BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Air Bersih Air adalah senyawa kimia yang sangat penting bagi kehidupan makhluk hidup di bumi ini. Fungsi air bagi kehidupan tidak dapat digantikan oleh senyawa lain. Penggunaan air yang utama dan sangat vital bagi kehidupan adalah sebagai air minum. Hal ini terutama untuk mencukupi kebutuhan air di dalam tubuh manusia itu sendiri. Kehilangan air untuk 15% dari berat badan dapat mengakibatkan kematian yang diakibatkan oleh dehidrasi. Karenanya orang dewasa perlu meminum minimal sebanyak 1,5 2 liter air sehari untuk keseimbangan dalam tubuh dan membantu proses metabolisme (Slamet, 2007). Di dalam tubuh manusia, air diperlukan untuk transportasi zat zat makanan dalam bentuk larutan dan melarutkan berbagai jenis zat yang diperlukan tubuh. Misalnya untuk melarutkan oksigen sebelum memasuki pembuluh-pembuluh darah yang ada disekitar alveoli (Mulia, 2005). Air bersih adalah air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari dan akan menjadi air minum setelah dimasak terlebih dahulu. Sebagai batasannya, air bersih adalah air yang memenuhi persyaratan bagi system penyediaan air minum. Adapun persyaratan yang di maksud adalah persyaratan dari segi kualitas air yang meliputi kualitas fisik, kimia, biologi dan radiologis, sehingga apabila dikonsumsi tidak menimbulkan efek samping (Ketentuan Umum Permenkes No.416/Menkes/PER/IX/1990). 2.2 Sistem Distribusi Air Bersih Sistem distribusi adalah system yang langsung berhubungan dengan konsumen, yang mempunyai fungsi pokok mendistribusikan air yang telah 17

memenuhi syarat ke seluruh daerah pelayanan. System ini meliputi unsur system perpipaan dan perlengkapannya, hidran kebakaran, tekanan tersedia, system pemompaan (bila diperlukan), dan reservoir distribusi menurut Damanhuri, E., (1989). Suplai air melalui pipa induk mempunyai dua macam system menurut Kamala, K. R., (1999), yaitu : Continuous system Dalam system ini air minum yang disuplai ke konsumen mengalir terus menerus selama 24 jam. Keuntungan system ini adalah konsumen setiap saat pada memperoleh air bersih dari jaringan pipa distribusi di posisi pipa manapun. Sedang kerugiannya pemakaian air akan cenderung akan lebih boros dan bila terjadi sedikit kebocoran saja, maka jumlah air yang hilang akan sangat besar jumlahn ya. Intermitten system Untuk mendistribusi air minum kepada konsumen dengan kuantitas, kualitas dan tekanan yang cukup memerlukan system perpipaan yang baik, reservoir, pompa dan peralatan yang lain. Metode dari pendistribusian air tergantung pada kondisi topografi dari sumber air dan posisi para konsumen berada. 2.3 Kebutuhan Konsumsi Air Bersih Kebutuhan air dapat didefenisikan sebagai jumlah air yang dibutuhkan untuk keperluan rumah tangga, industry, pengelolaan kota dan lain-lain. Dalam melayani jumlah cakupan pelayanan penduduk akan air bersih, maka direncanakan kapasitas sistem penyediaan air bersih yang dibagi dalam dua klasifikasi pemakaian air, yaitu untuk keperluan domestik (rumah tangga) dan non domestik. 18

2.3.1Kebutuhan Air Domestik Kebutuhan Air Bersih Untuk Domestik (Rumah Tangga). Menurut Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia No.416/MENKES/PER/IX/1990 menyatakan bahwa kebutuhan domestik dimaksudkan adalah untuk memenuhi kebutuhan air bersih bagi keperluan rumah tangga yang dilakukan melalui Sambungan Rumah (SR) dan kebutuhan umum yang disediakan melalui fasilitas Hidran Umum (HU). Pada Tabel 2.1 dibawah ini menunjukkan besar debit domestik yang dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan domestik diperhitungkan terhadap beberapa faktor: a. Jumlah penduduk yang akan dilayani menurut target tahapan perencanaan sesuai dengan rencana cakupan pelayanan. b. Tingkat pemakaian air bersih diasumsikan tergantung pada kategori daerah dan jumlah penduduknya. Tabel 2.1 Kebutuhan air domestik berdasarkan jenis kota dan jumlah penduduk Jumlah Penduduk Jenis Kota Jumlah Kebutuhan (liter/orang/hari) >2.000.000 Metropolitan 210 1.000.000-2.000.000 Metropolitan 150-210 500.000-1.000.000 Besar 120-150 100.000-500.000 Besar 100-150 20.000-100.000 Sedang 90-100 3.000-20.000 Kecil 60-100 Sumber : Kriteria Perencanaan Ditjen Cipta Karya Dinas PU, 1996. 19

