BAB 2 LANDASAN TEORI

BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka 2.1.1. Analisis Kebutuhan Air Bersih Air sebagai kebutuhan dasar manusia memiliki peranan penting dalam menunjang kehidupan manusia. Ketersediaan air minum adalah harga mutlak yang harus dipenuhi. Dewasa ini, ketersediaan air minum untuk kebutuhan manusia mengalami berbagai kendala dari mulai permasalahan kualitas air, kuantitas dan kontinuitas air minum. Walaupun seperti kita ketahui bahwa sudah banyak kemajuan dan pengembangan teknologi dan ilmu pengetahuan yang membuat sistem distribusi air minum modern yang murah dan dapat dipercaya seperti saat ini jika kita bandingkan dengan keadaan beberapa dekade ke belakang (Walsky, 2006). Kebutuhan air adalah banyaknya jumlah air yang dibutuhkan untuk keperluan rumah tangga, industri, dan lain-lain. Prioritas kebutuhan air meliputi kebutuhan air domestik, industri, pelayanan umum (Moegijantoro, 1996). Kebutuhan air merupakan jumlah air yang diperlukan secara wajar untuk keperluan pokok manusia (domestik) dan kegiatan-kegiatan lainnya yang memerlukan air. Kebutuhan air menentukan besaran sistem dan ditetapkan berdasarkan pemakaian air. (PERPAMSI, 1994). Penggunaan air untuk masing-masing komponen secara pasti sulit untuk dirumuskan, sehingga dalam perencanan atau perhitungan sering digunakan asumsi atau pendekatan-pendekatan berdasarkan kategori kota, yang ditampilkan pada Tabel 2.1 berikut: 5

6 Tabel 2.1 Tingkat Pemakaian Air berdasarkan Kategori Kota No Kategori Kota Jumlah Penduduk Sistem Tingkat Pemakaian air (lt/org/hr) 1 Kota Metropolitan >1.000.000 Non Standar 190 2 Kota Besar 500.000-1.000.000 Non Standar 170 3 Kota Sedang 100.000-500.000 Non Standar 150 4 Kota Kecil 20.000-100.000 Standar BNA 130 5 Kota Kecamatan <20.000 Standar IKK 100 6 Kota Pusat Pertumbuhan <3.000 Standar DPP 30 (Sumber: DPU Dirjen Cipta Karya, 1996) Kebutuhan air akan dikategorikan dalam kebutuhan air domestik dan non domestik. Kebutuhan air domestik adalah kebutuhan air yang digunakan untuk keperluan rumah tangga yaitu untuk keperluan minum, memasak, mandi, mencuci pakaian serta keperluan lainnya, sedangkan kebutuhan air non domestik digunakan untuk kegiatan komersil seperti industri, perkantoran, maupun kegiatan sosial seperti sekolah, rumah sakit, tempat ibadah, dan niaga. Unit konsumsi air rata-rata untuk sarana dan prasarana non domestik di Kabupaten Sukoharjo dalam evaluasi disesuaikan dengan standart DPU Ditjen Cipta Karya, 1996 pada Tabel 2.2 dan juga sarana dan prasarana domestik terdapat pada Tabel 2.3 sebagai berikut:

7 Tabel 2.2 Kebutuhan air Non Domestik No Sarana dan Prasarana Unit Kebutuhan Konsumsi Air (lt/org/hr) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Masjid Gereja Toko Pasar Hotel Rumah makan Industri Rumah Sakit Puskesmas Apotik Sekolah Kantor 30 untuk 100 orang 10 untuk 100 orang 10 untuk 20 orang 10 untuk 20 orang 125 untuk 300 tempat tidur 2000 untuk 1 rumah makan 2000 untuk 1 industri 240 untuk 300 25 untuk 10 orang 10 untuk 20 orang 25 untuk 250 orang 30 untuk 25 orang (Sumber: DPU Dirjen Cipta Karya, 1996)

8 Tabel 2.3 Kriteria Perencanaan Sistem Air Bersih NO URAIAN >1.000.00 0 Metro KATEGORI KOTA BERDASARKAN JUMLAH PENDUDUK (JIWA) 500.000-1.000.000 Besar 100.000-500.000 Sedang 20.000 100.000 Kecil < 20.000 Desa 1 Konsumsi unit sambungan rumah (SR) lt/org/hr 190 170 150 130 30 2 3 Konsumsi unit hidran umum (HU) lt/org/hr Konsumsi unit non domestik (%)* 30 30 30 30 30 20-30 20-30 20-30 20-30 10-30 4 Kehilangan air (%) 20-30 20-30 20-30 20-30 10-30 5 Faktor maksimum day 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 6 Faktor peak hour 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 7 Jumlah jiwa/sr 5 5 6 6 10 8 Jumlah jiwa/hu 100 100 100 100 100 9 Sisa tekan dijaringan 10 10 10 10 10 10 Jam operasi 24 24 24 24 24 11 Volume reservoir (%) Maximum day demand 12 SR : HU 20 20 20 20 20 50:50 80:20 50:50 80:20 80:20 70:30 70:30 13 Cakupan pelayanan **)90 **)90 **)90 **)90 ***)70 *) : tergantung survei sosial ekonomi **) : 60% perpipaan, 30% non perpipaan **) : 25% perpipaan, 45% non perpipaan (Sumber: DPU Dirjen Cipta Karya, 1996)

9 Tabel 2.4 Pemakaian Air Rata-rata Per Orang Per Hari No Jenis Gedung Pemakaian air rata-rata sehari (liter) Jangka waktu pemakaian air rata-rata sehari (jam) Perbandingan luas lantai efektif/total (%) Keterangan 1 Perumahan mewah 250 8-10 42-45 Setiap penghuni 2 Rumah biasa 160-250 8-10 50-53 Setiap 3 Apartemen 8-10 45-50 Mewah 250 liter Menengah 180 liter Bujangan 120 liter 4 Asrama 120 8 - Bujangan Mewah > 1000 Setiap tempat tidur pasien 5 Rumah sakit Menengah 500 Pasien luar 8 liter 8-10 45-48 1000 Staf/pegawai 120 liter Umum 350-500 Keluarga pasien 160 liter 6 Sekolah Dasar 40 5 58-60 Guru 100 liter 7 SLTP 50 6 58-60 Guru 100 liter 8 SLTA & lebih tinggi 80 6 - Guru/dosen 100 liter 9 Rumah toko (ruko) 100-200 8 - Penghuninya 160 liter 10 Gedung kantor 100 8 60-70 Setiap pegawai 11 Pemakaian air hanya untuk Toserba (toko serba 3 7 55-60 kakus. Belum termasuk untuk ada) bagian restonya 12 Pabrik/industri Buruh pria 60 liter Wanita 100 liter 8-13 Stasiun/terminal 3 15 - Per orang setiap giliran (untuk 8 jam kerja ke atas) Setiap penumpang yang tiba dan berangkat 14 Restoran 30 5 - Untuk penghuni 160 liter 15 Restoran umum 15 7 - Untuk penghuni 160 liter Pelayan 100 liter 70% dari jumlah tamu perlu 15 liter per orang 16 Gedung pertunjukan 30 5 53-55 Untuk satu kali pertunjukan 17 Gedung bioskop 10 3 - idem 18 Toko pengecer 40 6 - Pedangang besar 30 liter/tamu 150 liter/staf atau 5 liter per hari per hari setiap m 2 luas lantai 19 Hotel/penginapan 250-300 10 - Untuk setiap tamu, 20 Gedung peribadatan 10 2 21 Perpustakaan 25 6 Didasarkan jumlah jemaah setiap hari Untuk setiap pembaca yang tinggal 22 Bar 30 6 Setiap tamu 23 Perkumpulan sosial 30 Setiap tamu 24 Kelab malam 120-350 Setiap tempat duduk 25 Gedung perkumpulan 150-200 Setiap tamu 26 Laboratorium 100 200 8 Setiap staf (Sumber: Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, 1993)

10 2.2. Sistem Distribusi dan Sistem Pengaliran Air Bersih 2.2.1. Sistem Distribusi Air Bersih Sistem distribusi air bersih adalah sistem yang langsung berhubungan dengan konsumen, yang mempunyai fungsi pokok mendistribusikan air yang telah memenuhi syarat ke seluruh daerah pelayanan. Sistem ini meliputi unsur sistem perpipaan dan perlengkapannya, hidran kebakaran, tekanan tersedia, sistem pemompaan (bila diperlukan), dan reservoir distribusi. (Enri Damanhuri, 1989) Sistem distribusi air minum terdiri atas perpipaan, katup-katup, dan pompa yang membawa air yang telah diolah dari instalasi pengolahan menuju pemukiman, perkantoran dan industri yang mengkonsumsi air. Juga termasuk dalam sistem ini adalah fasilitas penampung air yang telah diolah (reservoir distribusi), yang digunakan saat kebutuhan air lebih besar dari suplai instalasi, meter air untuk menentukan banyak air yang digunakan, dan keran kebakaran. Dua hal penting yang harus diperhatikan pada sistem distribusi adalah tersedianya jumlah air yang cukup dan tekanan yang memenuhi (kontinuitas pelayanan), serta menjaga keamanan kualitas air yang berasal dari instalasi pengolahan. Tugas pokok sistem distribusi air bersih adalah menghantarkan air bersih kepada para pelanggan yang akan dilayani, dengan tetap memperhatikan faktor kualitas, kuantitas dan tekanan air sesuai dengan perencanaan awal. Faktor yang didambakan oleh para pelanggan adalah ketersedian air setiap waktu. Suplai air melalui pipa induk mempunyai dua macam sistem, yaitu: 1. Continuous System Dalam sistem ini air minum yang disuplai ke konsumen mengalir terus menerus selama 24 jam. Keuntungan sistem ini adalah konsumen setiap saat dapat memperoleh air bersih dari jaringan pipa distribusi di posisi pipa manapun.

