TINJAUAN PUSTAKA
II- 9 1. Kebutuhan rata - rata
Pemakaian air rata-rata menggunakan persamaan berikut:
Qh = Qd
T (2.10)
Dimana :
Qh = Pemakaiaan air rata-rata (m3/jam) Qd = Pemakaian air rata-rata sehari (m3) T = Jangka waktu pemakaian (jam) 2. Kebutuhan harian maksimum
Kebutuhan air harian dengan menggunakan rumus:
Kebutuhan air per hari = Jumlah penduduk x kebutuhan rata-rata per hari 3. Kebutuhan pada jam puncak
Jam puncak merupakan jam dimana terjadi pemakaian air terbesar. Faktor jam puncak mempunyai nilai yang berbalik dengan jumlah penduduk. Semakin tinggi jumlah penduduk maka besarnya faktor jam puncak akan semakin kecil. Hal terjadi karena dengan bertambahnya jumlah penduduk maka aktivitas penduduk tersebut semakin beragam sehingga fluktuasi pemakaian air makin kecil (Soufyan, Takeo. 2005).
Kebutuhan air harian maksimum dan jam puncak dihitung berdasarkan kebutuhan dasar dan nilai kebocoran dengan pendekatan sebagai berikut :
Qh-max = C1 . Qh (2.11)
dimana : Qh = pemakaian air (m /dtk)
C1 = konstanta yang bernilai antara 1,2 – 2,0 Qh-max = pemakaian air jam puncak (m3/detik)
2.11 Sistem Penyediaan Air Bersih
Menurut Kalensun et al., (2016) bahwa dalam sistem penyediaan air bersih, terdapat tiga hal yang penting, yaitu bangunan pengambilan, sistem transmisi air bersih, dan sistem distribusi air bersih.
2.11.1 Bangunan Pengambilan
Bangunan pengambilan air baku untuk penyediaan air bersih disebut dengan bangunan penangkap air atau intake.
2.11.2 Sistem Transmisi Air Bersih
Sistem transmisi air bersih adalah sistem perpipaan dari bangunan pengambilan air baku ke bangunan pengolahan air bersih.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
II-10
2.11.3. Sistem DistribusiSistem distribusi air bersih adalah pendistribusian atau pembagian air melalui sistem perpipaan dari bangunan pengolahan (reservoir) kedaerah pelayanan (konsumen).
2.11.3. Sistem Distribusi
Sistem distribusi air bersih adalah pendistribusian atau pembagian air melalui sistem perpipaan dari bangunan pengolahan (reservoir) kedaerah pelayanan (konsumen).
2.12 Konsep Dasar Aliran Fluida
Untuk aliran fluida dalam pipa khususnya untuk air terdapat kondisi yang harus diperhatikan dan menjadi prinsip utama, kondisi fluida tersebut adalah fluida merupakan fluida inkompresibel, fluida dalam keadaan steady dan seragam. Menurut Larry, Wiley dan Sons (2004), dijelaskan bahwa :
Q = V x A (2-12)
Dimana:
Q = laju aliran (m3/s)
A = luas penampang aliran (m2) V = kecepatan aliran (m/s)
Menurut Larry (2004), untuk aliran steady dan seragam dalam pipa dengan diameter pipa konstan pada waktu yang sama berlaku:
V1 × A1 =V2 × A2 (2-13) Di mana:
V1 = kecepatan awal di dalam pipa (m/s)
A1 = adalah luas penampang saluran pada awal pipa (m2) V2 = kecepatan akhir di dalam pipa (m/s),
A2 = luas penampang saluran pada akhir pipa (m2).
2.13 Analisis Jaringan Pipa dengan Metode Hardy Cross
Dianggap bahwa karakteristik pipa dan aliran yang masuk dan meninggalkan jaringan pipa diketahui dan akan dihitung debit pada setiap elemen dari jaringan tersebut. Jka tekanan pada seluruh jaringan juga dihitung maka tinggi tekanan pada satu titik harus diketahui (Triatmodjo, 2010 dalam Pratama, 2018).
