hidrolika perpipaan

Laporan

8.1. DATA SISTEM PENYEDIAAN AIR BAKUPada jaringan distribusi air bersih pipa merupakan komponen yang paling utama, pipa berfungsi untuk mengalirkan sarana air dari suatu titik simpul ke titik simpul yang lain. Aliran dalam pipa timbul bila terjadi perbedaan tekanan pada dua tempat, yang bisa terjadi karena ada perbedaan elevasi muka air atau karena digunakannya pompa. Penggunaan hidrolika adalah untuk menghitung tekanan dan kecepatan aliran air di dalam jaringan pipa. Air yang terdapat di dalam pipa akan mengalir dari penampang yang memiliki tinggi energi lebih besar menuju penampang yang memiliki tinggi energi lebih kecil. Aliran yang terjadi di dalam pipa memiliki tiga macam, yaitu:1.Energi kinetik, yaitu energi yang ada pada partikel massa air sehubungan dengan kecepatan2.Energi tekanan, yaitu energi yang ada pada partikel massa air sehubungan dengan tekanan3.Energi ketinggian, yaitu energi yang ada pada partikel massa air sehubungan dengan ketinggian terhadap garis referensi (datum).

Sistem penyediaan air baku yang direncanakan untuk kecamatan Alas menngunakan sistem eksisting yang sudah ada yaitu dari sungai brang dalap, Posisi Pengambilan (intake) Eksisting sungai Brang Dalap Terletak Pada Koordinat x : 504327 y : 905251, Type intake pengambilan sungai brang dalap saat ini merupakan intake pengambilan bebas pada sungai yang dibendung dengan bronjong. Kondisi bendung tersebut sudah rusak berat akibat banjir tahunan yang terjadi, Material dan Diameter pipa Transmisi dari Intake menuju IPA pada sistem penyediaan air baku Brang Dalap sangat bervariasi, Dari sumber Brang Dalap, air dibawa menuju Bangunan IPA dengan Kapasitas IPA sebesar 50 M3 kemudian dari bangunan IPA air di tampung pada reservoir dengan Kapasitas 500 M3

8.2. PERENCANAAN JARINGAN PIPA PENYEDIAAN AIR BAKU Beberapa teori atau persamaan yang berhubungan dengan perhitungan hidraulika aliran air dalam pipa, yaitu: 1. Prinsip KontinuitasYang dimaksud dengan prinsip kontinuitas adalah jumlah air yang masuk dalam suatu sistem perpipaan adalah sama dengan jumlah air yang keluar dari sisitem perpipaan tersebut.Q1 = Q2 + Q3A1 x V1 = (A2 x V2) + (A3 x V3)

Gambar 8.1 Aliran Bercabang

Q2Q1Q3

dengan :Q= Debit aliran air (m3/dt)A= Luas penampang (m2)V= Kecepatan aliran (m/dt)

2. Kekekalan EnergiKekekalan energi disini sesuai dengan prinsip bernoulli. Tinggi energi total pada sebuah penampang pada elemen pipa adalah jumlah dari energi kecepatan, energi tekanan dan energi elevasi. Garis yang menghubungkan titik tersebut dinamakan garis energi, yang digambarkan di atas tampak memanjang pipa seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini.

Gambar 8.2 Garis Energi dan Garis Tekanan

12hAV12/2gP1/WhBhAh1P2/WV22/2gDatumGaris TekananGaris Energi

Persamaan Bernoulli pada gambar dapat dituliskan sebagai berikut : (Triatmodjo, 1993: 20)

dengan :

= tinggi kecepatan di titik 1 (m)

= tinggi kecepatan di titik 2 (m)

= tinggi tekanan di titik 1 (m)

= tinggi tekanan di titik 2 (m)h1= tinggi elevasi di titik 1 (m)h2= tinggi elevasi di titik 2 (m)h1= kehilangan tinggi tekan pada pipa (m)Pada gambar tampak garis yang menunjukkan besarnya tekanan air pada penampang tinjauan. Garis tekanan ini pada umumnya disebut garis gradien hidrolis atau garis kemiringan hidrolis. Jarak vertikal antara pipa dengan garis gradien hidrolis menunjukan tekanan yang terjadi dalam pipa. Pada gambar tampak perbedaan ketinggian antara titik 1 dan 2 merupakan kehilangan energi (head loss) yang terjadi sepanjang antara penampang 1 dan 2.

