epanet tips

7/23/2019 Epanet Tips

1/13

Perencanaan Hidrolis Jaringan Perpipaan

Perhitungan hidrolis aliran pada jaringan distribusi dilakukan berdasarkan besarnya

aliran puncak pada akhir tahun perencanaan yang dipengaruhi oleh faktor-faktor:

Jarak sumber dengan daerah pelayanan.

Tekanan yang tersedia pada sumber.

Tekanan yang harus disediakan di setiap blok pelayanan.

Besar diameter pipa yang digunakan.

Kehilangan tekanan akibat friksi dalam pipa.

Kehilangan tekanan akibat perlengkapan pipa (fittings).

1. Metode Simulasi Jaringan Pipa

Untuk mendapatkan dimensi dari jaringan perpipaan distribusi yang direncanakan maka

terdapat beberapa perhitungan yang perlu dilakukan. Simulasi aliran dalam pipa

biasanya dilakukan dengan menggunakan metodeHardy-Crossyang dapat

menyelesaikan persamaan keseimbangan tekanan dalam

suatuloopdenganloopberikutnya. Dalam aplikasi matematisnya, maka rumus yang

digunakan diantaranya adalah rumusHazen Williams:

hi=kehilangan tekanan untuk jalur pipa i.

Dari persamaan tersebut akan dilanjutkan dengan iterasiNewton-Rhapsonpada

setiaploopdalam jaringan.


2/13

Dimana:

Aplikasi dari metode ini memerlukan asumsi awal dari debit aliran dan perjanjian notasi

(positif atau negatif) untuk arah aliran. Sebagai patokan, dalam suatuloopmaka aliran

yang searah jarum jam misalkan diberi notasi positif. Dan notasi untuk kehilangan

tekanan dalam suatu pipa juga mengikuti notasi yang dimiliki debit aliran pada pipa itusendiri. Sedangkan dalam perhitungan dalam rumus, notasi positif dan negatif tersebut

tidak akan memberikan pengaruh sehingga merupakan penjumlahan biasa dari nilai

ratio kehilangan tekanan dengan debit aliran. Harga dari Q memiliki suatu arah

(terlihat notasinya) sehingga dalam mengoreksi debit aliran tanda Q harus disertakan.

Pengerjaan dari metode ini untuk sistem yang terdiri dari beberapaloopakan sangat

memakan waktu. Dengan saling terkaitnya jaringan distribusi tersebut antaraloopyang

satu dengan yang lain maka perhitungan yang akan dilakukan menjadi sangat sulit bila

tanpa bantuan suatu program komputer.

Untuk mempermudah perhitungan dan mendapatkan hasil yang lebih detail dari

jaringan yang akan dirancang, maka digunakan program EPANET.

EPANET merupakan program komputer yang dapat menampilkan simulasi hidrolis dan

kualitas air dalam jaringan pipa bertekanan. Jaringan ini akan terdiri dari pipa-

pipa,node(junctionpipa), pompa,valve, tangki penampungan, atau reservoir.

EPANET dapat mengidentifikasi aliran air dalam setiap pipa, tekanan pada setiap node,

ketinggian air pada masing-maing tangki, dan konsentrasi senyawa kimia dalam

jaringan selama periode simulasi.


3/13

EPANET didesain untuk membantu analisis sistem distribusi air minum, sehingga sering

digunakan untuk hal-hal berikut ini:

Pemilihan sumber pada sistem.

Pemilihan pompa beserta jadwal kerjanya.

Penentuan pengolahan tambahan, misalnyarechlorinasi.

Penentuan pipa yang perlu dibersihkan atau diganti.

Hasilrunningdari program ini dapat berupa peta jaringan dengan kode warna, tabel

data, grafiktime-series, dan kontur plot.

Kemampuan pemodelan hidrolik EPANET adalah sebagai berikut:

Jaringan seluas mungkin, tanpa adanya batasan-batasan tertentu.

Dapat menghitungfriction headlossdengan menggunakan persaman-persamaan

Hazen Williams,Darcy-WeisbachdanChezy-Manning.

Dapat menghitungminor lossesuntukbend,fitting, dan lain-lain.

Dapat menghitung biaya dan energi pompa.

Dapat memodelkan berbagai jenisvalve.

Memungkinkan tangki penampungan dengan segala bentuk.