Persamaan (2-14) Prosedur perhitungan dengan metode Hardy Cross adalah sebagai berikut : 1. Pilih pembagian debit melalui tiap-tiap pipa Q0 hingga terpenuhi syarat kontinuitas.
2. Hitung kehilangan tenaga pada tiap pipa dengan rumus : hf=K.Q2
3. Jaringan pipa dibagi menjadi sejumlah jaring tertutup sedemikian sehingga tiap pipa termasuk dalam paling sedikit satu jaring.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
II-11
4. Hitung jumlah kerugian tinggi tenaga sekeliling tiap-tiap jaring, yaitu Σ hf. Jika pengaliranseimbang maka Σ hf = 0.
5. Hitung nilai Σ |2kQ| untuk tiap jaring.
6. Pada tiap jaring diadakan koreksi debit ΔQ, supaya kehilangan tinggi tenaga dalam jaring seimbang.Adapun koreksinya adalah sebagai berikut:
Δ 𝑸= 𝒌𝑸₀² |𝟐𝒌 𝑸₀|
7. Dengan debit yang telah dikoreksi sebesa rQ = Qo+ΔQ, prosedur dari 1 sampai 6 diulangi hingga akhirnya ΔQ ≈ 0, dengan Q adalah debit sebenarnya, Qo adalah debit yang dimisalkan dan ΔQ adalah debit koreksi.
Pada jaringan pipa harus dipenuhi persamaan kontinyuitas dan tenaga yaitu :
1. Aliran di dalam pipa harus memenuhi hukum-hukum gesekan pipa untuk aliran dalam pipa tunggal : hf = 𝟖ƒ𝑳𝒈𝝅²𝑫⁵Q2
2. Aliran masuk ke dalam tiap-tiap titik simpul harus sama dengan aliran yang keluar.
ΣQi = 0
1. Jumlah aljabar dari kehilangan tenaga dalam satu jaringan tertutup harus sama dengan Σhf =0
2.14 Proyeksi Penduduk
Proyeksi penduduk diperlukan dalam perancangan instalasi pengolahan air minum dan pengembangan jaringan pipa distribusi yang akan digunakan dalam jangka waktu yang panjang. Hal ini penting dilakukan agar bangunan tersebut dapat digunakan sesuai dengan periode desain yang telah direncanakan dan tidak menimbulkan masalah pada masa yang akan datang. Begitu juga hal nya dalam mendesain instalasi pengolahan air minum bagi penduduk di suatu wilayah studi, maka jumlah penduduk haruslah diketahui.
2.14.1 Metode Proyeksi Penduduk
Metode proyeksi penduduk merupakan metode yang digunakan untuk mengetahui jumlah penduduk pada masa yang akan datang. Adapun metode proyeksi penduduk yang dapat digunakan adalah, metode Aritmatika/linear, metode Geometri, dan metode Eksponensial. Setelah mengetahui pertumbuhan penduduk berdasarkan ketiga metode tersebut, maka akan terpilihlah metode proyeksi penduduk terpilih, dimana R mendekati 1.
2.14.2 Metode Aritmatika/Linear
Metode ini didasarkan pada angka kenaikan penduduk rata-rata setiap tahun. Metode ini digunakan jika data berkala menunjukkan jumlah penambahan yang relatif sama setiap tahunnya. Persamaan umumnya adalah:
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
II-12
Y = a + bXa = ∑𝑌−𝑏(∑𝑥)
𝑛
b = 𝑛(∑𝑥)−(∑𝑥)(∑𝑌)
𝑛(∑𝑋2)−(∑𝑋)2 (2-15)
dimana:
Y = nilai variabel Y berdasarkan garis regresi, populasi ke-n X = nilai independen, bilangan yang dihitung dari tahun ke tahun a = konstanta
b = koefisien arah garis (gradien) regresi linear 2.14.3 Metode Geometri (Power)
Metode ini didasarkan pada rasio pertambahan penduduk rata-rata tahunan. Sering digunakan untuk meramal data yang perkembangannya melaju sangat cepat. Pertumbuhan penduduk di plot pada semilog. Persamaan umumnya adalah:
Y = a + bX
Persamaan diatas dapat dikembalikan kepada model linear dengan mengambil logaritma napirnya (ln).