3. Kehilangan Tinggi Tekan Pada Aliran Air Di Dalam PipaDalam perencanaan jaringan distribusi air minum tidak mungkin dapat dihindari adanya kehilangan tinggi tekan selama air mengalir melaluhi pipa, besarnya kehilangan tinggi energi terdiri dari kehilangan tinggi mayor (major losses) dan kehilangan tinggi minor (minor losses)Pada perencanaan jaringan distribusi air bersih, aliran yang terjadi dalam pipa direncanakan dalam kondisi aliran turbulen yang diidentifikasi dengan bilangan Reynold yang secara umum dapat disajikan dalam bentuk persamaan berikut (Priyanto, 2001: 3) :

NR = dengan :NR= bilangan reynold tak berdimensiD= diameter pipa (m)V= kecepatan rerata aliran (m/dt), dan= kekentalan kinematik (m2/dt) (tabel)

Nilai batas Reynold untuk kondisi aliran pada saluran tertutup (pipa) adalah sebagai berikut :NR < 2000Aliran LaminerNR > 4000Aliran Turbulen2000 < NR < 4000Aliran Transisi

4. Kehilangan Tinggi Mayor (Major Losses)Pada zat cair yang mengalir di dalam pipa akan terjadi tegangan geser dan gradien kecepatan pada seluruh medan aliran karena adanya kekentalan kinematik. Tegangan geser tersebut akan menyebabkan terjadinya kehilangan energi selama pengaliran (Triatmojo, 1993: 20). Tegangan geser yang terjadi pada dinding pipa dan jenis pipa merupakan penyebab utama menurunnya garis energi pada suatu aliran (major losses) tetapi tidak dipengaruhi oleh tekanan air.

Ada beberapa teori dan formula untuk menghitung besarnya kehilangan tinggi tekan mayor (hf) diantaranya yaitu Hanzen-Williams, Darcy-Weisbach, Manning, Chezy, Colebrook-White, dan Swamme-Jain (Haestad, 2001: 278). Persamaan yang paling disukai dalam menentukan hf adalah persamaan Hanzen-Williams. Persamaannya ditulis dalam bentuk (Webber, 1971, 121):

dengan :V= kecepatan aliran pada pipa (m/dt)Chw= koefisien kekasaran Hanzen-William (tabel)D= diameter pipa (m)S= kemiringan garis energiQ= debit aliran pada pipa (m3/dt)L= panjang pipa (m)hf= kehilangan tinggi tekan mayor (m)

5. Kehilangan Tinggi MinorKehilangan tinggi minor yang terjadi pada suatu sistem perpipaan yang penting untuk diketahui diantaranya adalah (Priyantoro, 2001: 26) :- Kehilangan tinggi akibat pengecilan-Kehilangan tinggi akibat pembesaran-Kehilangan tinggi akibat belokan, dan-Kehilangan tinggi melalui katup

Pada pipa-pipa yang panjang, kehilangan minor ini sering diabaikan tanpa kesalahan yang berarti, tetapi cukup penting pada pipa yang pendek. Kehilangan minor pada umumnya akan lebih besar bila terjadi perlambatan kecepatan aliran di dalam pipa dibandingkan peningkatan kecepatan akibat terjadi pusaran arus yang ditimbulkan oleh pemisahan aliran dari bidang batas pipa (Linsley, 1989: 273). Kehilangan tinggi minor dihitung dengan persamaan berikut (Linsley, 1989: 274) :

dengan :hLm= kehilangan tinggi minor (m)V= kecepatan rata-rata dalam pipa (m/dt)g= percepatan grafitasi (m/dt2)K= koefisien kehilangan tinggi tekan minor (tabel)

Untuk pipa-pipa yang penjang atau L/D >>1000, kehilangan tinggi minor dapat diabaikan (Priyantoro, 2001: 37)Besarnya nilai koefisien K sangat beragam, tergantung dari bentuk fisik pengecilan, pembesaran, belokan dan katup. Namun, nilai K ini masih berupa pendekatan kerena dipengaruhi oleh bahan, kehalusan sambungan dan umur sambungan.

