5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sistem Penyediaan Air Minum

Menurut Permen PU No. 18/PRT/M/2007, Sistem Penyediaan Air Minum

(SPAM) merupakan sarana dan prasarana air minum yang meliputi kesatuan fisik

(teknis) dan non fisik (Non Teknis).

a. Aspek Teknis, terdiri dari :

1. Unit air baku, merupakan sumber air untuk penyediaan air minum.

Contohnya yaitu air tanah, air permukaan, dan air hujan.

2. Unit produksi, dapat berupa sumur bor, mata air, dan instalasi

pengolahan.

3. Unit distribusi, merupakan unit yang mendistribusikan air dari unit

produksi ke unti pelayanan di pelanggan. Unit ini terdiri dari tangki

penyimpanan, pompa, jaringan pipa, dan perlengkapannya.

4. Unit pelayanan, merupakan ujung terakhir dari sistem yang langsung

bersentuhan dengan pelanggan. Unit pelayanan dapat berupa

sambungan rumah dan hidran umum.

b. Aspek Non Teknis, mencangkup keuangan, sosial, dan institusi.

Menurut Petunjuk Teknis Tata Cara Pengkajian Kelayakan Teknis Sistem

Penyediaan Air Minum, Direktorat Jenderal Cipta Karya Departemen Pekerjaan

Umum (1998), didalam sistem penyediaan air minum terdapat beberapa istilah

yaitu:

a. Air Baku adalah air yang dari sumber air yang perlu atau tidak perlu diolah

menjadi air minum untuk memenuhi kebutuhan rumah tangga.

b. Air Minum adalah air yang dipergunakan oleh masyarakat untuk

memenuhi kebutuhan sehari-hari dengan kualitas yang memenuhi standar

air minum yang ditetapkan sesuai dengan keputusan Menteri Kesehatan.

c. Kebutuhan Air Minum adalah jumlah air bersih atau air minum yang

diperlukan sebagai prasyarat bagi individu atau masyarakat untuk hidup

secara layak.

6

d. Air Tanah Dangkal adalah air tanah bebas yang terdapat di dalam tanah

dengan kedalaman mata air kurang atau sama dengan 20 meter.

e. Air Tanah Dalam adalah air tanah yang terdapat di dalam tanah dengan

kedalaman mata air lebih besar dari 20 meter atau air tanah yang tedapat di

dalam akifer tertekan dimana akifer ini dalam kedalaman lebih dari 20 m.

f. Air Permukaan adalah air bakuyang berasal dari sungai, saluran irigasi,

waduk, kolam atau danau.

g. Mata Air adalah air tanah yang muncul di permukaan tanah secara alami.

Dalam pedoman Penyusunan Studi Kelayakan Pengembangan Sistem

Penyediaan Air Minum, Peraturan Menteri Pekerjaan Umum No. 18/PRT/M/2007

tentang Penyelenggaraan Pengembangan Sistem Penyediaan Air Minum, yang

dimaksud dengan:

a. Tingkat Pelayanan adalah presentasi jumlah penduduk yang dilayani dari

total jumlah penduduk daerah pelayanan, dimana besarnya tingkat

pelayanan diambil berdasarkan survey yang dilakukan oleh PDAM

terhadap jumlah permintaan air minum oleh masyarakat atau dapat juga

dilihat berdasarkan kemampuan yang dimiliki oleh PDAM untuk

menyediakan air minum.

b. Unit Air Baku adalah sarana dan prasarana pengambilan dan/atau penyedia

air baku, meliputi bangunan penampungan air, bangunan pengambilan/

penyadapan, peralatan pengukuran dan pemantauan, sistem pemompaan,

dan/atau bangunan pembawa serta kelengkapannya.

c. Unit Produksi adalah sarana dan prasarana yang dapat digunakan untuk

mengolah air baku menjadi air minum melalui proses fisik, kimiawi,

dan/atau biologi meliputi bangunan pengolahan dan kelengkapannnya,

perangkat operasional, peralatan pengukuran dan pemantauan, serta

bangunan penampungan air minum.

d. Unit Distribusi adalah sarana untuk mengalirkan air minum dari pipa

transmisi air minum sampai ke unit pelayanan.

e. Unit Pelayanan adalah sarana untuk mengambil air minum langsung oleh

masyarakat yang terdiri dari sambungan rumah, hidran umum, dan hidran

kebakaran.

