BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Air merupakan kebutuhan pokok bagi kehidupan manusia. Manusia membutuhkan air dalam kuantitas dan kualitas tertentu dalam melakukan aktivitas dan menopang kehidupannya. Di beberapa daerah, meningkatnya kebutuhan akan air bersih tidak diikuti dengan peningkatan kapasitas jaringan, penyediaan, dan pelayanan air dengan baik. Hal tersebut telah menimbulkan suatu kesulitan di mana air bersih yang tersedia tidak cukup bagi manusia yang membutuhkannya. Salah satu pusat aktivitas manusia yang membutuhkan banyak air untuk menjalankan kegiatannya adalah gedung. Dalam suatu gedung, manusia menggunakan air untuk minum, memasak, dan untuk kebutuhan di kamar mandi. Air bersih yang dibutuhkan pada suatu gedung bergantung pada jumlah orang yang melakukan aktivitas di dalamnya. 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. Perbedaan tinggi tiap lantai gedung dari permukaan tanah pada gedung bertingkat tidak sama, ini menyebabkan besar tekanan air bersih yang keluar dari alat plumbing pada tiap lantai tidak sama. Untuk menghasilkan tekanan dan debit air yang optimal dibutuhkan perancangan instalasi yang baik. Untuk mengatasi keadaan ini, diperlukan pembangunan sistem distribusi air yang baik untuk menjamin ketersediaan air bersih bagi konsumen dan evaluasi 1
2 terhadap sistem penyediaan air bersih yang ada sekarang ini, terutama sistem jaringan pipa distribusinya. Hal ini dilakukan untuk mengetahui kendala-kendala yang mungkin terjadi pada jaringan pipa distribusi sehingga hal tersebut menyebabkan ketidaklancaran pendistribusian air bersih ke tiap lantai. Pasokan air ke konsumen umumnya dilakukan melalui jaringan pipa distribusi air yang biasanya sangat kompleks dalam suatu gedung. Sistem distribusi air bersih umumnya merupakan suatu jaringan perpipaan yang tersusun atas sistem pipa, pompa dan perlengkapan lainnya. Kompleksitas dari jaringan perpipaan ini menghadirkan masalah dalam distribusi debit dan tekanan yang berkaitan dengan kriteria hidrolis yang harus terpenuhi dalam sistem pengaliran air bersih. Untuk menyelesaikan masalah tersebut diperlukan suatu model sistem jaringan pipa distribusi air yang melibatkan pengetahuan yang menyangkut persamaanpersamaan dalam hidrolika saluran tertutup. Persamaan dasar yang terkait dengan hidrolika ini adalah persamaan kontinuitas dan kekekalan energi. Di samping itu diperlukan juga persamaan lain, yaitu persamaan kehilangan tekanan (headloss). Dengan menggabungkan persamaan-persamaan tersebut dapat dibangun suatu sistem persamaan yang menggambarkan sistem jaringan pipa distribusi air bersih. Dalam perencanaan suatu bangunan bertingkat 3 (tiga) diperlukan suatu rancangan hidrolika tersendiri untuk menganalisis tercapainya kebutuhan air yang merata pada setiap lantai dengan elevasi dan tekanan yang berbeda. Pada tugas akhir ini penulis melakukan studi pada gedung bertingkat 3 (tiga) untuk menganalisis perencanaan plumbing sesuai dengan perhitungan struktur yang telah ada. Analisis
3 sistem pendistribusian air pada gedung bertingkat 3 (tiga) membutuhkan koreksi dan ketelitian dalam perencanaannya, agar kontinuitas kebutuhan air setiap lantai dapat terpenuhi. Untuk mempermudah perencanaan instalasi plumbing, penulis menggunakan software EPANET 2.0. Penulis tertarik meggunakan software EPANET 2.0 karena dengan software ini, dapat mempermudah penulis untuk menghitung debit, kapasitas aliran, kehilangan tekanan (headloss), dan kecepatan aliran. Perhitungan distribusi air menggunakan software EPANET 2.0 dapat dilakukan dengan lebih cepat, mudah, dan akurat dibandingkan dengan melakukan perhitungan step by step secara manual. EPANET 2.0 adalah sebuah software yang dapat melakukan simulasi model sistem distribusi air pada jaringan pipa. EPANET 2.0 memodelkan sistem distribusi air sebagai kumpulan node yang dihubungkan oleh link. Link yang dimaksud adalah pipa, pompa, dan katup (valve). Dengan menggunakan EPANET 2.0, dapat terlihat secara menyeluruh gambaran aliran air yang terjadi pada perpipaan distribusi pada waktu yang berkelanjutan. Sehingga dengan demikian dapat dilakukan evaluasi yang komprehensif terhadap sistem distribusi pada jaringan pipa. Untuk dapat menjalankan simulasi dengan software EPANET 2.0 diperlukan data-data pendukung seperti: peta jaringan, posisi aksesoris, diameter, panjang dan jenis pipa, jenis-jenis katup (valve), dan kebutuhan debit pada tiap node.
4 1.2. Maksud dan Tujuan Maksud Maksud dari tugas akhir ini adalah untuk menganalisis sistem pendistribusian air bersih pada bangunan bertingkat 3 (tiga). Analisis dilakukan dengan melihat jumlah debit aliran, tekanan, dan headloss, dari hasil perhitungan step by step dengan analisis hydraulic dan hasil perhitungan dari software EPANET 2.0. Tujuan Tujuan penyusunan tugas akhir ini yaitu: a. Penerapan ilmu hidrolika khususnya mengenai saluran tertutup untuk jaringan air pada gedung bertingkat. b. Menentukan kapasitas kebutuhan dalam suatu gedung sesuai dengan fungsinya. c. Menentukan jenis pompa yang mampu memenuhi kebutuhan pemakaian air. d. Dapat mengontrol nilai head perhitungan manual dengan bantuan software EPANET 2.0.