2.3.2Kebutuhan Air Non Domestik Kebutuhan air non domestik merupakan tahap berikutnya dalam perhitungan kebutuhan air bersih, besaran pemakaiannya ditentukan oleh jumlah konsumen non domestik yang terdiri dari fasilitas-fasilitas yang telah disebutkan. Sebagaimana penjelasan sebelumnya bahwa ada beberapa faktor yang dapat menentukan perkembangan jumlah fasilitas tersebut, yaitu pertambahan penduduk, jenis dan perluasan fasilitas serta perkembangan sosial ekonomi. Perhitungan proyeksi fasilitas dapat dilakukan dengan pendekatan perbandingan jumlah penduduk. Tabel 2.2 Kebutuhan air non domestik untuk kategori kota SEKTOR NILAI SATUAN Sekolah 10 liter/murid/hari Rumah Sakit 200 liter/bed/hari Puskesmas 2000 liter/unit/hari Masjid 3000 liter/unit/hari Kantor 10 liter/pegawai/hari Pasar 12000 liter/hektar/hari Hotel 150 liter/bed/hari Rumah Makan 100 liter/tempat duduk/hari Kompleks Militer 60 liter/orang/hari Kawasan Industri 0,2-0,8 liter/detik/hektar Kawasan Pariwisata 0,1-0,3 liter/detik/hektar Sumber : Kriteria Perencanaan Ditjen Cipta Karya Dinas PU, 1996. Tabel 2.3 Kebutuhan air non domestik untuk kategori Desa 20

SEKTOR NILAI SATUAN Sekolah 5 liter/murid/hari Rumah Sakit 200 liter/bed/hari Puskesmas 2000 liter/unit/hari Masjid 3000 liter/unit/hari Mushola 2000 liter/unit/hari Pasar 12000 liter/hektar/hari Komersial/Industri 10 liter/hari Sumber : Kriteria Perencanaan Ditjen Cipta Karya Dinas PU, 1996. Tabel 2.4 Kebutuhan air non domestik untuk kategori lainnya SEKTOR NILAI SATUAN Lapangan Terbang 10 liter/orang/detik Pelabuhan 50 liter/orang/detik Stasiun KA dan Terminal Bus Kawasan Insustri 10 liter/orang/detik 0,75 liter/orang/hektar Sumber : Kriteria Perencanaan Ditjen Cipta Karya Dinas PU, 1996. 2.4 Kapasitas dan Kebutuhan Fluktuasi Air Bersih Penentuan kebutuhan air mengacu kepada kebutuhan air harian maksimum (Qmaks) serta kebutuhan air jam maksimum (Qpeak) dengan referensi kebutuhan air rata-rata. a. Kebutuhan air rata-rata harian (QAv) adalah jumlah air yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhan domestik, non domestik dan kehilangan air. 21

b. Kebutuhan air harian maksimum merupakan jumlah air terbanyak yang diperlukan pada satu hari dalam kurun waktu satu tahun berdasarkan nilai Q rata-rata harian. Diperlukan faktor fluktuasi kebutuhan harian maksimum dalam perhitungannya. Qmaks = fmaks x Qav... (2.1) Dimana : Qmaks = Kebutuhan air harian maksimum (ltr/det) fmaks = Faktor harian maksimum (1 < f maks < 1,5 ) QAv = Kebutuhan air rata-rata harian (ltr/det) c. Kebutuhan air jam maksimum adalah jumlah air terbesar yang diperlukan pada jam-jam tertentu. Faktor fluktuasi kebutuhan jam maksimum (fpeak) diperlukan dalam perhitungannya. Qpeak = fpeakx Qmaks... (2.2) Dimana : Qpeak = Kebutuhan air jam maksimum (ltr/detik) fpeak = Faktor fluktuasi jam maksimum ( 1,5-2,5 ) Qmax = Kebutuhan air harian maksimum (ltr/detik) Banyak faktor yang mempengaruhi fluktuasi pemakaian air per jam, dan untuk mendapatkan data ini diperlukan survei dan penelitian terhadap aktivitas, kebiasaan serta kebutuhan air konsumen. Selain kapasitas produksi pada unit pengolahan, perlu diperhitungkan juga faktor-faktor lain yang berpengaruh terhadap perencanaan unit pengolahan. d. Kehilangan air yaitu selisih antara jumlah air yang diproduksi di unit pengolahan dengan jumlah air yang dikonsumsi dari jaringan distribusi. Berdasarkan kenyataan di lapangan, kejadian akan kehilangan air dapat bersifat teknis dan non teknis. 2.5 Debit Aliran Jumlah zat cair yang mengalir melalui tampang lintang aliran tiap satu satuan waktu disebut debit aliran dan diberi notasi Q (Bambang, 1993). Debit 22

aliran biasanya diukur dalam volume zat cair tiap satuan waktu, sehingga satuannya adalah meter kubik per detik (m 3 /detik) atau satuan yang lain (liter/detik, liter/menit). Di dalam zat cair ideal, dimana tidak terjadi gesekan. Kecepatan aliran V adalah sama di setiap titik pada tampang lintang. Apabila tampang aliran tegak lurus pada arah aliran adalah A, maka debit aliran diberikan oleh bentuk berikut: Q = V x A... (2.3) Dimana : Q = Debit aliran (m 3 /detik) V = Kecepatan aliran (m/det) A = luas penampang aliran (m 2 ) Dalam persamaan kontinuitas zat cair yang tak kompresibel mengalir secara kontiniu melalui pipa atau saluran terbuka, dengan tampang aliran konstan ataupun tidak konstan maka volume zat cair yang lewat tiap satuan waktu adalah semua tampang (Bambang, 1993). Dipandang dari tabung aliran seperti gambar 2.1 untuk aliran satu dimensi dan mantap, kecepatan rata dan tampang lintang titik 1 dan 2 adalah V1 dan V2. Sehingga persamaan kontinuitas melalui medan aliran adalah sebagai berikut: Q1 = Q2... (2.4) Dimana : Q1 dan Q2 = Debit aliran pada penampang 1 dan 2 (m 3 /detik) Gambar 2.1 Aliran dengan persamaan kontinuitas 23

2.6 Persamaan Bernoulli Penurunan persamaan Bernoulli untuk aliran sepanjang garis arus didasarkan pada hukum Newton II tentang gerak (F=ma). Persamaan ini diturunkan dengan anggapan bahwa (Bambang, 1993): 1. Zat cair adalah ideal, jadi tidak mempunyai kekentalan (kehilangan energi akibat gesekan adalah nol); 2. Zat cair adalah homogen dan tidak termampatkan (rapat massa zat cair adalah konstan); 3. Aliran adalah kontiniu dan sepanjang garis arus; 4. Kecepatan aliran adalah merata dalam suatu penampang; 5. Gaya yang bekerja hanya gaya berat dan tekanan Persamaan Bernoulli dapat digunakan untuk menentukan garis tekanan dan tenaga (gambar 2.2). Garis tenaga dapat ditunjukkan oleh elevasi muka air pada tabung pitot yang besarnya sama dengan tinggi total dari konstanta Bernoulli. Sedang garis tekanan dapat ditunjukkan oleh elevasi muka air di dalam tabung vertikal yang disambung pada pipa (Bambang, 1993). H = z + p + V2... (2.5) γ 2g Dimana: p = tekanan pada titik A dan B (kn/m 2 ) V = kecepatan aliran pada titik A dan B (m/det) z = perbedaan ketinggian antara titik A dan B (m) γ = berat jenis fluida (kn/m 3 ) g = percepatan gravitasi = 9,81 m/det 2 Pada aliran zat cair ideal, garis tenaga mempunyai tinggi tetap yang menunjukkan jumlah dari tinggi elevasi, tinggi tekanan dan tinggi kecepatan. 24