11 Sedang kerugiannya pemakaian air akan cenderung akan lebih boros dan bila terjadi sedikit kebocoran saja, maka jumlah air yang hilang akan sangat besar jumlahnya. 2. Intermitten System Dalam sistem ini air bersih disuplai 2-4 jam pada pagi hari dan 2-4 jam pada sore hari. Kerugiannya adalah pelanggan air tidak bisa setiap saat mendapatkan air dan perlu menyediakan tempat penyimpanan air dan bila terjadi kebocoran maka air untuk fire fighter (pemadam kebakaran) akan sulit didapat. Dimensi pipa yang digunakan akan lebih besar karena kebutuhan air untuk 24 jam hanya disuplai dalam beberapa jam saja. Sedang keuntungannya adalah pemborosan air dapat dihindari dan juga sistem ini cocok untuk daerah dengan sumber air yang terbatas. 2.2.2. Sistem Pengaliran Air Bersih Untuk mendistribusikan air minum kepada konsumen dengan kuantitas, kualitas dan tekanan yang cukup memerlukan sistem perpipaan yang baik, reservoir, pompa dan dan peralatan yang lain. Metode dari pendistribusian air tergantung pada kondisi topografi dari sumber air dan posisi para konsumen berada. Menurut (Howard S Peavy et.al, 1985) sistem pengaliran yang dipakai adalah sebagai berikut: 1. Cara Gravitasi Cara pengaliran gravitasi digunakan apabila elevasi sumber air mempunyai perbedaan cukup besar dengan elevasi daerah pelayanan, sehingga tekanan yang diperlukan dapat dipertahankan. Cara ini dianggap cukup ekonomis, karena hanya memanfaatkan beda ketinggian lokasi. 2. Cara Pemompaan Pada cara ini pompa digunakan untuk meningkatkan tekanan yang diperlukan untuk mendistribusikan air dari reservoir distribusi ke konsumen. Sistem ini digunakan jika elevasi antara sumber air atau instalasi pengolahan dan daerah pelayanan tidak dapat memberikan tekanan yang cukup.

12 3. Cara Gabungan Pada cara gabungan, reservoir digunakan untuk mempertahankan tekanan yang diperlukan selama periode pemakaian tinggi dan pada kondisi darurat, misalnya saat terjadi kebakaran, atau tidak adanya energi. Selama periode pemakaian rendah, sisa air dipompakan dan disimpan dalam reservoir distribusi. Karena reservoir distribusi digunakan sebagai cadangan air selama periode pemakaian tinggi atau pemakaian puncak, maka pompa dapat diopersikan pada kapasitas debit rata-rata. Berikut Gambar 2.1 adalah Gambar Sistem Pengaliran Distribusi Air Bersih. Water Treatment Plan Gambar 2.1 Sistem Pengaliran Distribusi Air Bersih

13 2.3. Analisis Jaringan Pipa Distribusi Air Bersih Analisis jaringan pipa perlu dilakukan dalam pengembangan suatu jaringan distribusi maupun perencanaan suatu jaringan pipa baru. Sistem jaringan perpipaan didesain untuk membawa suatu kecepatan aliran tertentu. Ukuran pipa harus tidak melebihi dimensi yang diperlukan dan juga tekanan dalam sistem harus tercukupi. Dengan analisis jaringan pipa distribusi, dapat ditentukan dimensi atau ukuran pipa yang diperlukan sesuai dengan tekanan minimum yang diperbolehkan agar kuantitas aliran terpenuhi. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam analisis sistem jaringan pipa distribusi air bersih: 1. Peta distribusi beban, berupa peta tata guna lahan, kepadatan dan batas wilayah. Juga pertimbangan dari kebutuhan/beban (area pelayanan). 2. Daerah pelayanan sektoral dan besar beban. Juga titik sentral pelayanan (junctions points). 3. Kerangka induk, baik pipa induk primer maupun pipa induk sekunder. 4. Untuk sistem induk, ditentukan distribusi alirannya berdasarkan debit puncak. 5. Pendimensian (dimensioneering). Dengan besar debit diketahui, dan kecepatan aliran yang diijinkan, dapat ditentukan diameter pipa yang diperlukan. 6. Kontrol tekanan aliran distribusi, menggunakan prinsip kesetimbangan energi. Kontrol atau Analisis tekanan ini dapat dilakukan dengan beberapa metode, disesuaikan dengan rangka distribusi. 7. Detail sistem pelayanan (sistem mikro dari distribusi) dan perlengkapn distribusi (gambar alat bantu). 8. Gambar seluruh sistem, berupa tata guna lahan, peta pembagian distribusi, peta kerangka, peta sistem induk lengkap, gambar detail sistem mikro.

