ANALISIS SISTEM PENDISTRIBUSIAN AIR BERSIH PADA BANGUNAN BERTINGKAT DENGAN SOFTWARE EPANET 2.0

Transkripsi

1 ANALISIS SISTEM PENDISTRIBUSIAN AIR BERSIH PADA BANGUNAN BERTINGKAT DENGAN SOFTWARE EPANET 2.0 TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian pendidikan sarjana teknik sipil Oleh: PRIHATINNI BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012

2 KATA PENGANTAR Puji dan syukur saya atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-nya kepada saya, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, dengan judul Analisis Sistem Pendistribusian Air Bersih pada Bangunan Bertingkat dengan Software EPANET 2.0. Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu: 1. Bapak Dr.Ir.A.Perwira Mulia, M.Sc selaku pembimbing I, yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Bapak Zaid Perdana, ST, MT selaku pembimbing II, yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Bapak Muhammad Faisal, ST, MT, yang telah banyak memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini. 4. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. i

3 5. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 6. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 7. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik yang telah memberikan bantuan selama ini kepada saya. 8. Buat kedua orang tuaku, Ayahanda Suarman dan Ibunda Sariani yang telah memberikan kasih sayang, motivasi, nasehat, kasih sayang dan telah mengorbankan materil serta do a yang selalu mengiringi setiap langkahku. 9. Kakak dan abangku Cahyadi, Sendra Sistra, Wahana Diniyanti, Rahmat Syahputra Lubis, Kartika Ariani, Waskito dan seluruh keluarga besar yang telah banyak membantu saya baik dalam hal dukungan moral maupun material. 10. Buat Nurma Rahmani Nasution (ncit), yang telah memberikan kasih sayang sehingga selalu membuatku tegar melangkah serta do amu yang selalu mengiringi langkahku. 11. Buat Gina Cynthia R Hsb dan Imasari Hrp, yang banyak memberikan motivasi dan do a dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 12. Buat saudara/i seperjuangan Gorby, Juangga, Bang Andi, Kak Yani, Putri, Dita, Wuritesa, Vina, Ade, Dina, Delfi, Martinus, Maulana, Arsyad, Izal, Tiffany, Ari, Heri, Saki, Didi, Ari Afrian, Alfriyadi, Rotua, Raynelda, bang Septian, adik-adik 10, kakak dan abang senior 06, 05, dan 04 serta teman-teman mahasiswa/i angkatan 2007 yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini. ii

4 13. Seluruh rekan-rekan yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas dukungannya yang sangat baik. Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Yang disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahamahan saya dalam hal ini. Oleh karena itu, saya mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari para pembaca demi perbaikan menjadi lebih baik. Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Medan, Januari 2012 (PRIHATINNI) Penulis iii

5 ABSTRAK Sistem distribusi air bersih umumnya merupakan suatu jaringan perpipaan yang tersusun atas sistem pipa, pompa dan perlengkapan lainnya. Pendistribusian air bersih pada gedung-gedung bertingkat memerlukan suatu instalasi pendistribusian yang mampu memenuhi kebutuhan akan air bersih secara merata ke seluruh tempat pada gedung. Dalam penulisan skripsi ini dirancang suatu pendistribusian air bersih pada gedung, dimana perancangan ini meliputi kebutuhan total air bersih, ukuran dan jenis pipa yang digunakan, reservoir, pompa, dan tangki air. Analisa yang digunakan dalam perancangan ini menggunakan perhitungan manual secara step by step dengan rumus Darcy-Weisbach dengan kajian pembanding software EPANET 2.0. Perhitungan yang dilakukan merupakan analisa nilai head pada masingmasing pipa. Dimana kebutuhan air pada gedung adalah liter per hari. Dimana nilai head didapat dari pengurangan head dengan kerugian head. Dengan elevasi gedung 15 meter dan pipa yang digunakan PVC dengan diamater 4 inci, 3 inci, 2 inci, 1½ inci, ¾ inci, ½ inci. Dan menganalisa jenis pompa sesuai spesifikasinya. Hasil perhitungan manual dibandingkan dengan output EPANET 2.0 memiliki perbandingan head pada masing-masing pipa dengan jumlah 1,343 persen. Berdasarkan perhitungan maka didapat persen ralat rata-rata yaitu sebesar 0,096 persen. Maka hal ini menunjukkan bahwa pada perhitungan secara manual menggunakan rumus Darcy Weisbach dan EPANET 2.0 tidak jauh berbeda. Kata kunci: gedung bertingkat, headloss, head, EPANET 2.0 iv

6 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i ABSTRAK... iv DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR NOTASI... ix DAFTAR TABEL... x BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Maksud dan Tujuan Ruang Lingkup Metodologi Penelitian Sistematika Penulisan... 9 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Metode Pendistribusian Air Sistem Gravitasi Sistem Pemompaan Sistem gabungan keduanya Kecepatan dan Kapasitas Aliran Fluida Jenis Aliran Fluida Energi dan Head Kerugian Head Kerugian Head Minor Kerugian Head Mayor Persamaan Bernoulli Persamaan Empiris untuk Aliran di dalam Pipa Sistem Perpipaan Ganda Sistem Pipa Seri Sistem Pipa Paralel Dasar Perencanaan Pompa Penentuan Kapasitas Pompa Pengenalan EPANET v

