LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA II
MATERI
HYDRAULIC MODELLING
NAMA : RADEN MUHAMMAD RAZY KHANDIYAS NIM : 225100907111050
KELOMPOK : ME4
ASISTEN :
Adita Normalitasari Galuh Egalita Adliya
Aqila Hidayatul Fatma Ishma Yusrina Nur Hanifah Asma Kamila Zubaidi Nabila Al-Fathikasari Augusta Darrel Sulistio Shafa Ariza Agmi Putri Choirunnisa Hamidah Ali Thomas Yudhistira Diva Al Khansa Welda Afrizzahra
LABORATORIUM TEKNIK SUMBER DAYA ALAM DAN LINGKUNGAN DEPARTEMEN TEKNIK BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MALANG 2023
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pentingnya model hidrolik dalam menjamin pasokan air yang berkelanjutan, suatu kebutuhan dasar manusia, tidak dapat diabaikan. Seiring dengan pertumbuhan populasi global yang terus meningkat, permintaan akan air bersih yang mudah diakses menjadi semakin kompleks, memerlukan penggunaan teknologi canggih untuk mengatur distribusi dengan efisien. Dalam bidang mekanika fluida, sistem air dipersiapkan secara hati-hati dengan menggunakan teknik pemodelan hidrolik. Model-model ini memiliki peran sentral dalam merancang dan menganalisis struktur jaringan distribusi air, yang mencakup jaringan pipa yang rumit, koneksi, pompa, katup, dan tangki penyimpanan. Salah satu perangkat lunak yang sangat terkenal dalam konteks ini adalah EPANET, yang dikembangkan oleh U.S. Environmental Protection Agency (EPA).
EPANET merupakan program komputer berbasis Windows yang khusus dirancang untuk mensimulasikan perilaku hidrolik dan kualitas air dalam sistem pipa bertekanan, terutama yang digunakan dalam penyediaan air perkotaan.
Dalam aspek distribusi air, EPANET mempermudah pembuatan jaringan yang rumit.
Sebelum menghubungkan komponen, pemahaman akan berbagai jenis kebutuhan air menjadi langkah awal yang sangat penting dalam perencanaan jaringan. Kebutuhan air ini sering dibagi menjadi kategori domestik dan non-domestik, yang menjadi dasar perencanaan jaringan.
EPANET mampu melakukan simulasi yang mencakup perhitungan parameter penting seperti tekanan dan laju aliran dalam jaringan. Proses simulasi ini memberikan wawasan yang sangat berarti tentang perilaku hidrolik, termasuk aspek seperti kehilangan tekanan, tekanan aliran, laju aliran, dan sebagainya. Inti dari simulasi ini adalah konsep kehilangan kepala, yang merupakan akibat dari gesekan antara cairan dan pipa. Berbagai rumus terkenal, seperti Hazen William, Darcy Weisbach, dan De Chezy Manning, digunakan untuk menghitung kehilangan kepala ini, memungkinkan insinyur untuk mengoptimalkan desain dan kinerja sistem distribusi air dengan efektif. Melalui pemodelan hidrolik dan perangkat lunak seperti EPANET, para ahli dapat membuat keputusan yang didasarkan pada data, untuk menjamin pasokan air yang berkelanjutan dan adil bagi seluruh populasi di seluruh dunia.
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
Model simulasi hidrolik dalam EPANET mewakili pendekatan yang komprehensif untuk memahami perilaku air dalam jaringan pipa. EPANET, sebagai perangkat lunak komputer, memiliki kemampuan untuk menjalankan simulasi hidrolik yang melibatkan analisis mendalam terhadap aliran air dalam setiap pipa, kondisi tekanan di berbagai titik, dan pola aliran selama periode waktu tertentu. Dalam penggunaannya, EPANET memecah jaringan menjadi komponen- komponen penting seperti pipa distribusi, simpul atau titik persilangan pipa, pompa, katup, dan tangki air atau reservoir. Proses simulasi ini memungkinkan pengguna untuk mengeksplorasi berbagai aspek krusial, termasuk visualisasi kehilangan tekanan pada pipa distribusi (Rosidi, 2020).
