mat iv kehilangan tenaga

Materi KeempatKehilangan Tenaga & Garis Tekan pada Pengaliran Tertutup

Materi Pelatian oleh : Anton Lowa 1

KEHILANGAN TENAGA & GARIS TEKANPADA PENGALIRAN PIPA TERTUTUP

1. PENGANTAR

Dari materi pelatihan yang lalu, kita telah mengetahui mengenai : Keadaan sumber air Jenis sumber air Kualitas air sumber Perhitungan debit sumber air (kuantitas) Pemanfaatan sumber dengan bangunan penangkap air yang benar Sistem distribusi jaringan pipa Pembagian air sesuai kebutuhan konsumen Penggunaan bangunan penampung (reservoir) Penggunaan bangunan pengambilan (kran umum = public tap)Dari apa yang telah dipelajari, secara garis besar anda sudah dapat mendesain sistemdistribusi air. Yang belum anda ketahui adalah : bagaimana menghitung diameter pipayang dibutuhkan, sesuai dengan debit air yang harus diberikan kepada konsumen.Manual ini akan menjelaskan bagaimana menghitung kehilangan tenaga yang terjadipada pengaliran zat cair di dalam pipa. Dapat dikatakan materi ini hanya menjelaskanmengenai permasalahan-permasalahan yang ada pada pengaliran air dalam pipa danbagaimana mengatasinya.Setelah anda dapat mengetahui bagaimana cara menentukan kehilangan tenaga, makalangkah terakhir adalah bagaimana anda menentukan titik-titik penting di lapangansehubungan dengan sistem jaringan distribusi air dengan perpipaan.Menentukan titik-titik penting dilakukan dengan pengukuran beda tinggi pada jalurpipa yang telah ditentukan di lapangan. Kata lainnya adalah melaksanakan pekerjaan“water passing”, yaitu melakukan pengukuran beda tinggi dari jalur yang akan dilaluipipa di lapangan.Dari penjelasan ini, maka tinggal dua langkah lagi yang harus ditempuh agar andadapat membuat perencanaan teknis yang lengkap dari sistem jaringan air bersih bagimasyarakat. Pertama : adalah pengetahuan dan perhitungan-perhitungan dengan ilmuhidrolika untuk menentukan kehilangan tenaga aliran zat cair dalam pipa dan, kedua :adalah menentukan beda tinggi (elevasi) di lapangan dengan melaksanakan pengukuran“water passing”.Sengaja dalam menyajikan materi, kami mendahulukan bagaimana menghitung kehi-langan tenaga dalam pipa, barulah pelatihan mengenai “water passing”. Hal ini dikare-nakan saat pelatihan “water passing”, anda sekalian dapat mengerti apa manfaatpelaksanaan pengukuran jalur pipa, baik panjang maupun elevasinya.



Jika materi pelatihan dibalik, akan cukup menyulitkan dalam pengertian mengenai apasebenarnya manfaat dari pengukuran jarak dan elevasi jalur pipa, dan kaitannyadengan perhitungan kehilangan tenaga aliran air. Dengan mendahulukan materi pela-tihan perhitungan kehilangan tenaga akibat aliran di dalam pipa, akan memudahkanpara peserta pelatihan dalam melihat manfaat pentingnya pengukuran elevasi sehu-bungan dengan penerapannya pada sistem jaringan perpipaan.

2. PENGALIRAN TERBUKA DAN TERTUTUP

Pengertian saluran terbuka atau tertutup bukan dilihat secara kontekstual, yaitu jikasaluran air tertutup adalah saluran tertutup. Dalam pengertian ilmu hidrolika tidakseperti itu. Saluran yang tertutup, menurut ilmu hidrolika bisa sebagai saluranterbuka, sedangkan saluran terbuka dalam pengertian ilmu hidrolika tetap sebagaisaluran terbuka. Berarti untuk saluran yang tertutup secara fisik, dalam pengertianilmu hidrolika belum tentu dilihat atau dikategorikan sebagai saluran tertutup.Para perencana perlu memahami perbedaan sistem saluran terbuka dan tertutup,karena dasar perhitungan keduanya sangat berbeda.Dalam kehidupan sehari-hari dapat kita lihat yang termasuk saluran terbuka dalamilmu hidrolika, adalah : Saluran irigasi Saluran pembuangan air hujan (riool) di dalam kota yang terletak pada tepi jalan. Saluran limbah rumah tangga dari kamar mandi, WC dan saluran pembuangan air

hujan.Termasuk saluran tertutup, adalah : Pipa-pipa jaringan air bersih. Pipa beton atau pipa beton dan besi sebagai pipa pesat untuk memutar turbin air. Slang plastik untuk mengalirkan bensin dari kendaraan kita ke karburator.

Bentuk dari saluran terbuka seperti yang diuraikan di depan, sebagai berikut :

Penjelasan :Gambar 1 s/d 4 di atas adalah gambar saluran terbuka.Gambar 1 : Saluran terbuka dari pipa berbentuk lonjong.Gambar 2 : Saluran terbuka dari pipa berbentuk bulat, bahan dapat dari besi, tanah liat, dan PVC.Gambar 3 : Saluran irigasi.Gambar 4 : Saluran terbuka yang biasa digunakan pada drainase kota.

udara udara

(2)(1) (3)

Tutup Beton

(4)

udara



Saluran tertutup :

3. TEKANAN STATIS DAN TEKANAN DINAMIS

3.1. Tekanan pada Dasar Kolam Air

Tekanan statis : adalah tekanan zat cair yang terjadi di dalam bak penampung dalamkeadaan diam. Misalnya tekanan air yang terjadi di dalam bak, drum, dan alatpenampung lainnya. Contoh air di dalam dua buah wadah seperti gambar di bawah ini :

Berarti, besarnya tekanan air (zat cair) yang terjadi pada dasar kolam tergantungdari kedalaman airnya. Walaupun luas dasar kolamnya berbeda, tetapi tinggi airnyasama, maka tekanan yang terjadi pada dasar kolam adalah sama. Tekanan air setinggi10 meter dan seluas 1 cm2 = 10 kg/cm2 = 1 Atmosfer ( 1 atm). Berarti tekanansebesar 1 Atm adalah besarnya tekanan air setinggi 10 m dengan luas dasar = 1 cm2.

3.2. Tekanan Hidro Statis

Pada sistem jaringan pipa, jika dalam keadaan diam (air tidak mengalir), tekanan airpada titik-titik tertentu tergantung dari perbedaan ketinggian antara titik tersebutdengan permukaan air. Titik-titik yang setinggi = H, tekanannya = H m/cm2.Sedangkan yang setinggi = h, tekanannya = h m/cm2 di mana H > h. Tekanan inidinamakan tekanan hidrostatis, yaitu tekanan yang terjadi pada dinding pipa saat airdalam keadaan diam (tidak mengalir).

Gambar 5

Pengaliran pada saluran tertutup, airnya memenuhi seluruh penam-pang pipa. Akibatnya tidak ada udara di dalam pipa. Seperti contohgambar 5 di sebelah.Jika pada sistem jaringan pipa, ada bagian pipa yang terisi udara,maka pada bagian tersebut harus diberi ventilasi udara (mengenaiventilasi udara, akan dijelaskan tersendiri).

Gambar 6 : ada dua kolam yang ukurannya ber-beda, tetapi tinggi airnya sama. (h = 10 m).Pada keadaan ini, tekanan yang terjadi padadasar kolam seluas 1 cm2 pada kedua kolamadalah sama, yaitu 10 kg/cm2

A m2

h = 10 m

1,00 m2

Gambar 5

Gambar 6

h

Garis Hidrostatis

H

Gbr 7 :Tekanan hidro statis



Gambar 8 adalah gambar aliran air dalam keadaan diam pada pengaliran tertutupdengan dasarnya tidak sama tinggi. Di mana H2 < H1 < H < H3. Tentu saja tekananstatis yang terjadi di titik H3 > H > H1 > H2

3.3. Tekanan Hidro Dinamis

Tekanan hidrodinamis adalah tekanan yang terjadi pada dinding pipa saat air dalamkeadaan mengalir.

