5 BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Proyeksi Jumlah Penduduk
Proyeksi jumlah penduduk dilakukan untuk mengetahui pertumbuhan penduduk setiap tahunnya dengan tujuan memperkirakan jumlah kebutuhan air di masa yang akan datang. Proyeksi penduduk dapat dilakukan melalui 3 metode yaitu aritmatika, geometri dan eksponensial (Badan Pusat Statistik, 2010). Dasar pemilihan proyeksi penduduk didasarkan pada kecenderungan pertumbuhan penduduk dan karakteristik kota perencanaan.
2.1.1 Metode Aritmatika
Metode aritmatika juga dikenal sebagai metode rata-rata yang hilang.
Metode ini digunakan pada saat terjadi peningkatan populasi secara periodik dan
relatif konstan. Pertumbuhan penduduk ini biasanya terjadi di kota-kota dengan
wilayah yang kecil, tingkat pertumbuhan ekonomi yang rendah, dan
perkembangan kota yang tidak terlalu cepat (BPS, 2010). Secara matematis
metode ini dapat dituliskan seperti pada Persamaan 2.1.
2.1.2 Metode Geometrik
Metode geometris digunakan apabila pertambahan jumlah penduduk menunjukkan jumlah yang relatif sama dari waktu ke waktu (BPS, 2010). Secara matematis metode ini dapat dituliskan seperti pada Persamaan 2.2.
2.1.3 Metode Eksponensial
Metode eksponensial menggambarkan bahwa pertumbuhan penduduk tidak signifikan (BPS, 2010). Secara matematis metode ini dapat dituliskan seperti pada Persamaan 2.3 dan 2.4.
2.2 Dasar Pemilihan Metode Proyeksi Penduduk
Dasar pemilihan metode proyeksi penduduk adalah perhitungan faktor
korelasi dan standar deviasi. Faktor korelasi dan deviasi standar dapat dihitung
dengan menganalisis data populasi secara statistik. Pemilihan metode proyeksi
penduduk didasarkan pada angka korelasi positif terbesar (paling dekat dengan 1 atau -1) dan nilai standar deviasi terkecil (BPS, 2010).
2.2.1 Faktor Korelasi
Kriteria angka korelasi dibagi menjadi 3 bagian, yaitu:
1. R <0, Kedua data tersebut memiliki hubungan yang kuat tetapi bersifat negatif dan saling berkorelasi terbalik.
2. R = 0, kedua data tersebut tidak berhubungan.
3. R> 0, Kedua data tersebut memiliki hubungan yang kuat dan memiliki korelasi positif yang berbanding lurus satu sama lain.
Untuk mengetahui angka korelasi dari masing-masing metode yang ada, dapat digunakan rumus seperti pada Persamaan 2.5. (Tulenan, 2014).
2.2.2 Standar Deviasi
Simpangan baku adalah nilai statistik yang digunakan untuk menentukan
distribusi data dalam sampel, serta seberapa dekat titik data individu dengan rata-
rata atau rata-rata nilai sampel. Standar deviasi (Sd) yang digunakan adalah yang
terkecil, karena nilai standar deviasi yang kecil menunjukkan bahwa data yang
diperoleh dari proyeksi tidak jauh berbeda dengan data aslinya. Simpangan baku
dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.6. (Tulenan, 2014).
2.3 Kebutuhan Air
Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam menganalisis kebutuhan infrastruktur adalah hasil survei riil, proyeksi kebutuhan penduduk, skenario pembangunan perkotaan dan tingkat penyediaan infrastruktur di wilayah tersebut, tidak melupakan permasalahan yang telah diidentifikasi.
Analisis harus menunjukkan gambaran nyata mengenai kebutuhan awal dan kebutuhan pengembangan serta harus mempertimbangkan teknologi siap pakai, standar yang ada, dan perencanaan yang menggunakan teknologi nonstandar.