5 1.3. Ruang Lingkup Pada tugas akhir ini penulis akan membahas mengenai analisis pendistribusian air bersih pada bangunan bertingkat 3 (tiga). Ruang lingkup yang akan dibahas pada tugas akhir ini, yaitu: 1. Menghitung kebutuhan debit air. 2. Menghitung kebutuhan tekanan aliran air bersih pada tiap lantai. 3. Menghitung headloss yang terjadi pada tiap pipa. 4. Menganalisis pompa yang dibutuhkan pada pendistribusian air bersih. 5. Pemodelan jaringan distribusi air bersih dengan menggunakan software EPANET 2.0. 1.4. Metodologi Penelitian Dalam menganalisis hasil studi ini maka penulis mencari bahan-bahan dan data-data yang diperlukan melalui: 1. Mengumpulkan literatur dari beberapa buku yang berkaitan dengan air bersih dan perpipaan. 2. Mengumpulkan data-data yang diperlukan terdiri dari: a. Data Primer Merupakan data kondisi jaringan dan aliran air bersih yang direncanakan. Data primer yang dibutuhkan antara lain: - Peta jaringan pipa air bersih - Ukuran dan jenis pipa yang digunakan - Volume reservoir - Karakteristik pompa
6 b. Data Sekunder Merupakan data yang diperoleh dari perencanaan bangunan bertingkat 3 (tiga). Data sekunder ini meliputi: - Denah bangunan - Potongan bangunan - Jumlah karyawan, dan lain-lain. 3. Pengolahan Data Untuk pengolahan data dalam tugas akhir ini, hasil perencanaan akan dimasukkan dalam analisis hidraulik dengan menggunakan software EPANET 2.0. Secara umum tahapan dalam analisis jaringan pipa memakai formula Hazen - Williams, Darcy - Weisbach, dan Chezy - Manning, yang juga digunakan dalam EPANET 2.0. a. Hazen Williams Persamaan Hazen Williams dapat ditulis sebagai: Q = C u C HW d 2.63 i 0.54...(1.1) Dengan C u = 0.2785, atau persamaan dapat ditulis sebagai: Q = 0.2785C HW d 2.63 i 0.54...(1.2) dengan, C HW : koefisien Hazen - Williams. Harga C HW berkisar antara 110 hingga 140 untuk pipa normal dan baru. Untuk pipa yang sudah kropos (tuberculoted), harga C HW turun mencapai 90 atau 80 atau bahkan 50 untuk pipa baja dengan lapisan. Satuan C HW = m 0.37 /s. i : kemiringan atau slope garis tengah ( )
7 D Q : diameter pipa : debit aliran Kehilangan energi berdasarkan persamaan Hazen Williams dapat ditulis dalam satuan matrik sebagai: * +...(1.3) b. Persamaan Darcy Weisbach Dengan rumus Chezy: V = C...(1.4) Dengan S = h f /L, R = d /4 untuk pipa dan nilai C =, maka dapat menghasilkan persamaan:...(1.5) dimana, h f = kehilangan energi akibat gesekan dalam pipa, f = koefisien gesek Darcy Weisbach (nilai harga f bergantung pada nilai Re), L = panjang pipa, d = diameter dalam pipa, V = kecepatan rata-rata aliran dalam pipa, g = kecepatan gravitasi bumi. Kehilangan energi berdasarkan persamaan Darcy - Weisbach dapat ditulis dalam satuan matrik sebagai:...(1.6)
8 c. Penggunaan software EPANET 2.0. Langkah penggunaan software EPANET 2.0 dengan menggambar jaringan pipa, memasukkan jenis pipa yang digunakan, dan parameter-parameter lain (seperti volume reservoir, head pompa, jari-jari elbow dan lain-lain). Selanjutnya kita melakukan eksekusi pada software dan software akan melakukan analisis data-data yang di-input dan menghasilkan parameter-parameter yang diinginkan antara lain debit, tekanan aliran air, headloss yang terjadi, analisis pompa yang dibutuhkan, dll. 4. Membandingkan hasil dari perhitungan menggunakan software EPANET 2.0 dengan perhitungan secara manual.
9 1.5. Sistematika Penulisan 1. Pendahuluan Merupakan bingkai studi atau rancangan yang akan dilakukan meliputi latar belakang, maksud dan tujuan, ruang lingkup pembahasan dan metodologi penulisan. 2. Tinjauan Pustaka Merupakan penguraian berbagai literatur yang berkaitan dengan penelitian. Di dalamnya meliputi tentang air bersih, perpipaan, dan perhitungan sistem jaringan pipa. 3. Gambaran Objek Studi Merupakan deskripsi dari kondisi fisik bangunan yang direncanakan, meliputi instalasi/sistem plumbing. Dalam hal ini akan diuraikan mengenai jumlah karyawan dan debit yang dibutuhkan untuk menjalankan aktivitasnya. 4. Metodologi Penelitian Merupakan penguraian mengenai instalasi pipa air bersih dan perhitungan debit air yang dikeluarkan, serta jenis perpipaan yang digunakan. 5. Hasil dan Pembahasan Memaparkan analisis dan hasil yang diperoleh dari evaluasi jaringan distribusi pipa air bersih, dengan software EPANET 2.0. 6. Kesimpulan dan Saran Kesimpulan berisikan rangkuman dan solusi-solusi dari pembahasan masalah. Saran merupakan ide-ide penulis untuk mengatasi masalah yang terjadi.