7

f. Jaringan Pipa Transmisi Air Baku adalah ruas pipa pembawa air dari

sumber air sampai unit produksi.

g. Jaringan Pipa Transmisi Air Minum adalah ruas pipa pembawa air minum

dari unti produksi/bangunan penangkap air sampai ke reservoir atau batas

distribusi.

h. Pipa Transmisi adalah pipa pembawa air dari sumber air ke instalasi

pengolahan atau pipa pembawa air bersih dari instalasi pengolahan ke unti

distrubusi utama atau reservoir.

i. Pipa Distribusi adalah pipa yang dipergunakan untuk mendistribusikan air

minum dari reservoir ke daerah pelayanan atu konsumen.

j. Pipa Pelayanan adalah pipa yang menghubungkan jaringan distribusi

dengan sambungan rumah.

k. Katup adalah suatu alat yang berfungsi untuk membuka dan menutup

aliaran dalam pipa.

l. Reservoir adalah tempat penyimpanan air sementara sebelum

didistribusikan kepada konsumen.

m. Sambungan Rumah adalah jenis sambungan pelanggan yang mensuplai air

langsung ke rumah-rumah, biasanya berupa sambungan pipa-pipa

distribusi air melalui meter air dan instalasi pipa di dalam rumah.

2.2 Komponen Sistem Penyediaan Air Minum Perpipaan

Komponen-komponen sistem penyediaan air minum secara umum antara

lain sebagai berikut (triatmadja, 2009).

a. Sumber air dan Broncapturing yaitu bangunan penangkap air baku dari

mata air.

b. Instalasi Pengolahan Air (IPA) adalah suatu kesatuan bangunan yang

berfungsi mengolah air baku menjadi air bersih atau air minum.

c. Reservoir.

d. Pipa Transmisi.

e. Pipa Distribusi.

8

f. Pompa adalah suatu mesin yang digunakan untuk memindahkan zat cair

dari suatu tempat ke tempat yang lain melalui media pipa (saluran) secara

kontinyu dengan cara menambah energi pada cairan yang dipindahkan.

g. Tangki (Bak) Pelepas Tekan adalah bangunan penunjang pada jaringan

transmisi atau distribusi yang berfungsi untuk menghilangkan tekanan

yang berlebihan pada aliran yang dapat menyebabkan pipa pecah.

h. Katup.

i. Pengukur Volume (Debit) Air atau Flowmeter adalah alat untuk mengukur

jumlah atau laju aliran dari suatu fluida yang mengalir dalam pipa atau

saluran terbuka.

2.3 Kebutuhan Air

Air merupakan kebutuhan utama bagi setiap makhluk hidup, sehingga

tanpa air dapat dipastikan tidak ada kehidupan. Selain untuk kebutuhan langsung

seperti minum, mandi, dan aktivitas lainnya, air juga dibutuhkan oleh berbagai

makhluk hidup yang lain untuk kehidupannya. Berdasarkan buku panduan

penyusunan rencana induk sistem penyediaan air minum (RISPAM) tahun 2013,

kebutuhan air bersih suatu daerah dianalisis berdasarkan beberapa pertimbangan

sebagai berikut.

2.3.1 Kebutuhan Air Domestik

Kebutuhan air domestik adalah pemakaian air untuk segala aktivitas di

lingkungan rumah tangga. Penyediaan air baku untuk keperluan rumah tangga

dihitung berdasarkan :

1. Jumlah penduduk.

2. Persentase jumlah penduduk yang akan dilayani.

3. Cara pelayanan air.

4. Konsumsi pemakaian air (Liter/orang/hari).

Beberapa parameter yang dipakai dalam menentukan tingkat pelayanan air

bersih meliputi :

1. Konsumsi pemakaian air bersih ditentukan untuk SR sebesar 120 L/dt dan

KU sebesar 30 L/dt.

9

2. Jumlah jiwa per sambungan dihitung berdasarkan jumlah rata-rata untuk SR

sebesar 6 jiwa/sambungan dan KU sebesar 100 jiwa/sambungan.

2.3.2 Kebutuhan Air Non Domestik

Kebutuhan air untuk keperluan non domestik ialah pemakaian air diluar

pemakaian untuk rumah tangga, seperti kebutuhan air untuk niaga/industri,

kesehatan, sosial, perkantoran, pendidikan, dan keagamaan. Kebutuhan air non

domestik dihitung sebesar 15-20% dari kebutuhan air domestik.

Berdasarkan Peraturan Menteri Pekerjaan Umum No. 18/PRT/M/2007,

Standar kebutuhan air domestik dan non domestik adalah :

1. Domestik perkotaan : 120 – 150 Lt/orang/hari

2. Domestik pedesaan : minimal 60 Lt/orang/hari

3. Non domestik : tambahan 15% x kebutuhan domestik atau disesuaikan

dengan spesifikasi kebutuhan lokasi/daerah.

