aplikasi software watercad untuk perencanaan dan ... ?· kehilangan energi : - kehilangan tinggi...

Download Aplikasi Software Watercad untuk Perencanaan dan ... ?· kehilangan energi : - Kehilangan Tinggi Tekan…

Post on 24-Jun-2019

214 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • Aplikasi Software Watercad untuk Perencanaan dan Pengembangan

    Sistem Penyediaan Air Bersih PDAM Singosari

    Nevi Hidayati

    1, M. Janu Ismoyo

    2, Endang Purwati

    2

    1)Mahasiswa Program Sarjana Teknik Jurusan Pengairan Universitas Brawijaya

    2)Dosen Jurusan Teknik Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Teknik Pengairan Universitas Brawijaya-Malang, Jawa Timur, Indonesia

    Jln. MT.Haryono 167 Malang 65145 Indonesia e-mails: nevihidayati@yahoo.com

    ABSTRAK PDAM Singosari merupakan perusahaan daerah yang berfungsi untuk mensuplai

    kebutuhan air bersih untuk masyarakat. Namun, memiliki beberapa kendala dalam pelayanan,

    diantaranya: pertambahan jumlah penduduk, prosentase pelayanan, kehilangan air 35,57%, dan

    pemanfaatan debit yang belum optimal hanya sekitar 40 liter/detik.

    Kajian studi ini bertujuan untuk mengetahui proyeksi jumlah penduduk dan kebutuhan air

    bersih hingga tahun 2029. Dilakukan perencanaan pengembangan penyediaan air bersih pelayanan

    sumber awan hingga tahun 2029 dengan bantuan program WaterCAD v8i sesuai dengan

    perkembangan jumlah penduduk dan kondisi sumber air.

    Simulasi perencanaan pengembangan jaringan distribusi menggunakan bantuan program

    WaterCAD V8i dengan kondisi tidak permanen dan waktu simulasi 24 jam dengan interval 1 jam.

    Usaha perencanaan pengembangan yaitu meningkatkan pelayanan menjadi 45%, kecuali

    Desa Ardimulyo dengan jumlah penduduk konstan dengan pelayanan 79% dari jumlah penduduk.

    Selain itu, sangat penting untuk meminimalkan kehilangan air menjadi 30% dari total produksi,

    meningkatkan debit sumber awan yang semula sebesar 40 liter/detik hingga 70 liter/detik pada

    tahun 2029, pemasangan jaringan pipa baru dengan cara paralel pada pipa eksisting yang memiliki

    headloss gradient yang besar .

    Berdasarkan hasil akhir simulasi menggunakan program WaterCAD v8i, menunjukkan

    analisis mengenai kondisi hidraulika, komponen sistem distribusi pada kondisi pengembangan

    dengan hasil memenuhi persyaratan teknis perencanaan sistem jaringan distribusi pada umumnya.

    Kata kunci: air bersih, jaringan pipa, jaringan perpipaan, simulasi program, WaterCAD v8i

    ABSTRACT

    PDAM Singosari is a region company that has a function to supply clean water for society.

    Unfortunately, it has problems about service: population growth, the percentage of service, loss of

    water about 35,57% and the unoptimal utilization of discharge only about 40liters/s.

    The purpose of this study is to determine population growth and the need of clean water

    until the year 2029. The development planning of water supply in Sumber Awans region service

    were studied using WaterCAD v8i program until the year 2029, in related to the population growth

    and the condition of water source.

    Simulation of the development distribution network using WaterCAD v8i program were

    conducted under not permanent condition and simulation time 24 hours with intervals 1 hour.

    The effort to develop this planning is to improve service up to 45%, exept in Ardimulyo

    with constant population and service 79% of the total population. More over, it is important to

    minimize the water loss only for 30% of total production, increase sumber awans discharge from

    40 liters/s up to 70 liters/s in 2029, the installation of new pipelines with parallel method to the

    existing pipeline which have large headloss gradient.

    Based on the simulation result WaterCAD v8i, it has been shown that the analysis of

    hydraulic condition and the component system of the development condition were satisfied the

    requirement for the technical planning of distribution systems.

    Keywords: clean water, pipelines, piping, simulation program, WaterCAD v8i

    mailto:nevihidayati@yahoo.com
  • 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

    Air merupakan kebutuhan dasar

    manusia sehingga ketersediaannya sangat

    penting. Pemanfaatan air bersih tidak

    hanya terbatas untuk kebutuhan rumah

    tangga, melainkan juga untuk kebutuhan

    industri dan fasilitas umum.

    Pelayanan kebutuhan air bersih dari

    waktu ke waktu akan semakin meningkat

    akibat meningkatnya jumlah penduduk dan

    kondisi sosial. Begitu halnya dengan

    PDAM Singosari yang melakukan

    peningkatan pelayanan. PDAM Singosari

    saat ini hanya memanfaatkan potensi debit

    sumber awan sebesar 40 liter/detik,

    padahal potensi maksimum debit yang

    dapat dimanfaatkan mencapai 70

    liter/detik. Potensi tersebut memungkinkan

    PDAM melakukan pengembangan

    pelayanan distribusi.

    1.2. Identifikasi Masalah Seiring berkembangnya Kecamatan

    Singosari, jumlah penduduk akan

    mengalami peningkatan. Kondisi existing

    dengan pemanfaatan debit sebesar 40

    liter/detik dari sumber awan tidak

    mencukupi untuk kebutuhan air bersih di

    daerah pelayanan di masa mendatang.

    Permasalahan PDAM Singosari dalam

    pelayanan distribusi air bersih, meliputi :

    1. Cakupan pelayanan masih sekitar 20-30% dari jumlah penduduk di masing-

    masing desa terlayani.

    2. Kehilangan air sebesar 35,57% dari total produksi. Padahal harapan PDAM

    untuk kehilangan air maksimal harus

    30% dari total produksi.

    Dengan kondisi tersebut, maka PDAM

    Singosari melakukan upaya perencanaan

    pengembangan distribusi air bersih agar

    dapat memenuhi kebutuhan penduduk

    secara optimal dan merata.

    .

    1.3. Tujuan Tujuan dari diadakannya studi ini

    adalah sebagai berikut :

    1. Mengetahui proyeksi jumlah penduduk di daerah yang pelayanan sumber awan

    hingga tahun 2029.

    2. Mengetahui jumlah kebutuhan air bersih di daerah pelayanan sumber

    awan hingga tahun 2029.

    3. Mengetahui hasil perencanaan dan pengembangan sistem jaringan

    distribusi air bersih dengan bantuan

    program WaterCAD v8i.

    2. KAJIAN PUSTAKA 2.1. Proyeksi Pertumbuhan Jumlah

    Penduduk

    Penentuan kebutuhan air bersih di

    masa mendatang perlu memperhatikan

    keadaan yang ada pada saat ini dan

    proyeksi jumlah penduduk di masa

    mendatang. Metode yang digunakan untuk

    memproyeksikan jumlah penduduk di

    masa mendatang yaitu:

    1. Metode Aritmatik 2. Metode Geometrik 3. Metode Eksponensial

    2.2. Analisa Hidrolika Pada Sistem Jaringan Pipa Air Bersih

    a. Hukum Bernoulli

    Aliran dalam pipa memiliki tiga

    macam energi yang bekerja didalamnya,

    yaitu :

    1. Energi kecepatan

    2. Energi tekanan

    3. Energi ketinggian

    Hal tersebut dikenal dengan prinsip

    Bernoulli bahwa tinggi energi total pada

    sebuah penampang pipa adalah jumlah

    energi kecepatan, energi tekanan, dan

    energi ketinggian yang dapat ditulis

    sebagai berikut :

    ETot = Energi kecepatan + Energi tekanan

    + Energi ketinggian

    ETot = 2g

    V 2

    + w

    p+ h

    Menurut teori kekekalan energi dari

    hukum Bernoulli yaitu apabila tidak ada

    energi yang lolos atau diterima antara dua

    titik dalam satu sistem tertutup, maka

    energi totalnya tetap konstan. Hal tersebut

  • dapat dijelaskan pada gambar di halaman

    berikutnya:

    Gambar 2.1 Garis Tenaga dan Tekanan

    Sumber: Priyantoro (1991:7)

    Adapun Persamaan Bernoulli dalam

    gambar diatas dapat ditulis sebagai berikut

    (Priyantoro, 1991:8):

    dengan:

    w

    1

    p,

    w

    2

    p =Tinggi tekan di titik 1 dan 2

    (m)

    2g

    V2

    1,

    2g

    V2

    2=Tinggi energi dititik 1 dan 2

    (m)

    p1, p2 =Tekanan di titik 1 dan 2

    (kg/m2)

    w =Berat jenis air (kg/m3)

    V1,V2 =Kecepatan aliran di titik 1 dan

    2 (m/dt)

    g =Percepatan gravitasi (m/det2);

    h1, h2 =Tinggi elevasi di titik 1 dan 2

    dari garis yang ditinjau (m);

    hl =Kehilangan tinggi tekan dalam

    pipa (m)

    b. Hukum Kontinuitas

    Hukum kontinuitas yang dituliskan :

    Q1 = Q2

    A1.V1 = A2.V2

    dengan:

    Q1 = debit pada potongan 1(m3/det)

    Q2 = debit pada potongan 2 (m3/det)

    A1 = luas penampang pada potongan 1 (m2)

    A2 = luas penampang pada potongan 2 (m2)

    V1 = kecepatan pada potongan 1 (m/det)

    V2 = kecepatan pada potongan 2 (m/det)

    Pada aliran percabangan pipa juga

    berlaku hukum kontinuitas dimana debit

    yang masuk pada suatu pipa sama dengan

    debit yang keluar pipa. Hal tersebut

    diilustrasikan sebagai berikut:

    Q1 = Q2 + Q3

    A1.V1 = (A2.V2) + (A3.V3)

    dengan:

    Q1, Q2, Q3 =Debit yang mengalir pada

    penampang 1, 2 dan 3

    (m3/det)

    V1, V2, V3 =Kecepatan pada penampang

    1,2 dan 3 (m/det)

    c. Kehilangan Tekanan ( Head Loss)

    Secara umum didalam suatu instalasi

    jaringan pipa dikenal dua macam

    kehilangan energi :

    - Kehilangan Tinggi Tekan Mayor

    Terdapat beberapa teori dan formula

    untuk menghitung besarnya kehilangan

    tinggi tekan mayor ini yaitu dari Hazen-

    Williams, Darcy-Weisbach, Manning,

    Chezy, Colebrook-White dan Swamme-

    Jain. Dalam kajian ini digunakan

    persamaan Hazen-Williams (Haestad,

    2001:278) yaitu: 54,063,0354.0 SRACQ hw

    54,063,0354.0 SRCV hw

    dengan:

    V = Kecepatan aliran pada pipa (m/det)

    Chw = Koefisien kekasaran

    A = Luas penampang aliran (m2)

    Q = Debit aliran pada pipa (m3/det)

    S = Kemiringan hi