karena terbuat dari bahan yang tidak bermutu, pipa

dan peralatan yang tua atau karena tekanan yang berlebihan.

3. Penggunaan air pada penggelontoran pipa dengan prosedur yang tidak normal.

4. Kebocoran karena tekanan yang terlalu tinggi pada jaringan perpipaan dan

tekanan yang muncul secara tak wajar.

Air yang bocor dari sistem penyediaan air, kesalahan meteran air, sambungan-

sambungan yang tidak sah dan hilangnya air yang tidak diketahui penyebabnya

digolongkan sebagai kehilangan dan pemborosan (loss and waste). (Linsley, Ray

K & Franzini, B. Joseph, 1985).

Jumlah air yang hilang = ... (2.2)


2.6. Kehilangan Energi

Persamaan energi untuk fluida ideal adalah konstan di sepanjang aliran, sehingga

garis tenaga selalu mendatar. Untuk fluida real, garis tenaga akan berubah

menurun karena adanya gesekan antara partikel fluida, antara fluida dengan

dinding pipa dan kehilangan energi mikro akibat turbulensi di belokan atau

sambungan-sambungan pipa dan penambahan energi dari luar, misalnya dengan

pompa.

Zat cair riil yang mengalir melalui suatu bidang batas (pipa, saluran terbuka atau

bidang datar) akan terjadi tegangan geser dan gradien kecepatan pada seluruh

medan aliran karena adanya kekentalan. Tegangan geser tersebut akan

menyebabkan terjadinya kehilangan tenaga selama pengaliran. Oleh sebab itu

persamaan energi fluida real dapat ditulis sebagai berikut (Triatmodjo, 1993,

Giles, 1984:73)

(2.3)

dengan: Z = tinggi tempat(m),

= tinggi tekanan (m),

ha = energi yang ditambahkan (m),

hf = energi yang hilang akibat gesekan di sepanjang pipa (m),

he = energi yang hilang pada sambungan (m),

V = kecepatan rata-rata (m/s),

g = percepatan gravitasi (m/s2).


Bila persamaan di atas diterapkan pada aliran fluida yang tidak ada tambahan

energi dari luar, maka kehilangan energi utama hanya diakibatkan oleh gesekan di

sepanjang pipa, dan persamaannya menjadi:

(2.4)

Pada aliran turbulen dan mantap melalui pipa berdiameter D, dengan sudut

gesekan. Gaya yang bekerja pada aliran seperti itu adalah gaya tekan, berat zat

cair dan gaya geser (Triatmodjo, 1993)

Gambar 2.2 Penurunan Darcy-Weisbach

Kehilangan energi pada Gambar 2.2 disebabkan oleh kehilangan energi utama hf

akibat gesekan aliran di sepanjang pipa, dan kehilangan energi sekunder he yang

terdiri dari perubahan penampang pipa, ujung pipa yang berawal dan berakhir di

kolam dan belokan-belokan pipa. Oleh sebab itu kehilangan energi total ditulis:

HL = hf + he (2.5)


dengan: HL = kehilangan energi total (m),

hf = energi yang hilang akibat gesekan di sepanjang pipa (m),

he = energi yang hilang pada sambungan (m).

2.6.1. Mayor Losses

Kehilangan energi yang diakibatkan oleh gesekan antara zat cair dan dinding

dalam pipa selama pengaliran biasa disebut dengan istilah Mayor Loss. Rumus

Hazen-Williams, Darcy-Weisbach merupakan rumus yang biasa digunakan untuk

menghitung kehilangan energi akibat gesekan, adapun bentuk persamaannya

adalah sebagai berikut:

(2.6)

dengan: V = kecepatan rata-rata (m/s),

= koefisien kekasaran pipa,

I = kemiringan garis tenaga (m) ,

D = diameter pipa (m),

.......(2.7)

(2.8)

dengan: hf = Head Loss (m),

Q = debit air (m3/det),

f = koefisien kekasaran pipa,

L = panjang pipa (m),

D = diameter pipa (m),


g = percepatan gravitasi (m/s2).