14 2.4. Data Kebutuhan Pelanggan Analisis kebutuhan pelanggan, dapat dirumuskan sebagai berikut: (2.1) dengan: Banyaknya KK pelanggan = banyaknya jumlah pelanggan yang terhubung node yang pertama ke node kedua 1 hari = 24 x 60 x 60 = 86.400 det 2.5. Kehilangan Air Masalah kehilangan air (Unaccounted For Water) masih merupakan salah satu masalah yang sangat besar bagi pengelola air minum di Indonesia. Tingkat kebocoran jaringan pipa sulit diukur secara teliti. PDAM pada umumnya menggunakan selisih antara produksi dan penjualan untuk melukiskan efektifitas pelayanan air minum dan efisiensi dalam upaya penurunan kehilangan air. Kewajiban manajemen hanya mengontrol banyaknya kehilangan air. Secara fisik kehilangan air dibagi menjadi kehilangan air secara manajemen dan kehilangan air secara fisik. Kehilangan air terjadi pada sambungan-sambungan pipa, dan pipa distribusi dalam kondisi operasional yang normal. 2.5.1. Jenis-jenis Penyebab Kehilangan Air secara Manajemen 1. Pendaftaran pengguna air terlambat atas sejumlah pelanggan baru, ataupun yang dikategorikan sebagai pelanggan yang berganti yang menyebabkan perusahaan air minum tak dapat menagih rekening tepat pada waktunya atau berdasarkan penggolongan tarif yang tepat.

15 2. Jenis meter air tidak cocok, tingkat akurasinya rendah, atau kalibrasi, pemeliharaan dan pergantian meter air tidak terlaksana sebagaimana mestinya. 3. Pembaca meter main taksir, atau pelanggan tidak membayar rekening tepat waktu. 4. Sambungan liar atau penggunaan air tanpa meter air. 2.5.2. Penyebab-penyebab Kehilangan Air secara Fisik 1. Kebocoran pada sambungan pipa, hidran dan valve karena penyambungan dan pemeliharaan yang sembarangan. 2. Pipa atau tangki air bocor karena terbuat dari bahan yang tidak bermutu, pipa dan peralatan yang tua atau karena tekanan yang berlebihan. 3. Penggunaan air pada penggelontoran pipa dengan prosedur yang tidak normal. 4. Kebocoran karena tekanan yang terlalu tinggi pada jaringan perpipaan dan tekanan yang muncul secara tak wajar. Air yang bocor dari sistem penyediaan air, kesalahan meteran air, sambungansambungan yang tidak sah dan hilangnya air yang tidak diketahui penyebabnya digolongkan sebagai kehilangan dan pemborosan (loss and waste). (Linsley, Ray K & Franzini, B. Joseph, 1985). Jumlah air yang hilang =... (2.2)

16 2.6. Kehilangan Energi Persamaan energi untuk fluida ideal adalah konstan di sepanjang aliran, sehingga garis tenaga selalu mendatar. Untuk fluida real, garis tenaga akan berubah menurun karena adanya gesekan antara partikel fluida, antara fluida dengan dinding pipa dan kehilangan energi mikro akibat turbulensi di belokan atau sambungan-sambungan pipa dan penambahan energi dari luar, misalnya dengan pompa. Zat cair riil yang mengalir melalui suatu bidang batas (pipa, saluran terbuka atau bidang datar) akan terjadi tegangan geser dan gradien kecepatan pada seluruh medan aliran karena adanya kekentalan. Tegangan geser tersebut akan menyebabkan terjadinya kehilangan tenaga selama pengaliran. Oleh sebab itu persamaan energi fluida real dapat ditulis sebagai berikut (Triatmodjo, 1993, Giles, 1984:73) (2.3) dengan: Z = tinggi tempat(m), = tinggi tekanan (m), h a h f h e V = energi yang ditambahkan (m), = energi yang hilang akibat gesekan di sepanjang pipa (m), = energi yang hilang pada sambungan (m), = kecepatan rata-rata (m/s), g = percepatan gravitasi (m/s 2 ).

17 Bila persamaan di atas diterapkan pada aliran fluida yang tidak ada tambahan energi dari luar, maka kehilangan energi utama hanya diakibatkan oleh gesekan di sepanjang pipa, dan persamaannya menjadi: (2.4) Pada aliran turbulen dan mantap melalui pipa berdiameter D, dengan sudut gesekan. Gaya yang bekerja pada aliran seperti itu adalah gaya tekan, berat zat cair dan gaya geser (Triatmodjo, 1993) Gambar 2.2 Penurunan Darcy-Weisbach Kehilangan energi pada Gambar 2.2 disebabkan oleh kehilangan energi utama h f akibat gesekan aliran di sepanjang pipa, dan kehilangan energi sekunder h e yang terdiri dari perubahan penampang pipa, ujung pipa yang berawal dan berakhir di kolam dan belokan-belokan pipa. Oleh sebab itu kehilangan energi total ditulis: H L = h f + h e (2.5)

