Analisis Jaringan Sistem Distribusi Air Bersih Pada Komplek Perumahan Pt Arun Ngl Lhokseumawe TUGAS AKHIR

Transkripsi

1 Analisis Jaringan Sistem Distribusi Air Bersih Pada Komplek Perumahan Pt Arun Ngl Lhokseumawe TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-Tugas Dan Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Denny Adrian DISETUJUI OLEH : PEMBIMBING I PEMBIMBING II Ir. Syahrizal, M.T Ivan Indrawan, ST, MT NIP NIP BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2014

2 i KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik. Adapun judul dari Tugas Akhir ini adalah Analisis Jaringan Sistem Distribusi Air Bersih Pada Komplek Perumahan PT Arun NGL Lhokseumawe. Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Strata 1 (S1) di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bimbingan, dukungan dan bantuan dari berbagai pihak. Penulis menyampaikan terima kasih sebesar-besarnya atas segala jerih payah, motivasi dan doa yang telah diberikan beberapa pihak hingga penulis dapat menyelesaikan studi di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, antara ain: 1. Orang tua kami Bapak H. Zulham Dahlian, SH dan Ibu Hj. Rosmidah Sihotang yang selalu mendoakan penulis agar dapat menyelesaikan gelar sarjananya, abang dan adik-adik serta keluarga yang selalu mendukung, membimbing, dan memotivasi penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Bapak Ivan Indrawan, ST. MT, selaku Dosen Pembimbing yang berperan penting sebagai orang tua bagi penulis yang telah berkenan meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk membantu, membimbing dan memberi masukan kepada penulis hingga selesainya Tugas Akhir ini. i

3 ii 3. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak Ir. Syahrizal, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 5. Bapak Ir. Alferido Malik, Ibu Emma Patricia bangun, ST. M.Eng, selaku Dosen Pembanding/Penguji yang telah memberikan masukan dan kritikan yang membangun dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 6. Bapak/Ibu Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara, Abang/Kakak pegawai Jurusan Kak Lince, Bang Zul, Bang Edi, Bang Amin, Kak Dina. 7. Bapak Fachrurrazi selaku karyawan PT Arun sekaligus pementor penulis yang telah banyak memberikan ilmunya di lapangan mengenai proses pendistribusian air bersih di Komplek PT Arun. 8. Abangda Iskandar yang telah meluangkan waktunya sedikit dan memberian ilmu dan bukunya untuk menyelesaikan tugas akhir ini. 9. Sahabat-sahabat karib Muhammad Hafizh, Beby Purba, Putri Oktaviani, Nurul Aini, Indra Prima hasyim Siregar yang telah banyak memberikan motivasi dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 10. Teman-teman seperjuangan 08 seperti Khaidir, Galih, Rama, Ella, Aris, Khatab, Muazzi, Roby, Alfrendi, Rumanto, Andy, Ratih, Ade, Imam Maulana, Fadhlan, Berry, Sidik, Yusuf, Ibnu, Panji, Dhoni dan lain-lain yang mungkin penulis tidak dapat sebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini. ii

4 iii 11. Seseorang yang saat ini mengisi hari-hari dan masih terus menjalani suka duka bersama Rizky Ais Ningtyas terima kasih atas segala dukungan, doa dan motivasinya kepada penulis sehingga tugas akhir ini dapat cepat terselesaikan 12. Teman-teman sekantor Ratih, Rumanto, Kak Arini, Bang Rahmat, Silvia, juga Bapak Mufti Basuki, ST selaku atasan yang terus memotivasi penulis agar segera menyelesaikan tugas akhir ini dalam tempo yang sesingkatsingkatnya. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan yang disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahamahan penulis dalam hal ini. Oleh karena itu, penulis 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, Desember 2013 DENNY ADRIAN Penulis iii