Dapat memperhitungkan berbagai kategoridemandpada

setiapnodedenganpatterndan variasi waktu masing-masing.

Dapat memodelkan berbagaiemitter.

Dapat beroperasi pada sistem yang kompleks dengan berbagai batasan.

EPANET dapat memodelkan sistem distribusi air sebagai kumpulandarilinkyang

dihubungkan olehnodesehingga sistem distribusi ini akan terdiri berbagai komponen


4/13

fisik.Yang dimaksud sebagailinkadalah pipa,pompa, danvalve.

Sedangkannodedisini mewakilijunction, tangki, dan reservoir.

Junctionmerupakan titik dalam jaringan tempat terjadinya pertemuan antarlink, disini

air dapat memasuki atau meninggalkan jaringan. Input data utama yang diperlukan

untuk komponen fisik ini adalah data tentang elevasi dan debit air yang akan disuplai

olehnodeini.

Sedangkan output yang dihasilkan adalah berupa head hidrolik dan besarnya tekanan

padajunctiontersebut. Selain input data yang telah disebutkan sebelumnya, juga

terdapat beberapa input pelengkap diantaranya adalah debit air yang bervariasi

terhadap waktu, kategori dari debit air, dan bila nilai debit ini dinyatakan sebagai negatif

maka hal ini menunjukkan bahwa air memasuki jaringan.

Komponen fisik berikutnya adalah reservoir.

Reservoirmerupakannodeyang mewakili sumber eksternal atau sumber air yang

masuk ke dalam jaringan. Input utama yang diperlukan adalahhead hidrolikyang

nilainya akan sebanding dengan elevasi permukaan air bila reservoir tersebut tidak

memiliki tekanan. Reservoir tidak memberikan hasil output tertentu, tetapi headnya

dapat berubah terhadap waktu sesuai dengantime patternyang dijadikan acuan.

Berikutnya adalahtankyang merupakannodeyang memiliki kapasitas penyimpanan

dan volume air yang tersimpan bervariasi terhadap waktu selama simulasi.

Input data yang diperlukan adalah:

Elevasi dasar, dengan level air adalah 0.

Diameter atau bentuk tangki bila non-silindris.

Initial, minimum, dan level maksimum dari tangki.

Sedangkan output yang dihasilkan adalah head hidrolik yang menunjukkan ketinggian

muka air.


5/13

EPANET akan menghentikanoutflowbila tangki berada pada level air minimum, dan

sebaliknyainflowakan dihentikan bila air berada pada level maksimum.

Emittermerupakanjunctionyang memodelkan aliran melaluinozzleatauorificeyang

akan dikeluarkan ke atmosfer. Komponen ini biasa digunakan memodelkan aliranmelalui sistemsprinklerdan jaringan irigasi. Namun bisa juga digunakan untuk simulasi

kebocoran pada pipa. EPANET akan

membacaemittersebagaipropertydarijunctiondan bukan sebagi komponen jaringan

tersendiri.

Pipa adalahlinkyang mengalirkan air dari satu bagian ke bagian yang lainnya pada

suatu jaringan. EPANET akan mengasumsikan bahwa pipa terisi penuh setiap saat.

Arah aliran akan berasal dari titik yang memiliki head hidrolik lebih besar. Beberapa

parameter yang digunakan sebagai input data untuk pipa adalah:

Startdanend node.

Diameter.

Panjang pipa.

Koefisien kekasaran untuk menghitungheadloss.

Status (open,closed, ataucheck valve).

Sedangkan output dari pipa adalah:

Flow rate.

Kecepatan aliran.

Headloss.

Faktor friksiDarcy-Weisbach.

Untuk kehilangan tekan akibat gesekan air dengan dinding pipa dapat dihitung

menggunakan persamaanHazen Williams,Darcy-WeisbachdanChezy-Manning.

Namun persamaanHazen Williamshanya dapat digunakan untuk aliran air yang


6/13

turbulen dan persamaanChezy-Manninglebih banyak digunakan untuk aliran pada

saluran terbuka. Persamaan yang secara teoritis lebih baik untuk digunakan adalah

persamaanDarcy-Weisbachdan dapat digunakan untuk jenisliquidlainnya selain air.