2.3.3 Fluktuasi Pemakaian Air Bersih

Fluktuasi pemakaian air bersih terjadi pada waktu hari maksimum yaitu

pemakaian air dalam satu hari lebih tinggi dari pemakaian air per hari rata-rata

selama 1 tahun, dan terjadi pada saat jam puncak yaitu pemakaian air pada jam

tertentu lebih tinggi dari pemakaian air per jam rata-rata selama 1 hari. Fluktuasi

pemakaian air didasarkan pada :

a. Kebutuhan air rata-rata harian (Qm)

Merupakan banyaknya air yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhan

domestik dan non domestik yang ditambahkan dengan kehilangan air.

b. Kebutuhan air harian maksimum (Qhm)

Merupakan jumlah pemakaian air terbanyak pada suatu hari dalam satu

tahun yang berdasarkan pada Qm dan faktor fluktuasi kebutuhan air

maksimum (Fhm).

Qhm = Fhm x Qm (2.1)

Dimana Fhm adalah faktor harian maksimum, berkisar antara 115 – 120%.

10

c. Kebutuhan air jam maksimum (Qjm)

Merupakan jumlah pemakaian air terbanyak pada saat jam tertentu dalam

satu hari.

Qjm = Fjm x Qm (2.2)

Dimana Fjm adalah faktor jam maksimum, berkisar antara 175 – 210%.

Koefisien fluktuasi harian digunakan untuk mensimulasi besarnya kebutuhan air

tiap jam dalam satu hari (24 jam). Tabel 2.1 dan 2.2 berikut merupakan contoh

koefisien fluktuasi kebutuhan air yang akan digunakan dalam perancangan skema

jaringan WaterNet.

Tabel 2.1 Koefisien Fluktuasi Harian

Jam Koefisien Jam Koefisien Jam Koefisien Jam Koefisien 1 0,53 7 0,9 13 1,2 19 1,55 2 0,45 8 1,4 14 1,25 20 1,4 3 0,4 9 1,3 15 1,3 21 1,1 4 0,4 10 1,25 16 1,3 22 0,75 5 0,45 11 1,2 17 1,42 23 0,6 6 0,62 12 1,2 18 1,5 24 0,53

Sumber : Triatmadja( 2007)

Tabel 2.2 Koefisien Fluktuasi Harian Sekolah dan Perkantoran

Jam Koefisien Jam Koefisien Jam Koefisien Jam Koefisien 1 0,2 7 1,8 13 1,2 19 1,2 2 0,2 8 1,8 14 1,5 20 0,8 3 0,2 9 2 15 1,4 21 0,2 4 0,2 10 1,7 16 1,3 22 0,2 5 0,6 11 1,5 17 1,3 23 0,2 6 1,5 12 1,5 18 1,3 24 0,2

Sumber : Triatmadja (2007)

2.3.4 Proyeksi Kebutuhan Air Bersih

Sistem penyediaan air minum di wilayah Kecamatan Kuta dan Kuta

Selatan digunakan untuk memenuhi kebutuhan air baku yang meliputi kebutuhan

air bersih penduduk (domestik), fasilitas umum, dan kebutuhan air di sektor

pariwisata. Oleh karena itu, maka perlu diperhitungkan beberapa faktor yang

dapat menunjang atau menyebabkan bertambahnya kebutuhan air bersih. Faktor

tersebut antara lain (Prameswari, 2013):

11

1. Pertambahan jumlah penduduk.

2. Tingkat sosial ekonomi penduduk.

3. Keadaan sosial ekonomi dari daerah setempat.

4. Rencana daerah pelayanan dan kemungkinan perluasannya.

5. Keadaan sistem penyediaan air minum eksisting.

Proyeksi kebutuhan air bersih dihitung berdasarkan beberapa komponen sebagai

berikut.

a. Kebutuhan air untuk rumah tangga (Domestik)

Penyediaan air baku untuk keperluan rumah tangga dihitung berdasarkan :

1. Jumlah penduduk

2. Persentase jumlah penduduk yang akan dilayani

3. Cara pelayanan air

4. Konsumsi pemakaian air (Lt/orang/hari)

Pelayanan air bersih untuk rumah tangga direncanakan sebesar 150

Lt/orang/hari dan 30 Lt/orang/hari untuk kran umum.

b. Kebutuhan air untuk Non Domestik

Kebutuhan air untuk keperluan non domestik dihitung sebesar 20 % dari

kebutuhan domestik.

c. Kehilangan air

Disetiap sistem peyediaan air bersih, sangat sulit untuk menghindari

terjadinya kemungkinan kehilangan air dari sistem. Kehilangan air dapat

disebabkan oleh faktor teknis maupun faktor non teknis. Faktor teknis

meliputi kebocoran pipa, kerusakan meter air, dan lain-lain (faktor alat).

Sedangkan faktor non teknis meliputi kesalahan pencatatan/pembacaan

alat, kesalahan perhitungan, dan lain-lain (faktor manusia). Oleh karena

itu, dalam perencanaan suatu sistem penyediaan air minum selalu

diperhitungkan suatu besaran volume air untuk menghindari kemungkinan

terjadinya kehilangan air. Hal ini dimaksudkan agar penyediaan air untuk

konsumen tidak terganggu bila terjadi kehilangan air. Kehilangan air

diasumsikan sebesar 20 % dari kebutuhan rata-rata air bersih penduduk.

Besar kehilangan air ini diperkirakan konstan dari awal sampai akhir tahun

rencana.

12

d. Fluktuasi pemakaian air bersih

Dalam perencanaan suatu sistem penyediaan air minum, faktor fluktuasi

pemakaian air bersih dapat menggunakan Standar Cipta Karya yaitu :

a. Hari maksimum = 1,15 x kebutuhan air rata-rata

b. Jam puncak = 1,75 xkebutuhan air rata-rata

2.4 Proyeksi Jumlah Penduduk

Proyeksi jumlah penduduk digunakan sebagai langkah awal dalam

menghitung proyeksi kebutuhan air bersih. Beberapa faktor yang mempengaruhi

ketelitian proyeksi jumlah penduduk pada masa yang akan dating adalah :

1. Kecepatan pertumbuhan penduduk.

2. Kurun waktu proyeksi dan jumlah tahun pengambilan data.

Perhitungan proyeksi jumlah penduduk dapat menggunakan metode yang

telah diakui secara umum seperti berikut (Norken dan Arsana, 2014):

a. Metode Aritmatik

Metode ini dianggap baik untuk kurun waktu yang pendek atau sama

dengan waktu perolehan data.

Persamaan yang digunakan adalah :

푃 = 푃 + 퐾 (푇 − 푇 ) (2.3)

퐾 =푃 − 푃푇 − 푇 (2.4)

Dimana :

Pn : jumlah penduduk pada tahun ke-n

Po : jumlah penduduk pada tahun awal

Tn : tahun ke-n

To : tahun awal

Ka : konstanta aritmatik

P1 : jumlah penduduk pada tahun I

P2 : jumlah penduduk pada tahun II

T1 : tahun I yang diketahui

T2 : tahun II yang diketahui

13

b. Metode Geometrik

Metode ini menganggap bahwa perkembangan atau jumlah penduduk akan

secara otomatis bertambah dengan sendirinya dan tidak memperhatikan

penurunan jumlah penduduk.

Persamaan yang digunakan adalah :

푃 = 푃 (1 + 푟) (2.5)

Dimana :

Pn : jumlah penduduk pada tahun ke-n

Po : jumlah penduduk pada tahun awal

r : rata-rata persentase pertambahan per tahun (%)

n : periode waktu proyeksi

c. Metode Least Square

Metode inimerupakan metode regresi untuk mendapatkan hubungan antara

sumbu Y yaitu jumlah penduduk dan sumbu X yaitu tahunnya dengan cara

menarik garis linier antara data-data tersebut dan meminimumkan jumlah

pangkat dua dari masing-masing penyimpangan jarak data-data dengan

garis yang dubuat.

Persamaan yang digunakan adalah :

푃 = 푎 + (푏 × 푛) (2.6)

Dimana :

Pn : jumlah penduduk pada tahun ke-n

n : selisih tahun yang dihitung terhadap tahun awal

a, b : konstanta, yang dihitung rumus:

푎 =(Σ푦)(Σ푥 ) − (Σ푥)(Σ푦)

푛(Σ푥 ) − (Σ푥) (2.7)

푏 =푛(Σ푥푦) − (Σ푥)(Σ푦)푛(Σ푥 ) − (Σ푥) (2.8)

Penentuan metode yang dipakai dalam proyeksi penduduk dilakukan

dengan menghitung standar deviasi dari masing-masing metode yang

menggunakan rumus berikut (Sanjaya, 2013).

푆 =∑(푦푖 − ȳ)

푛 dimana n < 20 (2.9)

14

Setelah dilakukan perhitungan standar deviasi dari ketiga metode tersebut,

maka akan dipilih metode yang akan digunakan dalam perhitungan proyeksi

penduduk yaitu metode yang memiliki nilai standar deviasi terkecil.

2.5 Jaringan Perpipaan

Didalam sistem penyediaan air minum terdapat dua buah jaringan

perpipaan yang mengalirkan air dari sumber air sampai ke daerah pelayanan yaitu:

1. Jaringan Pipa Transmisi

Jaringan pipa trasmisi adalah jaringan perpipaan yang membawa air baku

dari bangunan pengambilan ke unit produksi atau membawa air hasil

olahan unit produksi ke reservoir. Jaringan pipa transmisi merupakan

aliran bertekanan yang dalam pengaliran airnya menggunakan jenis pipa

tertentu dengan jalur yang mengikuti kontur permukaan tanah yang

dilewatinya.

2. Jaringan Pipa Distribusi

Jaringan pipa distribusi berfungsi untuk mengalirkan air dari unit air

produksi ke pelanggan. Jaringan distribusi menggunakan pipa dengan

aliran yang bertakanan, dimana sepanjang perpipaannya dihubungkan

dengan sambungan pelanggan (dapat berupa sambungan rumah, hidran

umum atau sambungan usaha komersil).

Menurut Devara (2011) dalam Sanjaya (2013), ada beberapa jenis pipa

yang biasanya digunakan sebagai pipa transmisi air baku maupun pipa distribusi

air minum, antara lain :

a. Besi tuang (cast iron)

Jenis pipa ini biasanya dicelupkan ke dalam larutan anti karat untuk

perlidungan tambahan. Panjang pipa ini antara 4-6 meter dan dapat

mencapai umur 100 tahun.

Keuntungan penggunaan pipa ini adalah:

Harga pipa cukup murah dan banyak tersedia di pasaran

Mudah dalam proses penyambungan

Tahan terhadap daya korosi

15

Kelemahan dari penggunaan jenis pipa ini adalah:

Konstruksi pipa keras mudah pecah

Pipa berat sehingga mempengaruhi daya pengangkutan ke lokasi

b. Besi galvanis (galvanized iron pipe)

Pipa jenis ini bahannya terbuat dari pipa besi yang dilapisi seng. Umurnya

relatif pendek antara 7-10 tahun.

Keuntungan penggunaan pipa ini adalah:

Harga terjangkau dan banyak terdapat dipasaran

Ringan sehingga mudah diangkut ke lokasi pekerjaan

Mudah dalam proses penyambungan

Kelemahan dari penggunaan pipa ini adalah mudah terjadi korosi atau

perkaratan.

c. Pipa plastic (PVC)

Pipa PVC (Poly Vinyl Chloride) sekarang ini banyak digunakan dalam

proyek-proyek jaringan distribusi air bersih.Panjang pipa 4-6 meter dengan

berbagai ukuran.

Keuntungan penggunaan pipa ini adalah:

Umur pipa dapat mencapai 75 tahun

Banyak tersedia di pasaran dan harga cukup murah

Bahan terbuat dari plastic, sehingga sangat tahan terhadap karat

Mudah dalam pengangkutan ke lokasi pemasangan

Satu kelemahan dari jenis pipa PVC adalah koefisien muai yang cukup

besar sehingga tidak tahan terhadap suhu terlalu tinggi.

d. Pipa baja (steelpipe)

Pipa ini terbuat dari baja lunak dengan berbagai variasi bentuk dan ukuran.

Keuntungan penggunaan pipa ini adalah:

Tersedia dalam berbagai ukuran

Umur pipa bisa sampai 40 tahun

Kelemahannya adalah:

Pipa berat sehingga berpengaruh terhadap biaya pengangkutan

Tidak tahan karat

Untuk ukuran yang besar sistem penyambungan agak sulit

16

e. Pipa High Density Polyethylene (HDPE)

Pipa ini terbuat dari bahan baku plastik yang berkualitas tinggi.

Keuntungan penggunaan pipa ini adalah sebagai berikut:

Tahan lama (50-100 tahun) pada kondisi normal (suhu 20oC)

Dapat dilengkungkan

Memiliki kekasaran 1/8 pipa besi

Bebas korosi dan tahan larutan kimia

Pipa HDPE dapat disambungkan dengan cara pemanasan (heat fusion)

untuk membentuk sambungan bersama yang kuat.

Tabel 2.3 Variasi Diameter Kekasaran

Material (ε) mm Catatan Asbestos Cement (Asbes semen) 0,0015 Brass (tembaga) 0,0015 Brick 0,6 Cast Iron, New (Besi tuang, baru) 0,2 – 5,5 Variasi besar Concrete 0,3 – 3,0 Steel forms (cetak dengan baja) 0,18 Wooden forms (cetak dngan kayu) 0,6 Centrifugally spun 0,36 Cement 0,4 – 1,2 Copper 0,0015 – 4,6 Corrugated metal 45 Galvanized iron 0,10 – 4,6 Variasi besar Glass 0,0015 Tidak ada variasi Lead 0,0015 Plastic 0,0015 Tidak ada variasi Steel Coal-tar enamed 0,0048 New unlined 0,045 Riveted 0,9 - 9 Variasi besar Wood stave 0,18 – 0,9

Sumber : Triatmadja (2009)

2.6 Analisis Hidraulika Pada Perpipaan

Aliran pada pipa jaringan transmisi air pada sistem penyediaan air minum

di kecamatan kuta dan kuta selatan ini merupakan aliran dalam pipa atau aliran

bertekan yaitu aliran yang seluruh penampang pipanya dipenuhi air. Jika terdapat

permukaan air bebas di dalam aliran pipa maka aliran tersebut tidak termasuk

dalam definisi aliran dalam pipa.

17

2.6.1 Persamaan Energi

Pada aliran air dikenal persamaan energi (Bernoully) dan persamaan

kontinyuitas.Persamaan Bernoully secara umum (Triatmadja, 2009) yaitu :

푃훾 + 푧 +

푉2푔 =

푃훾 + 푧 +

푉2푔 + ℎ (2.10)

hf

V2²/2g

P2/?

V1²/2g

P1/?

Z1 Z2

V1 V2

Gambar 2.1 Persamaan Bernoulli

Sumber: Dharma, dkk (2009) Dimana :

P : tekanan

z : tinggi datum

V : kecepatan rerata aliran dalam pipa

g : percepatan gravitasi bumi

hf : tinggi kehilangan tenaga

γ : berat per unit volume atau berat jenis

2.6.2 Kehilangan Tekanan Dalam Perpipaan

Kehilangan tekanan pada jaringan pipa distribusi terdiri dari dua macam

yaitu (Triatmadja, 2009):

a. Kehilangan Energi Utama/Mayor (Major Losses)

Kehilangan energi mayor merupakan kehilangan tekanan dalam pipa yang

disebabkan oleh cairan atau fluida yang kental dan dinding pipa yang tidak

licin sempurna (kekasaran permukaan). Kekasaran permukaan merupakan

salah satu penyebab berkurangnya energi air atau fluida selama

pengalirannya. Kekasaran merupakan bilangan relatif terhadap diameter

P2/γ P1/γ

18

(dalam pipa). Semakin besar diameter pipa, maka pipa tersebut relatif

tampak semakin halus dan koefisian kehilangan energi akibat gesekan juga

berkurang. Pada dinding pipa yang mendekati licin sempurna masih

terdapat kehilangan energi yang sangat kecil. Jika dinding pipa licin

sempurna makan tidak ada kehilangan energi (diameter kekasaran nol).

Pada umumnya, semakin bertambah umur pipa maka semakin besar pula

friksinya. Persamaaan Darcy Weisbach paling banyak digunakan dalam

menentukan kehilangan tenaga mayor secara umum terutama untuk aliran

air dengan viskositas yang relatif tidak banyak berubah.

Persamaan Darcy Weisbach ditulis sebagai berikut.

ℎ푓 = 8푓퐿.푄퐷 휋 푔 = 푓

퐿.푈퐷. 2푔 (2.11)

Dimana :

hf : kehilangan tekanan atau energi major (m)

Q : debit air dalam pipa (m³/dt)

f : koefisien gesek Darcy Weisbach

L : panjang pipa (m)

D : diameter pipa (m)

U : kecepatan rerata aliran dalam pipa (m/dt)

g : percepatan gravitasi bumi (m/dt²)

Selain rumus diatas juga terdapat Persamaan Hazen Williams dengan

rumus sebagai berikut.

Q = Cu.CHW.d2,63.S0,54 (2.12)

Dengan Cu = 0,2785 dan S = hf/L maka persamaan diatas dapat ditulis :

Q = 0,2785. CHW. d2,63. (hf/L) 0,54 (2.13)

Dimana :

Q : debit aliran

CHW : koefisian Hazen Williams

d : diameter pipa

S : kemiringan saluran atau slope garis tenaga

hf : kehilangan tenaga mayor

L : panjang saluran

19

b. Kehilangan Energi Minor (Minor Losses)

Minor losses adalah kehilangan tekanan pada accessories/fitting seperti

pada sambungan, reducer atau peralatan asesoris pipa lainnya. Demikian

juga jika air melalui penyempitan dan pembesaran penampang aliran

secara tiba-tiba. Kehilangan energi juga akan terjadi jika air melalui katup

karena katup mengganggu aliran air sehingga dapat mengurangi atau

menghentikan aliran. Kehilangan energi minor dapat ditulis sebagi berikut

(Triatmadja, 2009) :

ℎ푓 = 푘푉2푔 = 푘

푄2퐷 푔 (2.14)

Dimana :

hf : kehilangan energi minor

k : koefisien kehilangan energi minor

V : koefisien aliran

Q : debit aliran

D : diameter pipa

Koefisien k bergantung pada bentuk fisik belokan, penyempitan, katup dan

sebagainya. Harga k (selain katup) biasanya berkisar antara 0 – 1 yang

merupakan fungsi dari bahan kehalusan pembuatan fitting, umur fitting,

dan faktor manusia. Total kehilangan tekanan yang diakibatkan oleh

adanya fitting biasanya sangat kecil, sehingga untuk pipa yang panjang dan

kecepatan aliran yang tidak tinggi, kehilangan tekanan akibat fitting

biasanya diabaikan. Selain itu, faktor kehilangan tenaga pada fitting sangat

berpengaruh pada berbagai macam sambungan. Sambungan lurus umunya

mempunyai kehilangan energi sekunder yang kecil, akan tetapi karena

jumlahnya yang banyak, kehilangan energinya bisa menjadi signifikan.

Faktor katup juga mempengaruhi kehilangan tenaga karena katup dapat

diatur tertutup dan terbuka sehingga mengubah diameter pipa secara

variatif. Dengan demikian kehilangan energi oleh katup menjadi variatif

dan katup sangat bervariasi bergantung pada posisi katup. Menurut

Weibach, kehilangan energi pada belokan dapat ditulis sebagai berikut

(Triatmadja, 2009).

20

푘 = 0,946 푠푖푛휃2 + 2,047 푠푖푛

휃2 (2.15)

Dimana :

k : koefisien kehilangan energy

θ : sudut belokan

Pada belokan lengkung, koefisien kehilangan energi sekunder dinyatakan

sebagai berikut (Triatmadja, 2009).

푘 = 0,131 + 1,847퐷

2푅

, 휃90

,

(2.16)

Dimana :

D : diameter pipa

R : jari-jari lengkung (sumbu) belokan

Aliran dalam jaringan perpipaan dihitung dengan menggunakan metode

Hardy Cross atau biasa disebut sebagai persamaan Loops. Persamaan Loops

terdiri dari :

Persamaan Kontinyuitas

Pada setiap node berlaku persamaan:

푄∈

= 푄 (2.17)

Persamaan Energi

Pada setiap pipa berlaku persamaan :

퐾 푄∈

= 0 (2.18)

Perhitungan Loops ini dilakukan agar mendapatkan keseimbangan dan

kontinyuitas aliran pada jaringan perpipaan tersebut.

Dalam aliran perpipaan juga terdapat water hammer atau tekanan

gelombang air yaitu benturan-benturan yang diakibatkan oleh tertahannya aliran

secara tiba-tiba dalam suatu jalur pipa. Perisriwa ini akan menimbulkan perubahan

tekanan tertentu di dalam pipa tersebut. Water hammer dapat terjadi pada sistem

gravitasi maupun sistem pompa. Terjadinya water hammer banyak menimbulkan

persoalan seperti kerusakan peralatan perpipaan, pecahnya pipa, kesulitan dalam

pengoperasian pipa, dan berkurangnya kapasitas pipa.

21

Pada sistem gravitasi menggunakan manual valve, water hammer dapat

dicegah dengan mengatur waktu pembukaan dan penutupan valve. Hal ini

dikarenakan waktu penutupan sebuah valve mempunyai pengaruh langsung pada

besarnya tekanan gelombang yang terjadi. Waktu penutupan valve yang lebih

cepat akan menyebabkan tekanan gelombang yang lebih besar.

2.7 Aplikasi Program WaterNet

Program WaterNet (Triatmadja, 2007) merupakan suatu program yang

dirancang untuk melakukan simulasi aliran air atau fluida lainnya dalam pipa,

baik berupa loop maupun tidak. Sistem pengaliran (distribusi dan transmisi) fluida

dapat berupa sistem gravitasi, pompanisasi, maupun gabungan keduanya. Air atau

fluida yang mengalir haruslah dalam kondisi tertekan yaitu memenuhi seluruh

penampang pipa. WaterNet dirancang dengan memberikan banyak kemudahan

sehingga pengguna dengan pengetahuan minimum tentang jaringan perpipaan

dapat mengaplikasikannya. Input data juga dibuat interaktif sehingga

memudahkan dalam simulasi jaringan dan memperkecil kesalahan pengguna saat

menggunakan WaterNet.

Fasilitas WaterNet dibuat agar dapat memudahkan proses editing dan

analisis pada perancangan dan optimalisasi jaringan distribusi air. Output

WaterNet dibuat dalam bentuk database, teks maupun grafik yang memudahkan

pengguna untuk selanjutnya memprosesnya lebih lanjut dengan program lain

ataupun langsung menjadi hardcopy.

2.7.1 Gambaran Umum Program WaterNet

Program Waternet dibuat untuk memenuhi kebutuhan perencana dalam

mensimulasikan jaringan pipa secara mudah dan akurat. Adapun kemampuan

yang dimiliki oleh fasilitas WaterNet adalah sebagai berikut.

a. Menghitung debit dan tekanan di seluruh jaringan pipa dan setiap node.

b. Mengitung demand atau air yang dibutuhkan/diambil pada setiap node

(jika tekanan node telah ditentukan).

c. Fasilitas default diberikan untuk memudahkan input data pada setiap pipa,

pompa, dan node secara manual.

22

d. Fasilitas pustaka untuk mencantumkan kekasaran pipa, kehilangan energi,

dan yang lainnya.

e. Fasilitas katup pada jaringan pipa.

f. Fasilitas pengubah tipe aliran untuk melakukan simulasi perubahan elevasi

di dalam tangki akibat fluktuasi pemakaian air yang dipengaruhi oleh

jumlah pemakaian air berjam-jam. Fasilitas ini juga digunakan untuk

mengitung volume tangki yang optimal serta menguji jaringan untuk debit

yang fluktuatif. Pengguna dapat memeriksa tinggi tekanan, kecepatan

aliran, dan debit pada setiap pipa untuk mengoptimalkan jaringan.

g. Fasilitas pengubah posisi node dan pipa.

h. Failitas kontur yang dibuat berdasarkan input kontur topografi untuk

memudahkan input elevasi node.

i. Fasilitas editing untuk memperbaiki kekurangan atau kesalahan dalam

perencanaan.

2.7.2 Cara Pengoperasian Program WaterNet

Berikut ini diuraikan sedikit tentang cara menggunakan aplikasi program

WaterNet sampai pada proses RUN.

Gambar 2.2 Tampilan awal aplikasi WaterNet

23

1. Membuat File Baru

Klik Menu Utama File kemudian klik New atau klik tombol New File.

Setelah itu akan muncul Menu Default, dimana pada menu ini terdapat

parameter-parameter yang harus diisi nilainya agar setiap pipa dan node

nantinya mempunyai keragaman nilai sehingga akan memudahkan perencana

pada saat merancang jaringan pipa. Tampilan menu Default dapat dilihat

gambar 2.3 berikut.

Gambar 2.3 Tampilan menu Default

Setelah menu Default, klik tombol OK sehingga jendela Default akan

menutup dan muncul jendela Paper (gambar 2.4). Isi kolom pilihan sesuai

keperluan misalnya A4 pada Paper Size, Landscape pada Orientation dan

semua margin diisikan 1 cm. Selanjutnya klik tombol Apply &Exit.

Gambar 2.4 Tampilan menu ukuran kertas

24

2. Menggambar Jaringan Pipa

Dengan menggunakan fasilitas Drawing Tools yang tersedia pada

aplikasi Waternet, maka kita dapat menggambar jaringan pipa dengan semua

komponennya seperti sumber air, reservoir, pompa, katup, dan lainnya,

seperti gambar 2.5 berikut.

Gambar 2.5 Contoh gambar rencana suatu jaringan pipa

3. Proses Running

Setelah proses penggambaran selesai, klik tombol GO pada pada

menu atas lalu akan muncul jendela informasi variabel yang digunakan dalam

simulasi seperti gambar berikut.

Gambar 2.6 Jendela informasi variable

25

Pada jendela Variable used for Simulation untuk Flow Type dipilih

Constant untuk tipe aliran karena saat ini belum dilakukan pemilihan tipe

aliran. Pada bagian atas pilih hanya Run Hydraulic Model saja untuk

mensimulasi analisis hidraulika saja tanpa kualitas air. Kemudian klik GO

pada jendela dan WaterNet segera Running.

Hasil Running dilaporkan secara singkat dengan jendela Report

(gambar 2.7). Pada bagian kanan atas jendela Report terdapat lingkaran

berwarna yang jika berwarna hijau menunjukkan bahwa simulasi sukses dan

jaringan tidak bermasalah. Warna merah atau kuning pada lingkaran

menunjukkan bahwa jaringan mengalami masalah yang ditampilkan dalam

bentuk pesan pada tiga combo box.

Gambar 2.7 Hasil simulasi dari program WaterNet

Simulasi jaringan yang belum sukses dapat diperbaiki dengan bantuan

pesan pada combo box (garis lingkaran merah). Klik tombol Exit untuk

memunculkan gambar jaringan yang sudah dilengkapi dengan arah aliran.

Jika hasil simulasi pada jendela Report bertuliskan Stop or aborted, berarti

harus dilakukan simulasi ulang karena program WaterNet mendapatkan

kejanggalan/masalah yang akan muncul akibat perhitungan yang kurang

tepat. Kejanggalan/masalah tersebut diatasi dengan melakukan perubahan

(editing) pada jaringan pipa sesuai pesan pada combo box sampai hasil

simulasi pada jendela Report menunjukkkan lingkaran hijau atau OK.

Setelah jendela Report menunjukan simulasi berhasil (gambar 2.7

kanan). Klik tombol EXIT sehingga tampilan jaringan pipa akan berubah

menjadi seperti gambar 2.8 berikut.

26

Gambar 2.8 Hasil simulasi WaterNet yang telah berhasil