Pada saat air mengalir, tekanan di semua titik tidak lagi sama besar. Pada titik yangsemakin jauh dari sumber pengurangan tekanan semakin besar dan berarti kehilangantenaga bertambah besar. Akibatnya tekanannya yang terjadi semakin berkurang.Pengurangan tekanan akibat pengaliran di titik : A = hf1; B = hf2; C = hf3. Kekurangantekanan ini dinamakan kehilangan tekanan (hf). hf = high friction = tinggi geseran atautinggi kehilangan tenaga akibat geseran pada titik tertentu. Garis penghubung antaratitik-titik kehilangan tenaga tersebut, dinamakan “Garis Hidro Dinamis = HGL(Hidraulic Grade Line).

3.4. Tekanan Negatif

Bisa juga penurunan garis tekan seperti gambar 10 berikut. Pada keadaan ini di titikBC terjadi tekanan negatif. Pada titik ini, tidak ada air yang mengalir, melainkanudara yang menghambat aliran air. Tekanan negatif harus dihindari.

Grs hidrostatis

Gbr 8

D

C

B

A

H1

H2

H3

H

HGL

Grs hidrostatisB

D

C

A

HD

H

Gbr 10 : Tekanan Negatif

CBA

HGLhf3hf2

hf1

Gbr 9 :Tekanan hidro dinamis yang terjadi

Garis Hidro dinamish

Garis Hidrostatis

H

A



4. RUMUS-RUMUS PERHITUNGAN KEHILANGAN TENAGA

4.1. Rumus Darcy Weisbach

4.1.1. Faktor-faktor yang mempengaruhi kehilangan tenagaFaktor-faktor apa saja yang mempengaruhi kehilangan tenaga pengaliran air dalampipa ??. Untuk menghitung kehilangan tenaga dapat dihitung dengan berbagai rumus.Rumus-rumus yang biasa digunakan adalah : Hazen Williams, Reynolds, Darcy-Waisbach, Biegeleisen dan sebagainya. Rumus yang akan digunakan disini adalahrumus Darcy-Weisbach dan Hazen Williams untuk menjelaskan faktor-faktor yangmempengaruhi tinggi kehilangan tenaga. Untuk perhitungannya kita akan menggu-nakan Nomogram dari Biegeleisen dan tabel dari Hazen Williams. Kedua metodeperhitungan ini yang akan digunakan dalam manual ini.Rumus kehilangan tenaga dari Darcy Weisbach :

hf = f x x x

Dimana : hf = tinggi kehilangan tenaga (meter) f = Koefisien dipengaruhi kekasaran dinding pipa dan dimeter pipa L = Panjang pipa (meter) d = Diameter pipa () V = Kecepatan air mengalir di dalam pipa (m/det) g = gravitasi bumi, diambil g = 9,8 m/det2

Karena debit aliran air = Q = A x V ............... (1)Dimana : A = Luas penampang untuk pipa, A = ¼ d2

V = Kecepatan aliran air dalam pipaSubstitusi dengan (1), maka : Q = ¼ d2 x V ------- V = Q/(¼ d2) = 4.Q/( d2)Maka : V2 = 16.Q2/(2 d4) .............. (2)(2) disubstitusikan dengan rumus di atas, maka :

hf =

Dari rumus ini, dapat kita lihat bahwa kehilangan tenaga pengaliran air (zat cair) didalam pipa sangat dipengaruhi oleh : Panjang pipa = L Jumlah debit air yang dialirkan dalam pipa = Q Diameter pipa = d - semakin kecil diameter pipa, maka hf semakin besar Jenis bahan pipa yang mempunyai kekasaran yang berbeda. Misalnya kekasaran

dinding pipa PVC berbeda dengan pipa besi atau plastik. Jenis cairan yang dipindahkan. Misalnya mengalirkan aspal cair berbeda dengan

mengalirkan air.

d

L

2.g

V2

2.g.d5

8.f.L.Q2



4.1.2. Kekasaran dinding pipa

Air yang mengalir, apakah mengalir pada sistem terbuka atau tertutup akan menga-lami geseran antara air dan dinding saluran atau pipa yang dilewatinya. Kekasarandinding sangat dipengaruhi oleh jenis material yang digunakan. Misalnya kekasasaransaluran tanah berbeda dengan saluran dari pasangan batu yang diplaster. Demikianjuga dengan kekasaran dinding pipa plastik berbeda dengan dinding pipa baja atauplastik.Beberapa contoh angka kekasaran dinding pipa dapat dilihat pada tabel di bawah ini :Tabel 1 : kekasaran dinding pipa

JENIS PIPAKEKASARAN DINDING

PIPA = ePipa baja (commercial steel or wrought iron) e = 0.045 mm

Besi tuang diaspal e = 0.120 mm

Besi tuang (cast iron) e = 0.260 mm

Besi digalvanisir (Galvanized iron) e = 0.150 mm

Baja dikeling (Rivited steel) e = 0.900 – 9.0 mm

Beton (Concrete) e = 0.300 – 3.0 mm

Kayu papan e = 0.180 – 0.9 mm

Angka kekasaran dinding pipa pada tabel di atas kemudian dibagikan dengandiameter pipa yang digunakan, akan mempengaruhi besarnya koefisien f.Angka kekasaran dinding pipa Galvanized Iron (GI) yang sering dijumpai dalam perda-gangan dan yang biasa digunakan untuk jaringan pipa air minum adalah pipa GI, yangbesarnya koefisien (f) untuk pipa GI seperti tabel yang telah dibuat oleh Moody,sebagai berikut :Tabel 2 : Koefisien = f, untuk pipa GI

Diameter ()pipa inch

f

½” 0.03700¾” 0.036501 0.03240

1 ¼” 0.032001 ½” 0.027002” 0.02655

2 ½” 0.026003” 0.025004” 0.024005” 0.022006” 0.02008” 0.0190010” 0.0180012” 0.01650



4.1.3. Penggunaan rumus Darcy WeisbachDari penjelasan di atas, kita sudah dapat menggunakan rumus Darcy Weisbach.Untuk jelasnya dapat dilihat dari contoh berikut :Diketahui : Sebuah desa memiliki sumber air dengan Qsumber = 2 liter/detik Pemerintah membantu pipa GI Pipe = 2” Jarak dari sumber ke bak tandon tempat penduduk mengambil air = 1200 meter. Beda tinggi antara sumber dan bak tandon = 50 meter.Pertanyaan : Dapatkah air tersebut dialirkan ke bak tampung di desa tersebut ? Berapa tinggi kehilangan tenaga ?

Jawab :Pipa GI Pipe = 2”, maka f = 0,02655 (tabel 2) = 2” = 5 cm = 0,05 mL = 1.200 meterQ = 2 liter/detik = 0,002 m3/detg = 9,80 m/detk2

hf =

hf = = 33,76 m

Kehilangan tenaga = hf = 33,76 m 33,80 m

Sket :

Hasil Perhitungan : Air dapat dialirkan ke reservoir di desa Kehilangan tenaga yang terjadi = hf = 33,80 meter Tekanan pada ujung pipa = P/ = 16,20 m Beda tinggi bak dan sumber air = H = 50 m > hf 33,80 m maka air dapat mengalir

2.g.d5

8.f.L.Q2

(3,14)2 x 9,80 x (0,05)5

8 x 0,02655 x 1.200 x (0,002)2

Hidro Statis

HGLhf = 33,80 m

L = 1.200 m = 2”, Q = 2 lt/det

Reservoir

Sumber

P/ = 16,20 m



4.2. Rumus Biegelieisen - Bukowski

Perhitungan dengan menggunakan rumus Biegelesien – Bukowski, berdasarkan rumus :

i = 0,00150 x

Dimana :i = Kemiringan garis tekanQ = Debit alirand = Diameter ( ) pipa yang digunakan

Untuk memudahkan dalam perhitungan telah dibuatkan nomogram (terlampir).Nomogram terdiri dari 4 lajur, yaitu : Lajur pertama menunjukkan diameter pipa yang digunakan (terbagi bagian kiri

dalam mm dan kanan dalam inch) Lajur kedua menunjukkan debit (Q) dalam liter/detik Lajur ketiga menunjukkan kecepaten aliran dalam pipa = V cm/detik Lajur keempat (terakhir) menunjukkan i (kemiringan) garis tekan (hidraulic

gradient) dan angka ini yang digunakan dalam perhitungan kehilangan tenaga.