Pompa merupakanlinkyang memberikan energi pada fluida dengan carameningkatkan head hidroliknya. Input yang sangat penting adalahstartdanend

nodeserta kurva pompa yang digunakan. Untuk output utamanya adalahflowdan head

yang diperoleh.Flowmelalui pompa adalah tidak berarah dan EPANET akan

menghentikan kerja pompa apabila pompa bekerja diluar batasan yang tertera pada

kurva pompa. Kecepatan pompa dapat diset pada nilai tertentu dan apabila pompa

bekerja dengan kecepatan yang lebih besar sebesar dua kalinya makaspeedpompa

dapat diset pada angka dua. Perubahan ini dapat ikut merubah kurva pompa yang

digunakan. Seperti pada pipa, pompa juga dapat disetondanoff. Operasi pompa juga

dapat disesuikan dengantime patternataurelative speed setting. EPANET juga dapat

menghitung konsumsi energi dari pompa.

Valveadalahlinkyang membatasi tekanan atau aliran pada nilai tertentu dalam

sebuah jaringan. Input yang penting untuk komponen ini adalah:

Startdanend node

Diameter

Setting

Status

Dan output darivalveadalahflow ratedanheadloss.

2. Kehilangan Tekanan Perpipaan

Kehilangan tekanan yang terjadi akibat aliran dalam sistem perpipaan ada dua macam

yaitumajor lossesyang diakibatkan oleh friksi di sepanjang pipa danminor lossesyang

merupakan kehilangan tekanan yang terjadi pada perlengkapan pipa.

Kedua macam kehilangan tekanan tersebut adalah sebagai berikut:


7/13

2.1. Major Losses

Friksi atau gesekan yang terjadi antara aliran air dengan dinding pipa merupakan

kehilangan tekanan terbesar dari suatu sistem perpipaan. Rumus yang digunakan untuk

menghitung kehilangan tekanan pada pipa induk maupun pipa cabang serta pipapelayanan adalah hasil formulasi dariHazen Williams.

Dimana:

Q = debit aliran (m3/detik)

C = koefisienHazenWilliams

D = diameter pipa (mm)

L = panjang pipa (m)

Dalam penerapan rumus diatas maka perlu diperhatikan bahwa harga koefisienHazen

Williams(C) ynag berbeda-beda tergantung dari jenis pipa dan lama pipa tersebut telah

digunakan. Besarnya nilainya koefisien ini dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 2 Harga Koefisien C untuk Beberapa Jenis Pipa

Jenis Pipa Harga C Keterangan

ACP

140 Baru

130 Perencanaan

Besi dengan Las 140 Baru

100 Perencanaan


8/13

Beton

140 Baru

130 Perencanaan

CIP, coated

130 Baru

100 Perencanaan

Plastik dan PVC

140 Baru

130 Perencanaan

Sumber: Fair, Geyer, dan Okun, 1971

2.2. Minor Losses

Pada kenyataannya,minor lossesdapat diabaikan karena nilainya yang relatif kecil bila

panjang pipa lebih besar dari 500 kali diameter pipa. Rumus yang dipergunakan untuk

menghitung besarnya minor losses ini adalah rumusDarcy-Weisbach.

Dimana:

K = koefisien kehilangan tekanan

V = kecepatan aliran


9/13

Dalam penggunaan rumus diatas, terdapat hal yang perlu diperhatikan yaitu terdapat

beberapa harga K untuk setiap perlengkapan perpipaan. Dengan harga K didapat

dengan menggunakan nilai yang tertera pada Tabel 3.

Dalam menentukan besarnyaminor lossesdapat dipergunakan prinsip ekivalensiterhadap panjang pipa. Pada persamaanDarcy-Weisbach:

Tabel 3 Harga K untuk Beberapa Jenis Perlengkapan Pipa

Jenis Perlengkapan Pipa Harga K

Gate Valvekondisi

!er"uka penu# 0,$

% ter"uka 1,$

& ter"uka ',(

) ter"uka $,4

Angle Valvekondisi ter"uka penu# $,'

Butterfly Valvekondisi

*udut "ukaan 10+ 1

*udut "ukaan 40+ 10

*udut "ukaan 0+ -$0


10/13

-0+ elbowdengan

Regular flange 0,$1.0,3

Long radius flange 0,14.0,$3

Short radius screwed 0,-

Medium radius screwed 0,'

Long radius screwed 0,(

Sudden Contraction

d/ % 0,4$

d/ & 0,33

d/ ) 0,1-

Sudden Enlargement

d/ % 0,-$

d/ & 0,'(

d/ ) 0,1-

Sumber: Practical Hydrolics For The Public Work Engineer, 1968

3. Sisa Tekan

Besarnya sisa tekan pada pipa akan tergantung pada klasifikasi jaringan perpipaan,

daerah perencanaan, dan jenis pipa yang dipergunakan.


11/13

Berdasarkan perencanaan padaDraft Guidelines for Design and Construction of Public

and Water Supply System in Indonesia, sisa tekan minimum yang harus disediakan

adalah 6 m untuk pipa pelayanan di daerah dengan mayoritas bangunan tidak

bertingkat dan 12 m untuk daerah dengan mayoritas bangunan bertingkat.

4. Profil idrolis

Profil hidrolis merupakan gambar yang menunjukkan letak ketinggian pipa dengan garis

hidrolisnya pada tiap titik di jalur perpipaan. Profil hidrolis digambarkan dengan

menetapkan sumbu absis untuk panjang pipa dan sumbu ordinat untuk letak pipa atau

kontur tanah dan ketinggian hidrolisnya.

Profil ini akan ditunjukkan dari nilaiHydraulic Grade Line(HGL), yaitu garis yang

memperlihatkan besarnya tekanan pada pipa di titik tertentu sebagai akibat dari

gesekan yang terjadi dalam pipa, perubahan kecepatan, dan perubahan energi.

Besarnya HGL ini ditentukan dalam meter kolom air.

!. Ke"epatan Perpipaan

Selain menghitung kehilangan tekanan, maka dalam perencanaan hidrolis perpipaan

akan dipakai rumus tertentu dalam menghitung kecepatan aliran rata-rata dalam pipa.

Hukum kontinuitas dapat digunakan untuk menghitung kacapatan aliran rata-rata dalam

pipa.

Dimana:

V = kecepatan aliran (m/detik)

Q = debit aliran (m3/detik)

D = diameter pipa (m)


12/13

Rumus ini berlaku baik untuk pipa induk, cabang, maupun pipa pelayanan.

#. Palu $ir %Water Hammer&

Perubahan kecepatan dalam pipa yang terjadi secara tiba-tiba dapat menghasilkan

perubahan tekanan yang besar. Jika tekanan tersebut telah melebihi tekanan kerja yang

diijinkan, maka akan mengakibatkan pengaruh negatif pada sistem seperti rusaknya

perlengkapan perpipaan, pipa pecah, kesukaran operasi, dan berkurangnya kapasitas

pipa. Tekanan yang membesar ini sering disebut sebagai palu air (water hammer)

karena menimbulkan bunyi seperti ketukan palu yang seolah-olah terjadi pada bagian

dalam pipa.

Palu air ini dapat disebabkan oleh terlalu dekat atau terlalu cepatnya penutupan katup

pada suatu jaringan atau oleh peralatan pemutus aliran yang dilakukan oleh petugas

atau operator secara cepat atau tiba-tiba. Kenaikan tekanan ini dapat dikurangi dengan

menggunakan peralatan pipa sepertiair valve,relief valve,surge valve, dan sebagainya

hingga tekanan menjadi hanya 10-40 %.

Dimana:

P = penambahan tekanan akibat palu air (psi)

V = kecepatan aliran (fps)

E = modulus elastis (psi)

K = bulk modulus elastis (psi)

K/E = 0,001-0,2, nilainya ditentukan untuk berbagai material pipa.

Vw= kecepatan aliran balik (fps)


13/13

d = diameter pipa (inch)

T = tebal pipa (inch)

L = panjang pipa (ft)

Tc= waktu kritis yang menyebabkan palu air (detik)

Td= waktu normal membuka-tutup katup (detik)Pa= selisih tekanan uji pipa dengan tekanan yang tersedia di titik tersebut (psi)

Tabel 4 Rasio K/E untuk Berbagai Jenis Material Pipa

2aterial K/

Plate *teel 001

Cast Iron 00$.00$$

Concrete 01

5ood 0$

Sumber: Babbit, Water Supply Engineering, 1967

epanet tips

Documents