Koefisien kekasaran f menurut pengujian yang dilakukan Nikuradse (1933)

tergantung pada dua parameter yaitu bilangan Reynolds (Re) dan kekasaran relatif

dinding pipa /D. Bilangan Reynolds menyatakan perbandingan antara gaya

inersia terhadap gaya kekentalan, yang dituliskan sebagai berikut:

)

dengan: Re = angka Reynolds,


= kekentala kinematik fluida (m2/det),

= rapat massa (kg/m3),

µ = kekentalan kinematik (Pa/det).

Nilai Re digunakan untuk menentukan jenis aliran dengan batasan sebagai berikut:

Re < 2000 aliran laminer,

Re > 4000 aliran turbulen,

2000 < Re < 4000 aliran transisi.

Pada aliran laminer dimana nilai Re < 2000, koefisien gesek dihitung dengan

persamaan Blasius sebagai berikut (Giles 1984:102, Triatmodjo 1993)

..............................................................................................................(2.10)

Sedangkan untuk aliran turbulen pada pipa-pipa halus dimana 4000 < Re < 105,

koefisien gesekannya adalah:

...........................................................................................................(2.11)


Koefisien gesekan untuk Re sampai dengan 3.000.000 dihitung menggunakan

persamaan von Karman yang diperbaiki oleh Prandtl (Giles, 1984:103,

Triadmodjo, 1993)

.............................................................................(2.12)

Selain menggunakan persamaan di atas, faktor gesekan dapat dicari dengan grafik

Moody apabila nilai Reynolds dan /D diketahui (lihat lampiran).

2.6.2. Minor Losses

Kehilangan-kehilangan yang terjadi dalam sistem pipa dikarenakan bends

(tekukan-tekukan), elbows (siku-siku), joints (sambungan-sambungan), valves

(klep) disebut kehilangan minor (minor loss). Pada pipa sangat panjang, mayor

loss biasanya jauh lebih besar daripada minor loss, sehingga pada keadaan

tersebut kehilangan tenaga karena minor loss dapat diabaikan. Minor Loss dapat

diabaikan jika panjang pipa lebih besar daripada 1000 x diameter atau

(Hwang, N. E., Houghtalen, R. J., 1996).

Menurut Darcy-Weisbach, kehilangan energi pada pengaliran berbanding lurus

dengan tinggi kecepatan, yang dapat ditulis kedalam persamaan berikut:

. ..(2.13)

dengan: k = koefisien kehilangan tenaga

Nilai k dapat dilihat pada Tabel 2.4 dan Tabel 2.5.


Tabel 2.5 Penurunan Tinggi Energi

No UraianHead turun

rata-rata

1 Dari tangki masuk ke pipa

Sambungan sama tinggi (ruji-ruji jalan masuk)

Sambungan proyeksi

Sambungan dibulatkan

2 Dari pipa ke tangki

3 Pembesaran tiba-tiba

4 Pembesaran perlahan (lihat Tabel 2.2)

5 Venturi meter, Nosel dan mulut sempit

6 Penyusutan tiba-tiba (lihat Tabel 2.2)

7 Siku-siku, sambungan, kran

Beberapa harga k

-0,45

-0,75

-2,00

(Sumber: Giles, R. V., 1990)


Tabel 2.6 Nilai k untuk Pembesaran dan Penyusutan

Penyusutan

tiba-tibaPembesaran Perlahan untuk Sudut Kerucut Lokal

kc 4º 10 º 15 º 20 º 30 º 50 º 60 º

1,2 0,08 0,02 0,04 0,09 0,16 0,25 0,35 0,37

1,4 0,17 0,03 0,06 0,12 0,23 0,36 0,50 0,53

1,6 0,26 0,04 0,07 0,14 0,26 0,42 0,57 0,61

1,8 0,34 0,04 0,07 0,15 0,28 0,44 0,61 0,65

2,0 0,37 0,04 0,07 0,16 0,10 0,46 0,63 0,68

2,5 0,41 0,04 0,08 0,16 0,30 0,48 0,65 0,70

3,0 0,43 0,04 0,08 0,16 0,31 0,48 0,66 0,71

4,0 0,45 0,04 0,08 0,16 0,31 0,49 0,67 0,72

5,0 0,46 0,04 0,08 0,16 0,31 0,50 0,67 0,72

(Sumber: Giles, R. V., 1990)