4.2.1. Penggunaan rumus Nomogram Biegelieisen - Bukowski

Contoh : (sama seperti kasus di halaman 7)Diketahui : Sebuah desa memiliki sumber air dengan Qsumber = 2 liter/detik Pemerintah membantu pipa GI Pipe = 2” Jarak dari sumber ke bak tandon tempat penduduk mengambil air = 1200 meter. Beda tinggi antara sumber dan bak tandon = 50 meter.Pertanyaan : Dapatkah air tersebut dialirkan ke bak tampung di desa tersebut ? Berapa tinggi kehilangan tenaga ?Jawab : (lihat nomogram)

Q = 2 lt/dt sudah diketahui dan = 2” (sdh diketahui) Tarik garis dari = 2” (lajur pertama) ke angka 2 lt/det lajur 2 terus sampai

memotong lajur 4 (i), diperoleh i = 0,0275

d4,90

Q1,90

d

2 lt/dt

2”

0,0275

Q V i



Maka hf = i x L = 0,0275 x 1.200 = 33 m Dengan menggunakan rumus Darcy Weisbach untuk kasus yang sama hf = 33,80

meter. Sedangkan menggunakan rumus Biegelesien – Bukowski : hf = 33 meter. Ada perbedaan sebesar 0,80 meter. Memang angka yang diperoleh tidak mungkin

sama tetapi agak mendekati sama.

Contoh kasus : (lihat gambar di bawah ini)

Pertanyaan : Berapakah diameter pipa (pipa) yang diperlukanMasalah dihadapi : Kasus ini berbeda dengan contoh kasus sebelumnya di mana pada kasus sebelum-

nya diameter pipa (pipa) sudah diketahui. Sedangkan pada kasus ini, baik pipa maupun tinggi kehilangan belum diketahui.Cara Penyelesaian : Cara Pertama : Tentukan terlebih dahulu pipa, kemudian menghitung hf

Cara Kedua : Tentukan hf, kemudian kita menghitung pipa nya.Penyelesaian : Cara pertama :

Misalkan kita ambil pipa = 2”Dengan nomogram diperoleh : i = 0,06Maka hf = 2.200 x 0,06 = 132 m > 30 m --- Air tak mungkin mengalir.Diubah pipa = 4” – dari nomogram diperoleh i = 0,009Maka hf = 2.200 x 0,0090 = 19,80 m < 30 m - ok

Cara kedua :Misalkan kehilangan tenaga hf = 15 m, maka i = 15/2.200 = 0,007Dengan nomogram dihubungkan i = 0,007 dengan Q = 3 lt/detik diperolehdiameter pipa = pipa > 3”, maka kita ambil 4”. Dari nomogram diperoleh i = 0,009maka hf = 0,0090 x 2.200 = 19,80 m < 30 m --- OK

Kesimpulan :Dari kedua cara ini, kami menganjurkan untuk menggunakan cara kedua, sebablebih mudah dan lebih agak pasti dibandingkan cara pertama. Baik cara pertamamaupun cara kedua, pertama-tama yang dilakukan adalah dengan cara coba-coba.

Q = 3 lt/detikL = 2.200 meter

Grs Hidro Statis

H = 30 meter



4.3. Rumus Hazen WilliamsAda beberapa rumus yang biasa digunakan untuk menghitung kehilangan tenaga.Selain rumus yang telah dijelaskan di depan, masih ada lagi rumus lainnya, yaitu :Rumus Hazen Williams, sebagai berikut :

hf =

Dimana : Q = Debit aliran dalam pipa (liter/detik) L = Panjang pipa (meter) C = Coefisien kekasaran pipa dari Hazen Williams

Tabel 3 : koefisien C dari Hazen WilliamsJenis Pipa C

Pipa besi cor baru 130Pipa besi cor suda tua (lama) 100Pipa baja baru 120 – 130Pipa baja tua 80 - 100

Untuk memudahkan dalam perhitungan, dapat menggunakan tabel 4 dan 5 di halaman11 dan 12.

Cara Penggunaan Tabel

Menentukan : Qpipa dan hf

Tentukan i = H/L x 100%

Qaliran dalam pipa

Maka kehilangan tenaga = hf = L x FCatatan :

Pada saat menentukan faktor pada tabel, diperoleh dua kemungkinan, sebabnilai H/L x 100%, angkanya belum tentu sama persis dengan yang ada padatabel, kemungkinan besar terletak diantara dua angka. Untuk itu, dipilihangka tertinggi, dengan sendirinya diperoleh pipa yang lebih besar dan inibiasanya lebih pasti dan aman.

Lihat tabel, dari tabel diperoleh diameter pipa.Dipilih pipa yang terbesar

HPanjang pipa = LDiameter pipa = Debit air = Q

C1,85 x d4,85

10,666 x Q1,85



Tabel 4 :Faktor kehilangan tenaga oleh gesekan pipa besi baru dalam meter/100 meter (%)



Tabel 5 :Faktor kehilangan tenaga oleh gesekan pipa PVC dalam meter/100 meter (%)

1/2" 3/4" 1" 1 1/4" 1 1/2" 2" 2 1/2" 3" 4"0.10 4.20 1.00 0.25 0.080.15 8.80 2.20 0.53 0.17 0.070.20 15.00 3.70 0.90 0.28 0.120.25 22.00 5.50 1.35 0.44 0.180.30 31.00 7.80 1.90 0.60 0.250.35 41.00 10.00 2.45 0.80 0.340.40 53.00 13.00 3.10 1.00 0.430.45 66.00 16.30 4.00 1.25 0.54 0.130.50 19.00 4.80 1.50 0.65 0.160.55 23.50 5.60 1.80 0.78 0.190.60 27.50 6.60 2.10 0.90 0.220.65 32.00 7.80 2.40 1.04 0.250.70 36.00 8.70 2.70 1.19 0.280.75 41.00 9.90 3.10 1.32 0.33 0.100.80 45.00 11.00 3.50 1.50 0.37 0.120.85 52.00 12.50 4.00 1.70 0.41 0.140.90 57.00 14.00 4.50 1.90 0.45 0.150.95 63.00 15.00 4.90 2.10 0.50 0.171.00 16.50 5.40 2.25 0.55 0.18 0.081.05 18.00 5.80 2.50 0.60 0.20 0.091.10 19.50 6.30 2.70 0.67 0.22 0.0951.15 21.50 6.90 2.95 0.71 0.24 0.101.20 23.00 7.30 3.20 0.78 0.26 0.110.30 26.50 8.60 3.75 0.90 0.29 0.131.40 30.00 10.00 4.25 1.00 0.34 0.150.50 35.00 11.20 4.90 1.15 0.39 0.170.60 39.00 12.50 5.50 1.30 0.43 0.190.70 44.00 14.20 6.05 1.45 0.49 0.210.80 49.00 15.90 6.90 1.60 0.54 0.240.90 55.00 17.40 7.50 1.80 0.60 0.262.00 60.00 19.00 8.00 2.00 0.66 0.282.20 22.50 9.70 2.35 0.79 0.342.40 26.80 11.50 2.75 0.90 0.402.60 31.00 13.30 3.20 1.05 0.452.80 35.10 15.20 3.70 1.20 0.523.00 40.00 17.00 4.20 1.36 0.603.20 45.00 19.30 4.70 1.52 0.683.40 50.00 21.90 5.25 1.70 0.753.60 56.00 24.00 5.80 1.90 0.84 0.203.80 62.00 26.00 6.30 2.10 0.90 0.224.00 69.00 29.00 7.00 2.30 1.00 0.244.50 36.00 8.80 2.80 1.20 0.305.00 44.00 10.50 3.50 1.50 0.375.50 62.00 12.50 4.20 1.75 0.446.00 14.70 4.90 2.10 0.526.50 17.00 5.60 2.40 0.607.00 19.50 6.50 2.80 0.70