18 dengan: H L = kehilangan energi total (m), h f h e = energi yang hilang akibat gesekan di sepanjang pipa (m), = energi yang hilang pada sambungan (m). 2.6.1. Mayor Losses Kehilangan energi yang diakibatkan oleh gesekan antara zat cair dan dinding dalam pipa selama pengaliran biasa disebut dengan istilah Mayor Loss. Rumus Hazen-Williams, Darcy-Weisbach merupakan rumus yang biasa digunakan untuk menghitung kehilangan energi akibat gesekan, adapun bentuk persamaannya adalah sebagai berikut: (2.6) dengan: V = kecepatan rata-rata (m/s), = koefisien kekasaran pipa, I = kemiringan garis tenaga (m), D = diameter pipa (m),...(2.7) (2.8) dengan: hf = Head Loss (m), Q = debit air (m 3 /det), f = koefisien kekasaran pipa, L = panjang pipa (m), D = diameter pipa (m), V = kecepatan rata-rata (m/s), g = percepatan gravitasi (m/s 2 ).

19 Koefisien kekasaran f menurut pengujian yang dilakukan Nikuradse (1933) tergantung pada dua parameter yaitu bilangan Reynolds (R e ) dan kekasaran relatif dinding pipa /D. Bilangan Reynolds menyatakan perbandingan antara gaya inersia terhadap gaya kekentalan, yang dituliskan sebagai berikut: ) dengan: Re = angka Reynolds, V = kecepatan rata-rata (m/s), = kekentala kinematik fluida (m 2 /det), = rapat massa (kg/m 3 ), µ = kekentalan kinematik (Pa/det). Nilai R e digunakan untuk menentukan jenis aliran dengan batasan sebagai berikut: R e < 2000 aliran laminer, R e > 4000 aliran turbulen, 2000 < R e < 4000 aliran transisi. Pada aliran laminer dimana nilai Re < 2000, koefisien gesek dihitung dengan persamaan Blasius sebagai berikut (Giles 1984:102, Triatmodjo 1993)...(2.10) Sedangkan untuk aliran turbulen pada pipa-pipa halus dimana 4000 < R e < 10 5, koefisien gesekannya adalah:...(2.11)

20 Koefisien gesekan untuk Re sampai dengan 3.000.000 dihitung menggunakan persamaan von Karman yang diperbaiki oleh Prandtl (Giles, 1984:103, Triadmodjo, 1993)...(2.12) Selain menggunakan persamaan di atas, faktor gesekan dapat dicari dengan grafik Moody apabila nilai Reynolds dan /D diketahui (lihat lampiran). 2.6.2. Minor Losses Kehilangan-kehilangan yang terjadi dalam sistem pipa dikarenakan bends (tekukan-tekukan), elbows (siku-siku), joints (sambungan-sambungan), valves (klep) disebut kehilangan minor (minor loss). Pada pipa sangat panjang, mayor loss biasanya jauh lebih besar daripada minor loss, sehingga pada keadaan tersebut kehilangan tenaga karena minor loss dapat diabaikan. Minor Loss dapat diabaikan jika panjang pipa lebih besar daripada 1000 x diameter atau (Hwang, N. E., Houghtalen, R. J., 1996). Menurut Darcy-Weisbach, kehilangan energi pada pengaliran berbanding lurus dengan tinggi kecepatan, yang dapat ditulis kedalam persamaan berikut: dengan: k = koefisien kehilangan tenaga...(2.13) Nilai k dapat dilihat pada Tabel 2.4 dan Tabel 2.5.

21 Tabel 2.5 Penurunan Tinggi Energi No Uraian 1 Dari tangki masuk ke pipa Sambungan sama tinggi (ruji-ruji jalan masuk) Head turun rata-rata Sambungan proyeksi Sambungan dibulatkan 2 Dari pipa ke tangki 3 Pembesaran tiba-tiba 4 Pembesaran perlahan (lihat Tabel 2.2) 5 Venturi meter, Nosel dan mulut sempit 6 Penyusutan tiba-tiba (lihat Tabel 2.2) 7 Siku-siku, sambungan, kran Beberapa harga k -0,45-0,75-2,00 (Sumber: Giles, R. V., 1990)

22 Tabel 2.6 Nilai k untuk Pembesaran dan Penyusutan Penyusutan tiba-tiba Pembesaran Perlahan untuk Sudut Kerucut Lokal kc 4º 10 º 15 º 20 º 30 º 50 º 60 º 1,2 0,08 0,02 0,04 0,09 0,16 0,25 0,35 0,37 1,4 0,17 0,03 0,06 0,12 0,23 0,36 0,50 0,53 1,6 0,26 0,04 0,07 0,14 0,26 0,42 0,57 0,61 1,8 0,34 0,04 0,07 0,15 0,28 0,44 0,61 0,65 2,0 0,37 0,04 0,07 0,16 0,10 0,46 0,63 0,68 2,5 0,41 0,04 0,08 0,16 0,30 0,48 0,65 0,70 3,0 0,43 0,04 0,08 0,16 0,31 0,48 0,66 0,71 4,0 0,45 0,04 0,08 0,16 0,31 0,49 0,67 0,72 5,0 0,46 0,04 0,08 0,16 0,31 0,50 0,67 0,72 (Sumber: Giles, R. V., 1990) 2.6.3. Debit Aliran Debit aliran air pada pengaliran dalam pipa dianggap konstan karena air dianggap fluida yang tidak termampatkan. Oleh sebab itu berlaku persamaan kontinuitas: Q = konstan. Kecepatan aliran dalam pipa dianggap kecepatan rata-rata, yang menganggap bahwa kecepatan di setiap titik di dalam suatu penampang adalah sama, sehingga berlaku persamaan:. (2.14) dengan: Q = debit aliran (m 3 /det), A = luas penampang aliran atau pipa (m 2 ), V = kecepatan aliran (m/det).