2.6.3. Debit Aliran

Debit aliran air pada pengaliran dalam pipa dianggap konstan karena air dianggap

fluida yang tidak termampatkan. Oleh sebab itu berlaku persamaan kontinuitas:

Q = konstan.

Kecepatan aliran dalam pipa dianggap kecepatan rata-rata, yang menganggap

bahwa kecepatan di setiap titik di dalam suatu penampang adalah sama, sehingga

berlaku persamaan:

. (2.14)

dengan: Q = debit aliran (m3/det),

A = luas penampang aliran atau pipa (m2),

V = kecepatan aliran (m/det).


Gambar 2.3 Penampang Aliran dalam Pipa

Pada fluida riil, kecepatan aliran dalam suatu penampang adalah tidak sama

karena adanya gesekan dengan dinding pipa (lihat Gambar 2.3). Oleh sebab itu

anggapan penggunaan kecepatan rata-rata ini akan menyebabkan kesalahan dalam

menghitung tinggi energi. Oleh sebab itu, untuk mengoreksi kesalahan ini perlu

diberikan suatu koefisien koreksi energi yang biasa disimbolkan dengan ,

sehingga tinggi energi pada persamaan Bernoulli menjadi . Koefisien ini

dalam praktek diambil = 1

2.7. Aplikasi Epanet 2.0 dalam Analisis Jaringan Distribusi Air Bersih

2.7.1. Umum

Pada awalnya, software jaringan distribusi hanya digunakan untuk melakukan

desain awal sistem distribusi. Dengan software yang un-user friendly membuat

operator enggan untuk menggunakan software-software distribusi tersebut dalam

menganalisis kondisi jaringannya. Namun seiring dengan perkembangan

teknologi, software distribusi telah berkembang sehingga menjadi lebih mudah

digunakan. Dengan software distribusi, operator dapat mensimulasikan berbagai

kemungkinan pengoperasian jaringan tanpa harus turun kelapangan dan bahkan

tanpa harus mengganggu kesinambungan pelayanan terhadap pelanggan. Jika

pada awalnya operator harus turun ke lapangan dan mengumpulkan data sebanyak

mungkin untuk mengetahui gambaran jaringannya maka kini operator hanya perlu

turun ke lapangan untuk mengumpulkan data seminimal mungkin dalam

memahami jaringan distribusinya. Epanet 2.0 adalah salah satu software distribusi

yang user friendly dan banyak digunakan untuk menganalisis jaringan sistem

distribusi.


Epanet 2.0 adalah program komputer yang berbasis windows yang merupakan

program simulasi dari perkembangan waktu dari profil hidrolis dan perlakuan

kualitas air bersih dalam suatu jaringan pipa distribusi, yang di dalamnya terdiri

dari titik/node/junction pipa, pompa, valve (asesoris) dan reservoir baik ground

reservoar maupun reservoir menara. Output yang dihasilkan dari program Epanet

2.0 ini antara lain debit yang mengalir dalam pipa, tekanan air dari masing masing

titik/node/junction yang dapat dipakai sebagai analisis dalam menentukan operasi

instalasi, pompa dan reservoir serta besarnya konsentrasi unsur kimia yang

terkandung dalam air bersih yang didistribusikan dan dapat digunakan sebagai

simulasi penentuan lokasi sumber sebagai arah pengembangan.