Debit DIAMETER PIPA



Contoh kasus :

Pertanyaan : Berapakah diameter pipa (pipa) yang diperlukan jika digunakan pipa GI.Masalah dihadapi : Kasus ini berbeda dengan contoh kasus sebelumnya di mana pada kasus sebelum-

nya diameter pipa (pipa) sudah diketahui. Sedangkan pada kasus ini, baik pipa maupun tinggi kehilangan belum diketahui.Cara Penyelesaian :H/L = 30/2.200 x 100% = 1,3636%

Qpipa = 3 liter/detik

Disini dipilih F = 0,92 dan 3”Maka hf = L x F = 2.200 x 0,92% = 20,24 mBandingkan dengan perhitungan Biegeleisen di halaman 9.

Catatan :Menurut pengalaman selama menangani air bersih pedesaan. Dalam melakukan perhi-tungan, sebaiknya menggunakan nomogram (Biegeleisen – Bukowski) atau denganmenggunakan tabel (Hazen Williamz).Diantara kedua cara ini, mana yang lebih mudah ??. Menurut pengalaman keduanyamudah tergantung keadaan. Untuk menghitung secara cepat, memang sebaiknyamenggunakan Biegeleisen – Bukowski, tetapi untuk menghitung secara teliti meng-gunakan komputer, memang sebaiknya menggunakan tabel. Terutama untuk jaringanyang rumit dan luas, dianjurkan menggunakan tabel Hazen Williams di atas.

Selesaikan kasus berikut ini : Air dari sebuah sumber, akan dialirkan ke sebuah bak yang jaraknya 2.600 meter

dari sumber. Debit yang akan dialirkan 2,50 liter/detik Perbedaan tinggi antara sumber air dengan bak = H = 42 meterHitunglah : Berapakah kehilangan tenaga (hf) – hitung dengan nomogram dan tabel.

Dari tabel 4, diperoleh F = antara 0,92 – 2,10F = 0,92 untuk 3”F = 2,10 untuk 2 ½”

Q = 3 lt/detikL = 2.200 meter

Grs Hidro Statis

H = 30 meter



5. TEKANAN YANG TERJADI DI DALAM PIPA

5.1. Tekanan Air Dalam Keadaan Diam

Tekanan yang terjadi pada pipa dapat dibagi dua, yaitu tekanan statis dan tekanandinamis. Contoh tekanan statis dijelaskan dengan gambar, sebagai berikut :

Gambar 11 : adalah gambar air pada pipa dalam keadaan diam. Pada keadaan ini,tekanan yang terjadi adalah tekanan statis. Garis tekan hidrostatis dari sumber air.Tekanan yang terjadi di titik :A = H1 yaitu perbedaan tinggi dari muka air sumber sampai ke titik yang ditinjau (A)B = H2 yaitu perbedaan tinggi dari muka air sumber sampai ke titik yang ditinjau (B)C = H3 yaitu perbedaan tinggi dari muka air sumber sampai ke titik yang ditinjau (C)Tekanan yang terjadi = A = PA/ = H1 (meter) = berat jenis air = 1 ton/m3

Tekanan di A = PA = H1 m x (ton/m3) = H1 ton/m3 =Misalkan H1= 25 meter, maka PA = 25 m x 1 t/m3 = 25 t/m2 = 2,5 kg/cm2 = 2,50 atm

5.2. Tekanan yang terjadi dalam pipa saat air mengalir

Pengaliran air dalam pipa akan menimbulkan kehilangan tenaga (hf) akibat geseran.Misalkan kehilangan tenaga seperti gambar di bawah ini :

Akibat geseran air dengan dinding pipa terjadi pengurangan tekanan di titik-titik A,B dan C sebesar hf1; hf2; dan hf3.

Garis Tekanan hidrostatis

A

Sumber Air

H3

H2

H1

C

B

Gbr 11 ; Tekanan statis

Gbr 10 : Kehilangan tenagapada aliran pipa

hf3hf2HGL


A

Sumber Air

h3

h2h1

C

B

hf1



5.2.1. Tekanan negatif

Tekanan negatif adalah tekanan yang garis hidraulisnya memotong jalur pipa. Contohgambar di bawah ini.

Garis HGL memotong pipa pada titik C dan D, pada bagian ini terjadi tekanan negatif.Akibat tekanan negatif : pada bagian C – D terjadi vakuum dan air tidak mengalir.Cara mengatasinya : Turunkan bagian B – D dengan ke dalam tanah (ditanam). Permasalahannya adalah

seberapa dalam harus ditanam ??. Kira-kira minimal lebih dalam dari 5 m dan inicukup sulit dan mahal. Atau alihkan jalur pipa ke lokasi yang lebih rendah.

Naikkan garis HGL dengan memperbesar pipa pada bagian B – D. Denganmemperbesar diameter pipa (pipa), berarti garis HGL dapat naik dan terjaditekanan positif. Dengan mengubah diameter pipa pada bagian B – D, akan terjadigaris tekan sebagai berikut :

Tekanan yang terjadi pada setiap titik dari jalur pipa menjadi positif. Denganmemperbesar diameter pipa di bagian B – D, maka garis tekan akan menjadi positif.Tekanan yang terjadi di titik C = h3. Besarnya h3 minimal harus lebih besar 5 meter.Jika kurang, akan terjadi gelembung-gelembung udara yang dapat menghambat aliranair dalam pipa.

Gbr 11 : Garis Tekan Negatif

hf3

hf2HGL


A

Sumber Air

h3

h1

C

C

hf1

D

B

Gbr 11 : Garis Tekan Negatif

HGL


A

Sumber Airhf1

C

CD

B

h3

hf2

hf3

hf4h1 h2 h4

h5

Gelembung Udara

Kantung udara



5.2.2. Tekanan Maksimum

Berapakah tekanan maksimum yang diijinkan untuk pipa ?. Besarnya tekanan mak-simum tergantung dari kekuatan pipa yang akan dipakai. Ada berbagai jenis pipa yangtersedia dalam perdagangan dengan berbagai kekuatan tertentu. Untuk itu, kita ha-rus mengetahui berapa kekuatan pipa. Kekuatan pipa dinyatakan dalam satuan ATM(Atmosfeer). Misalnya pipa dengan 8 Atm, berarti pipa ini kuat menahan tekanan airsebesar 8 atm atau = setinggi 80 m (1 atam = 10 m tekanan air/cm2).Oleh karenanya tekanan maksimum ditentukan dengan berpedoman pada kakuatanpipa yang tersedia.

Contoh kasus berikut ini :

Jaringan pipa melalui lembah yang bagian terrendah terletak 120 m lebih rendahdari sumber air.

Sedangkan pipa yang tersedia dengan kekuatan 8 atm, berarti 80 meter.Pertanyaannya : Apakah pipa tersebut dapat digunakan secara langsung dipasang

dari sumber air ke titik D?Jawaban : Tidak dapat digunakan karena Tekanan statis = 120 m = 12 atm, sedangkan

kekuatan pipa = 80 m = atm. Jika dipasang, saat air mengalir pipa langsung pecah. Jalur A – C = jalur kritis, pipa pada bagian ini akan pecah. Cara mengatasinya :

Membuat bangunan bak pemecah tekanan – akan dijelaskan secara khusus. Mengalihkan jalur pipa – jika mungkin, sehingga tekanan yang terjadi tidak

melampaui batas maksimum. Mengganti dengan pipa yang kuat menahan tekanannya di atas 120 m – mahal.