2.2 Pengertian Node dan Link
Tahap pertama dalam menjalankan simulasi model jaringan distribusi air bersih dengan menggunakan program EPANET adalah memasukkan data input yang akurat. Data yang dimasukkan ini terdiri dari dua komponen utama, yaitu data node dan data link. Data node mencakup informasi mengenai titik-titik persilangan dalam jaringan, yang mencakup ketinggian dari masing-masing titik dan kebutuhan air di setiap persilangan. Ketinggian ini sangat penting karena mencerminkan perbedaan tinggi antara titik-titik dalam jaringan, yang memengaruhi aliran air dalam sistem. Di samping itu, perlu mempertimbangkan dengan teliti kebutuhan air di setiap persilangan karena hal ini berdampak pada distribusi air secara keseluruhan (Hidayah et al., 2016).
Link adalah elemen penting dalam EPANET yang memiliki peran utama dalam menghubungkan berbagai node dalam jaringan distribusi air. Link merupakan representasi dari komponen fisik yang menghubungkan node dalam sistem. Link melibatkan pipa, pompa, katup, dan elemen infrastruktur perpipaan lainnya. Pipa berperan sebagai saluran fisik yang mengalirkan air dari satu node ke node lainnya, memastikan pasokan air mencapai tujuannya. Pompa digunakan untuk meningkatkan tekanan air dalam sistem jika diperlukan, membantu mengatasi perbedaan ketinggian atau jarak antara node. Selain itu, katup (valve) berfungsi sebagai pengatur aliran air, memungkinkan kontrol yang lebih akurat terhadap distribusi air dalam jaringan (Siregar, 2021).
2.3 Pengertian Pompa dan Tangki
Dalam konteks simulasi EPANET, pompa memiliki peran penting dalam memastikan pasokan air yang konsisten sesuai dengan kebutuhan jaringan distribusi. Pompa yang dimodelkan memiliki kemampuan untuk menyediakan pasokan energi yang stabil yang diperlukan untuk mendorong cairan melalui sistem pipa. Parameter utama yang perlu diperhatikan adalah laju aliran pompa terhadap head, yang mencerminkan kemampuan pompa untuk mengalirkan air pada tekanan tertentu. EPANET memperhitungkan bahwa operasi pompa harus sesuai dengan batasan jangkauan pipa yang telah ditetapkan. Variabel kecepatan pompa juga dapat disesuaikan, dengan penyesuaian kecepatan tertentu sesuai dengan jenis dan kondisi pompa. Selama proses pemodelan, EPANET mempertimbangkan kurva pompa yang disediakan, dengan kecepatan relatif yang diatur sesuai dengan spesifikasi (Siregar, 2021).
Tangki adalah komponen penting dalam sistem distribusi air, berfungsi sebagai wadah penyimpanan untuk berbagai jenis material, termasuk benda padat, cair, dan gas. Dalam konteks pompa, tangki memiliki peran penting sebagai tangki penyimpanan atau cadangan. Proses pengisian tangki dari pompa melibatkan pendekatan yang teliti, dengan tujuan menjaga tekanan dalam tangki sejajar dengan tekanan atmosfer luar. Dengan memastikan bahwa tekanan dalam tangki sejajar dengan tekanan atmosfer, sistem ini bermanfaat dalam perancangan untuk menghindari peningkatan tekanan yang tidak diinginkan. Penggunaan model tangki dalam sistem pompa memiliki dampak yang signifikan terutama pada sisi keluar pompa, yang disebut sebagai discharge (Martana, 2020).
2.4 Pengertian Valve beserta Tipenya
Katup, atau valve, merupakan perangkat mekanis yang memegang peran penting dalam mengatur aliran atau tekanan cairan dalam berbagai sistem. Fungsinya meliputi kemampuan untuk membuka atau menutup jalur aliran, mengendalikan laju aliran cairan, mengubah arah aliran, mencegah aliran balik, mengelola tekanan, atau mengurangi tekanan sesuai dengan kebutuhan sistem tertentu. Berbagai fungsi valve bervariasi tergantung pada aplikasi dan lingkungan tempat mereka digunakan. Valve dapat diklasifikasikan berdasarkan beberapa kriteria, seperti jenis operasi (manual, otomatis, atau semi-otomatis), sifat dan kondisi fisik aliran cairan yang diatur, jenis dan tingkat kebocoran yang dapat diterima, metode operasi (rotary, linear, atau diaphragm), serta tujuan penggunaan yang spesifik (Arman et al., 2019).
Dalam konteks jaringan distribusi air, valve atau katup adalah komponen kunci yang berfungsi sebagai penghubung yang mengatur tekanan dan laju aliran air pada titik tertentu dalam sistem.
Valve memiliki beberapa parameter masukan utama, seperti titik awal dan akhir katup, diameter katup, pengaturan, dan status (terbuka atau tertutup). Dengan mengatur parameter-parameter ini, valve memegang peran sentral dalam mengendalikan aliran air dalam jaringan distribusi. Hasil perhitungan dari valve meliputi dua parameter utama, yaitu debit aliran (jumlah air yang dapat dilewatkan oleh katup pada waktu tertentu) dan kehilangan tekanan (head loss) yang terjadi saat air mengalir melalui katup tersebut. Terdapat berbagai jenis valve dalam EPANET, termasuk Pressure Reducing Valve (PRV) yang mengurangi tekanan air, Pressure Sustaining Valve (PSV) yang mempertahankan tekanan, Pressure Breaker Valve (PBV) yang mengurangi tekanan, Flow Control Valve (FCV) yang mengontrol aliran, Throttle Control Valve (TCV) yang mengatur pembatasan aliran, dan General Purpose Valve (GPV) yang memiliki fungsi umum (Siregar, 2021).
2.5 Pengertian Headloss pada Pipa
Kehilangan head, atau disebut juga kerugian energi, merujuk pada penurunan energi yang terjadi dalam sistem perpipaan dan terdiri dari dua aspek utama: kerugian di sisi hisap (suction head) dan kerugian di sisi tekanan (discharge head). Kerugian-kerugian ini terbagi menjadi dua komponen utama, yaitu kerugian mayor dan kerugian minor. Kerugian mayor terjadi akibat gesekan fluida dalam pipa, dimana terjadi penurunan energi karena gesekan antara fluida dengan permukaan dalam pipa. Perhitungan kerugian mayor melibatkan faktor gesekan yang bergantung pada jenis pipa yang digunakan dan Bilangan Reynolds (Re), yang membantu menentukan jenis aliran dalam pipa (laminar, transisi, atau turbulen). Di sisi lain, kerugian minor adalah penurunan energi lokal yang terjadi pada berbagai titik dalam sistem, seperti yang diakibatkan oleh penggunaan katup, saringan, atau komponen lainnya. Ketika fluida mengalir melalui elemen
seperti katup atau saringan, terjadi perubahan arah aliran dan kontraksi yang menghasilkan penurunan tekanan lokal (Aisyah et al., 2021).
Kerugian energi, yang juga dikenal sebagai kehilangan head, terjadi dalam sistem perpipaan karena adanya viskositas dalam aliran fluida. Ketika fluida mengalir, terjadi gaya gesekan yang mengubah sebagian energi aliran menjadi bentuk energi lain, seperti panas dan suara. Perubahan ini mengakibatkan terjadinya kehilangan energi dalam sistem. Secara umum, kerugian head dapat dikelompokkan menjadi dua kategori utama. Pertama, kerugian head mayor terjadi akibat viskositas fluida dan turbulensi yang dihasilkan oleh kekasaran permukaan dalam pipa. Faktor ini mengakibatkan gesekan yang menghasilkan kehilangan energi sepanjang pipa dengan diameter yang tetap saat aliran seragam. Kerugian head mayor ini tetap pada setiap satuan panjang pipa dengan diameter dan kekasaran yang konsisten. Kedua, kerugian head minor terjadi akibat perubahan dalam penampang pipa dan keberadaan aksesoris lainnya dalam pipa. Contohnya, perubahan arah aliran seperti tikungan, lengkungan, perubahan penampang, dan penyempitan atau perluasan penampang dapat mengakibatkan kehilangan energi. Kerugian head minor juga disebabkan oleh tumbukan partikel dalam fluida, peningkatan gesekan akibat turbulensi, dan distribusi kecepatan yang tidak merata di dalam penampang pipa. Ketika lapisan batas terpisah dari dinding pipa, terjadi gangguan dalam pola aliran yang mulus dan peningkatan tingkat turbulensi, sehingga meningkatkan tingkat kerugian energi (Waspodo, 2017).
2.6 Perhitungan Headloss pada Pipa
Kerugian energi atau kerugian head adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan penurunan energi yang terjadi dalam sistem instalasi. Hal ini mencakup dua komponen utama, yaitu kerugian pada sisi hisap (suction head) dan kerugian pada sisi tekanan (discharge head).
Kerugian ini terbagi menjadi dua kategori utama, yaitu kerugian mayor dan kerugian minor.
Perhitungan kerugian energi mayor dapat melibatkan penggunaan persamaan:
dengan:
hL = kehilangan tinggi tekan akibat gesekan (m) f = koefisien gesek (tidak berdimensi) L = panjang pipa (m)
D = diameter pipa (m)
v = kecepatan aliran (m/detik)
g = percepatan gravitasi (m/detik2) (Aisyah et al., 2021).
Kerugian energi mayor terjadi akibat viskositas zat cair dan turbulensi yang disebabkan oleh ketidakhalusan dinding dalam pipa. Faktor ini mengakibatkan gesekan yang menghasilkan penurunan energi sepanjang pipa dengan diameter yang konstan selama aliran berlangsung seragam. Kerugian energi mayor ini selalu konstan pada setiap bagian pipa dengan diameter dan kekasaran yang tidak berubah. Dengan demikian, perhitungan Kerugian Mayor dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:
dengan:
ℎ𝑓1 = kerugian gesek dalam pipa
𝜆 = koefisien kerugian gesek 𝐿 = panjang pipa (m)
𝐷 = diameter pipa (m) v2 = kecepatan (𝑚/𝑠)
𝑔 = percepatan Gravitasi (𝑚/s2)
Sementara itu, kerugian energi minor juga disebabkan oleh tumbukan antar partikel zat cair, peningkatan gesekan akibat turbulensi, dan ketidakseragaman distribusi kecepatan di dalam penampang pipa. Ketika lapisan batas terpisah dari permukaan dalam pipa terganggu, terjadilah turbulensi atau pusaran air yang mempengaruhi pola aliran yang seharusnya halus, dan ini menyebabkan peningkatan tingkat kerugian energi. Oleh karena itu, rumus perhitungan kerugian energi minor adalah sebagai berikut:
dengan:
ℎ𝑓2 = Kerugian minor dalam pipa 𝑘 = Koefisien percabangan 𝑣2 = Kecepatan (𝑚/𝑠)
𝑔 = Percepatan Gravitasi (𝑚/𝑠2) (Waspodo, 2017).
2.7 Koefisien Kekasaran Pipa (Roughness Coefficients)
Koefisien kekasaran pipa adalah nilai yang mengukur sejauh mana dinding pipa mempengaruhi gesekan antara fluida yang mengalir dalam pipa tersebut. Nilai koefisien kekasaran ini memengaruhi seberapa besar energi yang hilang akibat gesekan internal dalam pipa. Kekasaran pipa memiliki peran kunci dalam menentukan efisiensi aliran fluida dalam sistem perpipaan. Secara umum, semakin tinggi nilai koefisien kekasaran pipa, semakin besar energi yang hilang akibat gesekan dalam pipa. Beberapa faktor yang memengaruhi nilai koefisien kekasaran melibatkan kondisi fisik pipa, termasuk tingkat keausan dan kerusakan yang timbul dari faktor usia dan penggunaan yang panjang. Pipa yang telah lama digunakan cenderung memiliki dinding yang lebih kasar dan permukaan yang tidak rata akibat korosi dan penggunaan jangka panjang (Limbong et al., 2022).
Persamaan Hazen-William adalah salah satu persamaan yang sering digunakan untuk menghitung kerugian tekanan dalam pipa dengan diameter lebih dari 100 mm. Kelebihan utama dari persamaan ini adalah kemudahannya dalam penggunaan. Persamaan ini, yang bersifat empiris, menyatakan bahwa debit aliran dalam pipa berkaitan dengan diameter pipa (d) dan kemiringan hidrolis (S), di mana kemiringan hidrolis adalah rasio antara kerugian tekanan (hL) dan panjang pipa (L), atau S = (hL/L). Faktor C dalam persamaan menggambarkan kondisi fisik pipa, termasuk kelancaran dinding dalam pipa, yang mencerminkan jenis dan usia pipa.
Persamaan Hazen-William memberikan dasar yang kuat untuk menganalisis sistem perpipaan berukuran besar karena mempertimbangkan beberapa faktor penting, termasuk diameter pipa, panjang pipa, kemiringan hidrolis, dan kondisi fisik pipa. Penggunaannya yang luas, terutama pada pipa berdiameter besar, menunjukkan keandalan persamaan ini dalam memperkirakan kerugian tekanan dalam berbagai kondisi sistem distribusi air (As'at, 2019).
BAB III CARA KERJA
3.1 Running Pipa Jaringan Sederhana 3.1.1 Kondisi 1
Project
Dipilih dari menu bar
Run analysis
Dipilih dan akan muncul “Run was successful” apabila berhasil
Hasil parameter hidraulik pasca running
Dilakukan pengamatan dan analisis. Apabila hasil running tidak menghasilkan nilai output maka dilakukan evaluasi dan re-input nilai pada objek yang dipilih
Running ulang hingga dapat nilai output yang sesuai yaitu kecepatan aliran pada link minimal 0,3 m/s dan tekanan
pada node minimal 10 m
Gambar 3.1 Diagram Alir Cara Kerja Running Jaringan Pipa Sederhana Kondisi 1 Sumber: Data Diolah, 2023
3.1.2 Kondisi 2
Pipa 1
Dihapus
Junction
Ditambah diantara reservoir dan junction 2 sehingga terbentuk junction 6
Pompa
Ditambahkan diantara reservoir dan junction 6
Pipa
Ditambahkan diantara junction 2 dan junction 6
Curve
Dipilih dari halaman browser dan klik add
Aliran pompa design dan head
Dimasukkan aliran pompa design sebesar 25 dan head 100, lalu klik OK
Run
Diklik
Parameter hidraulik pasca running
Dilakukan pengamatan dan analisis
Running ulang hingga dapat nilai output yang sesuai yaitu kecepatan aliran pada link minimal 0,3 m/s dan tekanan pada
node minimal 10 m.
Gambar 3.2 Diagram Alir Cara Kerja Running Jaringan Pipa Sederhana Kondisi 2 Sumber: Data Diolah, 2023
3.2 Analisis Periode Tunggal
Table
Dipilih pada standar toolbar
Network link at
Dipilih dan klik coloumns lalu centang box jika ingin menampilkan panjang, diaeter, dan kekasaran
OK
Diklik
Analisis periode tunggal
Gambar 3.3 Diagram Alir Cara Kerja Analisis Periode Tunggal Sumber: Data Diolah, 2023
3.3 Analisis Periode Panjang
Browser data
Pilih options, lalu times
Time options
Isi total duration selama 72 dan pattern time step 6
Patterns
Isi time period 1 dengan multiplier 0,5; 2 dengan 1,3; 3 dengan 1,0 dan 4 dengan 1,2
Run
Report
Graph
Graph Type
Pilih time series, object type nodes atau links
Links/nodes to graph
Masukkan node atau link dengan menekan node atau link yang dituju lalu klik add OK
Hasil
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Hasil Praktikum
4.1.1 Hasil Running Pipa Jaringan Sederhana
Gambar 4.1 Hasil Running Jaringan Pipa Sederhana Kondisi 1 Sumber: Data diolah, 2023
Gambar 4.2 Hasil Running Jaringan Pipa Sederhana Kondisi 2 Sumber: Data diolah, 2023
4.1.2 Hasil Analisis Periode Tunggal dan Panjang
Gambar 4.3 Analisa Tabel Node Periode Tunggal Jaringan Pipa Sederhana Kondisi 1 Sumber: Data diolah, 2023
Gambar 4.4 Analisa Tabel Link Periode Tunggal Jaringan Pipa Sederhana Kondisi 1 Sumber: Data diolah, 2023
Gambar 4.5 Analisa Tabel Node Periode Tunggal Jaringan Pipa Sederhana Kondisi 2 Sumber: Data diolah, 2023
Gambar 4.6 Analisa Tabel Link Periode Tunggal Jaringan Pipa Sederhana Kondisi 2 Sumber: Data diolah, 2023
Gambar 4.7 Analisa Tabel J2 Periode Panjang Jaringan Pipa Sederhana Kondisi 2 Sumber: Data diolah, 2023
Gambar 4.8 Analisa Tabel P2 Periode Panjang Jaringan Pipa Sederhana Kondisi 2 Sumber: Data diolah, 2023
Gambar 4.9 Analisa Grafik Node Periode Panjang Jaringan Pipa Sederhana Kondisi 2 Sumber: Data diolah, 2023
Gambar 4.10 Analisa Grafik Link Periode Panjang Jaringan Pipa Sederhana Kondisi 2 Sumber: Data diolah, 2023
4.2 Analisa Hasil Running pada Jaringan Pipa Sederhana
Dalam praktikum ini, ada dua kondisi situasi yang dipelajari dalam pemodelan menggunakan program EPANET. Situasi pertama, yang terlihat pada Gambar 4.1, terdiri dari lima titik, termasuk satu reservoir dan empat persimpangan yang terhubung oleh pipa. Pada situasi pertama, aliran air terjadi secara alami karena adanya gaya gravitasi, karena reservoir berada di tempat yang lebih tinggi. Sementara itu, situasi kedua melibatkan penggunaan pompa karena reservoir ditempatkan pada tingkat yang lebih rendah daripada situasi pertama. Skema jaringan pipa pada situasi kedua terdapat pada Gambar 4.2, yang melibatkan enam titik, termasuk satu reservoir dan lima persimpangan yang dihubungkan oleh enam saluran, termasuk satu pompa dan lima pipa.
Setelah menjalankan simulasi, langkah selanjutnya adalah mengamati dan menganalisis parameter keluaran, seperti tekanan dan ketinggian pada setiap titik atau persimpangan, tinggi hidrolis pada reservoir, dan kecepatan aliran pada setiap saluran atau pipa. Pemeriksaan nilai- nilai ini harus dilakukan karena jika nilai-nilai tersebut tidak sesuai, maka evaluasi perlu dilakukan dan diameter pipa mungkin perlu disesuaikan agar kecepatan aliran tetap di atas batas minimum yang ditentukan dan tekanan pada setiap titik tetap memenuhi batas minimum yang ditetapkan.
Sebelum mengatur ulang nilai kecepatan dalam beberapa pipa, nilai kecepatan masih berada di bawah batas yang telah ditentukan, yaitu antara 0,3 hingga 3 meter per detik. Oleh karena itu, dilakukan evaluasi dan penyesuaian diameter pipa atau pengurangan diameter pipa agar nilai kecepatan dalam pipa tersebut memenuhi persyaratan yang telah ditetapkan. Hasil dari penyesuaian ini dapat ditemukan dalam Gambar 4.1. Penting untuk dicatat bahwa nilai tekanan pada node-node sudah memenuhi syarat dengan minimal 10 meter sebelum penyesuaian ulang dilakukan. Hal serupa juga terjadi pada kondisi 2, di mana output awal tidak memenuhi persyaratan distribusi air. Oleh karena itu, evaluasi dan penyesuaian ulang dilakukan untuk memastikan bahwa output memenuhi persyaratan yang diinginkan. Hasil dari penyesuaian ulang pada kondisi 2 dapat dilihat dalam Gambar 4.2 (Zuhair, 2022).
4.3 Analisa Hasil Analisis Periode Tunggal dan Periode Panjang
Pada eksperimen ini, dilakukan analisis terhadap kedua situasi jaringan pipa yang telah dibuat, yaitu analisis periode tunggal dan periode panjang. Untuk analisis periode tunggal pada situasi 1, terdapat dua tabel yang digunakan dalam proses analisis, yaitu tabel nodes yang dapat ditemukan di Gambar 4.3 dan tabel links yang terdapat dalam Gambar 4.4. Tabel nodes memberikan berbagai informasi, termasuk permintaan (demand), tinggi (head), tekanan (pressure), dan kualitas (quality) pada setiap node. Di sisi lain, tabel links memberikan informasi mengenai aliran (flow), kecepatan (velocity), penurunan kepala satuan (unit headloss), faktor gesekan (friction factor), tingkat reaksi (reaction rate), kualitas, dan status untuk setiap sambungan (link) dalam jaringan. Pada tabel nodes, fokus utama adalah pada nilai tekanan, di mana dalam situasi 1, nilai tekanan di setiap node telah memenuhi syarat minimal sebesar 10 meter. Sementara pada tabel links, perhatian utama adalah pada nilai kecepatan (velocity), di mana nilai kecepatan pada setiap sambungan telah sesuai dengan persyaratan minimal di atas 0,3 meter per detik. Adanya nilai aliran negatif dalam pipa yang terlihat dalam tabel Gambar 4.4 mengindikasikan bahwa arah aliran dalam pipa tersebut berlawanan dengan arah pipa (Ramana dan Chekka, 2018).
Selanjutnya, dalam menganalisis situasi 2, kami menerapkan metode analisis pada periode tunggal. Informasi tentang tekanan pada setiap node dapat ditemukan dalam tabel nodes pada Gambar 4.5. Dari tabel tersebut, dapat dilihat bahwa tekanan pada setiap node berkisar antara 41 hingga 56 meter, dengan tekanan maksimum terjadi di junction 5 sekitar 56,41 meter, dan
tekanan minimum tercatat di junction 2 sekitar 41,82 meter. Penting untuk dicatat bahwa nilai-nilai ini tidak memenuhi standar yang telah ditetapkan, yaitu antara 10 hingga 50 meter. Sementara itu, informasi mengenai kecepatan aliran terdapat dalam tabel link pada Gambar 4.6, dan dalam hal ini, nilai-nilai tersebut sudah sesuai dengan standar yang telah ditetapkan, yaitu antara 0,3 hingga 3 meter per detik. Kecepatan maksimum terjadi pada pipa 4, sekitar 0,46 meter per detik, sementara kecepatan minimum tercatat pada pipa 5, yaitu sekitar 0,30 meter per detik. Perlu diingat bahwa nilai-nilai kecepatan aliran ini dibatasi oleh faktor-faktor tertentu. Kecepatan yang terlalu tinggi dapat mengakibatkan erosi pada pipa, sedangkan kecepatan yang terlalu rendah dapat menyebabkan pengendapan atau sedimentasi dalam pipa dan jalur perpipaan. Selanjutnya, untuk analisis periode panjang, dilakukan analisis pada jaringan pipa dengan simulasi yang berjalan selama beberapa jam dengan pola yang telah ditetapkan. Dalam praktikum ini, simulasi dilakukan selama tiga hari atau 72 jam dengan variasi faktor 0,5; 1,3; 1,0; dan 1,2 (Talanipa et al., 2022).
4.4 Faktor yang Mempengaruhi Proses Running Jaringan Pipa Sederhana
Ketika menjalankan jaringan pipa, keberhasilan operasi dapat dilihat dari ikon "run" yang muncul di status bar pada bagian bawah ruang kerja EPANET. Namun, jika ada kegagalan dalam operasi, hal ini akan mengakibatkan munculnya jendela laporan yang menjelaskan masalah yang terjadi. Beberapa faktor yang dapat menjadi penyebab masalah termasuk hal-hal berikut.
Pertama, masalah dapat timbul saat pompa tidak dapat menghasilkan aliran, dan ini akan ditandai dengan pesan peringatan dan kesalahan dari EPANET ketika pompa beroperasi di luar kurva pompa yang telah ditentukan. Jika pompa memerlukan daya yang melebihi daya yang tersedia, maka EPANET akan secara otomatis menonaktifkan pompa tersebut, yang akan menghentikan aliran dari berbagai sumber dalam jaringan. Kedua, masalah jaringan terputus dapat terjadi ketika tidak ada jalur yang memungkinkan aliran air ke pipa-pipa yang membutuhkan pasokan.
Terutama, ini sering terjadi pada sambungan yang menghubungkan bagian jaringan dengan kebutuhan air, reservoir, tangki, atau sambungan lain yang memerlukan suplai air. Ketiga, tekanan negatif seringkali menjadi indikasi masalah dalam perancangan atau operasi jaringan. Tekanan negatif terjadi ketika sebagian jaringan hanya dapat menerima jumlah air yang terbatas, yang dapat disebabkan oleh jaringan yang terisolasi atau tertutup (Hasibuan dan Hariati, 2017).
BAB V KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan
EPANET (Environmental Protection Agency Network) adalah sebuah perangkat lunak yang digunakan untuk mensimulasikan perilaku hidraulik dan kualitas air dalam sistem jaringan perpipaan air bertekanan, seperti yang digunakan dalam distribusi air bersih. Komponen- komponen yang terlibat dalam jaringan ini meliputi pipa-pipa, simpul atau percabangan pipa, pompa, tangki air, dan katup. EPANET menghasilkan data mengenai laju aliran air dalam pipa (dalam liter per detik) dan tekanan air di setiap titik atau simpul (junction). Informasi ini memiliki nilai penting dalam proses analisis dan pengambilan keputusan terkait operasi fasilitas, penggunaan pompa, dan pengelolaan tangki air. Tujuan praktikum ini adalah untuk memperdalam pemahaman dan menjalankan langkah-langkah analisis dalam model hidraulik. Selain itu, eksperimen ini bertujuan untuk memungkinkan interpretasi, analisis, dan evaluasi terhadap hasil simulasi yang diperoleh dari jaringan pipa yang telah dibangun sebelumnya. Dengan kata lain, eksperimen ini memberikan pemahaman praktis tentang bagaimana jaringan pipa beroperasi dan bagaimana mengambil keputusan yang tepat dalam mengelolanya.
Dalam praktikum ini, dilakukan operasi pada jaringan pipa sederhana menggunakan perangkat lunak EPANET. Proses operasi ini melibatkan dua kondisi yang berbeda, yaitu kondisi 1 (Gambar 4.1) dan kondisi 2 (Gambar 4.2). Perbedaan utama antara kedua kondisi tersebut adalah bahwa Kondisi 1 tidak memerlukan penggunaan pompa dalam sistem perpipaannya, sementara Kondisi 2 melibatkan penggunaan satu pompa di antara node 1 (reservoir) dan node 2 (junction 1). Selain itu, kondisi 2 juga melibatkan variasi waktu selama 3 hari atau setara dengan 72 jam, sedangkan kondisi 1 mengikuti periode tunggal tanpa variasi waktu.
5.2 Saran
Sebelum memulai praktikum, diharapkan bahwa praktikan telah memahami materi yang akan diajarkan selama praktikum. Tujuannya adalah agar praktikan memiliki pemahaman awal mengenai prosedur-prosedur yang akan dilakukan selama praktikum berlangsung. Materi praktikum dapat dipelajari lebih dulu melalui modul yang telah disiapkan oleh asisten praktikum Mekanika Fluida 2, sehingga praktikan dapat lebih siap dalam mengikuti praktikum.
DAFTAR PUSTAKA
Aisyah S, Effendi Z, Pratama WY. 2021. Analisa head losses dengan penerapan simulasi pada diameter pipa dan pengaruh nilai net positive suction head terhadap terbentuknya kavitasi pada pompa. Jurnal Keteknikan Pertanian 9(1):
17-22.
Arman R, Mahyoedin Y, Kaidir K, Desilpa N. 2019. Studi aliran air pada ball valve dan butterfly valve menggunakan metode simulasi computational fluid dynamics.
Jurnal Kajian Teknik Mesin 4(1): 38-49.
As’at MRH. 2019. Perencanaan Sistem Transmisi dan Distribusi Air Minum Sumber Mata Air Wae Decer Kabupaten Manggarai Menggunakan Program Epanet 2.0. Skripsi. Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Sunan Ampel, Surabaya.
Hidayah PD, Indarto I, Elida N. 2016. Pemetaan dan evaluasi teknis jaringan distribusi air bersih di Desa Kemuning Lor. Jurnal Agroteknologi 10(2): 144-152.
Limbong B, Suripin, Sudarno. 2022. Kalibrasi model EPANET dengan uji paired sample test pada tinggi tekan model dan tinggi tekan aktual. SIKLUS: Jurnal Teknik Sipil. 8(1): 24- 36.
Martana B, Bethalembah MG, Fahrudin. 2020. Desain model tangki untuk menghemat konsumsi daya pompa pada sisi discharge. Jurnal Mekanikal Teknik Mesin 15(1): 6- 11.
Rosidi TS. 2020. Analisa Jaringan Pipa Distribusi Air PDAM Unit Praya Barat di Kecamatan Praya Barat Kabupaten Lombok Tengah. Skripsi. Program Studi Rekayasa Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Mataram.
Siregar A. 2021. Evaluasi Jaringan Pipa di Ibu Kota Kecamatan Lubuk Pakam. Skripsi.
Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas KHBP Nommensen.
Waspodo W. 2017. Analisa Head Loss Sistem Jaringan Pipa Pada Sambungan Pipa Kombinasi Diameter Berbeda. Suara Teknik: Jurnal Ilmiah, 8(1).
DAFTAR PUSTAKA TAMBAHAN
Ramana GV, dan Chekka VSSS. 2018. Validation and examination of exisiting water distribution network for continuous suppluy of water using Epanet. Water Resour Manage 32(1): 1993-2011.
Talanipa R, Putri TS, Rustan FR, dan Yulianti AT. 2022. Implementasi aplikasi EPANET dalam evaluasi pipa jaringan distribusi air bersih PDAM Kolaka. Informatics Journal 7(1): 46- 58
Zuhair F. 2022. Evaluasi jaringan pipa distribusi dengan program Epanet 2.0 di Perumahan Karangsari Permai Kecamatan Siantar Martoba Kota Pematangsiantar. ULIL ALIBAB:
Jurnal Ilmiah Multidisiplin 1(5): 997-1002.
LAMPIRAN
LAMPIRAN TAMBAHAN
LAMPIRAN ACC DHP