Tabel 2. 1. Kebutuhan Air Minum Secara Umum No. Klasifikasi Kebutuhan Air Kriteria Pemakaian Air Keterangan
1 Kebutuhan domestik
Lihat hasil survey prasarana
1. Prediksi dilakukan 15-20 tahun kedepan sesuai dengan
Rencana Induk SPAM Pemakaian air untuk SR
(Sambungan Rumah Tanga)
= 120 lt/org/hr
Pemakaian untuk HU/TA (Hidran Umum) = 60 lt/org/hr (Standar Pelayanan minimum
2 Kebutuhan non domestik 2. Kriteria pemakaian
hari maksimum 1,15 pemakaian hari rata- rata
2a Kebutuhan Industri 0,1-0,3 l/ha/hr
2b Kebutuhan Niaga besar 900 l/niaga/hr (niaga kecil) 2c Kebutuhan Niaga kecil 5000 l/niaga/hr (niaga besar)
3. Pemakaian air untuk jam puncak 1,5- 1,7 pemakaian hari maksimum 2d
Kebutuhan Fasilitas Umum (Pendidikan, Kantor pemerintahan dsb)
10%-15% dari kebutuhan domestik
2e Kebutuhan Hotel 3 m3/kamar/hr
2f Fasilitas Kesehatan 2000 lt/hari 2g Fasilitas peribadatan/Mesjid 3000 lt/unit/hari Sumber : RPIJM, 2007 dan Ditjen Cipta Karya, PU, 1996
2.3.1 Kebutuhan Domestik
Estimasi populasi sangat besar pengaruhnya dalam menentukan kebutuhan air domestik (kodoatie dan Sjarief, 2008). Kecenderungan populasi dan track record populasi dipakai sebagai dasar perhitungan kebutuhan air domestik.
Rencana pertumbuhan penduduk sendiri juga dipengaruhi pengembangan oleh tata ruang Kabupaten.
2.3.2 Kebutuhan Non Domestik
Permintaan air komersial cenderung berbanding lurus dengan peningkatan populasi suatu wilayah. Persyaratan ini mencapai maksimal 20% hingga. 25% dari total suplai (produksi) air. Kebutuhan air non-domestik melingkupi penerapan komersial, kebutuhan kelembagaan dan industri.
2.4 Perencanaan dan Pengembangan Sistem Penyediaan Air Minum Hal-hal yang penting untuk diperhatikan untuk memenuhi kriteria untuk perencanaan dan pengembangan pada sistem penyediaan air minum (SPAM) merupakan sebuah perencanaan teknis untuk air baku, unit produksi air baku yang mencakup intake, unit flotasi, unit flokulasi, reservoir dan lain sebagainya, yang akan dibangun. dibangun, dijelaskan lebih lanjut di bagian berikut. Bab 2.9, unit transmisi air baku teknis, unit distribusi air baku teknis, dan unit layanan teknis.
2.5 Sumber Air Baku
Air baku untuk sumber air minum rumah tangga disebut air baku adalah air yang sumbernya berasal dariair permukaan, air tanah atau air hujan yang dapat memenuhi baku mutu tertentu sebagai air baku dipergunakan sebagai air minum.
Penggunaan pada air baku harus dilihat dari kuantitas, kualitas dan kontinuitas air
baku serta kondisi iklim dimana dapat mempengaruhi fluktuasi air baku baik dari
segi kualitatif maupun kuantitatif, tinggi muka air banjir dan muka air minum,
regulasi. diatur dalam pemanfaatan sumber air baku, informasi navigasi, geografi
dan geologi serta masalah ekonomi lainnya.
2.5.1 Air Tanah
Air tanah sebagai sumber air baku memiliki kelebihan dan kekurangan.