23 Gambar 2.3 Penampang Aliran dalam Pipa Pada fluida riil, kecepatan aliran dalam suatu penampang adalah tidak sama karena adanya gesekan dengan dinding pipa (lihat Gambar 2.3). Oleh sebab itu anggapan penggunaan kecepatan rata-rata ini akan menyebabkan kesalahan dalam menghitung tinggi energi. Oleh sebab itu, untuk mengoreksi kesalahan ini perlu diberikan suatu koefisien koreksi energi yang biasa disimbolkan dengan, sehingga tinggi energi pada persamaan Bernoulli menjadi. Koefisien ini dalam praktek diambil = 1 2.7. Aplikasi Epanet 2.0 dalam Analisis Jaringan Distribusi Air Bersih 2.7.1. Umum Pada awalnya, software jaringan distribusi hanya digunakan untuk melakukan desain awal sistem distribusi. Dengan software yang un-user friendly membuat operator enggan untuk menggunakan software-software distribusi tersebut dalam menganalisis kondisi jaringannya. Namun seiring dengan perkembangan teknologi, software distribusi telah berkembang sehingga menjadi lebih mudah digunakan. Dengan software distribusi, operator dapat mensimulasikan berbagai kemungkinan pengoperasian jaringan tanpa harus turun kelapangan dan bahkan tanpa harus mengganggu kesinambungan pelayanan terhadap pelanggan. Jika pada awalnya operator harus turun ke lapangan dan mengumpulkan data sebanyak mungkin untuk mengetahui gambaran jaringannya maka kini operator hanya perlu turun ke lapangan untuk mengumpulkan data seminimal mungkin dalam memahami jaringan distribusinya. Epanet 2.0 adalah salah satu software distribusi yang user friendly dan banyak digunakan untuk menganalisis jaringan sistem distribusi.

24 Epanet 2.0 adalah program komputer yang berbasis windows yang merupakan program simulasi dari perkembangan waktu dari profil hidrolis dan perlakuan kualitas air bersih dalam suatu jaringan pipa distribusi, yang di dalamnya terdiri dari titik/node/junction pipa, pompa, valve (asesoris) dan reservoir baik ground reservoar maupun reservoir menara. Output yang dihasilkan dari program Epanet 2.0 ini antara lain debit yang mengalir dalam pipa, tekanan air dari masing masing titik/node/junction yang dapat dipakai sebagai analisis dalam menentukan operasi instalasi, pompa dan reservoir serta besarnya konsentrasi unsur kimia yang terkandung dalam air bersih yang didistribusikan dan dapat digunakan sebagai simulasi penentuan lokasi sumber sebagai arah pengembangan. Epanet 2.0 didesain sebagai alat untuk mengetahui perkembangan dan pergerakan air serta degradasi unsur kimia yang terkandung dalam air di pipa distribusi air bersih, yang dapat digunakan untuk analisis berbagai macam sistem distribusi, detail desain, model kalibrasi hidrolis. Analisis sisa khlor dan beberapa unsur lainnya. 2.7.2. Kegunaan Epanet 2.0 dalam Analisis Jaringan Distribusi Air Bersih 1. Didesain sebagai alat untuk mengetahui perkembangan dan pergerakan air serta degradasi unsur kimia yang ada dalam air pipa distribusi. 2. Dapat digunakan sebagai dasar analisis dan berbagai macam sistem distribusi, detail desain, model kalibrasi hidrolik, analisis sisa khlor dan berbagai unsur lainnya. 3. Dapat membantu menentukan alternatif strategis manajemen dan sistem jaringan pipa distribusi air bersih seperti: 1) Sebagai penentuan alternatif sumber/instalasi, apabila terdapat banyak sumber/instalasi. 2) Sebagai simulasi dalam menentukan alternatif pengoperasian pompa dalam melakukan pengisian reservoir maupun injeksi ke sistem distribusi.