Garis tekanan menunjukkan jumlah dari tinggi elevasi dan tinggi tekanan z + p/ yang bisa naik atau turun pada arah aliran dan tergantung pada luas tampangm aliran. Di titik A dimana tampang aliran lebih kecil dari titik B, mengingat VA lebih besar daripada VB. Akibatnya tinggi tekanan di A lebih kecil daripada di B. Gambar 2.2 Garis Tenaga dan Tekanan Pada Zat Cair Ideal Aplikasi persamaan Bernoulli untuk kedua titik di dalam medan aliran adalah: Z A + P A γ + V2 2g = Z B + P B Dimana: + V2 γ 2g P A dan P B = tekanan pada titik A dan B (kn/m 2 )... (2.6) V A dan V B = kecepatan aliran pada titik A dan B (m/det) Z A dan Z B = perbedaan ketinggian antara titik A dan B (m) γ = berat jenis fluida (kn/m 3 ) g = percepatan gravitasi = 9,81 m/det 2 Persamaan di atas digunakan jika diasumsikan bahwa jumlah tinggi elevasi, tinggi tekanan dan tinggi kecepatan di kedua titik adalah sama. Dengan demikian 25

garis tenaga pada aliran zat cair ideal adalah konstan.untuk zat cair riil (viskos), dalam aliran zat cair akan terjadi kehilangan tenaga yang harus diperhitungkan dalam aplikasi persamaan Bernoulli. Kehilangan tenaga hanya dapat terjadi karena adanya gesekan antara zat cair dan dinding batas (hf) atau karena adanya perubahan tampang lintang aliran (he). Kehilangan tenaga biasanya dinyatakan dalam tinggi zat cair. Maka persamaan Bernoulli di atas dapat ditulis menjadi persamaan baru, dimana dirumuskan sebagai: Z A + P A + V2 = Z γ 2g B + P B + V2 + f... ( 2.7) γ 2g Dimana: hf = kehilangan tekanan (m) P A dan P B = tekanan pada titik A dan B (kn/m 2 ) V A dan V B = kecepatan aliran pada titik A dan B (m/det) Z A dan Z B = perbedaan ketinggian antara titik A dan B (m) γ = berat jenis fluida (kn/m 3 ) g = percepatan gravitasi = 9,81 m/det 2 2.7 Aliran Laminer dan Turbulen Aliran viskos dapat dibedakan menjadi dua tipe yaitu aliran laminer dan turbulen. Dalam aliran laminer partikel-partikel zat cair bergerak teratur mengikuti lintasan yang saling sejajar. Aliran ini terjadi apabila kecepatan kecil dan kekentalan besar. Pengaruh kekentalan adalah sangat besar sehingga dapat meredam gangguan yang dapat menyebabkan aliran menjadi turbulen. Dengan berkurangnya kekentalan dan bertambahnya kecepatan aliran maka daya redam terhadap gangguan akan berkurang, yang sampai pada suatu batas tertentu akan menyebabkan terjadi perubahan aliran dari laminer ke turbulen. Pada aliran 26