5.3. Manfaat Besarnya Tekanan yang terjadi di Percabangan dan Kran Umum

5.3.1. Percabangan BiasaDimaksudkan percabangan biasa adalah percabangan pipa yang menuju ke permukimanmisalnya seperti pada sistem cabang atau buntu. Untuk itu, kita perlu mengetahuitekanan yang tersedia pada cabang, guna menentukan apakah air dapat mengalir kepipa cabang.

Gbr 11 : Pipa di daerah lembah

80 m80 m

DCA

hf2hf1

B

80 meter

HGL

Garsi Hidrostatis

Lembah

120 meter

HGL

Garsi Hidrostatis

Jalur Kritis



Misalkan sebagai berikut :

Dari gambar terlihat bahwa : Pada setiap titik penting terdapat informasi mengenai ketinggian titik tersebut

dari sumber air. Dengan menganggap tinggi (elevasi) sumber air = 0,00. Jarak pipa dan debit aliran juga diketahui (lihat gambar). Skema ini merupakan skema yang biasa dibuat pada jalur pipaPertanyaan : Berapa tekanan di B agar air dapat mengalir ke C jika dipakai pipa besi baru. Sket tinggi kehilangan tenaganyaJawab : Pertama-tama kita tinjau jaringan pipa dari sumber ke B, sebagai berikut :

Perhitungan dengan Tabel Hazen Williams dari Sumber - AQ = 3,00 ltr/det

Tabel diperoleh : pipa = 2” – f = 6,70 danH/L = 35/350 x 100% = 10 pipa = 1 ½” – f = 26,70

Dipakai : pipa (1) = 2” – f = 6,70Maka hfA= L x f = 350 x 6,70% = 23,45 mBerarti tekanan di A = 35 – 23,45 = PA/ = 11,55 mMaka elevasi A’ = 0,00 – 23,45 = - 23,45 m

Sumber Air0,00

L 1 = 350 mQ 1 = 3,00 ltr/det

C (- 55 m)

L 3 = 250 mQ 3 = 1,00 ltr/det

L 2 = 400 mQ 2 = 2,00 ltr/det

B (- 55 m)A (- 35 m)

hf2PA/

Hidrostatis

A’

hf1

Hidrostatis

A ( - 35,00 m)

B ( - 55,00 m)

L1 = 400 mQ1 = 2,00 ltr/det

L1 = 350 mQ1 = 3,00 ltr/det

Sumber 0,00



Perhitungan dengan Tabel Hazen Williams dari A – BH = - 23,45 - (- 55) = + 31,55 mH/L2 x 100% = 31,55/400 x 100% = 7,89Q2 = 2,00 ltr/det

Dipakai 2” – f = 3,20Maka hfC = L2 x 3,20% = 400 x 3,20% = 12,80 mTekanan di B = PB/ = 31,55 – 12,80 = 18,70 mGambar kehilangan tenaga dari sumber – B :

Perhitungan dari A (cabang) ke CUntuk perhitungan di cabang, tekanan yang tersedia di cabang merupakan tinggitekanan yang diperlukan untuk mengalirkan air ke pipa cabang.

H = - 23,45 – ( - 55,00) = 31,55 mH/L x 100% = 31,55/250 x 100 = 12,62%Q = 1 liter/detik

Dipakai 1 ¼” – f = 8,20%Maka hfC = L3 x f% = 250 x 8,20% = 20,50 mTekanan di C = hC/ = 31,55 – 20,50 = 11,05 m

Dari tabel diperoleh antara : 2” – f = 3,20 dan 1 ½” – f = 12,80

Dari tabel diperoleh antara : 1 ¼” – f = 8,20% 1 ” – f = 26,20%

HGL

HGL

PB / = 18,75 m

PA/ = 11,55 m hfC = 12,80m

Hidrostatis

A’

hfA = 23,45 m

Hidrostatis

A ( - 35,00 m)

B ( - 55,00 m)

L2 = 400 mQ2 = 2,00 ltr/det

L1 = 350 mQ1 = 3,00 ltr/det

Sumber 0,00

H = 31,55m

PA / = 11,55 m

L3 = 250 mQ3 = 1,00 ltr/det

PC/

A (- 35,00)

HidrostatisA’ ( - 23,45)

C (- 55,00)

hfC



Hasil perhitungan disajikan dengan gambar :

Gambar seperti di atas ini biasanya disajikan pada perencanaan penggambaran teknis.Hasil perhitungan dibuatkan tabel, sebagai berikut :

Jalur Panjang pipa (m) Diameter (inch) Debit aliran(liter/detik)

Sumber – Cabang (A) 350 m 2” 3,00 ltr/detCabang A - B 400 m 2” 2,00 ltr/detCabang - C 250 m 1 ¼” 1,00 ltr/det

Untuk memudahkan perhitungan, dapat dilakukan dengan sistem tabel yang akan dije-laskan dengan menggunakan contoh-contoh.Dari penjelasan dan contoh ini, dapat disimpulkan bahwa pengaliran pada percabanganadalah : Ada tekanan positif di titik percabangan (PA/) Tekanan ini dipakai sebagai elevasi untuk menentukan tinggi tekanan statis di pipa

percabangan. Pada contoh kasus ini tekanan yang tersedia di cabang = PA/ = 11,55 m Perhitungan dilakukan per jalur pipa yang melalui cabang. Kemudian dari cabang, perhitungan dilakukan untuk jalur berikutnya.

HGL

HGL

PC/ = 18,75 m

PA/ = 11,55 m hfC = 12,80 m

Hidrostatis

A’

hfA = 23,45 m

Hidrostatis

A ( - 35,00 m)

B ( - 55,00 m)

L2 = 400 mQ2 = 2,00 ltr/det2 = 2”

L1 = 350 mQ1 = 3,00 ltr/det1 = 2”

Sumber 0,00

HGL

C (- 55,00)

PA / = 11,55 m

L 3 = 250 mQ 3 = 1,00 ltr/det 3 = 1 ¼”

PC/ = 11,05m

A (- 35,00)

HidrostatisA’ ( - 23,45)

hfC = 20,50



Perhitungan dengan menggunakan tabel

Catatan : Station 1 dan 2 adalah bagian yang ditinjau pada satu jalur antara. Kolom 9 dan 10 dilihat pada tabel Perhitungan akan jauh lebih mudah menggunakan komputer dengan program Excel Perhitungan dengan tabel akan memudahkan perhitungan jaringan pipa yang rumit. Perhitungan bagian demi bagian seperti contoh di halaman 17 s/d 19, sukar untuk mengontrol kesalahan yang dilakukan. Dianjurkan untuk menghitung jaringan pipa menggunakan tabel, seperti contoh yang diberikan ini. Pengalaman penulis untuk menghitung jaringan pipa distribusi, lebih mudah dengan sistem tabel dan memakai rumus

Hazen Williams yang telah dibuatkan tabel.

Sumber Air0,00

L 1 = 350 mQ 1 = 3,00 ltr/det

C (- 55 m)

L 3 = 250 mQ 3 = 1,00 ltr/det

L 2 = 400 mQ 2 = 2,00 ltr/det

B (- 55 m)A (- 35 m)

Panjang Debit HGL Elevasi Tekanan H/L x 100 Diameter Faktor Kehilangan Elv HGL TinggiSta (1) Sta (2) Pipa (L) Q (ltr/det) Sta 1 Sta 2 Statis (%) Pipa () Geser (F) Tenaga (hf) Sta 2 Tek Sta 2

[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]=[5]-[6] [8] [9] [10] [11]=[3]*[10] [12]=[5]-[11] [13]=[12]-[6]Sumber A 350 3 0 -35 35 10 2" 6.7 23.45 -23.45 11.55

A B 400 2 -23.45 -55 31.55 7.89 2" 3.2 12.8 -36.25 18.75A C 250 1 -23.45 -55 31.55 12.62 1 1/4" 8.2 20.5 -43.95 11.05

Station



5.3.2. Tekanan pada Kran UmumKran umum adalah bangunan pengambilan air, yang biasa disebut “Public Tap”, sepertiyang telah dijelaskan pada manual yang lalu. (Kebutuhan Air dan PembagiannyaDengan Sistem Jaringan Perpipaan).Pada prinsipnya pengambilan air untuk bangunan kran umum, dilakukan dengan perca-bangan pipa. Sebab, pipa pengambilan air untuk kran umum langsung dicabang daripipa induk atau pipa distribusi dengan menggunakan pipa berdiameter lebih kecil.Perlu diperhatikan disini adalah, pada saat pemakaian puncak (Qpeak = Qpuncak) semuakran pengambilan dalam keadaan terbuka – pada situasi ini jangan sampai ada kranumum yang tidak mengeluarkan air. Jika hal ini terjadi, pasti akan menimbulkankeributan di kalangan kelompok pemakai air. Misalnya antara kelompok pemakai kranumum satunya dengan kran umum lainnya.Oleh karenya perlu diperhatikan letak kran umum terhadap pipa induk atau distribusiyang ditinjau dari tinggi kehilangan tenaga.

Tekanan yang tersedia pada kran umum antara 5 – 15 meter. Jika tekanan yangtersedia terlalu besar, maka air yang keluar sangat deras dan kran mudah rusak.Dalam perhitungan, usahakan tekanan yang terjadi pada kran tidak lebih dari 15 m.Jika lebih rendah dari 5 m, air yang keluar sangat lemas/lambat.Kehilangan Tenaga pada katup (stop kran) sangat kecil, dalam perhitungan biasanyadapat diabaikan.

5.4. Kolam Tiga TandoKolam tiga tando adalah sistem percabangan untuk memungkinkan pelayanan padasistem distribusi atau dapat juga digunakan untuk memanfaatkan beberapa sumberair yang pengalirannya dengan sistem percabangan atau tanpa bak perantara.Pada perhitungan kolam tiga tando, yang perlu diperhatikan adalah arah pengaliran-nya harus benar dan persyaratan tinggi tekanan tersedia yang diperlukan untuk ter-jadinya pengaliran harus sesuai dengan perencanaan.

CBA

Kehilangan tenaga katup

Kehilangan tenaga A - B

Kehilangan tenaga B - C

Tekanan yang tersedia untuk kran

Pipa Induk

Tekanan saatkran umum tidak digunakan



Ada tiga kemungkinan pengaliran kolam tiga tando, yang dapat dijelaskan sebagaiberikut :

Gambar sistem pengaliran kolam tiga tando.Ada tiga kemungkinan pengaliran yang terjadi, yaitu :1. Dari (A + B) ke T (Cabang) kemudian ke C

2. Dari (A) ke (T) ke (C) dan ke (B) = 0

3. Dari (A) ke (T) ke (B + C)

Tiga keadaan ini, dapat dilihat dari tinggi garis tekan pada titik cabang (T) terhadaptinggi muka air di A (maA ) dan tinggi muka air di B (maB). Tiga kemungkinan tersebut: Kemungkinan (1)

Gbr Situasi Kehilangan Tenaga & Garis Tekan

T

Q1

Q2

Q3

AB

C

A

BT C

A T C

C

B

A T

A

BT C

hf3

hf2hf1

PT/

T

Q1 Q2

Q3

AB

C



Kemungkinan (1) hanya bisa terjadi jika garis tekan di T (PT/) lebih rendah darielevasi muka air di kolam A (ZA) dan Kolam B (ZB), tetapi lebih tinggi dari tinggi mukaair di kolam C (ZC).Persamaan yang harus dipenuhi (lihat gambar garis tekan di halaman 22) hf1 = ZA – (ZT + PT/) hf2 = ZB – (ZT + PT/) hf3 = ZT + PT/) Q1 + Q2 = Q3 atau Q1 + Q2 - Q3 = 0

Kemungkinan (2)

Gambar Kehilangan Tenaga & Garis TekanPersamaan yang harus dipenuhi : hf1 = ZA – (ZT + PT/) hf3 = ZT + PT/ hf2 = 0 Q1 = Q3 ----- Q1 – Q3 = 0 Q2 = 0

Kemungkinan (3)

Gambar Kehilangan Tenaga & Garis Tekan

A T C

hf1

Hf3

Q1

A

T

Q2 = 0

Q3

B

C

C

B

A T

PT/

hf 3

hf 2

hf 1A

T

Q1

Q2

Q3

B

C



Persamaan yang harus dipenuhi : hf1 = ZA – (ZT + PT/) hf2 = ( ZT + PT/) - ZB

hf3= ZT + PT/ Q1 – Q2 - Q3 = 0 Atau Q1 = Q2 + Q3

Contoh Kasus :Dua buah sumber air akan dialirkan ke satu bak penampung melalui percabangan (T)ke penampang. Situasi sebagai berikut :

Pipa Panjang (m) Debit (ltr/det)(1) 1.300 3,00(2) 900 2,50(3) 2.100 5,50

Pipa yang dipakai dengan kekuatan 8 atm

Pertanyaan : Tentukan besarnya kehilangan tenaga Berapakah besarnya Tekanan di T Berapakah diameter pipa yang diperlukan ? Gambarkanlah Garis tekan danb kehilangan tenagaPertanyaan yang diajukan ini sebenarnya merupakah hal-hal yang harus dihitung,karena semua jawaban pertanyaan di atas merupakan hasil dari seluruh perhitunganyang tak dapat dipisahkan satu dengan lainnya (saling terkait).Perhitungan dilakukan dengan tabel perhitungan, seperti di halaman selanjutnyaPersamaan yang harus dipenuhi (lihat gambar garis tekan di halaman 22) hf1 = ZA – (ZT + PT/) hf2 = ZB – (ZT + PT/) hf3 = ZT + PT/) Q1 + Q2 = Q3 atau Q1 + Q2 - Q3 = 0

Pipa 3

Pipa 2

Pipa 1

- 80,00

T (- 50)

- 20,00

0,00



Hasil perhitungan :

Pipa Panjang(m)

KehilanganTenaga (hf) Debit aliran Diameter ()

inch P/

(1) 1.300 hf1 = 27,30 m Q1 = 3,00 ltr/detik 2 ½” 22,70 m < 80 m – ok aman(2) 900 hf2 = 13,50 m Q2 = 2,50 ltr/detik 3” 16,50 m < 80 m – ok aman(3) 2.100 hf3 = 14,28 m Q3 = 5,50 ltr/detik 4” 38.42 m < 80 m – ok aman

Perhitungan dengan menggunakan tabel jauh lebih mudah dan kontrol kesalahan juga mudah.Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada contoh-contoh kasus yang disiapkan secara khusus.

Tugas : Coba Anda gambarkan garis tekannya (skets saja)

A

hf3

hf2hf1

PT/

T ( - 50,00)

Q1 Q2

Q3

B

C


[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]=[5]-[6] [8] [9] [10] [11]=[3]*[10] [12]=[5]-[11] [13]=[12]-[6]A T 1,300 3.00 0 (50.00) 50.00 3.85 2 1/2" 2.10 27.3 (27.30) 22.70B T 900 2.50 -20 (50.00) 30.00 3.33 3" 1.50 13.5 (33.50) 16.50T C 2,100 5.50 (27.30) (80.00) 52.70 2.51 4" 0.68 14.28 (41.58) 38.42

Station



Contoh kasus :Situasi jaringan pipa seperti gambar di bawah ini :

No Jalur Jarak (m) Jumlah orangdilayani

Jalur arah kanan1 Sumber – Reservoir 1 450 m ----------2 Reservoir 1 – Titik A 380 m 230 jiwa3 Titik A – Titik B 310 m 275 jiwa4 Titik A – Reservoir 2 320 m 160 jiwa5 Reservoir 2 - Titik C 180 m 115 jiwa6 Titik C – Titik D 245 m 200 jiwa7 Titik C – Reservoir 3 340 m 290 jiwa8 Reservoir 3 – Titik E 360 m 255 jiwa9 Titik E – Titik F 310 m 260 jiwa

10 Titk E – Titik G 270 m 215 jiwaJalur arah kiri

11 Reservoir 1 – Titik H 410 m 330 jiwa12 Titik H – Titik I 290 m 260 jiwa13 Titik H – Titik J 280 m 230 jiwa14 Titik J – Titik K 310 m 220 jiwa

Total 4.455 m 3.040 jiwa

Pertanyaan : Rencanakan sistem distribusi tersebut sampai dengan tahun 2018. Pertambahan penduduk

per tahun = 2,5% dan penentuan kran umum dapat berdasarkan penduduk atau jarak. Gambarkanlah garis tekan jaringan pipa tersebut. Pipa yang digunakan adalah pipa besi (GI pipe)

RT. 1

Q4Q

Q8Q

Q7Q

Q6Q

Q5Q

E, (- 110)

0,00

K, (- 85,00)

G, (- 125)

C, ( - 75,00)

A, ( - 45,00)

B, ( - 60,00)

Sumber Air

Res 3, (- 95)

Res 2 (- 65,00)

Res 1 ( - 25,00)

RT. 2

D, ( - 90,00)

F, (- 125)

H, ( - 50,00)

I, (- 60,00)

J, (- 70,00)

QQ

Q3Q

Q2Q

Q1Q

Q9Q



Perhitungan :Pemakaian air per hari = 80 liter/orang/hariPertambahan penduduk s/d 2018 = P2018 = P2004 x ( 1 + r)n

= P2004 x ( 1 + 2,5%)14 = P2004 x 1,4130Tabel hasil perhitungan untuk reservoir

Perhitungan kapasitas masing-masing Reservoir :Reservoir Melayani Jalur Kapasitas (m3) Hasil perhitungan

Reservoir 1

Reservoir 1 – Titik A 13,00

100 m3

Titik A – Titik B 15,54Titik A – Reservoir 2 9,04Reservoir 1 – Titik H 18,65Titik H – Titik I 14,70Titik H – Titik J 13,00Titik J – Titik K 12,43Total 96,36 = 100 m3

Reservoir 2

Reser 2 – Titik C 6,50

35 m3Titik C – Titik D 11,30Titik C – Reservoir 3 16,39Total 34,19 = 35 m3

Reservoir 3

Reservoir 3 – Titik E 14,41

42 m3Titik E – Titik F 14,70Titik E – Titik G 12,15Total 41,26 = 42 m3

Perhitungan aliran pelayanan :No Jalur Jarak (m) Jumlah orang

dilayani 2014Jml Kran

UmumDebit kran umum

(N/s x 18,52 lt)/ 4 jam1 Reservoir 1 – Titik A 380 m 325 jiwa 2 0,20 lt/det2 Titik A – Titik B 310 m 389 jiwa 3 0,17 lt/det3 Titik A – Reservoir 2 320 m 226 jiwa 2 0,15 lt/det4 Reservoir 2 - Titik C 180 m 163 jiwa 1 0,20 lt/det5 Titik C – Titik D 245 m 283 jiwa 2 0,175 lt/det6 Titik C – Reservoir 3 340 m 410 jiwa 3 0,175 lt/det7 Reservoir 3 – Titik E 360 m 361 jiwa 3 0,155 lt/det8 Titik E – Titik F 310 m 368 jiwa 3 0,16 lt/det9 Titk E – Titik G 270 m 304 jiwa 2 0,195 lt/det10 Reservoir 1 – Titik H 410 m 467 jiwa 3 0,20 lt/det11 Titik H – Titik I 290 m 367 jiwa 3 0,157lt/det12 Titik H – Titik J 280 m 325 jiwa 2 0,21 lt/det13 Titik J – Titik K 310 m 311 jiwa 2

Pemakaian air Volume Debit2005 2015 per hari Res harian rata-rata

[1] [2] [3] [4] = [3] x 1,4130 [5] = [4] * 80/1000 [6] = [5] * 50% [7] = [5]/86,40Sumber Res 1 450 ----- ----- ----- -----Res 1 Titik A 230 324.99 26.00 13.00 0.30Titik A Titik B 275 388.58 31.09 15.54 0.36Titik A Res 2 160 226.08 18.09 9.04 0.21Res 2 Titik C 115 162.50 13.00 6.50 0.15Titik C Titik D 200 282.60 22.61 11.30 0.26Titik C Res 3 290 409.77 32.78 16.39 0.38Res 3 Titik E 255 360.32 28.83 14.41 0.33Titik E Titik F 260 367.38 29.39 14.70 0.34Titik E Titik G 215 303.80 24.30 12.15 0.28Res 1 Titik H 330 466.29 37.30 18.65 0.43Titik H Titik I 260 367.38 29.39 14.70 0.34Titik H Titik J 230 324.99 26.00 13.00 0.30Titik J Titik K 220 310.86 24.87 12.43 0.29Total 3,490 4,296 344 172 3.98

Sumber Reservoir 1 450 3.98

PendudukSumber Res 1



Perhitungan debit aliran dalam pipa

Perhitungan debit aliran harian (Debit Rencana)Q 7 = Q Res 3 – E + (Q 8 + Q 9) = 0,33 + 0,34 + 0,28 = 0,95 lt/detikQ 6 = QC – Res 3 + Q7 = 0,38 + 0,95 = 1,33 lt/detQ 4 = Q Res 2 – C + Q5 + Q6 = Q Res 2 – C + Q C – D + Q6 = 0,15 + 0,26 + 1,33 = 1,74 lt/detQ 3 = Q A – Res 2 + Q4 = 0,21 + 1,74 = 1,95 lt/detQ 1 = Q Res 1 – A + Q2 + Q3 = Q Res 1 – A + QA - B + Q3 = 0,30 + 0,36 + 1.95 = 2,61 lt/detQ 13 = Q J – K = 0,29 lt/detQ 12 = Q H – J + Q13 = 0,30 + 0,29 = 0,59 lt/detQ 10 = Q 11 + Q 12 + Q Res 1 – H = Q HI + Q 11 + QRes 1 – H = 0,34 + 0,59 + 0,43 = 1,36 lt/detQ = Q1 + Q10 = 2,61 + 1,36 = 3,97 lt/detik

Maka debit yang diambil dari sumber air = Q = 3,97 lt/detik = 4,00 lt/detikSetelah diketahui debit pipa masing-masing, barulah dihitung tinggi kehilangantenaga yang terjadi dan diameter pipa yang diperlukan.

Q13Q

Q12Q

Q10Q

RT. 2

Q8Q

Q4Q

Q7Q

Q6Q

Q5Q

E, (- 110)

0,00

K, (- 85,00)

G, (- 125)

C, ( - 75,00)

A, ( - 45,00)

B, ( - 60,00)

Sumber Air

Res 3, (- 95)

Res 2 (- 65,00)

Res 1 ( - 25,00)

RT. 1

D, ( - 90,00)

F, (- 125)

H, ( - 50,00)

I, (- 60,00)

J, (- 70,00)

QQ

Q3Q

Q2Q

Q1Q

Q9Q

Q11Q



Perhitungan kehilangan tenaga dan tinggi tekanan dengan menggunakan tabel (perhitungan menggunakan Excel)

Catatan :Menggunakan pipa 1” sudah mencukupi, tetapi karena tinggi tekanan yang terjadi mendekati nol, maka diubah denganmemperbesar pipa menjadi 1 ¼”.Contoh ini telah memberikan gambaran perencanaan sesungguhnya dan perhitungan juga cukup kompleks dan semakinluas - memerlukan ketelitian.Ketelitian terutama pada penentuan debit aliran tiap pipa (perhitungan di halaman 28). Jika perhitungan ini salah,maka seluruhnya akan menjadi salah.Jika perhitungan tinggi kehilangan tenaga dilakukan secara biasa, akan menjadi sulit dan memerlukan ketelitian,tetapi dengan tabel, menjadi jauh lebih mudah. Perhitungan menggunakan tabel, dapat dilakukan dengan komputermenggunakan program EXCEL.Dari hasil perhitungan, maka kita sudah dapat menggambar tinggi kehilangan (hal 30) tenaga akibat geseran pipa.


[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]=[5]-[6] [8] [9] [10] [11]=[3]*[10] [12]=[5]-[11] [13]=[12]-[6]Arah kanan

Sumber Res 1 450 4.00 0 (25.00) 25 5.56 2 1/2" 3.55 15.98 (15.98) 9.03Res 1 Titik A 380 2.61 (25.00) (45.00) 20 5.26 2 1/2" 1.60 6.08 (31.08) 13.92Titik A Titik B 310 0.36 (31.08) (60.00) 28.92 9.33 1 1/4 1.20 3.72 (34.80) 25.20Titik A Res 2 320 1.95 (31.08) (65.00) 33.92 10.60 1 1/4" 7.50 24.00 (55.08) 9.92Res 2 Titik C 180 1.74 (65.00) (75.00) 10 5.56 2" 2.25 4.05 (69.05) 5.95Titik C Titik D 245 0.26 (69.05) (90.00) 20.95 8.55 1 1/4 0.68 1.67 (70.72) 19.28Titik C Res 3 340 1.33 (69.05) (95.00) 25.95 7.63 1 1/2" 5.94 20.196 (89.25) 5.75Res 3 Titik E 360 0.95 (95.00) (110.00) 15 4.17 1 1/2" 3.20 11.52 (106.52) 3.48Titik E Titik F 310 0.34 (106.52) (125.00) 18.48 5.96 1 1/4" 1.20 3.72 (110.24) 14.76Titik E Titik G 270 0.28 (106.52) (125.00) 18.48 6.84 1 1/4 0.90 2.43 (108.95) 16.05

Arah KiriRes 1 Titik H 410 1.36 (25.00) (50.00) 25 6.10 1 1/2" 4.00 16.4 (41.40) 8.60Titik H Titik I 290 0.34 (41.40) (60.00) 18.6 6.41 1 1/4 1.20 3.48 (44.88) 15.12Titik H Titik J 280 0.59 (41.40) (70.00) 28.6 10.21 1 1/4 3.22 9.016 -50.416 19.584Titik J Titik K 310 0.29 (50.42) (85.00) 34.584 11.16 1" 2.80 8.68 -59.096 25.904

Station



Gambar tinggi kehilangan tenaga dan tinggi tekanan pada bagian kanan jaringan

P/ = 19,28m

P/ = 5,95 m

P/ = 3,48m

L2 = 310 mQ = 0,34 l/dt

1 ¼”

L2 = 270 mQ = 0,28 l/dt

1 ¼”

hf = 15,98m

hf = 2.43 m

Res 3 (- 95,00)

hf = 20,196 m

L2 = 340 mQ = 1,33 l/dt

1 ½”

hf = 24,00 m

hf = 1,67 m

L2 = 245 mQ = 0,26 l/dt

1 ¼”

hf = 4,05 m

C (- 75,00)

Res 2 (- 65,00)

L2 = 320 mQ = 1,95 l/dt

1 ¼”

Res 1 (- 25,00)

hf = 25,20 m

hf = 3,72 m

P/ = 13,92 m- 31,08

L2 = 310 mQ = 0,34 l/dt

1 ¼”

A (- 45,00)

hf = 6,08 m

L1 = 450 mQ = 4 l/dt

2 ½”

Sumber ( 0,00)

P/ = 9,93 m

B (- 60,00)

D (- 95,00)

L2 = 180 mQ = 1,74 l/dt

2 ”

L2 = 380 mQ = 2,61 l/dt

2 ½”

L2 = 360 mQ = 0,95 l/dt

1 ½”

G (- 125,00)

P/ = 16,05m

hf = 2.72 m

E (- 110,00)

P/ = 5,75m

F (- 125,00)

P/ = 14,76m



Gambar tinggi kehilangan tenaga dan tinggi tekanan pada bagian Kiri jaringan.

Dari gambar garis tekan, terlihat bahwa : Pengaliran dari bak, garis hidrostatis dimulai dari permukaan air pada bak – sebab tekanan pada muka bak = 1 atm. Pada percabangan, tekanan hidrostatis dimulai dari titik terrendah kehilangan tenaga, atau titik puncak dari tekan-

an yang tersedia pada percabangan = P/ m. Gambar tinggi kehilangan tenaga dan garis tekan ini, telah memberikan penjelasan situasi dari seluruh sistem

jaringan perpipaan. Pada perencanaan, gambar garis tekan ini harus dibuat sebab, dapat melihat seluruh keadaan yang terjadi pada

sistem jaringan pipa. Setelah penggambaran selesai, hasilnya memang tampak rumit, tetapi pelaksanaan penggambaran satu persatu, dari

hulu ke hilir - tidak rumit. Sampai dengan tahap ini, berarti anda sudah bisa menghitung sistem jaringan perpipaan untuk sarana air bersih.

hf = 9,016m

P/ = 15,12 m

P/ = 8,60 m

L = 310 mQ = 0,29 lt/det = 1”

L = 210 mQ = 0,34 lt/det = 1 1/4”

L = 410 mQ = 1,36 lt/det = 1 ½”

L = 280 mQ = 0,59 lt/det = 1 1/4”

K (- 85,00)

Res 1( - 25,00)

H (- 50,00)

I (- 60,00)

J (- 70,00)

hf = 3,48 m

hf = 16,40 m

P/ = 19,584 mm



Perencanaan Ukuran Bak Tandon :

Rencana ukuran Reservoir : (data - lihat hasil perhitungan di halaman 27)

Reservoir Kapasitas Air (m3) Ukuran (m)Tinggi air = h Lebar = L Panjang = P

Res 1 100 2,00 m 5,00 m 10,00 mRes 2 35 2,00 m 3,00 m 6,00 mRes 3 42 2,00 m 3,50 m 6,00 m

LP

Pandangan atas

A A

VentilasiBak

Ruang Penampung Air

PipaPembersih

Tangga Naik

Km. Operasi

Pipa Masuk

Pipa Distribusi

Air

Timbunantanah

Timbunantanah

Pipa peluapanh

Tampang A - A

10 CM



Selesaikan kasus berikut ini :

Data sebagai berikut :No Jalur Jarak (m) Jumlah orang1 Sumber – Reservoir 1 800 m -----2 Res 1 – Res 2 415 m -----3 Res 1 - T 325 m 355 jiwa4 T – Ujung Pipa 436 m 423 jiwa5 Res 1 – Res 3 520 m 332 jiwa6 Res 3 – Res 4 180 m -----7 Res 4 – Ujung desa E 320 m 550 jiwa8 Res 4 – Res 5 119 m -----9 Res 5 – Ujung Desa F 320 m 554 jiwa

10 Res 4 – Res 6 445 m 488 jiwa11 Res 6 – Ujung Desa D 335 m 338 jiwa

Rencanakanlah secara lengkap jika, direncanakan proyek tersebut mampu membe-rikan air secara merata selama 20 tahun.

( 70 ,00 )

Res 1 ( - 40 ,00 )

0,00

Q6

Q5Q4

Q3

Q2

Q1

Q

Sumber Air

Desa D

Desa C

Desa E (- 110,00) Desa F (- 100,00)

Desa B

Res 2 ( - 40 ,00 )

T ( - 55 ,00 )

Res 3 ( - 65 ,00 )Res 4 ( - 80 ,00 )

Res 5 ( - 90 ,00 )

Res 6 ( - 90 ,00 )( - 110 ,00 )

mat iv kehilangan tenaga

Documents