25 3) Digunakan sebagai pusat treatment seperti dimana dilakukan proses khlorinasi, baik diinstalasi maupun dalam sistem jaringan. 4) Dapat digunakan sebagai penentuan prioritas terhadap pipa yang akan dibersihkan/diganti. Epanet 2.0 merupakan analisis hidrolis yang terdiri dari: 1. Analisis ini tidak dibatasi oleh letak lokasi jaringan. 2. Kehilangan tekanan akibat gesekan (friction) dihitung dengan menggunakan persamaan Hazen-Williams, Darcy-Weisbach, Chezy atau Manning formula. 3. Disamping mayor losses, minor losses (kehilangan tekanan di bend, elbow, fitting) dapat dihitung. 4. Model konstanta atau variabel kecepatan pompa. 5. Berbagai tipe model valve yang dilengkapi dengan shut off, check. Pressure regulating dan valve yang dilengkapi dengan kontrol kecepatan. 6. Reservoir dalam berbagai bentuk dan ukuran. 7. Faktor fluktuasi pemakaian air. 8. Sebagai dasar operating system untuk mengontrol level air di reservoir dan waktu. Epanet 2.0 juga memberikan Analisis kualitas air: 1. Model pergerakan unsur material non reaktif yang melalui jaringan tiap saat. 2. Model perubahan material reaktif dalam proses desinfektan dan sisa khlor. 3. Model unsur air yang mengalir dalam jaringan. 4. Model reaksi kimia sebagai akibat pergerakan air dan dinding pipa.

26 2.7.3. Input Data dalam Epanet 2.0 Data data yang dibutuhkan dalam Epanet 2.0 sangat penting sekali dalam proses analisis, evaluasi dan simulasi jaringan air bersih berbasis epanet. Input data yang dibutuhkan adalah: 1. Peta jaringan 2. Node/junction/titik dari komponen distribusi 3. Elevasi 4. Panjang pipa distribusi 5. Diameter dalam pipa 6. Jenis pipa yang digunakan 7. Umur pipa 8. Jenis sumber (mata air, sumur bor, IPAM, dan lain lain) 9. Spesifikasi pompa (bila menggunakan pompa) 10. Bentuk dan ukuran reservoir 11. Beban masing-masing node (besarnya tapping) 12. Faktor fluktuasi pemakaian air 13. Konsentrasi khlor di sumber Output yang dihasilkan diantaranya adalah : 1. Hidrolik head masing - masing titik. 2. Tekanan dan kualitas air (Epanet 2.0 Users Manual). 2.8. Cara Analisis Simulasi Pipa Jaringan Distribusi PDAM Kecamatan Baki dengan Program Epanet 2.0 2.8.1. Wilayah peta Wilayah peta yang digunakan adalah peta daerah distribusi air bersih PDAM Kecamatan Baki yang dilengkapi dengan elevasi tanah, rumah pelanggan dan diameter pipa. Pada pembuatan pipa jaringan PDAM, analisis berdasarkan elevasi tanahnya dengan memberikan node (titik) pemasangan pipa untuk mempermudah perancangan simulasi pipa.

27 2.8.2. Data Reservoir Data isian reservoir pada program Epanet 2.0 diambil dari ketinggian tanahnya. Hal ini dimaksudkan agar pengambilan air dapat ditentukan dengan pompa atau gravitasi. Untuk data isian jumlah air yang akan disalurkan ke daerah Kecamatan Baki berkisar 130 lt/hr/org. 2.8.3. Data Elevasi Tanah Data elevasi tanah pada program Epanet 2.0 meliputi analisis peta wilayah Kecamatan Baki yang di dalamnya terdapat keterangan elevasi tanah. Kemudian dimasukkan ke dalam program Epanet 2.0 dengan memberikan node satu per satu seseuai yang dibuat di dalam peta tersebut. Node adalah penghubung jaringan pipa yang digambarkan berupa titik. Adapun data elevasi tanah di wilayah Kecamatan Baki dapat ditunjukkan pada Tabel 2.7 berikut: Tabel 2.7 Elevasi Tanah Jaringan Pipa Distribusi di Kecamatan Baki ID Node Elevasi tanah (m) ID Node Elevasi Tanah (m) 2 114 36 115.7 4 114 37 114.1 5 114 38 113.2 6 114 39 113 7 112.5 40 113 8 119 41 112.7 9 111.7 42 112 10 110 43 113 11 112.8 44 114 12 112.9 45 113.6 13 113 46 113.6 14 111.7 47 113.3 15 111.7 48 113.3 16 112.9 49 113.3

28 ID Node Elevasi tanah (m) ID Node Elevasi Tanah (m) 17 113 50 113.5 19 113.8 51 112.7 20 115.3 52 112.9 21 112.4 53 113.5 22 113.2 54 113 23 113.2 55 112.9 24 111.2 56 142.1 25 111.2 57 142 26 110.8 58 142 27 110.5 59 140 28 110.5 60 143.5 29 110.5 61 144.2 30 110.5 62 141.7 31 110.8 63 141 32 111 64 111.6 33 111.2 65 114 34 114.2 66 114 35 115.3 67 145 2.8.4. Data Panjang Pipa dan Diameter Pipa Data panjang pipa dan diameter pipa ditunjukkan pada Tabel 2.8 berikut: Tabel 2.8 Panjang Pipa dan Diameter Pipa ID Pipa Panjang Pipa (m) Diameter Pipa (mm) Koefisien Kekasaran Pipa Hazen-William 3 96 300 140 4 293 250 140 5 202.5 150 140 6 1235.3 150 140 7 429.8 100 140 8 445.5 150 140 10 31.5 150 140