Epanet 2.0 didesain sebagai alat untuk mengetahui perkembangan dan pergerakan

air serta degradasi unsur kimia yang terkandung dalam air di pipa distribusi air

bersih, yang dapat digunakan untuk analisis berbagai macam sistem distribusi,

detail desain, model kalibrasi hidrolis. Analisis sisa khlor dan beberapa unsur

lainnya.

2.7.2. Kegunaan Epanet 2.0 dalam Analisis Jaringan Distribusi Air Bersih

1. Didesain sebagai alat untuk mengetahui perkembangan dan pergerakan air

serta degradasi unsur kimia yang ada dalam air pipa distribusi.

2. Dapat digunakan sebagai dasar analisis dan berbagai macam sistem distribusi,

detail desain, model kalibrasi hidrolik, analisis sisa khlor dan berbagai unsur

lainnya.

3. Dapat membantu menentukan alternatif strategis manajemen dan sistem

jaringan pipa distribusi air bersih seperti:

1) Sebagai penentuan alternatif sumber/instalasi, apabila terdapat banyak

sumber/instalasi.

2) Sebagai simulasi dalam menentukan alternatif pengoperasian pompa

dalam melakukan pengisian reservoir maupun injeksi ke sistem distribusi.


3) Digunakan sebagai pusat treatment seperti dimana dilakukan proses

khlorinasi, baik diinstalasi maupun dalam sistem jaringan.

4) Dapat digunakan sebagai penentuan prioritas terhadap pipa yang akan

dibersihkan/diganti.

Epanet 2.0 merupakan analisis hidrolis yang terdiri dari:

1. Analisis ini tidak dibatasi oleh letak lokasi jaringan.

2. Kehilangan tekanan akibat gesekan (friction) dihitung dengan menggunakan

persamaan Hazen-Williams, Darcy-Weisbach, Chezy atau Manning formula.

3. Disamping mayor losses, minor losses (kehilangan tekanan di bend, elbow,

fitting) dapat dihitung.

4. Model konstanta atau variabel kecepatan pompa.

5. Berbagai tipe model valve yang dilengkapi dengan shut off, check. Pressure

regulating dan valve yang dilengkapi dengan kontrol kecepatan.

6. Reservoir dalam berbagai bentuk dan ukuran.

7. Faktor fluktuasi pemakaian air.

8. Sebagai dasar operating system untuk mengontrol level air di reservoir dan

waktu.

Epanet 2.0 juga memberikan Analisis kualitas air:

1. Model pergerakan unsur material non reaktif yang melalui jaringan tiap saat.

2. Model perubahan material reaktif dalam proses desinfektan dan sisa khlor.

3. Model unsur air yang mengalir dalam jaringan.

4. Model reaksi kimia sebagai akibat pergerakan air dan dinding pipa.


2.7.3. Input Data dalam Epanet 2.0

Data data yang dibutuhkan dalam Epanet 2.0 sangat penting sekali dalam proses

analisis, evaluasi dan simulasi jaringan air bersih berbasis epanet.

Input data yang dibutuhkan adalah:

1. Peta jaringan

2. Node/junction/titik dari komponen distribusi

3. Elevasi

4. Panjang pipa distribusi

5. Diameter dalam pipa

6. Jenis pipa yang digunakan

7. Umur pipa

8. Jenis sumber (mata air, sumur bor, IPAM, dan lain lain)

9. Spesifikasi pompa (bila menggunakan pompa)

10. Bentuk dan ukuran reservoir

11. Beban masing-masing node (besarnya tapping)

12. Faktor fluktuasi pemakaian air

13. Konsentrasi khlor di sumber

Output yang dihasilkan diantaranya adalah :

1. Hidrolik head masing - masing titik.

2. Tekanan dan kualitas air (Epanet 2.0 Users Manual).

2.8. Cara Analisis Simulasi Pipa Jaringan Distribusi PDAM Kecamatan

Baki dengan Program Epanet 2.0

2.8.1. Wilayah peta

Wilayah peta yang digunakan adalah peta daerah distribusi air bersih PDAM

Kecamatan Baki yang dilengkapi dengan elevasi tanah, rumah pelanggan dan

diameter pipa. Pada pembuatan pipa jaringan PDAM, analisis berdasarkan elevasi

tanahnya dengan memberikan node (titik) pemasangan pipa untuk mempermudah

perancangan simulasi pipa.