turbulen gerak partikel-partikel zat cair tidak teratur. Aliran ini terjadi apabila kecepatan besar dan kekentalan zat cair kecil (Bambang, 1993). Menurut Reynolds, ada tiga faktor yang mempengaruhi keadaan aliran yaitu kekentalan zat cair µ(mu), rapat massa zat cair ρ(rho), dan diameter pipa D. Hubungan antara µ, ρ, dan D yang mempunyai dimensi sama dengan kecepatan adalah µ/ρd. Reynolds menunjukkan bahwa aliran dapat diklasifikasikan berdasarkan suatu angka tertentu. Angka tersebut diturunkan dengan membagi kecepatan aliran di dalam pipa dengan nilai µ/ρd, yang disebut dengan angka Reynolds (Bambang, 1993). Angka Reynolds mempunyai bentuk berikut: Re = V µ/ρd =ρdv µ atau Re =VD µ Dimana : Re = Reynolds number μ = viskositas dinamik (Pa.det) ρ = rapat massa zat cair (kg/m 3 ) D = diameter dalam pipa (m) v = kecepatan aliran dalam fluida (m/det)... (2.8) Berdasarkan pada percobaan aliran di dalam pipa, Reynolds menetapkan bahwa untuk angka Reynolds di bawah 2.000, gangguan aliran dapat diredam oleh kekentalan zat cair dan aliran dalam kondisi tersebut adalah laminer. Aliran akan turbulen apabila angka Reynolds lebih besar 4.000. Apabila angka Reynolds berada diantara kedua nilai tersebut ( 2000 < Re < 4000 ) aliran adalah transisi. Angka Reynolds pada kedua nilai di atas (Re = 2000 dan Re = 4000) disebut dengan batas kritis bawah dan kritis atas. 27

2.8 Kehilangan Tinggi Tekanan Kehilangan tinggi tekanan dapat berupa kehilangan mayor (mayor losses) dan kehilangan minor (minor losses). 2.8.1 Kehilangan Tinggi Tekanan Mayor Mayor losses terjadi sebagai akibat gesekan air dengan pipa. Kerugian head akibat gesekan dapat dihitung dengan menggunakan dari beberapa rumus berikut, yaitu: 2.8.1.1 Persamaan Darcy Weisbach Dalam dinamika fluida, persamaan Darcy-Weisbach adalah persamaan fenomenologika yang berkaitan dengan head loss, atau kehilangan tekanan akibat gesekan sepanjang pipa terhadap kecepatan aliran rata-rata. Persamaan ini terbentuk atas kontribusi Henry Darcy dan Julius Weisbach. Rumus Darcy-Weisbach merupakan dasar menghitung head turun untuk aliran fluida dalam pipa-pipa dan saluran (Herman, 1984). Persamaannya adalah: f = f L D V 2 2g... (2.9) Dimana: hf = kerugian head karena gesekan (m) f = faktor gesekan (diperoleh dari diagram Moody) D = diameter pipa (m) L = panjang pipa (m) V = kecepatan aliran fluida dalam pipa (m/det) g = percepatan gravitasi = 9,81 m/det2 28

Tabel 2.5 Kekasaran rata-rata pipa komersil (Frank, 1986) Bahan (dalam keadaan baru) ft Kekasaran (ε) mm Baja Keling 0,003-0,03 0,9-9,0 Beton 0,001-0,01 0,3-3,0 Bilah tahang kayu 0,0006-0,003 0,18-0,9 Beso Cor 0,00085 0,28 Besi berbalut-seng 0,0005 0,15 Besi-cor beraspal 0,0004 0,12 Baja kkomersial atau besi tempa 0,00015 0,046 Tabung/pipa tarik 0,000005 0,0015 Kaca "halus" "halus" Gambar 2.3 Diagram Moody Diagram Moody telah digunakan untuk menyelesaikan permasalahan aliran fluida di dalam pipa dengan menggunakan faktor gesekan pipa (f) dari rumus Darcy Weisbach. Untuk aliran laminar dimana bilangan Reynolds kurang dari 29

2000, faktor gesekan dihubungkan dengan bilangan Reynolds, dinyatakan dengan rumus: f = 64... (2.10) Re Untuk aliran turbulen dimana bilangan Reynolds lebih besar dari 4000, maka hubungan antara bilangan Reynolds, faktor gesekan dan kekasaran relatif menjadi lebih kompleks. Faktor gesekan untuk aliran turbulen dalam pipa didapatkan dari hasil eksperimen antara lain (Herman, 1986) : a. Untuk daerah complete roughness, rough pipes yaitu : 1f = 2,0 log 3,7 ε/d... (2.11) b. Untuk pipa sangat halus seperti gelas dan plastik, hubungan antara bilangan Reynolds dan faktor gesekan yaitu : 1. Blasius : f= 0,316 Re 0,25... (2.12) untuk Re = 3000 100.000 2. Von Karman : 1 f = 2,0 log Re f 2,51... (2.13) Untuk Re sampai dengan 3,10 6 c. Untuk pipa kasar, yaitu : = 2,0 log Re f 0.8... (2.13) Von Karman : 1 = 2,0 log d + 1,74... (2.14) f ε Dimana harga f tidak tergantung pada bilangan Reynolds. d. Untuk pipa antara kasar dan halus atau dikenal dengan daerah transisi yaitu : Corelbrook White : 1 f Dimana: Re = Bilangan Reynolds f = faktor gesekan ε = kekasaran pipa d = diameter pipa = 2,0 log ε/d 3,7 + 2,51 Re f... (2.15) 30

2.8.1.2 Persamaan Hazen Williams Rumus ini pada umumnya dipakai untuk menghitung kerugian head dalam pipa yang relatif sangat panjang seperti jalur pipa penyalur air minum. Bentuk umum persamaan Hazen Williams, yaitu: f = 10.666Q1.95 C 1.95 d4.95 L... (2.16) Dimana: hf = kerugian gesekan dalam pipa (m) Q = laju aliran dalam pipa (m3/det) L = panjang pipa (m) C = koefisien kekasaran pipa Hazen Williams d = diameter pipa (m) Tabel 2.6 Koefisien kekasaran Hazen Wiliam, C Jenis Pipa Koefisien C Pipa sangat halis 140 Pipa halus, semen, besi tulangan 130 Pipa baja dilas halus 120 Pipa baja dikeling halus 110 Pipa besi tulang tua 100 Pipa baja keling tua 95 Pipa tua 60-80 (Bambang,1993) 2.8.2 Kehilangan Tinggi Tekan Minor Rerugi kecil disebabkan (Frank, 1986) oleh: 1. Lubang masuk atau lubang keluar pipa; 31

2. Pemuaian atau penyusutan tiba-tiba; 3. Kelokan, siku, sambungan T, dan piting lain; 4. Katup yang terbuka atau sebagian tertutup; 5. Pemuaian atau penyusutan berangsur. Rerugi di atas mungkin tidak begitu kecil, misalnya katup yang tertutupsebagian dapat menyebabkan penurunan tekanan yang lebih besar daripada pipa yang panjang. Karena pola aliran dalam piting dan katup cukup rumit, teorinya sangat lemah. Rerugi ini biasanya diukur secara eksperimental dan dikorelasikan dengan parameter-parameter aliran pipa. Besarnya kerugian minor dirumuskan sebagai berikut: m = Σn. k. V2... (2.17) 2g Dimana: g = percepatan gravitasi (9,81 m/det2) v = kecepatan aliran fluida dalam pipa (m/det) k = koefisien kerugian Tabel 2.7 Kehilangan Tinggi Tekanan pada Katup, Alat Penyesuaian dan Pipa Harga K dalam h= k. V2 2g 1. Katup pintu - Terbuka penuh 0,19-3/4 terbuka 1,15-1/2 terbuka 5,6-1/4 terbuka 24 2. Katup bola, terbuka 10 3. Katup sudut, terbuka 5 32

4. Bengkokan 90ᵒ - Jari-jari pendek 0,9 - Jari-jari pertengahan 0,75 - Jari-jari panjang 0,6 5. Lengkungan pengembalian 180ᵒ 2,2 6. Bengkokan 45ᵒ 0,42 7. Bengkokan 22 1/2 ᵒ (45cm) 0,13 8. Sambungan T 1,25 9. Sambungan pengecil (katup pada ujung yang kecil) 0,25 10. Sambungan pembesar 0,25 v 1 2 v 2 2 /2g 11. Sambungan pengecil mulut lonceng 0,1 12. Lubang terbuka 1,8 2.9 Persamaan Empiris Untuk Aliran Didalam Pipa Seperti yang diuraikan sebelumnya bahwa permasalahan aliran fluida dalam pipa dapat diselesaikan dengan menggunakan persamaan Darcy-Weisbach dan Diagram Moody. Penggunaan rumus empiris juga dapat digunakan untuk menyelesaikan permasalahan aliran. Dalam hal ini digunakan dua model rumus yaitu persamaan Hazen Williams dan persamaan Manning. 1. Persamaan Hazen-Williams dengan menggunakan satuan international yaitu (Robert, 2002): V = 0.849CR 0.68 S 0.84... (2.18) Dimana : v = kecepatan aliran (m/det) 33

C = koefisien kekasaran pipa Hazen-Williams R = jari-jari hidrolis ; d/4 untuk pipa bundar s = slope dari gradient energi (Hl/L) 2. Persamaan Manning dengan satuan international yaitu (Robert, 2002): V = 1 n R2/3 S 1/2... (2.19) Dimana : n = koefisien kekasaran pipa Manning R = jari-jari hidrolis ; d/4 untuk pipa bundar s = slope dari gradient energi (Hl/L) Persamaan Hazen-Williams umumnya digunakan untuk menghitung head loss dalam pipa yang sangat panjang seperti jalur pipa penyedia air minum. Persamaan ini tidak dapat digunakan untuk zat cair lain selain air dan digunakan khusus untuk aliran yang bersifat turbulen. Persamaan Darcy-Weisbach secara teoritis tepat digunakan untuk semua rezim aliran dan semua jenis zat cair. Persamaan Manning biasanya digunakan untuk saluran terbuka (open channel flow). 2.10 Jaringan Pipa Pemakaian jaringan pipa dalam bidang teknik sipil terdapat pada sistem jaringan distribusi air minum. Sistem jaringan ini merupakan bagian yang paling mahal dari suatu perusahaan air minum. Oleh karena itu harus dibuat perencanaan yang teliti untuk mendapatkan sistem distribusi yang efisien. Jumlah atau debit air yang disediakan tergantung pada jumlah penduduk dan macam industri yang dilayani. Analisis jaringan pipa ini cukup rumit dan memerlukan perhitungan yang besar, oleh karena itu pemakaian komputer untuk analisis ini akan mengurangi kesulitan. Untuk jaringan kecil, pemakaian kalkulator untuk hitungan masih dilakukan. Ada beberapa metode untuk menyelesaikan perhitungan sistem jaringan pipa, diantaranya adalah metode Hardy-Cross dan metode matriks. 34

Aliran keluar dari sistem biasanya dianggap terjadi pada titik-titik simpul. Metode Hardy-Cross ini dilakukan secara iteratif. Pada awal hitungan ditetapkan debit aliran melalui masing-masing pipa secara sembarang. Kemudian dihitung debit aliran di semua pipa berdasarkan nilai awal tersebut. Prosedur hitungan diulangi lagi sampai persamaan kontinuitas di setiap titik simpul dipenuhi. Pada jaringan pipa harus dipenuhi persamaan kontinuitas dan tenaga (Bambang Triatmodjo, 1993: 91-92) yaitu : 1. Aliran di dalam pipa harus memenuhi hukum-hukum gesekan pipa untuk aliran dalam pipa tunggal. f = 8fL gπ 2 D 5 Q2... (2.34) 2. Aliran masuk ke dalam tiap-tiap simpul harus sama dengan aliran yang keluar. Q i = 0... (2.35) 3. Jumlah aljabar dari kehilangan tenaga dalam satu jaringan tertutup harus sama dengan nol f = 0... (2.36) 2.11 Prosedur Perhitungan Hardy-Cross Gambar 2.4 Skema Jaringan Perpipaan yang Dianalisa 35

Prosedur perhitungan dengan metode Hardy-Cross adalah sebagai berikut (Bambang, 1993): 1. Pilih pembagian debit melalui tiap-tiap pipa Qo hingga terpenuhi kontinuitas; 2. Hitung hf pada tiap pipa, hf = k.q 2 3. Jaringan pipa dibagi menjadi sejumlah jaringan tertutup (tiap pipa minimal masuk dalam satu jaringan); 4. Hitung Σhf tiap jaringan, jika pengaliran seimbang, Σhf = 0 5. Hitung nilai Σ 2kQ untuk tiap jaringan 6. Hitung koreksi debit Q = kq o 2 2kq... (2.37) Dimana : Qo = debit permisalan 7. Koreksi debit, Q = Qo + ΔQ, prosedur 1 6 diulangi hingga diperoleh Q 0 Q Pada suatu jaringan perpipaan harus dipenuhi ketentuan berikut: Perjumlahan tekanan disetiap circuit = 0 (nol) Aliran yang masuk pada setiap titik simpul = aliran keluar Persamaan Darcy Weisbach atau rumus eksponensial berlaku untuk masing-masing pipa. Analisis jaringan pipa ini cukup rumit dan memerlukan perhitungan yang besar, oleh karena itu pemakaian komputer untuk analisis ini akan mengurangi kesulitan. 2.12 Epanet 2.0 Menurut Rossman (2000), Epanet adalah program komputer yang menggambarkan simulasi hidrolis dan kecenderungan kualitas air yang mengalir di dalam jaringan pipa. Jaringan itu sendiri terdiri dari Pipa, Node (titik koneksi pipa), pompa, katub, dan tangki air atau reservoir. Epanet menjajaki aliran air di tiap pipa, kondisi tekanan air di tiap titik dan kondisi konsentrasi bahan kimia 36

yang mengalir di dalam pipa selama dalam periode pengaliran. Sebagai tambahan, usia air (water age) dan pelacakan sumber dapat juga disimulasikan. Epanet di design sebagai alat untuk mencapai dan mewujudkan pemahaman tentang pergerakan dan nasib kandungan air minum dalam jaringan distribusi. Juga dapat digunakan untuk berbagai analisa berbagai aplikasi jaringan distribusi. Sebagai contoh untuk pembuatan design, kalibrasi model hidrolis, analisa sisa khlor, dan analisa pelanggan. Epanet dapat membantu dalam memanage strategi untuk merealisasikan qualitas air dalam suatu system. Semua itu mencakup : Alternatif penggunaan sumber dalam berbagai sumber dalam satu sistem Alternatif pemompaan dlm penjadwalan pengisian/pengosongan tangki. Penggunaan treatment, misal khlorinasi pada tangki penyimpan Pen-target-an pembersihan pipa dan penggantiannya. Dijalankan dalam lingkungan windows, Epanet dapat terintegrasi untuk melakukan editing dalam pemasukan data, running simulasi dan melihat hasil running dalam berbagai bentuk (format), Sudah pula termasuk kode-kode yang berwarna pada peta, tabel data-data, grafik, serta citra kontur. 2.13 Software Pipe Flow Expert Menurut Daxesoft (2015), Software Pipe Flow Expert adalah aplikasi perangkat lunak yang berjalan pada sistem operasi Microsoft Windows. Software Pipe Flow Expert memiliki antarmuka intuitif yang membuatnya mudah bagi pengguna untuk mulai bekerja pada desain pipa mereka, yang dapat ditarik keluar pada grid isometrik 2D atau 3D. Software Pipe Flow Expert dirancang untuk membantu insinyur hari ini menganalisa dan memecahkan berbagai masalah hidrolik dimana laju aliran, kerugian tekanan dan persyaratan memompa seluruh jaringan pipa harus ditentukan. Software Pipe Flow Expert akan memungkinkan Anda untuk dengan mudah menarik keluar sistem pipa dan menganalisis kinerja sistem ketika aliran 37

terjadi. Pipa Arus Ahli menghitung aliran dan tekanan kondisi stabil seimbang dari sistem. Software ini akan memungkinkan Anda untuk melakukan analisis sistem alternatif dalam berbagai kondisi operasi. Hasil yang dilaporkan meliputi: Debit aliran untuk setiap pipa Kecepatan cairan untuk setiap pipa Nomor Reynolds Faktor gesekan Kehilangan tekanan gesekan Tekanan pada setiap node HGL nilai (Hydraulic Grade Line) Nilai Operasi Pompa Input dan menampilkan informasi sistem pada gambar Pipa Aliran Ahli dan di tabel hasil dapat ditampilkan dalam satuan metrik atau imperial sesuai preferensi Anda dan unit khusus untuk setiap item (seperti laju aliran) juga dapat dikonfigurasi dan diatur pada secara individual seperti yang diperlukan. Software Pipe Flow Expert telah dirancang untuk insinyur profesional yang membutuhkan alat yang ampuh yang memiliki terkemuka kelas, mudah digunakan dan antarmuka yang kuat yang membuatnya mudah untuk merancang dan menganalisis jaringan pipa. 38