29 ID Pipa Panjang Pipa (m) Diameter Pipa (mm) Koefisien Kekasaran Pipa Hazen-William 11 360 150 140 12 27 150 140 13 276.8 100 140 14 114.8 100 140 15 522 100 140 16 31.5 150 140 19 2430 150 140 20 720 150 140 21 652.6 150 140 22 65.3 150 140 23 51.8 100 140 24 58.6 100 140 25 92.4 100 140 26 89.4 100 140 27 153 100 140 28 292.6 100 140 29 280 75 140 30 280 75 140 31 254.3 75 140 32 261 75 140 33 293 75 140 34 697.5 150 140 35 495 150 140 36 247.5 150 140 37 180 75 140 38 155.3 75 140 39 157.5 75 140 40 159.8 150 140 41 54 150 140 42 49.5 150 140 43 81.2 150 140 44 204.75 150 140 45 191.3 150 140 46 94.6 150 140 47 1552.5 150 140

30 ID Pipa Panjang Pipa (m) Diameter Pipa (mm) Koefisien Kekasaran Pipa Hazen-William 48 27 150 140 49 675.2 150 140 50 407.3 150 140 51 407.3 150 140 52 112.6 250 140 53 248 200 140 54 765 75 140 55 472 200 140 56 1900 150 140 57 204.8 150 140 58 1300 150 140 59 540 100 140 60 2745.8 200 140 61 1756 250 140 62 316 300 140 63 495.2 100 140 64 158 100 140 65 273.6 100 140 66 958.5 75 140 67 423.2 75 140 2.8.5. Data Pattern Data pattern merupakan penyunting pola pemakaian air dari suatu node pada periode waktu tertentu (data masukan simulasi pola max. 55 jam), bentuk pemasukan data pattern untuk wilayah jaringan distribusi PDAM di Kecamatan Baki meliputi pemakaian dalam kurun waktu 24 jam. Data pattern dalam analisis ini menggunakan Koefisien Fluktuasi Kebutuhan Air menurut GUPTA. Adapun data pattern, dapat ditunjukkan pada Tabel 2.9 berikut:

31 Tabel 2.9 Data Pattern Jaringan Distribusi PDAM di Kecamatan Baki Jam Koefisien Fluktuasi Persentase Kebutuhan Air (%) Rata-rata/jam Pemakaian 1 0,5 50 1 0,50 2 1,3 130 1 1,30 3 1 100 1 1,00 4 1,2 120 1 1,20 2.8.6. Tahapan Menggunakan Epanet 2.0 Untuk menjalankan program ini dapat ditempuh dengan prosedur sebagai berikut: 1. Memulai program Epanet 2.0 Untuk menjalankan Epanet 2.0 dilakukan dengan cara berikut: a. Klik Start All Programs Epanet 2.0 dan klik Epanet 2.0 b. Klik ganda pada desktop 2. Membuat Model Pipa Distribusi a. Memulai Pekerjaan Baru Klik reservoir pada tampilan icon, kemudian klik mouse pada peta dimana akan diletakkan reservoir. Selanjutnya menambah node/junction, klik icon node/junction dan kemudian klik pada peta pada lokasi dari node/junction 2 hingga 28. Kemudian lakukan penggambaran pipa, mulai dari pipa 1 yang menghubungkan node/junction 2 dan 3. Mula-mula klik tombol icon pipa pada toolbar. Kemudian klik tahan pada node/junction 2 ke node/junction 3. Ulangi prosedur tersebut pada node/junction selanjutnya sampai dengan node/junction 28.

32 b. Memasukkan Data Data yang akan dimasukkan adalah data sebagai berikut: - Panjang pipa - Diameter pipa - Kekasaran pipa - Initial Status Langkah-langkah memasukkan data adalah sebagai berikut: Klik pipa pada network map Seluruh data pipa harus dimasukkan dengan cara mengetik besaran data tersebut pada textbox. Ulangi prosedur tersebut untuk pipa-pipa berikutnya. Data elevasi yang didapat dari hasil pengukuran jalur rencana pipa distribusi dimasukkan ke dalam data node dengan cara mengklik salah satu node. Setelah itu akan muncul window node. Untuk memasukkan lokasi sumber mata air yang dalam hal ini (Epanet 2.0) dinyatakan sebagai sebuah reservoir adalah dengan cara mengklik tombol reservoir pada toolbar kemudian klik mouse pada peta ke posisi node/junction yang dinyatakan sebagai reservoir. 3. Running dan Output Epanet 2.0 a. Running Epanet 2.0 Untuk memulai running klik icon run pada toolbar dan akan keluar window sebagaimana Gambar 2.8 berikut. Selanjutnya untuk mengetahui hasil running pilih Browser Map nodes dan links.