7 BAB III PERANCANGAN PERPIPAAN PADA GEDUNG Kondisi Gedung Perencanaan Kondisi Sistem Perpipaan/Plumbing dan Pompa Jumlah Pemakaian Air Kebutuhan air bersih untuk Gedung Bertingkat Kebutuhan Air Maksimm pada Gedung Bertingkat 3 (tiga) BAB IV METODOLOGI Pengolahan Data Analisa Perhitungan Perancangan Jaringan dengan Software EPANET Tahapan menggunakan EPANET Masukan Data (Input) Proses Ekesekusi Program Keluaran Data (Output) Perbandingan Head BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN Pemilihan Jenis Pompa Pemilihan Dimensi Pipa Tangki Air Bersih Reservoir Tangki Air BAB VI ANALISA PERANCANGAN DISTRIBUSI AIR DENGAN SOFTWARE EPANET Masukan Data (Input) Node (Junction) Pipa (pipe) Pompa (pump) Tangki Air (tank) Reservoir Proses Ekesekusi Program Keluaran Data (Output) Perbandingan Head vi

8 BAB VII KESIMPULAN DAFTAR PUSTAKA... xi LAMPIRAN... xii vii

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Kecepatan Aliran Melalui Saluran Tertutup Gambar 2.2 Kecepatan Melalui Saluran Terbuka Gambar 2.3 Diagram Moody Gambar 2.4 Ilustrasi Persamaan Bernoulli Gambar 2.5 Pipa Yang Dihubungkan Secara Seri Gambar 2.6 Pipa Yang Dihubungkan Secara Paralel Gambar 2.7 Tampilan EPANET Gambar 3.1 Denah lantai I dan lantai II Gambar 3.2 Denah lantai III dan Atap Bangunan Gambar 3.3 Grafik estimasi pemakaian air Gambar 4.1 Jaringan instalasi air dari pmpa Gambar 4.2 Grafik Kurva Pompa Gambar 4.3 Tampilan Map Options Gambar 4.4 Tampilan Map Dimensions Gambar 4.5 Tampilan Defaults Gambar 4.6 Input Junction Gambar 4.7 Input Pipa Gambar 4.8 Input Reservoir Gambar 4.9 Input pompa Gambar 4.10 Input kurva pompa Gambar 4.11 Input tangki air Gambar 4.12 Input kurva tangki air Gambar 4.13 Contoh tabel hasil Run pada Link Gambar 4.14 Pipe Headloss Formulas Gambar 5. Pompa Air Jet Pump Grundfos (JDBasic 3) Gambar 5.2 Grafik Kurva Pompa Gambar 6.1 Tampilan Input Junction Gambar 6.2 Input Pipa Gambar 6.3 Input pompa Gambar 6.4 Input kurva pompa Gambar 6.5 Input Tangki Air Gambar 6.6 Input kurva tangki air Gambar 6.7 Input kurva tangki air Gambar 6.8 Gambaran visual jaringan distribusi viii

10 i D Q hf f L g A ρ v μ W z k DAFTAR NOTASI kemiringan atau slope garis tengah diameter pipa debit aliran kehilangan energy akibat gesekan dalam pipa koefisien gesek Darcy Weisbach panjang pipa kecepatan gravitasi bumi luas penampang aliran massa jenis fluida kecepatan aliran fluida viskositas dinamik fluida berat fluida beda ketinggian koefisien kerugian Equivalent Roughness C h Re ν V Hazen Williams Coefficient tinggi head Bilangan Reynolds viskositas zat cair volume ix

11 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Nilai koefisien kerugian untuk beberapa kelengkapan pipa Tabel 2.2 Nilai kekasaran dinding untuk berbagai pipa komersil Tabel 2.3 Koefisien kekasaran pipa Hazen Williams Tabel 3.1 Rata-rata kebutuhan air per orang per hari Tabel 3.2 Estimasi pemakaian air per hari Tabel 3.3 Pemakaian air pada periode I ( ) WIB Tabel 3.4 Pemakaian air pada periode II ( ) WIB Tabel 3.5 Pemakaian air pada periode III ( ) WIB Tabel 3.6 Pemakaian air pada setiap periode Tabel 4.1 Data Volume Tangki Air Tabel 5.1 Data Karakteristik Pompa Tabel 5.2 Koefisien Minor Headloss Tabel 5.3 Kapasitas dan Head Pompa Tabel 5.4 Nilai koefisien gesek pipa Tabel 5.5 Total Head pada Pipa Lantai I Tabel 5.6 Total Head pada Pipa Lantai II Tabel 5.7 Total Head pada Pipa Lantai III Tabel 6.1 Input Elevation Junction Tabel 6.2 Input Base Demand Junction Tabel 6.3 Input Panjang Pipa Tabel 6.4 Input Diameter Pipa Tabel 6.5 Nilai head output EPANET Tabel 6.6 Persen Ralat Hasil Perhitungan x