5 iv ABSTRAK Suplai air bersih pada area perumahan karyawan PT Arun dikelola sepenuhnya oleh pihak perusahaan sendiri dan tidak bergantung kepada instansi penyedia air minum setempat. Jaringan perpipaan distribusinya masih menggunakan jaringan perpipaan yang lama dan hanya dilakukan penggantian terhadap beberapa jaringan pipa yang telah rusak. Air bersih yang didistribusikan ke area perumahan juga diberikan secara cuma-cuma kepada penghuni dan tidak dilakukannya pengukuran terhadap penggunaan air pada tiap rumah dan kantor diseluruh area perumahan. Tujuan penelitian ini untuk menganalisis jaringan dan sistem pendistribusian pada area perumahan dengan menggunakan software Epanet 2.0. Tahapan-tahapan dalam penyelesaian tugas akhir ini yaitu terlebih dahulu mengumpulkan data yang dibutuhkan baik primer dan sekunder. Kemudian menghitung banyaknya penduduk yang ada di area perumahan tersebut. Tahapan berikutnya adalah menghitung kebutuhan air pada tiap titik layanan pada area perumahan baik untuk kebutuhan domestik maupun kebutuhan non domestik. Dari data yang ada dan dari hasil perhitungan yang telah dilakukan, kemudian dilakukan evaluasi dengan metode Hardy-Cross dengan mengambil sampel loop dalam jaringan perpipaan. Setelah itu dilakukan pemodelan dan analisa dengan menggunakan software EPANET 2.0. Berdasarkan hasil perhitungan didapat bahwa total penggunan air untuk seluruh area perumahan sebesar 98447,999 m 3 /bulan, produksi air yang dikeluarkan adalah m 3 /bulan. Pipa yang dipakai adalah jenis Galvanis Iron dengan diameter pipa utama 8 inchi dan diameter pipa sekunder 6 inchi. Dari penelitian ini disimpulkan bahwa hasil analisa menggunakan software Epanet 2.0 sudah dapat mewakili perhitungan secara manual. Hal ini disimpulkan setelah dilakukan evaluasi hasil analisa Epanet 2.0 dengan menggunakan metode Hardy Cross pada contoh loop di Area Balik Papan yang dianggap dapat mewakili kondisi perhitungan seluruh loop yang ada. Headloss yang terjadi pada jaringan pipa pompa cukup besar yaitu 22,950 meter. Head pompa setelah dilakukan evaluasi juga dapat diturunkan dari 80 meter menjadi 75 meter. Tidak adanya penggunaan meteran air pada area kompleks perumahan karena penyediaan fasilitas air bersih yang diberikan secara cuma-cuma-, dapat mengakibatkan rendahnya tingkat kesadaran konsumen dalam hal penghematan penggunaan air bersih. Kata Kunci: Hardy Cross, EPANET 2.0, Headloss iv

6 v DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i ABSTRAK... iv DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... x DAFTAR NOTASI... xii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Pembatasan Masalah Tujuan Manfaat Penulisan... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Umum Defenisi Air Bersih Persyaratan Dalam Penyediaan Air Bersih Persyaratan Kualitas Persyaratan Kuantitas (Debit) Persyaratan Kontinuitas Persyaratan Tekanan Air Sistem Distribusi dan Sistem Pengaliran Air Bersih Sistem Distribusi Air Bersih Sistem Pengaliran Air Bersih Sistem Penyediaan Air Bersih Studi Kebutuhan Air Bersih Kebutuhan Domestik Kehilangan Air Fluktuasi Kebutuhan Air Studi Kebutuhan Air bersih Kebutuhan Domestik v

7 vi Kebutuhan Non Domestik Kehilangan Air Fluktuasi Kebutuhan Air Konsep Dasar Pada Aliran Pipa Persamaan Bernoulli Kehilangan Tinggi Tekanan (Head Losses) Kehilangan Tinggi Tekanan Mayor (Mayor Losses) Kehilangan Tinggi Tekanan Minor (Minor Losses) Mekanisme Aliran Dalam Pipa Pipa Hubungan Seri Pipa Hubungan Paralel Sistem Jaringan Pipa Pengenalan EPANET BAB III METODOLOGI PENELITIAN Pengumpulan Data Analisa Data BAB IV GAMBARAN UMUM WILAYAH STUDI Uraian Umum Pipa Hubungan Seri Pipa Hubungan Paralel Profil Komplek PT Arun NGL Sistem Penyediaan Dan Pendistribusian Air Bersih Di Komplek Perumahan PT Arun Penyediaan Air Bersih Di Area Balik Papan Gambaran Umum Area Balik Papan Dan Permasalahannya Kondisi Eksisting Jaringan Perpipaan Area Balik Papan BAB V ANALISA DAN PEMBAHASAN Perhitungan Asumsi Jumlah Pengguna Perhitungan Asumsi Pemakaian Air Bersih Pemakaian Domestik Pemakaian Non Domestik Rekapitulasi Total Pemakaian Air vi

8 vii 5.3 Perhitungan Kelaikan Pompa Spesifikasi Pompa Kerugian Pada Sistem Perpipaa Distribusi Head Pompa Kapasitas Pompa Diameter Pipa Distribusi Perhitungan Debit Dengan Metode Hardy Cross Pemodelan Jaringan Dengan Menggunakan EPANET Hasil Pemodelan EPANET Evaluasi Hasil Metode Hardy Cross Dengan Pemodelan EPANET BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA... xii LAMPIRAN A PETA LOKASI... LAMPIRAN B PERHITUNGAN DEBIT HARDY CROSS... LAMPIRAN C FOTO DOKUMENSTASI... vii

9 viii DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Aliran Steady dan Seragam Gambar 2.2 Ilustrasi Persamaan Bernoulli Gambar 2.2 Moody Diagram Gambar 2.4 Pipa Yang Dihubungkan Seri Gambar 2.5 Pipa Yang Dihubungkan Paralel Gambar 2.6 Contoh Skema Jaringan Perpipaan Gambar 2.7 Tampilan EPANET Gambar 3.1 Diagram Metodologi Penelitian Gambar 3.2 Flow Chart Tahapan Pemodelan Menggunakan EPANET Gambar 4.1 Lokasi Kilang PT Arun NGL Gambar 4.2 Lokasi Komplek Perumahan PT Arun NGL Gambar 4.3 Sumber Air baku Yang Berasal Dari Sungai Peusangan Gambar 4.4 Water Intake Sungai Peusangan Gambar 4.5 Pompa Dari Water Intake Menuju Basin Gambar 4.6 Basin Dan Settling Basin Gambar 4.7 Basin Dilokasi WTP Gambar 4.8 Fire/Raw Water Reservoir Gambar 4.9 Clarifier Tank Gambar 4.10 Filter Gambar 4.11 Filtered Water Tank Gambar 4.12 Unit Water Treathment Tank Gambar Buah Pompa Distribusi Gambar 4.14 Valve Yang Mendistribusikan Ke Area Perumahan viii

