bab iii (9-9-2015)

PT. ARGA PASCA RENCANA ENGINEERING CONSULTANT

Laporan Hidrolika

DETAIL DESAIN PENYEDIAAN AIR BAKU KOTA MERAUKE DAN SEKITARNYA TAHAP II

BAB III

WATERCAD

3.1 Umum

Program WaterCAD merupakan produk dari Bentley dengan kemapuan dapat

menganalisa lebih dari 250 buah pipa dalam satu jaringan. Program tersebut memiliki

kemampuan interface yang mudah digunakan, dimana seluruh fasilitas sudah di sediakan berupa

menu pilihan yang dapat langsung di aplikasikan sesuai dengan fungsi dan jenis pekerjaan yang

dituju. Program waterCAD bisa bekerja pada sistem Windows 95, 98, 2000 dan XP keatas. Data

input yang diperlukan adalah berupa data debit kebutuhan, data ketersediaan air baku, data

distribusi air, peta dan teknis jaringan dimana nantinya akan diperoleh hasil output yang

memiliki sifat dan karakteristik yang meliputi debit air, kecepatan, tekanan dan kehilangan

tekanan.

3.2 Kegunaan WaterCAD

Kegunaan program WaterCAD antara lain:

1. Menganalisa sistem jaringan distribusi air pada satu kondisi waktu tertentu dari jaringan

pada aliran tetap dengan mengunakan pompa, tangki dan pintu pengontrol (katup).

2. Memberikan tahapan-tahapan periodisasi dari simulasi jaringan perpipaan terhadap

adanya air maupun pemberian air yang bervariasi menurut waktu.

3. Menganalisa kualitas air pada sistem distribusi air baku dan mengkalkulasi adanya

kehilangan dari satu unsuk kimia selama distribusi berlangsung.

4. Menganalisa jaringan pada saat kondisi ekstrim untuk keperluan pemadaman kebakaran

(fire flow analysis)

5. Menghitung biaya konstruksi dan alternatif jaringan distribusi air baku yang dibuat.


Laporan Hidrolika


Pada Detail Desain Penyediaan Air Baku Kota Merauke dan Sekitarnya Tahap II program

WaterCAD digunakan untuk menganalisa distribusi air baku yang dialirkan dari Sungai Maro

pada Desa Mimi sampai dengan Kabupaten Merauke.

3.3 Komponen-Komponen WaterCAD

WaterCAD memodelkan sistem distibusi air sebagai kumpulan garis yang menghubungkan

node-node. Garis yang menggambarkan pipa, pompa dan katub kontrol. Node menggambarkan

sambungan, tangki, dan reservoir yang kemudian dihubungkan menjadi satu dan membentuk

suatu jaringan air, dijabarkan sebagai berikut:

1. Pipa (Pipe)

Untuk membuat model diperlukan informasi data yang akurat mengenai jaringan pipa

yang telah ada, yaitu untuk jenis pipa, diameter, panjang pipa dan minor loses pada pipa.

Untuk jenis pipa dapat dilihat dari angka kekasaran pipa (dalam persamaan Hazen

William dinotasikan lambang C) yang kemudian akan dimasukkan dalam persamaan

kecepatan aliran dalam Hazen William.

Tabel 3.1. Nilai Kekasaran Pipa (C)


Laporan Hidrolika


V=0 ,354 CI0 , 54 D0 , 63(1)

Dimana

V : kecepatan aliran (m/dt)

C : koefisien kekerasan relatif Hazen-Williams

D : garis tengah pipa (m)

I : kemiringan gradien hidraulik

I=hf

L= f

V 2

2 gD (2)

Hf : head losses

L : panjang pipa (m)

f : faktor gesekan pada pipa

g : percepatan gravitasi (9,8 m/detik2)

Perlu juga diperhatikan besar kehilangan yang terjadi disepanjang pipa akibat tekanan

yang terjadi sepanjang pipa yang sering disebut Major Losses (kehilangan tekanan akibat

gesekan air sepanjang pipa) dan Minor Losses (kehilangan tekanan akibat perubahan

penampang pia, belokan, sambungan)

Data diameter dan jenis pipa ini akan berpengaruh terhadap headloss yang terjadi

sepanjang pipa tersebut. Sedangkan data mengenai panjang pipa yang menghubungkan antar

node berpengaruh terhadap headloss yang terjadi dalam pipa. Dengan mengacu pada

persamaan

h f=fLV 2

2 gD(3)

dimana:


Laporan Hidrolika


f : faktor gesekan pada pipa

L : panjang pipa (m)

D : diameter pipa (m)

V : kecepatan rencana (m/dt)

g : percepatan gravitasi (9,8 m/dt^2)

Kehilangan tekanan minor akibat belokan, percabangan, sambungan dan lain-lain

(aksesoris) dalam hal simulasi umumnya tidak dihitung secara detail, bahkan untuk beberapa

kehilangan tekanan di aksesoris diabaikan karena hf-nya terlalu kecil. Bila terjadi belokan

dan perlu dilakukan perhitungan minor losses dengan persamaan

h f=KbV 2

2 g (4)

dimana:

Kb : koefisien kehilangan tenaga pada belokan (lihat tabel)

g : percepatan gravitasi (9,8 m/dt^2)

V : kecepatan rencana (m/dt)

Tabel 3.2. Nilai Koefisien Kehilangan Tenaga Pada Belokan

2. Pompa


Laporan Hidrolika


Data ini memperlihatkan kebutuhan daya pompa agar sistem distribusi dapat

berjalan dengan baik. Data yang dimasukkan pada titik ini akan berpengaruh pada semua

tekanan pada semua node yang ada pada sistem jaringan distribusi. Data yang masuk

dimasukkan berupa head pompa, efisiensi pompa, serta daya pompa. Dengan rumus dasar

pompa yang digunakan

Hsis=ha+∆ hp+hl+ vd2

2g(5)

Dimana:

Hsis : Head sistem pompa (m)

ha : Head statis total (m)

Δhp : Perbedaan head tekanan yang bekerja pada kedua permukaan (m),

Δhp = hp2 – hp1

hl : Berbagai kerugian head di pipa, katup, belokan, sambungan, dll (m)

vd2/2g : Head kecepatan keluar (m)

g : Percepatan gravitasi (9,81 m/s2)

3. Reservoir

Reservoir berfungsi node batas untuk kontrol awal gradien hidrolis suatu sistem

distribusi sekaligus sebagai penyuplai air dengan kapasitas besar dan HGL yang besar

pula. Nilai gradient hidrolis (HGL) pada reservoir dapat di tentukan dengan nilai konstan,

dimana HGL ini diset untuk dapat melayani seluruh area pelayanan yang mengambil air

dari suplai reservoir ini.

Dalam pemodelan jaringan sistem distribusi, reservoir ini dapat berupa Sumber

air, clear well, IPAM, dapat juga berupa titik injeksi air/supplai air ke dalam sistem

distribusi jika dalam pemodelan tersebut sistem mendapatkan air dari supplai pipa utama

meskipun dalam kondisi sebenarnya di lapangan tidak ada reservoir, dengan ketinggian


Laporan Hidrolika


HGL tertentu. Dalam hal ini reservoir berfungsi sebagai titik acuan untuk mengontrol

tekanan dalam sistem.

4. Tangki Storage

Dalam suatu pemodelan, storage tank ini juga berfungsi sebagai node batas,

namun yang membedakan dengan reservoir adalah HGL yang terjadi dalam tangki ini

berfluktuasi tergantung keluar masuknya air. Volume storage tank ini umumnya terbatas,

sehingga pada kondisi tertentu tangki ini dapat berisi penuh dan dapat kosong sama

sekali.

Beberapa model tangki storage yang dapat ditemui di sistem distribusi antara lain:

- Tangki yang terdapat pada sistem dengan kondisi langsung tersambung pada sistem

dengan permukaan yang bebas.

- Tangki storage yang berupa tangki tekan (hydropneumatic) tersambung dengan

sistem distribusi, disini air akan mengalami peningkatan HGL karena adanya

peningkatan tekanan dalam tangki.

- Elevated reservoir, dimana air masuk ke tangki storage dengan jalan pemompaan,

yang selanjutnya air akan masuk ke sistem distribusi dengan cara gravitasi dengan

HGL sesuai ketinggian elevated reservoir.

5. Junction (node)

Junction merupakan representasi pertemuan/ penyambungan 2 atau lebih pipa

(penyambungan umumnya dilakukan dengan adanya fitting), dengan komponen

terpenting dalam junction adalah elevasi.

Elevasi merupakan faktor yang menentukan dalam sistem pemodelan jaringan

distribusi, karena sangat berpengaruh pada HGL yang terjadi pada model yang kita buat.

suatu pemodelan perlu menentukan salah satu acuan/ dasar penentuan elevasi, dengan


Laporan Hidrolika


melakukan beberapa kalibrasi sehingga nantinya tidak membingungkan dalam melakukan

pemodelan dan analisa. Node dibuat dengan pedoman sebagai berikut:

- Setiap percabangan pipa

- Penggantian atau perubahan diameter

- Setiap terdapat tapping

- menggambarkan letak valve

6. Valve (percabangan)

Data masukan untuk elemen ini berupa jenis valve/katup, besarnya bukaan valve

(status valve). Data masukan tersebut akan berpengaruh terhadap sistem hidrolis dalam

sistem distribusi. Pengontrolan valve ini disesuaikan dengan kondisi lapangan. Peletakan

valve juga disesuaikan dengan letaknya di lapangan.

7. Tipe Simulasi

perbaikan dan evaluasi model tergantung pada tujuan. Ada dua tipe simulasi dasar yang

sering digunakan, yaitu:

- Steady State Simulation

tekanan, pengoperasian pompa maupun posisi valve. Dimana diasumsikan batasan

kondisi dalam sistem tidak terjadi perubahan terhadap waktu

- Extended Period Simulation

Perhitungan dalam model yang mempertimbangan perubahan dinamis dalam sistem

pada jangka waktu tertentu

.


Laporan Hidrolika


3.4 Penggunaan Program WaterCAD

1. Persiapan Data-Data

Beberapa data yang dibutuhkan untuk menganalisis project pada WaterCAD adalah

seperti:

- Gambar peta jaringan, peta sambungan (node), peta lokasi reservoir, dan peta kontur

dalam bentuk .DWX

- Data penggunaan pipa, mencakup dimensi pipa dan material dasar pipa

- Data debit sebagai kebutuhan dasar aliran

2. Memulai Project Baru

Memasuki halaman kerja program WAterCAD yang terdapat pada Dekstop dengan

meng-klik icon program WaterCAD (gambar 3.1.) , sampai masuk pada halaman baru

program WaterCAD

Gambar 3.1. Icon WaterCAD


Laporan Hidrolika


Gambar 3.2. Tampilan Awal WaterCAD

3. Melakukan Pengaturan Awal

Pengaturan awal yang dilakukan adalah menentukan dimensi dan satuan yang akan

digunakan pada project yaitu dengan masuk pada menu tools kemudian option. Pada

pilihan Drawing dilakukan pengaturan besar perbandingan skala yang akan dipakai

dalam project, sedangkan untuk pengaturan satuan dilakukan pada pilihan units.

Untuk units dalam WaterCAD disediakan dalam 2 (dua) versi yaitu SI (System

International) dan US (US Costumary).


Laporan Hidrolika


Gambar 3.3. Tampilan Pilihan Pengaturan Awal

4. Membuat Layout Jaringan

Dimulai dengan memasukkan gambar peta jaringan yang telah direncanakan. Gambar

yang dimaksud adalah gambar peta jarngan air dalam bentuk file dwx. Memasukkan

gambar pada program waterCAD melalui dialog Background Layers lalu pilih new

dan masukkan gambar yang telah direncanakan untuk dibuat jaringannya. Setelah

memassukkan gambar selesai dilakukan, kemudian akan dibuat jaringan dengan

menggunakan icon-icon atau komponen-komponen dalam WaterCAD yaitu node

sabagai sambungan yang disambung dengan pipa, dilengkapi dengan penambahan

reservoir, pompa, dan tangki dengan letak sesuai dnegan yang direncanakan.


Laporan Hidrolika


5. Menginput Data-Data Pada Jaringan Air

Ketika sketsa jaringan telah dibuat sesuai dengan yang direncanakan selanjutnya

adalah memasukkan atau menginput data-data yang sudah terlebih dahulu

dipersiapkan, data-data yang wajib diinput adalah sebagai berikut:

a. Data-Data Penggunaan Pipa

Dilakukan pada dialog table flex dan pilihan pipe. Pada tabel tersebut terdapat

beberapa pilihan yang harus diisi sesuai dengan pipa yang direncanakan, yaitu:

- Dimensi pipa

- Jenis pipa yang digunakan dengan nilai koefisien Hazen Williams yang sudah

ditentukan

- Panjang pipa

Gambar 3.4. Dialog Pipe pada Table Flex

Ketiganya juga tidak lupa disesuaikan units/satuan yang digunakan untuk

diformat sesuai dengan yang direncanakan.

b. Data-Data Sambungan


Laporan Hidrolika


Dilakukan sama dengan pipa yaitu pada dialog table flex tetapi dengan pilihan

junction. Dimana memiliki pilihan yang berbeda untuk diisi yaitu:

- Elevasi titik sambungan

- Besarnya kebutuhan air tiap titik sambungan, dimana khusus untuk pilihan ini

dilakukan terlebih dahulu penginputan data pada dialog Demand Control

Centre.

Gambar 3.5. Dialog Junction pada Table Flex


Laporan Hidrolika


Gambar 3.6. Penggunaan Demand Control Centre

c. Data-Data Pompa

Dilakukan peng-inputan data yang dilakukan pada dialog properties pump dimana

dengan meng-klik icon pump pada jaringan. Data-data yang perlu diisi adalah

sebagai berikut:

- Elevasi ketinggian pompa diletakkan

- Kelengkapan pompa yaitu besar aliran yang aka dialirkan (flow) dan tinggi air

akan dinaikkan oleh pompa (head) pada dialog pump definition


Laporan Hidrolika


Gambar 3.6. Properties Untuk Pompa

Gambar 3.7. Pump Definiton


Laporan Hidrolika


6. Run Hasil Analisa Jaringan

Setelah semua data di-input dalam dialog dan sesuai denganyang direncanakan lalu

dilakukan running analysis untuk mendapatkan hasil yang diinginkan.

Gambar 3.8. Icon yang Digunakan Untuk Running Analysis

bab iii (9-9-2015)

Documents