2.8.2. Data Reservoir

Data isian reservoir pada program Epanet 2.0 diambil dari ketinggian tanahnya.

Hal ini dimaksudkan agar pengambilan air dapat ditentukan dengan pompa atau

gravitasi. Untuk data isian jumlah air yang akan disalurkan ke daerah Kecamatan

Baki berkisar 130 lt/hr/org.

2.8.3. Data Elevasi Tanah

Data elevasi tanah pada program Epanet 2.0 meliputi analisis peta wilayah

Kecamatan Baki yang di dalamnya terdapat keterangan elevasi tanah. Kemudian

dimasukkan ke dalam program Epanet 2.0 dengan memberikan node satu per satu

seseuai yang dibuat di dalam peta tersebut. Node adalah penghubung jaringan pipa

yang digambarkan berupa titik. Adapun data elevasi tanah di wilayah Kecamatan

Baki dapat ditunjukkan pada Tabel 2.7 berikut:

Tabel 2.7 Elevasi Tanah Jaringan Pipa Distribusi di Kecamatan Baki

ID NodeElevasi tanah

(m)ID Node

Elevasi Tanah

(m)

2 114 36 115.7

4 114 37 114.1

5 114 38 113.2

6 114 39 113

7 112.5 40 113

8 119 41 112.7

9 111.7 42 112

10 110 43 113

11 112.8 44 114

12 112.9 45 113.6

13 113 46 113.6

14 111.7 47 113.3

15 111.7 48 113.3

16 112.9 49 113.3


ID NodeElevasi tanah

(m)ID Node

Elevasi Tanah

(m)

17 113 50 113.5

19 113.8 51 112.7

20 115.3 52 112.9

21 112.4 53 113.5

22 113.2 54 113

23 113.2 55 112.9

24 111.2 56 142.1

25 111.2 57 142

26 110.8 58 142

27 110.5 59 140

28 110.5 60 143.5

29 110.5 61 144.2

30 110.5 62 141.7

31 110.8 63 141

32 111 64 111.6

33 111.2 65 114

34 114.2 66 114

35 115.3 67 145

2.8.4. Data Panjang Pipa dan Diameter Pipa

Data panjang pipa dan diameter pipa ditunjukkan pada Tabel 2.8 berikut:

Tabel 2.8 Panjang Pipa dan Diameter Pipa

ID PipaPanjang Pipa

(m)

Diameter Pipa

(mm)

Koefisien Kekasaran Pipa

Hazen-William

3 96 300 140

4 293 250 140

5 202.5 150 140

6 1235.3 150 140

7 429.8 100 140

8 445.5 150 140

10 31.5 150 140


ID PipaPanjang Pipa

(m)

Diameter Pipa

(mm)


Hazen-William

11 360 150 140

12 27 150 140

13 276.8 100 140

14 114.8 100 140

15 522 100 140

16 31.5 150 140

19 2430 150 140

20 720 150 140

21 652.6 150 140

22 65.3 150 140

23 51.8 100 140

24 58.6 100 140

25 92.4 100 140

26 89.4 100 140

27 153 100 140

28 292.6 100 140

29 280 75 140

30 280 75 140

31 254.3 75 140

32 261 75 140

33 293 75 140

34 697.5 150 140

35 495 150 140

36 247.5 150 140

37 180 75 140

38 155.3 75 140

39 157.5 75 140

40 159.8 150 140

41 54 150 140

42 49.5 150 140

43 81.2 150 140

44 204.75 150 140

45 191.3 150 140

46 94.6 150 140

47 1552.5 150 140


ID PipaPanjang Pipa

(m)

Diameter Pipa

(mm)


Hazen-William

48 27 150 140

49 675.2 150 140

50 407.3 150 140

51 407.3 150 140

52 112.6 250 140

53 248 200 140

54 765 75 140

55 472 200 140

56 1900 150 140

57 204.8 150 140

58 1300 150 140

59 540 100 140

60 2745.8 200 140

61 1756 250 140

62 316 300 140

63 495.2 100 140

64 158 100 140

65 273.6 100 140

66 958.5 75 140

67 423.2 75 140

2.8.5. Data Pattern

Data pattern merupakan penyunting pola pemakaian air dari suatu node pada

periode waktu tertentu (data masukan simulasi pola max. 55 jam), bentuk

pemasukan data pattern untuk wilayah jaringan distribusi PDAM di Kecamatan

Baki meliputi pemakaian dalam kurun waktu 24 jam. Data pattern dalam analisis

ini menggunakan Koefisien Fluktuasi Kebutuhan Air menurut GUPTA. Adapun

data pattern, dapat ditunjukkan pada Tabel 2.9 berikut:


Tabel 2.9 Data Pattern Jaringan Distribusi PDAM di Kecamatan Baki

JamKoefisien Fluktuasi

Kebutuhan Air

Persentase

(%)Rata-rata/jam Pemakaian

1 0,5 50 1 0,50

2 1,3 130 1 1,30

3 1 100 1 1,00

4 1,2 120 1 1,20

2.8.6. Tahapan Menggunakan Epanet 2.0

Untuk menjalankan program ini dapat ditempuh dengan prosedur sebagai berikut:

1. Memulai program Epanet 2.0

Untuk menjalankan Epanet 2.0 dilakukan dengan cara berikut:

a. Klik Start All Programs Epanet 2.0 dan klik Epanet 2.0

b. Klik ganda pada desktop

2. Membuat Model Pipa Distribusi

a. Memulai Pekerjaan Baru

Klik reservoir pada tampilan icon, kemudian klik mouse pada peta

dimana akan diletakkan reservoir. Selanjutnya menambah node/junction, klik

icon node/junction dan kemudian klik pada peta pada lokasi dari

node/junction 2 hingga 28. Kemudian lakukan penggambaran pipa, mulai dari

pipa 1 yang menghubungkan node/junction 2 dan 3. Mula-mula klik tombol

icon pipa pada toolbar. Kemudian klik tahan pada node/junction 2 ke

node/junction 3. Ulangi prosedur tersebut pada node/junction selanjutnya

sampai dengan node/junction 28.


b. Memasukkan Data

Data yang akan dimasukkan adalah data sebagai berikut:

- Panjang pipa

- Diameter pipa

- Kekasaran pipa

- Initial Status

Langkah-langkah memasukkan data adalah sebagai berikut:

Klik pipa pada network map

Seluruh data pipa harus dimasukkan dengan cara mengetik besaran data

tersebut pada textbox. Ulangi prosedur tersebut untuk pipa-pipa

berikutnya.

Data elevasi yang didapat dari hasil pengukuran jalur rencana pipa

distribusi dimasukkan ke dalam data node dengan cara mengklik salah satu

node. Setelah itu akan muncul window node.

Untuk memasukkan lokasi sumber mata air yang dalam hal ini (Epanet

2.0) dinyatakan sebagai sebuah reservoir adalah dengan cara mengklik

tombol reservoir pada toolbar kemudian klik mouse pada peta ke posisi

node/junction yang dinyatakan sebagai reservoir.

3. Running dan Output Epanet 2.0

a. Running Epanet 2.0

Untuk memulai running klik icon run pada toolbar dan akan keluar window

sebagaimana Gambar 2.8 berikut. Selanjutnya untuk mengetahui hasil running

pilih Browser Map nodes dan links.

bab 2 landasan teori - digilib.uns.ac.id · 1 konsumsi unit sambungan rumah (sr) lt/or g /hr 190...

Documents