10 ix Gambar 4.15 Water Tank Area Dumai Gambar 4.16 Valve Dumai Yang Mendistribusikan Ke Area Perumahan Gambar 4.17 Water Tank Aera Tarakan Gambar 4.18 Diagram Alir Pengolahan Dan Pendistribusian Air Bersih Komplek Perumahan PT Arun Gambar 5.1 Sistem Jaringa Perpipaan Air Bersih Pada Komplek PT Arun Gambar 5.2 Loop Pada Area Balik Papan Serta Debit Masuk Dan Debit Pengambilan Juga Asumsi Awal Kapasitasnya Gambar 5.3 Besar Kapasitas Aliran Pada Jaringan Perpipaan Area Balik Papan Setelah Dilakukan Iterasi Gambar 5.4 Tampilan Map Dimensions Gambar 5.5 Tampilan Map Options Gambar 5.6 Tampilan Default Gambar 5.7 Input Junction Gambar 5.8 Input Pipe Gambar 5.9 Input Tank Gambar 5.10 Gambar Visual Jaringan Distribusi ix

11 x DAFTAR GAMBAR Tabel 2.1 Unsur-Unsur Fungsional Dari Sistem Penyediaan Air Minum Tabel 2.2 Penggunaan Air Rata-rata Untuk Rumah Tangga Tabel 2.3 Rata-rata Kebutuhan Air Per Orang Per Hari Tabel 2.4 Nilai Kekerasan Dinding Untuk Berbagai Pipa Komersil Tabel 2.5 Koefisien Kekasaran Hazen Wiliam, C Tabel 2.6 Kehilangan Tinggi Tekanan Pada Katup, Alat Penyesuaian Dan Pipa Yang Digunakan Tabel 2.7 Harga Kp Untuk Pipa Tabel 5.1 Pembagian Area Dan Jumlah Pengguna Air Bersih Di Komplek PT Arun Tabel 5.2 Penggunaan Air Untuk Perkantoran di Area Komplek PT Arun Tabel 5.3 Penggunaan Air Untuk Sekolah di Area Komplek PT Arun Tabel 5.4 Penggunaan Air Untuk Penginapan Tabel 5.5 Penggunaan Air Untuk Rumah Sakit Tabel 5.6 Kebutuhan Air Bersih Untuk Sarana Ibadah Tabel 5.7 Kebutuhan Air Bersih Untuk Garmen Tabel 5.8 Penggunaan Air Untuk Tempat Makan di Area Komplek PT Arun Tabel 5.9 Pengguanaan Air Untuk Super Market Tabel 5.10 Penggunaan Air Untuk Kolam Renang Tabel 5.11 Penggunaan Air Untuk Lapangan Golf Tabel 5.12 Penggunaan Air Untuk Stadion Tabel 5.13 Penggunaan Air Untuk Gedung MPB x

12 xi Tabel 5.14 Penggunaan Air Untuk Gedung Olah Raga Tabel 5.15 Penggunaan Air Lain-lain Tabel 5.16 Rekapitulasi Estimasi Pemakaian Air Pada Area Komplek Perumahan PT Arun Tabel 5.17 Perhitungan Pemakaian Air Per Area Tabel 5.18 Koefisien Minor Headloss Tabel 5.19 Koefisien Minor Headloss Tabel 5.20 Nilai Debit Dan Tekanan Output Software EPANET Tabel 5.21 Hasil Evaluasi Pemodelan Software EPANET 2.0 Dengan Metode Hardy Cross xi

13 xii DAFTAR NOTASI Q = Debit/laju aliran dalam pipa (m 3 /dtk) A = Luas penampang aliran (m 2 ) V hf L C d g k = Kecepatan aliran (m/s) = Kerugian gesekan dalam pipa (m) = Panjang pipa (m) = Koefisien kekasaran pipa Hazen Williams = Diameter dalam pipa (m) = Percepatan gravitasi (m 2 /s) = Koefisien kerugian (dari lampiran koefisien minor losses peralatan pipa) n f = Koefisien kekasaran Manning = Faktor Gesekan A = Luas penampang (m 2 ) P 2 P 1 γ = perbedaan head tekanan (m) γ = Berat jenis air (9810 N/ m 3 ) Z 2 Z 1 = perbedaan head statis (m) Hp Re V1 V2 = Head pompa (m) = Bilangan Reynold = Kecepatan pada titik awal (m/s) = Kecepatan pada titik akhir (m/s) xii