Persamaannya adalah:
ln Y = ln a = b ln X
Persamaan tersebut linear dalam ln X dan ln Y:
ln a = ∑𝑛(𝑌)−𝑏∑ln (𝑋) 𝑛
b = 𝑛∑(𝑛𝑌)(𝑛𝑋)−(∑𝑛𝑋)(∑𝑛𝑌)
𝑛∑(𝑛𝑋)2−(∑𝑛𝑋)2 (2-16)
dimana:
Y = Nilai variabel Y berdasarkan garis regresi,populasi ke-n X = Bilangan independen, bilangan yang dihitung dari tahun awal a = konstanta
b = koefisien arah garis (gradien) regresi linear 2.14.4 Metode Eksponensial
Pada metode ini rumus digunakan adalah:
Y = aeb dimana:
x = jumlah tahun dari tahun 1 sampai tahun ke-n y = jumlah penduduk
n = jumlah data a = Konstanta
b = Koefisien arah garis (gradien) regresi linear
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
II-13
ln a = ∑𝑛(𝑌)−𝑏∑ln (𝑋)𝑛
b = 𝑛∑(𝑛𝑌)(𝑛𝑋)−(∑𝑛𝑋)(∑𝑛𝑌)
𝑛∑(𝑛𝑋)2−(∑𝑛𝑋)2 (2-17)
Pemilihan metode proyeksi dilakukan dengan menghitung standar deviasi (simpangan baku) dan koefisien korelasi.
Rumus standar deviasi:
S =√𝑛(∑𝑥𝑖2)−(∑𝑥𝑖)2
𝑛 (𝑛−1)
r = ±√1 −∑(yi−y′)2
∑(𝑦𝑖−𝑦))2
dimana:
xI = P – P’
yI = P = Jumlah penduduk awal y = Pr = Jumlah penduduk rata-rata
y’ = P’ = Jumlah penduduk yang akan dicari
Metode pilihan ditentukan dengan cara melihat nilai S yang terkecil dan nilai R yang paling mendekati 1.
2.15 Aplikasi EPANET 2.0
Program EPANET 2.0 adalah program simulasi model hidrolis sistemjaringan perpipaan (distribusi) yang dikembangkan oleh The Water Supply and Water Resources Division of the U.S. Environmental Protection Agency’s National Risk Management Research Laboratory (Lewis, 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 (Wigati, dkk, 2013).
EPANET menjajaki aliran air ditiap pipa, kondisi tekanan air di tiap titik, dan konsentrasi bahan kimia yang mengalir di dalam pipa selama dalam periode pengaliran. EPANET didesain sebagai alat untuk mencapai dan mewujudkan pemahaman tentang pergerakan dan nasib analisis berbagai aplikasi jaringan distribusi, sebagai contoh untuk pembuatan desain, kalibrasi model hidrolis, analisis sisa khlor, dan analisis pelanggan.
EPANET adalah alat bantu analisis hidrolisis yang didalamnya terkandung kemampuan seperti : 1. Kemampuan analisis yang tidak terbatas pada penempatan jaringan
2. Perhitungan harga kekasaran pipa menggunakan persamaan Hazen-Williams, Darcy Weisbach, atau chezy manning.
3. Termasuk juga minor head losses untuk bend, fitting, dsb
4. Pemodelan terhadap kecepatan pompa yang konstan maupun variabel
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA