LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA II
MATERI
HYDROULIC MODELLING
NAMA : GILBERT RIZAL FAWWAZI NIM : 215100900111052
KELOMPOK : Y2
ASISTEN :
Abdurrahim 'Azmi M. Wahyu I. Ade P.
Achmad Bayazid Hidayat Mhd Luthfi Zulhaq Azizi Chilyatun Nisa' Mya Rahmi Azizah
Dian Sari Gladys Ni Luh Wayan Yugi Laksmi Dewi Ja'far Tsabit Rabban Naufal Hanif Nur Muhana
Lutfiah Rahmadini Nicky Zendynia Putri
LABORATORIUM TEKNIK SUMBER DAYA ALAM DAN LINGKUNGAN DEPARTEMEN TEKNIK BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MALANG 2022
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Program komputer untuk mendesain dan menganalisis perilaku hidraulika saat ini ada beberapa seperti WaterGEMS, WaterCad, Loop, Piccolo dan EPANET, namun yang saat ini bersifat public domain adalah EPANET yang merupakan program komputer untuk pemodelan jaringan pipa yang dikembangkan oleh U.S. Environmental Protection Agency (US.EPA).
EPANET dapat memberikan informasi kepada user mengenai simulasi hidrolika dan perilaku kualitas air di dalam suatu sistem jaringan pipa bertekanan dalam rentang waktu tertentu yang dapat dilakukan untuk waktu tunggal (single period) atau beberapa waktu (extended period) misalnya selama 24 jam. Jaringan itu sendiri terdiri dari kombinasi antara pipa, node, pompa, valve dan tangki atau reservoir. EPANET akan menelusuri aliran air di dalam pipa, tekanan di setiap node, tinggi muka air di dalam tangki/reservoir, dan konsentrasi bahan kimia selama rentang simulasi tersebut. EPANET dapat dijalankan dalam OS Windows, menyediakan suatu lingkungan yang terintegrasi untuk melakukan pengeditan terhadap input data, running hydraulic, dan simulasi kualitas air serta kemudian menampilkannya dalam berbagai format seperti jaringan pipa dengan kode warna, tabel, grafik terhadap waktu dan plot kontur sesuai dengan kebutuhan analisis user.
Simulasi hidrolis EPANET yang menghitung head junction dan aliran dalam link secara tetap terhadap level reservoir, level tangki, dan kebutuhan air selama periode waktu. Langkah waktu terhadap level reservoir dan kebutuhan junction diperbaharui mengikuti pola waktu dimana tangki level diperbaharui menggunakan aliran saat itu. Penyelesaian untuk head dan aliran pada titik yang terpisah meliputi penyelesaian secara simultan dalam persamaan aliran untuk tiap junction dan hubungan headloss pada setiap link pada jaringan. Proses tersebut dikenal sebagai “hydraulic balancing”, menggunakan teknik iterasi yang melibatkan persamaan nonlinear. EPANET menggunakan “gradient algorithm” untuk kebutuhan tersebut.
1.2 Tujuan
a. Mahasiswa mampu memahami dan melakukan langkah-langkah untuk menganalisis hydraulic modelling.
b. Mahasiswa mampu melakukan interpretasi, analisis dan evaluasi hasil running jaringan pipa yang dibuat pada bab sebelumnya.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Model Simulasi Hidrolis pada EPANET
Software Epanet 2.0 adalah salah satu software yang dapat mensimulasikan sistem distribusi suatu jaringan air baku/bersih ataupun air minum pada suatu wilayah tertentu.
Epanet adalah program komputer yang menggambarkan kualitas air yang mengalir dalam suatu jaringan pipa dan simulasi hidrolis. Data yang dibutuhkan pada saat akan melakukan simulasi, yaitu data pipa, data pelanggan, elevasi, debit, dan tekanan. Output hasi dari simulasi Epanet 2.0 adalah pola sebaran dari debit yang mengalir di dalam pipa serta tekanan air di dalam pipa. Setelah dilakukan simulasi, maka hasil yang didapat berupa grafik dan tabel, serta peta jaringan air bersih sesuai dengan jam pelayanan yang direncanakan. Setelah debit air didapatkan untuk perencanaan 20 tahun, kapasitas reservoir, dimensi pipa, dan pompa, maka tahap selanjutnya adalah membuat pemodelan hidrolis dengan software Epanet 2.0. Pada saat akan membuat pemodelan jaringan air bersih dengan menggunakan Epanet, maka perlu dipastikan bahwa sumber dari air bersih mencukupi dari kebutuhan air bersih dijam puncak.
Kemudian membuat jaringan dengan perletakan reservoir dan pompa sesuai dengan rencana, sedangkan untuk pompa dibuat node-node dari pipa. Simulasi pendistribusian dilakukan selama 24 jam. Hasil yang didapatkan jaringan distribusi dan debit yang mengalirkan di masing-masing pipa semua dapat terlayani (Diyanti dan Supomo, 2021).
2.2 Pengertian Node dan Link
Program Epanet memodelkan sebuah sistem distribusi air sebagai sebuah kumpulan mata rantai yang terhubungkan dengan node (titik). Link dapat melambangkan pipa, pompa, dan valve control. Selain itu, link juga dapat diartikan sebagai penghubung antar node. Node adalah titik melambangkan junction, tank, dan reservoir (Agustaningsih, 2016).
Dengan adanya software yang dapat mensimulasikan sistem distribusi air minum pada wilayah tertentu sehingga dapat memodelkan sistem distribusi air sebagai kumpulan node yang dihubungkan oleh link. Link yang dimaksud disini adalah pipa, pompa, dan valve. Dengan menggunakan EPANET 2.0, dapat terlihat secara menyeluruh gambaran aliran air yang terjadi pada perpipaan distribusi pada waktu yang kontinu. Sehingga dengan demikian bisa dilakukan sebuah monitoring terhadap sistem perpipaan distribusi (Herlin et al., 2013).
2.3 Pengertian Pompa dan Tangki
Pompa adalah salah satu jenis mesin fluida yang berfungsi untuk memberikan energi kepada fluida sehingga dapat dipindahkan dari suatu tempat ke tempat lain. Fluida yang mengalir pada pompa karena adanya perbedaan tekanan. Tekanan pada sisi isap pompa lebih rendah daripada tekanan pada sisi buang. Berdasarkan prinsip kerjanya pompa dapat diklasifikasikan menjadi tiga yaitu positive displacement pump, dynamic pump, dan special effect pump. Pompa adalah penghubung yang memberikan energi pada fluida dengan cara meningkatkan head hidrauliknya. Sistem pompa pada prinsipnya adalah menambah energi pada aliran sehingga dapat mencapai tempat yang lebih tinggi dengan pertimbangan bahwa antara lokasi distribusi dan lokasi sumber tidak mempunyai perbedaan ketinggian yang cukup untuk mengalirkan air (Maryanto et al., 2018).
Tank adalah titik dengan kapasitas penyimpanan yang volumenya bisa bervariasi terhadap waktu. Input data yang utama untuk tank yaitu elevasi dasar tank (dimana level air adalah nol), diameter (atau bentuk lain jika bukan silinder), level air maksimum dan minimum, serta awal kualitas air. Output utama yang dihitung terhadap waktu adalah tekanan hidraulik dan kualitas air. Tank dibutuhkan untuk beroperasi sepanjang level minimum dan maksimum.
Program Epanet akan menghentikan aliran keluar jika tank pada level minimum dan menghentikan aliran kedalam pada saat level maksimum. Tank juga bisa memberikan titik
sumber kualitas air (Agustaningsih, 2016).
2.4 Pengertian Valve beserta Tipenya
Valve (KAtup) adalah sebuah perangkat yang mengatur, mengarahkan atau mengontrol aliran dari suatu cairan (gas, cairan, padatan terfluidisasi) dengan membuka, menutup, atau menutup sebagian dari jalan alirannya. Valve (katup) dalam kehidupan sehari-hari, paling nyata adalah pada pipa air, seperti keran untuk air. Contoh akrab lainnya termasuk katup kontrol gas di kompor, katup kecil yang dipasang di kamar mandi dan masih banyak lagi. Katup memainkan peran penting dalam aplikasi industri mulai dari transportasi air minum juga untuk mengontrol pengapian di mesin roket. Valve (katup) dapat dioperasikan secara manual, baik oleh pegangan, tuas pedal dan lain-lain. Selain dapat dioperasikan secara manual katup juga dapat dioperasikan secara otomatis dengan menggunakan prinsip perubahan aliran tekanan, suhu dan lain-lain. Perubahan ini dapat mempengaruhi diafragma, pegas atau piston yang pada gilirannya mengaktifkan katup secara otomatis (Masyuda, 2018).
Valve (katup) dibagi menjadi beberapa tipe, yaitu katup diafragma, disk valve, split disk valve, gate valve, globe valve, dan ball valve. Katup diafragma bisa digunakan untuk mengatur aliran (throttling) dan bisa juga digunakan sebagai on/off katup. Katup diafragma handal dalam penanganan material kasar seperti fluida yang mengandung pasir, semen, atau lumpur, serta fluida yang mempunyai sifat korosif. Disk valve terdiri atas bodi, pegas, dan piringan. Prinsip kerjanya adalah saat terjadi aliran, maka piringan akan didorong oleh tekanan fluida dan mendorong pegas sehingga ada celah yang menyebabkan aliran fluida dari masukan menuju keluaran. Split disk check valve terdiri dari piringan yang bagian tengahnya merupakan poros yang memungkinkan piringan bergerak seolah terbagi dua bila didorong dari arah yang benar (foward flow) dan menutup rapat bila ditekan dari arah yang salah (reverse flow). Gate valve (katup gerbang) adalah jenis katup yang digunakan untuk membuka aliran dengan cara mengangkat gerbang penutupnya yang berbentuk bulat atau persegi panjang. Gate valve juga berfungsi untuk menutup aliran. Globe Valve (katup bulat) adalah jenis katup yang digunakan untuk mengatur laju aliran fluida dalam pipa. Prinsip dasar dari operasi globe valve (katup bulat) adalah gerakan tegak lurus piringan dari dudukannya. Ball valve (katup bola) adalah sebuah Katup dengan pengontrol aliran berbentuk piringan bulat (seperti bola/belahan). Bola itu memiliki lubang, yang berada di tengah sehingga ketika lubang tersebut segaris lurus atau sejalan dengan kedua ujung katup, maka aliran akan terjadi (Perangin-angin, 2014).
2.5 Pengertian Headloss pada Pipa
Menurut Madeira (2020), kehilangan head (head losses) adalah kehilangan energi yang disebabkan oleh beberapa gangguan aliran karena adanya berbagai perlengkapan aliran, seperti katup, tikungan, siku, saluran masuk, keluar, pembesaran, dan kontraksi di samping pipa. Komponen-komponen ini mengganggu kecepatan aliran fluida dan menyebabkan kerugian tambahan karena pemisahan aliran dan pencampuran yang ditimbulkannya. Laju aliran volumetrik dan variasi tekanan dapat digunakan untuk mengukur kerugian head besar dan kecil dalam jaringan drainase hidrolik dan bagaimana diagram Moody dapat diterapkan untuk memahami perilaku aliran kental dan mengevaluasi hilangnya energi karena gesekan.
Head losses yang terjadi pada sambungan dan belokan pada perpipaan, mengakibatkan penurunan tekanan. Penurunan tekanan ini disebabkan oleh turbulensi aliran yang menimbulkan banyak gesekan pada dinding pipa. Mayor losses dan minor losses adalah dua jenis kerugian head. Sistem perpipaan mengalami mayor losses sebagai akibat gesekan fluida dengan dinding pipa memanjang. Istilah "minor losses" mengacu pada kerugian sistem perpipaan yang disebabkan oleh sambungan pipa. Pemisahan ini disebabkan oleh aliran fluida melalui tikungan di dalam pipa. Pemisahan tersebut menyebabkan terjadinya vortex, vibrasi, dan kavitasi, yang mengakibatkan kerugian head yang lebih tinggi dan kemungkinan
kerusakan pipa. Untuk mengetahui kerugian head pada aliran pipa yang disebabkan oleh gesekan dalam pipa dan sambungan pada pipa digunakan rumus yaitu 𝐻 = 𝐻𝑓+ 𝐻𝑚, dimana H adalah head losses (m), Hf adalah mayor losses (m), dan Hm adalah minor losses (m) (Priyati et al., 2019).
2.6 Perhitungan Headloss pada Pipa
Untuk mengetahui kerugian head pada aliran pipa yang disebabkan oleh gesekan dalam pipa dan sambungan pada pipa digunakan rumus 𝐻 = 𝐻𝑓 + 𝐻𝑚, dimana Hf adalah mayor losses (m) dan Hm adalah minor losses (m). Mayor losses (kerugian akibat gesekan dalam pipa) dirumuskan dengan 𝐻𝑓 = 𝑓𝑙
𝑑 𝑣2
2𝑔, dimana l adalah panjang pipa (m), d adalah diameter pipa (m), v adalah kecepatan (m/detik), g adalah percepatan gravitasi (m/detik2), dan f adalah faktor gesek. Sementara itu, minor losses (kerugian akibat sambungan) dirumuskan 𝐻𝑓 = 𝐾𝑙𝑣2
2𝑔, dimana v adalah kecepatan (m/detik), g adalah percepatan gravitasi (m/detik2), dan Kl adalah koefisien kerugian pada fitting (Priyati et al., 2019).
Adanya kekentalan pada fluida akan menyebabkan terjadinya tegangan geser pada waktu bergerak. Tegangan geser ini akan merubah sebagian energi aliran menjadi bentuk energi lain seperti panas, suara dan sebagainya. Pengubahan bentuk energi tersebut menyebabkan terjadinya kehilangan energi. Secara umum head loss dibagi menjadi dua macam, yaitu head loss mayor, terjadi akibat adanya ke kentalan zat cair dan turbulensi karena adanya kekasaran dinding batas pipa dan akan menimbulkan gaya gesek yang akan menyebabkan kehilangan energi di sepanjang pipa dengan diameter konstan pada aliran seragam. Kehilangan energi sepanjang satu satuan panjang akan konstan selama kekasaran dan diameter tidak berubah.
Head loss minor, kehilangan energi akibat perubahan penampang dan aksesoris lainnya.
Untuk menghitung kehilangan energi (head loss) pengaliran air pada pipa, dapat menggunakan rumus Hanzen-Williams, yang telah dikonversi ke metrik unit oleh konsultan yaitu 𝐻𝑙 = 1,1846 × 1010{ 𝑄1,85
𝐶1,85×𝐷4,87}, dimana Q adalah debit aliran (liter/s), C adalah koefisien kekasaran pipa dari Hazen-William, L adalah panjang pipa (m), dan D adalah diameter pipa (m) (Waspodo, 2017).
2.7 Koefisien Kekasaran Pipa (Roughness Coefficients)
Salah satu karakteristik fisik pipa adalah angka C koefisien kekasaran pipa. Koefisien kekasaran pipa merupakan bilangan yang menunjukkan besarnya kehilangan energi akibat gesekan antara fluida yang mengalir dengan dinding pipa. Koefisien kekasaran ini akan semakin bertambah seiring dengan bertambahnya usia pipa, yang menyebabkan kehilangan energi akan semakin besar. Semakin tua umur suatu jaringan pipa maka nilai kekasaran akan meningkat yang menyebabkan kehilangan energi bertambah. Artinya pada model perlu dilakukan kalibrasi sehingga nilai C kekasaran pipa sesuai dengan usia pipa aktual sehingga nilai kehilangan energi yang terjadi pun sesuai dengan aktual, model semakin valid (Limbong et al., 2022).
Kekasaran permukaan menjadi faktor yang dominan dalam menentukan besarnya koefisien gesek yang terjadi. Nilai kekasaran permukaan dinotasikan dengan simbol e yang ditentukan dengan rumus ∈=𝑒
𝐷, dimana adalah kekasaran relatif. Pengaruh kekasaran permukaan pipa diteliti secara luas pertama kali oleh Nikuradse. Hasil dari percobaannya menunjukkan bahwa kekasaran permukaan sangar mempengaruhi aliran pada bilangan Reynolds tinggi, nilai koefisien gesek tergantung pada bilangan Reynolds (Antoni, 2012).
BAB III CARA KERJA
3.1 Running Jaringan Pipa Sederhana 3.1.1 Kondisi 1
Tombol Run
Di tekan gambar petir atau masuk ke project dan pilih run analysis
Kotak Notifikasi
• Jika berhasil akan muncul notifikasi “Run was successful”
• Jika tidak berhasil, maka akan ada report yang menunjukkan ada indikasi masalah yang terjadi.
Perancangan Jaringan Perpipaan
Keberhasilannya ditinjau dari aspek simulasi dan aspek analisis hidrolisnya.
Hasil Parameter Hidraulik Pasca Running
• Dilakukan pengamatan dan analisis.
• Meninjau hasil running menghasilkan nilai yang relevan terhadap nilai output (pressure dan elevasi pada tiap node/junction, head hidrolis pada reservoir, dan velocity pada tiap link/pipa).
• Jika belum nilai belum relevan, perlu dilakukan evaluasi dan re-input nilai pada objek yang dipilih.
• Catat nilai re-input tersebut agar terinventarisasi kemudian bahas pada “Bab Hasil dan Pembahasan”.
Tombol Running
Ditekan ulang hingga mendapat nilai output yang sesuai (kecepatan aliran pada link minimal 0.3 m/s dan tekanan pada node minimal 10-50 m).
Selesai
Gambar 3.1 Running Jaringan Pipa Sederhana Kondisi 1 Sumber: Data diolah, 2022
3.1.2 Kondisi 2
Node 6/Junction 6
Ditambahkan diantara reservoir dan node 2.
Pompa
Ditambahkan dengan cara klik icon pompa, diantara reservoir dan node 6.
Curve
Dipilih dari halaman browser dan klik tombol add kurva 1 baru akan ditambahkan pada database dan curve editor akan muncul.
Masukkan aliran pompa design (25) dan head (100), klik OK.
Tombol Running
Ditekan
Hasil Parameter Hidraulik Pasca Running
• Dilakukan pengamatan dan analisis.
• Meninjau hasil running menghasilkan nilai yang relevan terhadap nilai output (pressure dan elevasi pada tiap node/junction, head hidrolis pada reservoir, dan velocity pada tiap link/pipa).
• Jika belum nilai belum relevan, perlu dilakukan evaluasi dan re-input nilai pada curve pump (misal besarnya unit flow dibuat tetap, sementara nilai head divariasikan antara 20-50).
• Catat nilai re-input tersebut agar terinventarisasi.
Tombol Running
Ditekan ulang hingga mendapat nilai output yang sesuai (kecepatan aliran pada link minimal 0.3m/s dan tekanan pada node minimal 10-50 m).
Selesai
Gambar 3.2 Running Jaringan Pipa Sederhana Kondisi 2 Sumber: Data diolah, 2022
3.2 Analisis Periode Tunggal
Daftar Tabular
Report>>table atau mengklik tombol table pada standard Toolbar
Tabel
Akan muncul tampilan untuk hasil link setelah running. Terlihat tanda negatif pada aliran menandakan bahwa alirannya memiliki arah yang berlawanan dengan yang digambar sebelumnya.
Analisis Periode Tunggal
Dilakukan untuk semua kondisi (Kondisi 1 dan Kondisi 2)
Selesai
Gambar 3.3 Analisis Periode Tunggal Sumber: Data diolah, 2022
3.3 Analisis Periode Panjang
Run
Klik tombol Run pada Toolbar Standar
Scrollbar
Pilih pressure sebagai parameter node dan flow pada parameter link.
Tombol VCR
Klik tombol Forward untuk memulai animasi dan tekan tombol stop untuk menghentikannya
Flow Arrows
View>>Option, pilih Map Options, dan cari model panah yang ingin digunakan
Tombol Forward
Amati perubahan arah aliran melalui pipa yang terhubung pada tangki.
Plot Time Series
• Klik pada tangki
• Pilih Report>>Graph (atau klik tombol Grafik pada Standard Toolbar) yang akan menampilkan kotak dialog Graph Selection.
• Pilih tombol Time Serries pada dialog
• Pilih Head sebagai parameter untuk di plot
• Klik OK untuk menerima pilihan tersebut Elevasi air dalam tangki
Perhatikan kebiasaan secara periodiknya sepanjang waktu
Analisis periode panjang
Dilakukan untuk semua kondisi
Selesai
Gambar 3.4 Menjalankan Analisis Periode Panjang Sumber: Data diolah, 2022
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Hasil Praktikum
4.1.1 Hasil Running Jaringan Pipa Sederhana
Gambar 4.1 Hasil Running Jaringan Pipa Kondisi 1 Sumber: Data diolah, 2022
Gambar 4.2 Hasil Running Jaringan Pipa Kondisi 2 Sumber: Data diolah, 2022
4.1.2 Hasil Analisis Periode Tunggal dan Panjang
Gambar 4.3 Tabel Hasil Analisis Periode Tunggal untuk Nodes (Kondisi 1) Sumber: Data diolah, 2022
Gambar 4.4 Tabel Hasil Analisis Periode Tunggal untuk Links (Kondisi 1) Sumber: Data diolah, 2022
Gambar 4.5 Tabel Hasil Analisis Periode Tunggal untuk Nodes (Kondisi 2) Sumber: Data diolah, 2022
Gambar 4.6 Tabel Hasil Analisis Periode Tunggal untuk Links (Kondisi 2) Sumber: Data diolah, 2022
Gambar 4.7 Grafik Hasil Time Series Plot pada Nodes (Kondisi 2) Sumber: Data diolah, 2022
Gambar 4.8 Grafik Hasil Time Series Plot pada Links (Kondisi 2) Sumber: Data diolah, 2022
4.2 Analisa Hasil Running pada Jaringan Pipa Sederhana
Pada praktikum ini, jaringan pipa distribusi air minum yang dianalisis yaitu jaringan pipa pada peta Kota Pasuruan. Terdapat 2 kondisi dimana kondisi pertama memiliki elevasi pada reservoir sebesar 100 m dan elevasi node 2 sampai 5 berturut-turut yaitu 70, 60, 60, dan 55 m, sedangkan pada kondisi kedua memiliki elevasi pada reservoir sebesar 70 m sehingga perlu dilakukan usaha untuk menaikkan head dengan memberikan tambahan pompa sesuai keperuntukan.
Terdapat beberapa langkah dalam melakukan analisis jaringan pipa. Langkah pertama, lakukan Running dengan cara klik Project>>Run analysis atau klik ikon Run pada standard toolbar. Setelah itu akan muncul kotak notifikasi “Run was successful” jika Running berhasil
dan muncul kotak report yang menunjukkan indikasi masalah yang terjadi jika Running gagal.
Perlu digarisbawahi bahwa dalam perancangan jaringan perpipaan tidak hanya berhasil dari aspek simulasi saja, tetapi juga harus benar dan sesuai dari aspek analisis hidrolisnya. Setelah Running berhasil, langkah kedua yaitu melakukan pengamatan dan analisis terhadap hasil parameter hidrauliknya. Hasil running tersebut akan menghasilkan nilai output seperti pressure dan elevasi pada tiap node/junction, head hidrolis pada reservoir, dan velocity pada tiap link/pipa. Parameter-parameter tersebut harus sesuai dengan syarat-syarat seperti velocity pada link tercapai minimal 0,3 m/s dan pressure pada node minimal 10 m (range 10-50 m).
Jika belum sesuai, maka lakukan evaluasi dan re-input nilai pada objek yang dipilih. Kemudian, catat nilai re-input tersebut agar terinventarisasi. Running ulang hingga mendapat nilai output yang sesuai.
Tahapan dalam menambahkan pompa pada kondisi kedua, yaitu tambahkan terlebih dahulu junction antara reservoir dan node 2 sehingga terbentuk node 6 dengan elevasi 70.
Kemudian klik ikon pompa dan letakkan antara reservoir dan center node 6. Pada halaman Browser, pilih Curve dari daftar pada kotak lalu klik tombol Add. Kurva 1 baru akan ditambahkan pada database kemudian akan muncul Curve Editor. Setelah itu, masukkan aliran pompa design sebesar 25 m/s dan head sebesar 100 m. Kemudian, lakukan Running dan analisis hasilnya.
Berdasarkan hasil running jaringan pipa sederhana pada kondisi 1 dan 2, didapatkan hasil yang memenuhi syarat dan running sukses. Arah aliran air pada pipa-pipa tersebut juga sudah sesuai yaitu berakhir di node J3. Pada kondisi 1 dan 2, terlihat bahwa pressure pada nodes berada pada rentang yang memenuhi standar yaitu 10-50 m yang ditandai dengan warna biru tosca. Selain itu, velocity pipa-pipa tersebut juga sesuai dengan standar yaitu lebih dari 0,3 m/s yang ditandai dengan warna hijau. Jika dibandingkan dengan literatur, tahapan running dan analisis jaringan pipa pada praktikum ini sudah sesuai. Pada literatur, hasil running didapatkan tekanan di setiap simpul sangat bervariasi yaitu p ≤ 25 m (ditunjukkan oleh warna biru) dan p ≤ 50 m (ditunjukkan oleh warna tosca tua) di mana tekanan disetiap simpul dikategorikan tekanan rendah. Berbeda dengan kecepatan aliran di setiap pipa di mana terlihat bahwa kecepatannya dikategorikan kecepatan aliran tinggi yaitu v > 2 m/s sehingga setiap pipa ditunjukkan dengan warna merah. Sementara itu, pada praktikum ini, hasil running yang didapatkan juga bervariasi untuk pressure maupun velocity. Variasi perubahan debit aliran, kecepatan aliran, headloss, dan faktor gesekan sangat fluktuatif karena disebabkan oleh variasi panjang dan diameter pipa (Rifai et al., 2021).
4.3 Analisa Hasil Analisis Periode Tunggal dan Periode Panjang
Salah satu cara untuk menganalisis hidrolis periode tunggal yaitu membuat daftar tabular dari hasil perhitungan dengan memilih Report>>Table (atau mengklik tombol Table pada Standard Toolbar). Gambar 4.3 menyajikan secara rinci karakteristik aliran di setiap node meliputi elevasi, base demand, demand, head, dan tekanan. Pada gambar tersebut, terlihat bahwa tekanan tertinggi terjadi di junction 4, yaitu 42,11 m dan tekanan terendah terjadi di junction 1, yaitu 28,09 m. Hal ini menunjukkan bahwa di percabangan pipa tersebut terjadi peningkatan tekanan tertinggi selama air mengalir. Gambar 4.4 menyajikan karakteristik aliran di setiap link meliputi panjang, diameter, kekasaran, laju aliran, kecepatan aliran, headloss, dan faktor gesekan. Pada gambar ini terlihat bahwa kecepatan aliran terbesar terjadi pada pipa P1 yaitu 0,76 m/s dengan diameter 200 mm dan kecepatan terendah terjadi pada pipa P4 yaitu 0,37 m/s dengan diameter 100 mm. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa diameter sangat berpengaruh terhadap kecepatan aliran.
Selanjutnya, Gambar 4.5 menyajikan secara rinci karakteristik aliran di setiap node meliputi elevasi, base demand, demand, head, dan tekanan. Pada gambar tersebut, terlihat bahwa tekanan tertinggi terjadi di junction 4, yaitu 39,19 m dan tekanan terendah terjadi di
junction 1, yaitu 27,66 m. Hal ini menunjukkan bahwa di percabangan pipa tersebut terjadi peningkatan tekanan tertinggi selama air mengalir. Gambar 4.6 menyajikan karakteristik aliran di setiap link meliputi panjang, diameter, kekasaran, laju aliran, kecepatan aliran, headloss, dan faktor gesekan. Pada gambar ini terlihat bahwa kecepatan aliran terbesar terjadi pada pipa P5 yaitu 0,84 m/s dengan diameter 140 mm dan kecepatan terendah terjadi pada pipa P4 dan P1 yaitu 0,6 m/s dengan diameter masing-masing 225 mm dan 47 mm. Laju aliran pada pipa P4 dan P5 tersebut bernilai negatif karena arah aliran air berlawanan arah. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa diameter sangat berpengaruh terhadap kecepatan aliran.
Besarnya tekanan pada node dipengaruhi oleh head air yang dikirim dari reservoir. Dengan semakin menjauhi reservoir maka tekanan akan semakin kecil karena adanya energi friksi antara air dengan pipa. Tingginya tekanan juga dipengaruhi oleh diameter pipa. Semakin kecil diameter pipa, maka tekanan semakin tinggi. Untuk mengatasi masalah tekanan yang kurang adalah dengan cara menambah tekanan pada pompa. Kemudian, mengevaluasi kembali diameter pipa yang mungkin masih belum sesuai dengan standar.
Untuk membuat jaringan pipa menjadi lebih relistis, maka periode analisnya dapat diperpanjang. Untuk itu perlu membuat Time Pattern dengan melakukan variasi demand pada node dalam satu hari. Pada praktikum ini menggunakan durasi selama 72 jam dan pola waktu dalam 6 jam. Gambar 4.7 menunjukkan bahwa pressure pada kelima node tersebut sudah memenuhi standar tekanan yaitu 10-50 m. Tekanan tertinggi terjadi pada junction J4 dan terendah terjadi pada junction J3. Gambar 4.8 menunjukkan bahwa kecepatan aliran pada kelima pipa sudah memenuhi standar yaitu lebih dari 0,3 m/s. Velocity tertinggi terjadi pada pipa P5 dan terendah terjadi pada pipa P3. Node sangat mempengaruhi perubahan head dan tekanan di jaringan perpipaan di mana sambungan pipa akan selalu mengkibatkan fluktuasi head dan tekanan, dan sambungan pipa bercabang dapat mengakibatkan peningkatan head dan tekanan yang signifikan. Variasi diameter pipa sangat berpengaruh terhadap headloss, kecepatan aliran, debit aliran, dan faktor gesekan. Jika dibandingkan dengan literatur, hasil analisis periode tunggal dan panjang pada praktikum ini kurang sesuai. Pada literatur, hasil running bisa diterima apabila nilai pressure dan velocity sesuai dengan syarat yang sudah ditentukan, yaitu pressure tidak ada yang hasilnya di bawah 6 m dan velocity tidak ada yang lebih dari 3 m/det. Dari tabel hasil running juga terdapat beberapa node yang memiliki pressure melebihi 50 m dan hasil tersebut diterima/dibenarkan (Mahendra dan Nurhasanah, 2018).
Sementara itu, pada praktikum ini menggunakan standar pressure di antara 10-50 m dan velocity tidak kurang dari 0,3 m/s.
4.4 Faktor yang Mempengaruhi Proses Running Jaringan Pipa Sederhana
Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi proses running jaringan pipa sederhana.
Jika hasil running menunjukkan pemberitahuan bahwa running tidak sukses, artinya dalam sistem pemodelan tidak berhasil dan kemungkinan terdapat beberapa masalah dalam sistem distribusi eksisting. Pada kriteria perencanaan, tekanan atau pressure yang baik, minimal adalah 10 m dan maksimal 80 m. Analisis yang menyebabkan terjadi negatif, juga karena headloss yang terlalu besar. Semakin besarnya kehilangan tekanan/headloss, maka sisa tekan (pressure) juga akan semakin kecil. Solusi untuk mengatasi masalah terseut, maka nantinya bisa dilakukan penggantian pipa pada jalur tersebut atau bisa dengan mempararel pipa (Armanto dan Indarjanto, 2016). Selain itu, faktor kesalahan dalam memasukkan data atau kesalahan dalam membuat jaringan perpipaan juga dapat mempengaruhi keberhasilan proses running.
BAB V KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan
Software Epanet adalah salah satu software yang dapat mensimulasikan sistem distribusi suatu jaringan air baku/bersih ataupun air minum pada suatu wilayah tertentu. Program Epanet memodelkan sebuah sistem distribusi air sebagai sebuah kumpulan mata rantai yang terhubungkan dengan node (titik). Link dapat melambangkan pipa, pompa, dan valve control.
Selain itu, link juga dapat diartikan sebagai penghubung antar node. Node adalah titik melambangkan junction, tank, dan reservoir. Berdasarkan analisis hasil running jaringan pipa sederhana pada kondisi 1 dan 2, nilai pressure pada nodes dan velocity pada links memenuhi standar yang telah ditentukan yaitu pressure bernilai 10-50 m dan velocity bernilai lebih dari 0,3 m/s. Untuk mengatasi masalah tekanan yang kurang adalah dengan cara menambah tekanan pada pompa. Kemudian, mengevaluasi kembali diameter pipa yang mungkin masih belum sesuai dengan standar. Jika hasil running menunjukkan pemberitahuan bahwa running tidak sukses, artinya dalam sistem pemodelan tidak berhasil dan kemungkinan terdapat beberapa masalah dalam sistem distribusi eksisting. Selain itu, faktor kesalahan dalam memasukkan data atau kesalahan dalam membuat jaringan perpipaan juga dapat mempengaruhi keberhasilan proses running.
5.2 Saran
Saran untuk praktikum ini yaitu praktikan diharapkan membaca dan mempelajari modul terlebih dahulu sebelum praktikum agar praktikum dapat berjalan dengan lancar. Praktikan juga harus membawa laptop pada saat praktikum. Selain itu, praktikum diharapkan dapat selesai tepat waktu.
DAFTAR PUSTAKA
Agustianingsih D. 2016. Perencanaan Jaringan Penyediaan Air Bersih di Desa Lembah Sari Kecamatan Batu Layar Kabupaten Lombok Barat. Tugas Akhir. Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Mataram.
Antoni D. 2012. Efek Kekasaran Pipa terhadap Koefisien Gesek. Skripsi. Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia.
Diyanti, Supomo FY. 2021. Model jaringan distribusi air bersih di Kelurahan Pondok Cina, Kecamatan Beji, Kota Depok menggunakan software EPANET 2.0. Jurnal Infrastruktur 7(2): 121-129.
Herlin YA, Laila AN, Kahar S. 2013. Pemanfaatan SIG untuk monitoring kebocoran jaringan pipa PDAM di Kabupaten Demak. Jurnal Geodesi Undip 2(4): 147-161.
Limbong B, Suripin, Sudarno. 2022. Kalibrasi model Epanet pada jaringan pipa air bersih dengan modifikasi nilai kekasaran pipa berdasarkan metode Hazen-William. Jurnal Ilmiah Teknik Sipil 26(1): 1-10.
Madeira AA. 2020. Major and minor head losses in a hydraulic flow circuit: experimental measurements and a Moody’s diagram application. Eclética Química Journal 45(3): 47- 56. https://doi.org/10.26850/1678-4618eqj.v45.3.2020.p47-56.
Maryanto LE, Basyirun, Anis S. 2018. Pengaruh diameter roller terhadap debit pompa peristaltik. Sainteknol 16(1): 65-72.
Masyuda FA. 2018. Analisa Kerugian Head Losses dan Friction pada Sistem Perpipaan Beda Jenis Valve dengan Variasi Bukaan Valve. Skripsi. Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Malang.
Perangin-angin DH. 2014. Pemeriksaan Alat Ukur dan Keselamatan Operasional Marcet Boiler. Skripsi. Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Medan Area.
Priyati, A., Abdullah, S. H., Hafiz, K. 2019. Analisis head losses akibat belokan pipa 90°
(sambungan vertikal) dengan pemasangan tube bundle. Jurnal Ilmiah Rekayasa Pertanian Dan Biosistem 7(1): 95-104. https://doi.org/10.29303/jrpb.v7i1.104.
Waspodo. 2017. Analisa head loss sistem jaringan pipa pada sambungan pipa kombinasi diameter berbeda. Jurnal Suara Teknik Fakultas Teknik 8(1): 1-12.
DAFTAR PUSTAKA TAMBAHAN
Armanto RN, Indarjanto H. 2016. Analisis dan perencanaan pengembangan sistem distribusi air minum di PDAM Unit Plosowahyu Kabupaten Lamongan. Jurnal Teknik ITS 5(2): 247- 252.
Mahendra J, Nurhasanah A. 2018. Perancangan sistem jaringan perpipaan distribusi air bersih di Desa Sukaraja Kecamatan Semaka Kabupaten Tanggamus Provinsi Lampung menggunakan aplikasi EPANET 2.0. Jurnal Teknik Sipil UBL 13(1): 1334-1344.
Rifai K, Dwinanto MM, Bunganaen W. 2021. Studi karakteristik aliran di jaringan perpipaan menggunakan perangkat lunak Epanet 2.0 (studi kasus di laboratorium teknik mesin).
Lontar Jurnal Teknik Mesin Undana 8(2): 59-67.
LAMPIRAN
LAMPIRAN TAMBAHAN
