Download - BAB 6 Tyo

BAB 6DESAIN DISTRIBUSI, RESERVOAR, DAN POMPA

6.1 Perencanaan Dimensi PipaUntuk menrencanakan Perhitungan dimensi pipa dilakukan dengan dua cara yaitu dengan metode Hardy-Cross (cara manual) dan program epanet. Dalam perhitungannya ada beberapa hal yang perlu diketahui diantaranya :1. Jenis PipaJenis pipa yang digunakan adalah jenis PVC dengan koefisien kekasaran Hazen-Williams 120. Keuntungan menggunakan pipa PVC antara lain memiliki fleksibilitas tinggi, memiliki kemampuan dalam menahan benturan, memiliki ketahanan akan temperatur rendah bahkan temperatur air beku, ringan, mudah dalam penanganan dan transportasi, metode penyambungan cepat dan mudah, tahan terhadap korosi dan abrasi, permukaan halus sehingga akan meminimalisir hilangnya tekanandan jangka waktu pemakaian cukup lama.2. Aliran air dalam pipaKecepatan aliran air dalam pipa direncanakan antara 0,3 m/detik 2,5 m/detik. Hal ini ditentukan agar tidak terjadi pengendapan pada saat aliran berkecepatan di bawah 0,3 m/detik atau terjadi tekanan aliran yang sangat besar (penggerusan) pada saat aliran berkecepatan diatas 2,5 m/detik.3. Kehilangan tekananHeadloss maksimum yang diijinkan sebesar 10 m/km, dimana kehilangan tekanan ini ada dua macam, dayaitu Mayor losses dan Minor losses.Untuk menghitung dan merencanakan diameter pipa dapat dilakukan perhitungan dengan EPANET. Sebuah program software komputasi dari US.(EPANET.gov.us). Program ini dibuat agar perhitungan secara manual dapat diselesaikan dengan cepat, karena epanet telah didesain menggunakan rumus rumus hidrolika.

6.1.1 Analisa dengan Program EpanetAnalisa dengan program Epanet dapat mempercepat dan mempermudah pengerjaan dibandingkan dengan menghitung secara manual. Program Epanet 2 ini dipilih karena murah (merupakan software gratis) dan cukup mudah untuk digunakan. Data data yang diperlukan dalam pengerjaan epanet ini adalah : Kontur peta daerah pelayanan dengan skala peta yang sesuai, yang akan menentukan total head dan elevasi Panjang pipa Kekasaran pipaLangkah-langkah utama dalam pengerjaan epanet adalah sebagai berikut :I. Membuka Program dan Setting Program Epanet 21. Menjalankan program Epanet Start Program Epanet 2.02. Setelah muncul Program Epanet, kemudian klik File lalu klik New untuk membuat lembar kerja baru.3. Membuat file gambar untuk peta dasar yang akan dibuat jaringan pipa induk dengan file BMP atau WMF yang akan dimasukkan dalam Epanet.4. Memasukkan gambar peta dalam bentuk WMF, yaitu klik View Backdroop Load tekan file gambar rencan

Gambar 6.1 Memasukkan Peta pada Epanet

Gambar 6.2 Peta Kota Pasuruan Pada Epanet

5. Setelah muncul peta Probolinggo sebagai backdrop, kemudian mengatur dimension dan default-nya sesuai satuan dan persamaan yang kita gunakan. Untuk membuka dimension, klik view pada toolbar, pilih dimension. Selanjutnya akan muncul tampilan Gambar 5.4. Pilihl map units dalam meter. Ini menunjukkan satuan yang dipakai nanti adalah dalam meter.

Gambar 6.3 Menetukan Default Pada Epanet

Gambar 6.4 Menetukan Satuan Dimensi Pada Epanet6. Mengatur Project default Membuat identitas label yang akan digunakan yang diisi : pump, reservoir, junction, pipa Pada default properties di isi auto length off, isi pipa roughness 120 (pada perencanaan ini digunakan pipa PVC) Pada tab hydraulic flow unit yang digunakan adalah LPS (liter persekon), Headloss formula dengan Hanzen William , maximum trial menggunakan 1000 kali agar hasil lebih optimal, demand multiplier (debit pengali) di isi 1,75 agar debit yang digunakan dalam epanet lebih tinggi dari debit rencana/perhitungan kita, sehingga hasil lebih maksimal pelayanan.