Kelebihan airtanah, umumnya airtanah tidak keruh sehingga pengolahan airtanah menjadi air minum dapat dilakukan dengan mudah. Selain mudah diolah, airtanah yang jauh dari permukaan juga tidak mudah tercemar oleh berbagai aktivitas manusia dan tidak mengandung patogen yang merugikan. Namun pada umumnya airtanah bersifat keras dan mengandung konsentrasi Fe dan Mn yang tinggi serta airtanah membutuhkan waktu yang lama untuk diisi kembali sehingga kuantitas airtanah tersebut tidak berkelanjutan (Efendi, 2013). Sumber air baku airtanah terbagi menjadi 2 bagian yaitu sumur dangkal dan sumur dalam.
1. Sumur Dangkal
Pertimbangan pemilihan sumur dangkal dikarenakan secara umum kebutuhan air di wilayah perencanaan masih kecil, potensi sumur dangkal dapat memenuhi kebutuhan air bersih di wilayah perencanaan (pada akhir musim kemarau / kondisi kritis). Peralatan konstruksi sumur dangkal dengan sistem sumur gali meliputi ring beton kedap air, isolasi kontaminasi dengan air permukaan tiang pancang, ember / pompa tangan.
Sedangkan peralatan sumur dangkal dengan sistem sumur pompa tangan (SPT) meliputi pipa vertikal (pipa hisap), pipa casing, filter, dan peredam kejut.
2. Sumur Dalam
Sumur dalam dianggap dipilih secara umum karena kebutuhan air di daerah tersebut.
2.5.2 Air Permukaan
Air permukaan adalah air hujan yang tertinggal di permukaan bumi dan
tidak terserap ke dalam tanah serta tidak kembali menguap ke atmosfer. Air
permukaan meliputi air sungai, waduk dan danau. Air adalah sumber air baku
yang paling mudah didapat. Namun demikian, air permukaan sangat mudah
tercemar sehingga diperlukan pengolahan yang intensif.
Di Kota Singkawang, air permukaan yang paling melimpah adalah air gambut.
Air gambut merupakan air permukaan yang memang melimpah di daerah pasang surut, rawa dan dataran rendah terutama di Sumatera dan Kalimantan. Air gambut memiliki karakteristik yang spesifik, tergantung lokasi air tanah, jenis vegetasi, jenis tanah tempat air gambut berada, ketebalan gambut, umur gambut, dan cuaca.
Menurut Novita, dalam penelitiannya tahun 2008, air gambut tidak layak digunakan sebagai air bersih karena tidak memenuhi baku mutu yang dipersyaratkan pemerintah. Hal yang mempengaruhi air gambut sulit untuk dijadikan sumber air baku karena pH nya yang rendah yang berdampak buruk bagi kesehatan, kandungan organik yang tinggi menyebabkan bau jika bahan organik terurai secara biologis, adanya humus dan asam flufat dalam air baku yang menyebabkan warna kuning sebenarnya pada air baku jika tidak dihilangkan akan membentuk trihalometana yang bersifat karisgonik, dan kandungan logam yang tinggi dapat menyebabkan kematian jika dikonsumsi dalam periode waktu yang tidak ditentukan (Wagner, 2001).
2.5.3 Air Hujan
Air hujan merupakan hasil sublimasi awan / uap air menjadi air murni yang ketika turun dan melewati udara akan melarutkan benda-benda yang terbawa udara (Sjarnsidi et al., 2013). Namun air hujan tidak bisa langsung dikonsumsi saat hujan pertama kali karena air sudah tercampur dengan partikel pencemar udara.
2.6 Pengukuran Debit Aliran Sungai
Perencanaan hidrologi berkaitan dengan karakteristik suatu DAS (DAS).
Sistem DAS dipengaruhi oleh berbagai komponen yaitu komponen fisik DAS, vegetasi, jenis tanah, aliran air dan hujan yang berinteraksi secara dinamis. Sistem DAS yang meliputi karakteristik dan curah hujan sangat mempengaruhi kondisi aliran sungai.