6. Fluktuasi Kebutuhan AirBesarnya pemakaian air oleh masyarakat pada sisitem jaringan distribusi air bersih tidaklah berlangsung konstan, namun terjadi fluktuasi antara satu jam dengan jam yang lain, begitu pula antara satu hari dengan hari yang lainnya. Fluktuasi yang terjadi tergantung pada aktivitas penggunaan air. Pada saat-saat tertentu terjadi peningkatan aktifitas yang memerlukan pemenuhan kebutuhan air yang lebih banyak dari kondisi normal, sementara pada saat-saat tertentu juga terjadi aktivitas yang tidak memerlukan banyak air. Secara umum tingkat kebutuhan air masyarakat dibagi menjadi tiga, yaitu :1.Kebutuhan air rata-rata, 2.Kebutuhan harian maksimum, 3.Kebutuhan air pada jam puncak, yaitu pemakaian air tertinggi pada jam-jam tertentu selama periode 1 hari, tiap-tiap kota berbeda yang tergantung pada pola konsumsi masyarakatnya.Kebutuhan air maksimum dan jam puncak sangat diperlukan dalam perhitungan besar kebutuhan air bersih, karena hal ini menyangkut kebutuhan pada hari-hari tertentu dan pada jam puncak pelayanan. Untuk itu penting memperhitungkan suatu koefisien untuk keperluan tersebut`

Sumber: Grafik fluktuasi pemakaian air bersih oleh Ditjen Cipta Karya Departemen PU, Anonim 1994: 248.3. Analisan hidrolika jaringan pipa (Transmisi Utama).Analisa Hidrolika system penyediaan air baku sungai Brang Dalap dihitung berdasarkan Kondisi rehabilitasi dan peningkatan sistem yang direncanakan.Analisis Hidrolika jaringan pipa penyediaan air baku Sungai Brang Dalap untuk beberapa lokasi kegiatan dianalisis dengan menggunakan program WaterCad V.8. Dengan program WaterCad V.8 akan diperoleh output dimensi pipa di seluruh jaringan, tekanan air, kehilangan tinggi energi dan beberapa parameter hidrolika lainnya. Data input dari program ini terdiri dari Elevasi Sumber air, Reservoir dan daerah layanan, debit kebutuhan air di semua wilayah dan lain-lain. WaterCad V.8 memiliki fitur untuk menampilkan background dari pengukuran topografi real dilapangan untuk membantu dan memudahkan proses digitasi jaringan pipa berikut asesorisnya dengan akurat sesuai dengan data yang bisa dipertanggungjawabkan. Format data yang telah berbasis GIS (Geographic Information System) yang akan digunakan sebagai background images, menggunakan sistem koordinat UTM (Universal Tranverse Mecator) karena menggunakan satuan X,Y dan Z dalam Meter dan Datum WGS 1984.

8.3.1.Analisa hidrolika jaringan sesuai rencana rehabilitasi dan peningkatan.Perhitungan/simulasi hidrolika jaringan perpipaan kondisi eksisting mengacu kepada system penyediaan air baku dengan kondisi system yang telah survey . Berikut ini adalah hasil analisa hidrolika pipa eksisting sungai Berang Dalap kecamatan alas:

Sumber air baku sungai Brang dalap terletak di Desa Marente kecamatan Alas Kabupaten Sumbawa. Posisi Pengambilan (intake) Eksisting sungai Brang Dalap Terletak Pada Koordinat x : 504327 y : 9052513.Sumber air baku sungai Brang Dalap Merupakan Sumber Air Baku Andalan bagi masyarakat Kecamatan AlasAdapun hasil perhitungan simulasi hidrolika pipa air baku eksisting yang digunakan oleh masyarakat kecamatan alas menggunakan program WaterCad V.8 adalah sebagai berikut

Gambar 8.3 Layout posisi intake eksisting pada software Watercad v.8

Gambar 8.4 Layout posisi IPA eksisting pada software Watercad v.8

Tabel. 8.1 Hasil Running Hidrolika Pada Junction Eksisting

Desain Rehabilitasi Air Baku Sungai Brang Dalap Di Kecamatan Alas

LAPORAN AKHIRVIII - 1

Tabel. 8.2 Hasil Running Hidrolika Pipa Eksisting

Tabel. 8.3. Hasil Running Hidrolika Pipa Eksisting (lanjutan)

DRAFT LAPORAN AKHIRVIII - 11

Tabel 8.4. Hasil Sistem Penyediaan Air Baku Sungai Brang Dalap Kondisi Eksisting

1.Sumber Air

a. NamaSungai Brang Dalap

b. LokasiDesa Marente kecamatan Alas.

c. Posisix : 504327 y : 9052513

d. Elevasi+ 179.34 dpl

e. Debit50.00 l/dt (dari base flow l/dt)

2Jaringan Pipa Pembawa

a. Intake R2 Gate ValvePipa GI d=300 mm (12) = 669,82 m

b. R2 Gate Valve R5 Air ValvePipa PVC d=250 mm (10) = 142.88 m

c. R5 Air Valve R11 Wash OutPipa GI d=300 mm (12) = 213,74 m

d. R11 Wash Out R15 Air ValvePipa PVC d=250 mm (10) = 123,1 m

e. R15 Air Valve R28 Air ValvePipa GI d=250 mm (10) = 498,93 m

f. R28 Air Valve R38 IPAPipa PVC d=250 mm (10) = 419 m

3.Bangunan Utama

a. IntakeElev. +179.34,

b. IPAElev. +151,16, kapasitas 50 m3 Qout= 50 l/dt

c. Reservoir (eksisting)Elev. +151,16, kapasitas 500 m3

Adapun hasil perhitungan simulasi hidrolika pipa air baku setelah Rehabilitasi menggunakan program WaterCad V.8 adalah sebagai berikut:

Gambar 8.5 Posisi Intake/ bangunan Bendung Brang Dalap

Gambar 8.6 Posisi Gate valve Pada Patok R-02

Gambar 8.7 Posisi Air Valve Pada Patok R-05

Gambar 8.8 Posisi Air Valve Pada Patok R-15 dan Washout Pada patok R-11

Gambar 8.9 Posisi Air Valve Pada Patok R-28

Gambar 8.10 Posisi Bangunan IPA Kapasitas 50 lt/dt Pada Patok R-38


Tabel 8.5. Hasil Running Hidrolika Pada Pipa Kondisi Rehabilitasi

Tabel 8.6. Hasil Running Hidrolika Pada Pipa Kondisi Rehabilitasi (Lanjutan)

Tabel 8.7. Hasil Running Hidrolika Pada Junction Kondisi rehabilitasi

Tabel 8.8. Hasil Running Hidrolika Pada Junction Kondisi Rehabilitasi (Lanjutan)


Tabel 8.9 Posisi Accesorices, Diameter Pipa dan Tekanan Sisa Jaringan Pipa Kondisi Rehabilitasi

Tabel 8.10. Hasil Desain Rehabilitasi Sistem Penyediaan Air Baku Sungai Brang Dalap1.Sumber Air

a. NamaSungai Brang Dalap

b. LokasiDesa Marente kecamatan Alas.

c. Posisix : 504327 y : 9052513

d. Elevasi+ 179.34 dpl

e. Debit50.00 l/dt

2Jaringan Pipa Pembawa

a. Intake R2 Gate ValvePipa GI d=300 mm (12) = 604,13 m

b. R2 Gate Valve R5 Air ValvePipa GI d=250 mm (10) = 238.33 m

c. R5 Air Valve R11 Wash OutPipa GI d=300 mm (12) = 235,02 m

d. R11 Wash Out R15 Air ValvePipa GI d=250 mm (10) = 158,32 m

e. R15 Air Valve R28 Air ValvePipa GI d=250 mm (10) = 420,8 m

f. R28 Air Valve R38 IPAPipa GI d=250 mm (10) = 367,25 m

Total Panjang Pipa = 2023,85 m

3.Bangunan Utama

a. IntakeElev. +179.34,

b. IPAElev. +151,16, kapasitas 50 m3 Qout= 50 l/dt

c. Reservoir (eksisting)Elev. +151,16, kapasitas 500 m3

8.4. Pergeseran pipa pada daerah rawan banjir pada Sistem jaringan air baku Sungai Brang dalap di Kecamatan Alas.

Posisi pergeseran pipa eksisting sangat perlu dilakukan karena kondisi jalur pipa eksisting tersebut berada pada sungai sehingga sering terganggu karena banjir. Begitu juga dengan proteksi pipa pada daerah-daerah rawan longsoran. Untuk Posisi Pergesaran jaringan pipa dan Proteksi Pipa dapat dilihat pada tabel 8.11. berikut ini.Tabel 8.11. Posisi Pergesaran jaringan pipa dan Proteksi Pipa pada daerah rawan longsoran pada Sistem Penyediaan Air Baku Sungai Brang dalap.

Tabel 8.12. Rehabilitasi Box Air Valve

Box air valve eksisting akan dibongkar dan direhabilitasi dengan membuar box air valve baru sebanyak 3 unit boxDRAFT LAPORAN AKHIRVIII - 23

hidrolika perpipaan

Documents