Gambar 6.5 Menentukan Default Dimensi Debit, Headloss Formula, Maximum Trial dan Demand Multiplier dalam Epanet Kota Pasuruan

II. Membuat Jaringan Pipa Induk1. Membuat loop jaringan pipa distribusi dengan memasang node, reservoir/pompa, dan pipa, atau aksesoris lain yang diperlukan pada peta dengan menggunakan Toolbars Map yang tersedia dalam program Epanet. Klik Toolbar Reservoar dan letakkan pada gambar rencana Klik Toolbar Node/Juction dan letakkan pada gambar rencana Klik Toolbar Pipa dan hubungkan antar junction (tekan junction untuk node kemudian letakkan pada gambar rencana) Kemudian diteruskan untuk Reservoir, Pipa, Pompa dll.

Gambar 6.6 Jaringan Pipa Induk

III. Memasukkan Data1. Setelah membuat jaringan sistem, kemudian mengisi masing-masing data pada junction, pipe, reservoirs, pump, tanks dll.2. Mengisi data Junctions. Pada Junction properties yang harus diisi antara lain: Nama Junction (Junction ID) misal J1 Elevasi (Elevation) dalam meter Debit (Base Demand) dalam L/sNote : untuk mengisi dengan cara klik 2 kali pada node junction.Gambar 6.7 Data Junction Pada Jaringan Induk

3. Mengisi data Pipa (Pipe). Pada Pipe properties yang harus diisi antara lain: Nama Pipa (Pipe ID) misal P1 Panjang pipa (Length) dalam meter Diameter Pipa dalam mm Koefisien kekasaran pipa (roughness) 120 Note : untuk mengisi dengan cara klik 2 kali pada pipa.

Gambar 6.8 Data Pipa Pada Epanet

4. Mengisi data Reservoar. Pada Reservoir properties yang harus diisi antara lain: Nama Reservoir (Reservoirs ID) misal R1 Head Total (Total Head) dalam meter

Gambar 6.9 Data Reservoar Pada Epanet

IV. Run Data dan Model1. Setelah semua selesai, tekan RUN (berbentuk gambar kilat). Bila sistemnya benar dan air dapat mengalir, maka run akan sukses. Jika masih belum sesuai maka, diameter pipa atau ketinggian dari resevoir dapat diubah ubah hingga dapat memenuhi kriteria.2. Apabila RUN UNSUCCESSFULL maka dilanjutkan dengan penampilan data dan pengecekan data.Gambar 6.10 Run Data Epanet

3. Penampilan hasil Run dalam bentuk tabelKlik Report Table Type (network node dan network links) Columns (dipilih data yang akan ditampilkan) OK

Gambar 6.11 Data Hasil Run Pada Epanet

4. Pengecekan DataData yang dicek meliputi kecepatannya, headloss, pressure tiap node maupun pipa. Apabila masih terdapat data yang tidak sesuai dengan standar maka isian untuk junction dan pipa dapat diubah hingga didapatkan data yang sesuai dengan standar. Kemudian dilakukan RUN dan ditampilkan lagi hasil entri data. Bila BELUM SUCCESS dicari kekurangannya, bisa dalam penambahan pompa pada pipa, peningkatan debit, pengubahan diameter pipa.5. Penambahan PompaPenambahan pompa diperlukan untuk memenuhi head pipa induk. Head awal yang dimasukkan adalah head total dimana jumlah head pompa dengan elevasi tinggi reservoar. Elevasi tinggi di reservoar 3,1 m maka head pompa sebesar 100 m. Klik Toolbar browser Data Curves Mengisi Curve ID misal Pump 1 Mengisi Flow (Debit) dalam L/s Mengisi Head pompa dalam m

Gambar 6.12 Data Head dan Debit Pompa

Delete pipa antara reservoar dan J1 Menambahkan node antara sebelum dan setelah pompa misal J2 dan J3 Klik Toolbar Node/Juction dan letakkan antara reservoar dan P1 Menambahkan pompa antara node J2 dan J3 Klik Toolbar Pump dan letakkan antara J2 dan J3 Menambah pipa antara Reservoar dan J2, serta J3 dan J1 Memasukkan kurva pompa ke data pompa dengan cara :Klik Toolbar browser Data Pump Running Data yang sudah diberikan pompa

Gambar 6.12 Kurva Pompa Pada Data Pompa

Gambar 6.13 Hasil Running Setelah Penambahan Pompa

Berikut merupakan data hasil running menggunakan program epanet :

Tabel 6.1 Data Head, Pressure, dan Demand Pada EpanetNode IDElevation (m)Dase Demand (L/s)Demand (L/s)Head (m)Pressure (m)

J13,177,958136,4336,4533,35

J22,736,60764,0632,7830,08

J32,839,23368,6630,3527,55

J42,447,08082,3928,1625,76

J51,439,23368,6622,8521,45

J61,654,24394,9329,9228,32

J70,823,54041,217,1716,37

J80,579,813139,6710,8410,34

J90,9571,966125,9418,8517,9

J102,140,14870,2630,828,7

J111,9526,76546,8432,5830,63

J122,895,593167,2935,9633,16

J133,226,76546,8434,8831,68

J143,240,14870,2636,7233,52

T13,10035,3932,29

T21,20022,6121,41

T31,10028,8827,78

T51,60030,328,7

T43,10040,0736,97

J153,1003,10

J163,10039,0235,92

J173,1003,10

J183,10044,6441,54

Resvr R13,1#N/A-1223,413,10

Tabel 6.2 Data Panjang Pipa, Diameter, Debit, dan Kecepatan Pada EpanetLink IDLenght (m)Diameter (mm)RoughnesFlow (L/s)Velocity (m/s)Unit Headloss (m/km)Friction FactorStatus

P2278630120491,021,583,830,019Open

P3803500120244,971,253,250,021Open

P41537500120246,051,253,280,021Open

P51221500120177,390,91,790,022Open

P63185400120950,761,670,023Open

P747331512026,340,340,50,027Open

P81157315120-95,711,235,420,022Open

P9751400120-85,980,681,390,023Open

P101538500120-180,910,921,860,021Open

P11640315120122,051,578,50,021Open

P12159731512080,851,043,960,023Open

P131181250120-58,821,26,780,023Open

P141119355120-184,761,8710,230,02Open

P1519782001209,720,310,720,029Open

P16830400120-54,510,430,60,025Open

P17666400120-139,981,113,420,022Open

P181028450120-186,811,173,290,021Open

P19638500120-354,11,86,440,019Open

P202624450120-124,770,781,560,022Open

P21654450120-171,611,082,810,021Open

P221053500120-241,871,233,180,021Open

P25426630120627,442,016,020,018Open

P260,1630120595,971,915,480,019Open

P27834630120595,971,915,480,019Open

P280,1630120627,442,016,020,018Open

Pump 1#N/A#N/A#N/A627,440-35,920Open

Pump 2#N/A#N/A#N/A595,970-41,540Open

6.1.2 Analisis Hardy CrossAnalisa Hardy-Cross dilakukan untuk mendapatkan dimensi pipa yang tepat. Dalam perencanaan ini, Analisa Hardy-Cross dilakukan untuk mengetahui prinsip pipa dengan sistem loop dengan menggunakan data hasil epanet. Analisa Hardy-Cross digunakan dengan pertimbangan : Keakuratan hasil perhitungan Kemudahan dalam penggunaan Cara umum digunakanCara Menghitung Dimensi Pipa dengan metode Hardy Cross :1. Mengasumsikan arah dan debit aliran setiap pipa dalam sistem jaringan dengan jumlah debit masuk pada tiap sambungan sama dengan debit keluar sambungan pipa.2. Memilih loop per loop dalam sistem dan hitung headloss berdasarkan debit asumsi dengan memperhatikan arah aliran : Arah aliran searah jarum jam = bernilai positif Arah aliran berlawanan arah jarum jam = bernilai negatif3. Tanpa memperhatikan tanda, hitunglah nilai Hf/Q1 atau kQ1,854. Menghitung debit koreksi dengan persamaan Q dan koreksi nilai Q tiap loop5. Mengulangi prosedur di atas untuk setiap loop, sehingga debit koreksi yang diperoleh nilainya kecil sekali (Q 0,001)Berikut merupakan perhitungan metode Hardy Cross untuk Loop 1:1. Menentukan daerah loop Diketahui Loop 1 terdiri dari P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9, P10 Panjang pipa :P3= 803 mP4= 1537 mP5= 1221 mP6= 3185 mP7= 473 mP8= 1157 mP9= 751 mP10= 1538 m Diameter Pipa :P3= 500 mmP4= 500 mmP5= 500 mmP6= 400 mmP7= 315 mmP8= 315 mmP9= 400 mmP10= 500 mm Debit :P3= 239,81 L/sP4= 244,88 L/sP5= 176,22 L/sP6= 93,83 L/sP7= 25,17 L/sP8= 96,95 L/sP9= 80,83 L/sP10= 175,752. Menghitung Headloss (Hf)Perhitungan untuk P3 :

Untuk perhitungan yang lain dapat dilihat pada Tabel 6.3 sehingga,

3. Menghitung Hf/QPerhitungan untuk P5 :

Untuk perhitungan yang lain dapat dilihat pada Tabel 6.3, sehingga,

4. Menghitung Delta Q

Berdasarkan perhitungan Hardy croos diatas diperoleh Q 0,001 sehingga untuk Loop 1 sudah memenuhi. Untuk Loop yang lain dapat dilihat pada Tabel 6.3

Tabel 6.3 Perhitungan Dimensi Pipa dengan Hardy CrossLoopPipaJunctionArahPanjang Pipa (m)DebitDiamaterCHf (m)Hf/QDelta QQ Koreksi (m3/s)

AwalAkhirL/sm3/smmcmm

1P3T1J2-803239,810,240500500,5120-2,469-10,2960,00060,24

P4T1J3+1537244,880,245500500,51204,91220,0610,25

P5J3J4+1221176,220,176500500,51202,12312,0480,18

P6J4J5+318593,830,094400400,41205,11154,4730,09

P7J5T2+47325,170,02531531,50,3151200,2138,4520,03

P8T3T2-115796,950,09731531,50,315120-6,307-65,0530,10

P9J6T3-75180,830,081400400,4120-0,915-11,3150,08

P10J2J6-1538175,750,176500500,5120-2,661-15,1420,18

Jumlah0,008-6,772

LoopPipaJunctionArahPanjang Pipa (m)DebitDiamaterCHf (m)Hf/QDelta QQ Koreksi (m3/s)


2P28R1J15+0,1621,110,621630630,631200,0010,001-0,03900,621

P25J16J1+426621,110,621630630,631202,4743,9840,621

P2J1T1+278484,690,485630630,631201,0212,1060,485

P3T1J2+803239,810,240500500,51202,46910,2960,240

P10J2J6+1538175,750,176500500,51202,66115,1420,176

P9J6T3+75180,830,081400400,41200,91511,3150,081

P15T5T3-197816,130,016250250,25120-1,202-74,5490,016

P17J11T5-666143,710,144400400,4120-2,352-16,3650,144

P18J12J11-1028190,550,191450450,45120-3,449-18,1010,191

P19T4J12-638357,840,358500500,5120-4,113-11,4950,358

P27J18T4-834602,30,602630630,63120-4,576-7,5980,602

P26R1J17-0,1602,30,602630630,63120-0,001-0,0010,602

Jumlah-6,153-85,265



3P19T4J12+638357,840,35784500500,51204,11311,495-0,00020,35784

P18J12J11+1028190,550,19055450450,451203,44918,1010,19055

P17J11T5+666143,710,14371400400,41202,35216,3650,14371

P16J10T5-83057,10,0571400400,4120-0,531-9,3070,05710

P20J13J10-2624127,360,12736450450,45120-4,178-32,8050,12736

P21J14J13-654174,20,1742450450,45120-1,859-10,6700,17420

P22T4J14-1053244,450,24445500500,5120-3,355-13,7230,24445

Jumlah-0,008-20,544



4P11T2J7+640122,120,1221231531,50,3151205,34743,784-0,00010,12212

P12J7J8+159780,930,0809331531,50,3151206,23377,0140,08093

P13J9J8-118158,740,05874250250,25120-7,843-133,5270,05874

P14T5J9-1119184,690,1846935535,50,355120-11,234-60,8240,18469

P15T5T3+197816,130,01613250250,251201,20274,5490,01613

P8T3T2+115796,950,0969531531,50,3151206,30765,0530,09695

Jumlah0,01266,050

6.2 Perhitungan Dimensi ReservoirReservoir distribusi diperlukan dalam suatu sistem distribusi air minum karena konsumsi air yang berfluktuasi. Pada saat pemakaian air dibawah konsumsi air rata-rata,maka suplai air yang berlebihan akan ditampung dalam reservoir untuk mengimbangi pemakaian air yang lebih besar dari pemakaian air rata-rata. Selain itu reservoir distribusi juga dipakai untuk memberikan tekanan yang cukup pada setiap titik agar air dapat memancar dengan tekanan yang diinginkan.Dalam perencanaan ini, terdapat hanya terdapat 1 macam reservoir, yaitu ground reservoir saja. Ground reservoir menerima suplai air langsung dari Instalasi Pengolahan Air Minum (IPAM) kemudian dipompa, lalu mengalirkannya menuju area pelayanan.Reservoir diperlukan dalam sistem distribusi air minum karena konsumsi air yang berfluktuasi oleh konsumen. Pada saat pemakaian air dibawah konsumsi air rata-rata maka supply air yang berlebih akan ditampung dalam reservoar, yaitu untuk mengimbangi pemakaian air yang besar dari pemakaian rata-rata (kebutuhan konsumen). Pada reservoir ini, besarnya suplai air dari IPAM adalah 100% dengan anggapan aliran air mengalir secara kontinyu selama 24 jam sehingga dapat ditentukan prosentase air per jamnya, yaitu:Presentase pengaliran air per jam= Besar suplai / 24 jam= 100% / 24 jam= 4.17 % /jamHasil fluktuasi pengaliran air dari IPAM ke ground reservoir dapat dilihat pada Tabel 5.4Tabel 5.4 Fluktuasi Pengaliran AirNoWaktuSupplyKonsumsiSelisihSelisih Kumulatif

100.00-01.004,167%1%3,167%3,167%

201.00-02.004,167%1%3,167%6,333%

302.00-03.004,167%1%3,167%9,500%

403.00-04.004,167%1%3,167%12,667%

504.00-05.004,167%2%2,167%14,833%

605.00-06.004,167%10%-5,833%9,000%

706.00-07.004,167%10%-5,833%3,167%

807.00-08.004,167%10%-5,833%-2,667%

908.00-09.004,167%10%-5,833%-8,500%

1009.00-10.004,167%3%1,167%-7,333%

1110.00-11.004,167%3%1,167%-6,167%

1211.00-12.004,167%2%2,167%-4,000%

1312.00-13.004,167%2%2,167%-1,833%

1413.00-14.004,167%2%2,167%0,333%

1514.00-15.004,167%2%2,167%2,500%

1615.00-16.004,167%3%1,167%3,667%

1716.00-17.004,167%10%-5,833%-2,167%

1817.00-18.004,167%10%-5,833%-8,000%

1918.00-19.004,167%10%-5,833%-13,833%

2019.00-20.004,167%10%-5,833%-19,667%

2120.00-21.004,167%2%2,167%-17,500%

2221.00-22.004,167%2%2,167%-15,333%

2322.00-23.004,167%1%3,167%-12,167%

2423.00-00.004,167%1%3,167%-9,000%

TOTAL24JAM100%

Berdasarkan Tabel diatas, Kemudian dapat dihitung dimensi ground reservoar dengan menggunakan persentase komulatif terbesar dan terkecil dari tabel diatas. Perhitungannya adalah sebagai berikut :Kumulatif terbesar = 14.833% Kumulatif terkecil = 19,667 % Jadi berdasarkan pada data di atas dapat diketahui kapasitas reservoir, yaitu: Kapasitas reservoir = 14.833 % + 19.667 % = 34,5%Vol Reservoir = 34,5% x Q harian maksimum= 34,5% x ( 803,96 L/detik)= 30% x 0,80396 m3/detik x 3600 detik/jam= 998 m3 1000 m3Sehingga dimensi dari reservoir sebagai berikut :Panjang= 20 mLebar= 10 mTinggi + Free board= 5 m