Para perencana pembangunan air kesulitan mendapatkan data aliran sungai
dalam bentuk data serial jangka panjang di banyak wilayah sungai akibat
kurangnya kelengkapan data. Ketersediaan data debit aliran sungai jangka
panjang di lokasi bangunan penampungan sangat diperlukan untuk perencanaan pembangunan air irigasi, perikanan, air baku, dan pembangkit listrik tenaga air (PLTA).
Apabila pada titik yang ditinjau tidak terdapat rangkaian data debit jangka panjang, maka untuk mendapatkan data rangkaian debit tersebut dapat dilakukan dengan model simulasi aliran hujan, dengan menjadikan data hujan tersebut menjadi data debit sungai. Model simulasi hujan di Indonesia yang sering digunakan adalah model Dr. FJ Mock, model NRECA (Natural Rural Electrical Cooperation Agency), dan model tangki (model Tanki). Model yang sering digunakan terutama di daerah dengan curah hujan tinggi sampai sedang seperti Sumatera, Kalimantan, Jawa dan Bali adalah model Dr. FJ Mock. Sedangkan model yang digunakan di daerah dengan curah hujan rendah seperti di wilayah Nusa Tenggara adalah model NRECA (Hadisusanto, 2010).
2.6.1 Model Dr. FJ. Mock
Dr. FJ Mock memperkenalkan metode perhitungan simulasi aliran sungai melalui data curah hujan, evapotranspirasi dan karakteristik hidrologi DAS dari makalahnya yang berjudul Land Capability Apprasial and Water Availability Appraisal, Indonesia, FAO, Bogor, 1973. Model ini diperoleh dari penelitian empiris dengan memasukkan data curah hujan bulanan. , evapotranspirasi potensial bulanan dan parameter fisik lainnya yang bersifat bulanan, menghasilkan laju aliran simulasi bulanan. Ada 5 (lima) hal yang harus diperhatikan dalam perhitungan Dr. FJ. Mock yaitu hujan, evapotranspirasi, neraca air di permukaan tanah, penyimpanan air tanah, dan aliran sungai (Hadisusanto, 2010).
2.6.1.1 Hujan
Nilai curah hujan bulanan (P) didapat dari pencatatan data curah hujan
perbulan (mm) serta total jumlah hari hujan pada bulan yang berkaitan (h)
(Hadisusanto, 2010).
2.6.1.2 Evapotranspirasi
Evapotranspirasi terbatas merupakan evapotranspirasi aktual yang diakibatkan karena kondisi vegetasi serta permukaan tanah maka dapat diperoleh persamaan 2.7 (Hadisusanto, 2010).
Jumlah dari permukaan kering selama setengah bulan (d), dihitung
memakai asumsi tanah yang hanya mampu menampung 12 mm air dalam waktu
satu hari dan sering menguap sebanyak 4 mm. Berdasarkan frekuensi curah hujan
di Indonesia dan sifat infiltrasi dan evaporasi dari permukaan tanah diperoleh
hubungan seperti pada persamaan 2.8, 2.9, 2.10 dan 2.11 (Hadisusanto, 2010).
2.6.1.3 Keseimbangan Air di Permukaan Tanah
Keseimbangan air permukaan tanah dapat diketahui berdasarkan jumlah pada curah hujan bulanan dikurangi dengan nilai evapotranspirasi terbatas dengan rata-rata bulanan maka persamaannya adalah 2.10 (Hadisusanto, 2010).
2.6.1.4 Simpanan Air Tanah
Simpanan air tanah adalah nilai limpasan dan air tanah yang besarnya
tergantung pada keseimbangan air dan kondisi tanah. Data yang dibutuhkan
adalah koefisien infiltrasi dan faktor keterkinian aliran airtanah seperti pada
persamaan 2.10 (Hadisusanto, 2010).
2.6.1.5 Aliran Sungai (Flow)
Aliran sungai dipengaruhi oleh 4 (empat) hal yaitu interflow, direct run off, base flow, dan run off seperti pada persamaan 2.13, 2.14, 2.15, dan 2.16 (Hadisusanto, 2010).
2.6.1.6 Debit Andalan
Debit andalan merupakan debit yang diinginkan agar selalu tersedia
sepanjang tahun beserta resiko kegagalan yang minimal. Biasanya debit andalan
untuk air minum ditetapkan kurang lebih 90% dari debit yang tersedia, maka dari
itu digunakan perhitungan pada 2.17 (Hadisusanto, 2010).
Data debit andalan umumnya digunakan untuk perencanaan pembangunan air irigasi, air baku dan pembangkit listrik tenaga air (PLTA) yaitu untuk mengetahui perhitungan penyediaan air pada bangunan intake. Untuk mendapatkan hasil perhitungan debit yang handal maka perlu dilakukan pencatatan data debet dengan jangka waktu yang lama, hal ini digunakan untuk mencegah terjadinya penyimpangan data yang terlalu besar dalam proses perhitungan. Perhitungan debit andalan dalam praktek lapangan yang sering digunakan adalah penentuan debit andalan dengan menggunakan metode ranking dan statistik.
a. Perhitungan Metode Rangking
Perhitungan debit andalan Metode ranking digunakan jika datanya merupakan pencatatan debit serial jangka Panjang, sehingga data tersebut dapat disusun mulai dari data debit terkecil sampai yang terbesar. Setelah ditentukan, maka presentase debit andalan yang diharapkan ditentukan.
2.7 Standar Air Baku dan Air Minum
Air baku adalah cikal bakal air minum. air minum yang dapat dikonsumsi
harus memenuhi baku mutu air. Peraturan Pemerintah Nomor 82 Tahun 2001
mengenai Pengolahan Kualitas Air dan mengenai Pengendalian Pencemaran Air
Baku mutu kualitas air adalah batasan atau kadar makhluk hidup, zat, energi,
komponen yang ada atau harus ada dan atau unsur pencemaran yang dapat
ditoleransi di dalam air. Untuk memudahkan dalam mengetahui kualitas air yang
baik maka dibuat klasifikasi kualitas air. Terdapat 4 (empat) kelas kualitas air
untuk air minum itu sendiri yang harus memenuhi kelas kualitas air 1 (satu)
(Peraturan Pemerintah Republik Indonesia, 2001).
Air minum adalah air yang telah diolah atau belum diolah tetapi telah memenuhi syarat kesehatan dan dapat langsung diminum. Syarat air yang dapat dikatakan air minum adalah harus aman bagi kesehatan, baik fisik, mikrobiologis, kimiawi maupun radioaktif yang tertuang dalam parameter wajib dan parameter tambahan yang diatur dalam Peratuan Menteri Kesehatan No.
492/MENKES/PER/IV/2010 tentang Persyaratan Kualitas Air Minum sebagaimana tercantum dalam lampiran. Dimana semua persyaratan yang ada harus dipatuhi oleh penyedia air minum, baik yang berbentuk Badan Usaha Milik Negara dan Daerah, koperasi, badan usaha swasta, usaha perseorangan, kelompok masyarakat atau perseorangan.
2.8 Pemilihan Lokasi
Di suatu wilayah atau lokasi, ketersediaan air baku harus diidentifikasi terlebih dahulu. Diperlukan studi hidrologi dan hidrogeologi untuk memperoleh informasi, antara lain:
1. Perbedaan jarak dan ketinggian sumber air.
2. Pembuangan optimal (hasil aman) dari sumber air.
3. Kualitas air dan penggunaan sumber air saat ini.
Selain itu, pemilihan lokasi juga harus memenuhi persyaratan teknis
sehingga dapat dinilai layak atau tidaknya kawasan tersebut. Ketentuan teknis dan
penilaian wilayah studi dan layanan disajikan pada Tabel 2.2.
Tabel 2. 2. Kajian Teknis Survei dan Pengkajian Wilayah Studi dan Wilayah Pelayanan
No. Ketentuan Uraian
1 Data Teknis
1 Iklim 2 Geografi
3 Geologi dan Hidrologi yang dilengkapi peta-peta
4 Rencana umum tata ruang 5 Peta wilayah
6 Gambar-gambar teknis yang ada 7 Laporan teknis sistem penyediaan air
minum yang ada 8 Data sosial ekonomi 9 Data kependudukan 2 Peta-peta wilayah dengan ketentuan
berlaku -
3 Survei sumber air baku Memenuhi segi kualitas dan kuantitas
4 Pemilihan alternatif jalur transmisi -
5 Pengkajian
Bertujuan mendapatkan batasan wilayah studi, wilayah proyek dan pelayanan, sumber air baku dan jalur transmisi serta komponen- komponen
6 Biaya operasional -
7 Kemungkinan terjadi kontaminasi -
8 Kemungkinan pembesaran debit -
2.9 Sistem Pendistribusian
Sistem distribusi air bersih adalah proses pendistribusian atau pendistribusian air melalui sistem perpipaan dari gedung pengolahan (waduk) ke pelayanan (konsumen). Kriteria yang harus dipenuhi dalam perencanaan sistem distribusi ini antara lain :
1. Dari segi kuantitas, air yang dialirkan harus tersedia sesuai dengan kebutuhan darah pelayanan.
2. Penurunan kualitas air harus dijaga seminimal mungkin.
3. Dari segi kualitas tidak ada pencemaran sehingga kualitas air tetap terjaga sesuai standar.
4. Kebocoran pada sistem perpipaan harus diminimalkan sedapat mungkin.
5. Memiliki tekanan yang cukup sehingga air mengalir secara normal ke semua area pelayanan, yaitu 10 m pada setiap node.
6. Memiliki kecepatan minimal 0,3 m/s dan maksimal 3 m/s.
7. Perpipaan harus dibuat sesingkat mungkin, namun tetap mudah untuk dilakukan pemeriksaan dan pemeliharaan rutin oleh PDAM.
8. Memastikan jalur pipa seminimal mungkin dengan menggunakan fasilitas pendukung seperti jembatan, guna menekan biaya pelaksanaan.
9. Rute yang direncanakan harus dilindungi dari gangguan eksternal yang merusak jalur pipa.
Dalam perencanaan distribusi kondisi optimal yang diharapkan mencakup penggunaan energi sesedikit mungkin, kemudahan pemasangan dan pemeliharaan serta pengoperasian dengan biaya terkecil dan memenuhi persyaratan hidrolik.
Ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam perencanaan pipa induk agar mendapatkan kondisi optimum yang diinginkan, yaitu:
1. Hindari tikungan tajam.
2. Upaya dilakukan untuk menghindari penyeberangan sungai, rel kereta api dan jalan raya.
3. Hindari tempat-tempat yang memungkinkan kontaminasi selama aliran.
4. Pipa sebaiknya ditempatkan di tanah milik pemerintah atau di sepanjang jalan umum.
5. Menghindari tempat-tempat yang kurang stabil (sering terjadi longsor).
2.9.1 Jaringan Distribusi
Jaringan distribusi berdasarkan bentuk jaringannya dibedakan menjadi 3,
yaitu sistem loop, cabang, dan kombinasi. Sistem loop adalah jaringan dengan
arah aliran bolak-balik dan dialirkan sebagai pipa yang mempunyai aliran lebih
dari satu arah, gradasi pipa tidak teratur, tidak memiliki titik mati dan aliran dapat
berubah pada saat jam sibuk terjadi. Sistem cabang merupakan jaringan cabang
dengan aliran satu arah dan sistem ini bercirikan aliran satu arah yang memiliki
satu ujung mati. Sedangkan jaringan kombinasi adalah jaringan yang tidak mutlak
membentuk pola lingkaran atau cabang, yang dengan kata lain merupakan gabungan dari jaringan loop dan jaringan cabang (SupRYin & Suparno, 2013).
2.9.2 Unit Pelayanan
Unit layanan secara umum terbagi menjadi 2 jenis yaitu sistem perpipaan dan sistem non perpipaan dimana penjelasannya disajikan pada Tabel 2.10.
Tabel 2. 3. Sistem Perpipaan
Sambungan Rumah (SR) Kran Umum (KU) Hidran Umum
Sambungan rumah adalah pipa dan perlengkapannya, dimulai dari titik penyadap sampai dengan meter air
Kran umum meliputi pekerjaan perpipaan dan pemasangan meteran air
Hidran umum adalah salah satu sarana pelayanan air
bersih/minum yang digunakan secara komunal, terdiri dari tangki penampung air berupa hidran yang penyediaan airnya dialirkan melalui pipa distribusi
Perlengkapan: Pemasangan:
a. Bagian penyadapan pipa a. Dengan sistem perpipaan dan atau mobil tangki
b. Meter air dan pelindung
meter air (flowrestrictor) b. Dilengkapi meteran air c. Kstup Pembuka/penutup
aliran
d. Pipa dan perlengkapannya
Sumber: Kementrian PUPR,TT
Yang dimaksud dengan sistem non perpipaan adalah sistem yang tidak melibatkan pipa yang bercabang dan berasal dari satu sumber. Termasuk dalam sistem non perpipaan yang biasa dijumpai adalah pelindung mata air (PMA), sumur gali, sumur pompa tangan (SPT0 dangkal / dalam, sumur dalam, dan instalasi pengolahan air sederhana (sipas) dimana pengolahan air baku menjadi air bersih dilakukan secara komunal. pelayanan, kolam air hujan (PAH), hidran umum, dan penyaring rumah tangga (sarut).
2.10 Analisis Hidrolika dalam Sistem Jaringan Pipa Pengolahan Air Minum
Analisis hidraulik dalam sistem perpipaan pengolahan air minum pada
dasarnya dipengaruhi oleh 3 (tiga) hal pokok, yaitu hukum bernouli, hukum
kontinuitas, dan hilangnya energi yang terjadi selama proses perpindahan air
(pada sistem transmisi perpipaan).
2.10.1 Hukum Bernoulli
Hukum Bernoulli digunakan untuk menentukan tekanan dan saluran listrik seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1. Hal-hal yang mempengaruhi hukum bernaulli menurut Zemansky, 1962 bergantung pada perbedaan ketinggian permukaan, tekanan, dan perbedaan kecepatan pada masing-masing titik tersebut.
Dalam hukum bernoulli, aliran listrik dapat ditunjukkan dengan elevasi muka air pada pipa pipa yang sama dengan tinggi total dan konstanta bernoulli.
Gambar 2. 1. Garis Tenaga dan Tekanan pada Zat Cair Ideal
Prinsip bernoulli yaitu tinggi energi total pada suatu penampang pipa
adalah besarnya energi kecepatan, energi tekanan dan energi ketinggian yang
dapat dituliskan seperti pada persamaan 2.44.
2.10.2 Hukum Kontinuitas
Hukum kontinuitas terjadi ketika ada cairan mampat mengalir terus menerus melalui ipa atau saluran, dengan penampakan aliran konstan atau tidak konstan maka volume fluida yang melewati setiap satuan waktu adalah sama (Menurut Triadmojo dalam Panji, 2017). Persamaan hukum kontinuitas yang digunakan ada pada persamaan 2.45.
2.10.3 Kecepatan Rerata
Untuk mengetahui kecepatan rata-rata, perhatikan celah kecil yang terjadi
pada aliran (triadmojo, pada spanduk 2017). Jika laju aliran melalui pipa dengan
diameter D adalah Q, maka kecepatan rata-rata V dapat dihitung dengan
persamaan 3.46.
2.10.4 Kehilangan Tenaga Aliran Melalui Pipa (Head Loss)
Secara umum dalam suatu instalasi perpipaan terdapat dua jenis kehilangan tekanan, yaitu kehilangan tekanan mayor yang tinggi dan kehilangan tekanan minor yang tinggi.
2.10.4.1 Kehilangan Tinggi Tekanan Mayor
Ada beberapa teori dan rumus untuk menghitung besarnya kerugian tekanan yang besar yaitu dari Hazen Williams, Darcy Weisbach, Chezy, Colerbrook-White, dan Swamme Jain. Formula yang biasa digunakan dalam aplikasi Epanet adalah Hazen Williams, Darcy Weisbach dan Chezy Manning Formulas.
Adapun persamaan Hazen Williams terdapat pada Persamaan 2.47.
Menurut Wabber 1971 dalam Rachmawati TT, untuk Q = V/A Hazen-
Williams didapat kehilangan tinggi tekanan mayor sebesar persamaan 2.48
1. Darcy Weisbach
Darcy weisbach menyatakan bahwa “kehilangan tekanan sebanding dengan kecepatan kuadrat dari aliran air, panjang pipa dan berbanding terbalik dengan diameter”. Secara empirir nilai faktor f ditentukan melalui persamaan 2.49.
Persamaan darcy umumnya digunakan untuk aliran laminar atau turbulen.
Faktor gesekan untuk laminar dapat diperoleh melalui analisis dan untuk aliran turbulen ditentukan secara empiris. Persamaan koefisien f dapat diketahui dengan menggunakan beberapa faktor yaitu faktor gesekan pada aliran laminar dan faktor gesekan pada aliran turbulen. Dalam aliran turbulen, persamaan blasius, karman-nikuradse, colebrook, moody dan swamee-jain dapat digunakan.
=
g V d f L
hl 2
2
1 ... (2.49)
Keterangan :
L = Panjang pipa (m) hl = Headloss mayor (m) D = Diameter pipa (m) f = Faktor Gesekan
2.10.4.2 Kehilangan Tinggi Tekanan Minor
Kehilangan tekanan tinggi minor adalah kehilangan tekanan yang disebabkan oleh pendanaan sambungan pipa (fitting) seperti katup, siku saringan, tee, susut pada pintu masuk, susut pada axit, pembesaran pipa (pemuaian) pengurangan pipa (konstruksi) dan sebagainya (Hamid et al., 2013).
2.11 Analisa 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. Jika tekanan pada seluruh jaringan juga dihitung maka tinggi tekanan pada satu titik harus diketahui (Triatmodjo, 2010).
Prosedur perhitungan dengan metode Hardy Cross adalah sebagai berikut:
1. Pilih pembagian debit melalui tiap-tiap pipa Q
0hingga terpenuhi syarat kontinuitas.
2. Hitung kehilangan tenaga pada tiap pipa dengan rumus : hf = K.Q
23. Jaringan pipa dibagi menjadi sejumlah jaring tertutup sedemikian
sehingga tiap pipa termasuk dalam paling sedikit satu jaring.
4. Hitung jumlah kerugian tinggi tenaga sekeliling tiap-tiap jaring, yaitu
∑ hf. Jika pengaliran seimbang maka ∑ hf = 0.
5. Hitung nilai ∑ |2kQ| untuk tiap jaring.
6. Pada tiap jaring diadakan koreksi debit ΔQ, supaya kehilangan tinggi tenaga dalam jaring seimbang. Adapun koreksinya adalah sebagai berikut:
7. Dengan debit yang telah dikoreksi sebesar Q = 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
= g K V
hf 2
2
... (2.50)
