PERENCANAAN & HIDROLIKA JARINGAN PERPIPAAN

PERENCANAAN & HIDROLIKA

JARINGAN PERPIPAAN

PROFIL PENGAJAR

Nama : Ni Nyoman Nepi Marleni, Ph.D

Telp. : 087852654297

JABATAN : WAKIL DIREKTUR AKADEMI TEKNIK TIRTA WIYATA

E-MAIL :

NYOMAN.MARLENI@AKATIRTA.AC.ID NMARLENI@YAHOO.COM

PERBEDAAN LANGKAH KERJA

PERENCANAAN JARINGAN

• Lokasi sudah ada, dgn Site Plan pd umumnya sdh ditentukan/sifat mengikat .

• Base Demand dan Faktor Penggunaan Air

diambilkan dari Base Demand Sambungan pd lokasi yg sejenis.

• Node, penempatan pipa dan Tapping dpt ditentukan

berdasar nilai efisiensi &

Efektifitas .

EVALUASI JARINGAN

• Pengambilan Air dan Jaringan sudah ada, shg perlu kalibrasi .

• Panjang dan diameter serta tata letak jaringan sdh ada.

• Faktor Pemakaian, Jumlah demand dan NRW dpt

dihitung.

• Node & titik tapping didasarkan pd kondisi jaringan eksisting .

• Saran perubahan diameter pipa dgn “mengecilkan pipa”

seringkali

dianggap tdk realistis .

PERENCANAAN JARINGAN

• Diameter dan panjang pipa dicoba dgn ukuran ttt.,

sebelum dilakukan simulasi

• Sbg acuan kelayakan, adl nilai Velocity 0,3 <v< 3 lps dulu, baru Pressure Node >

10 mka

• Saran logis utk

kesempurnaan layanan, al :

– Tambah tekanan dgn Pompa – Tambah Kapasitas Air di bagian

hulu .

– Rubah diameter pipa dg yg lebih besar atau pasang paralel, atau lebih

kecil

– Pasang katup, Wash out, Meter Zona (DMA) .

– Buat Reservoir .

EVALUASI JARINGAN

• Peluang pengembangan saat evaluasi sdh tampak, namun hrs dipertimbangkan kemampuan idle capacity dan sisa tekanan pd titik pengambilan .

• Saran logis utk

pengembangan layanan, al

– Tambah tekanan dgn Pompa

– Tambah Kapasitas Air di bagian hulu .

– Rubah diameter pipa dg yg lebih besar atau pasang paralel – Pasang katup, Wash out,

Meter Zona (DMA) . – Buat Reservoir .

DISTRIBUTION NETWORK

PREDIKSI PENDUDUK

KEBUTUHAN AIR DOMESTIK- NONDOMESTIK

PEMILIHAN SISTEM

KRITERIA

PEMELIHARAAN

OPERASI

PERHITUNGAN HIDROLIKA

RAB DAN KONSTRUKSI 1

2

3 4

5

6

7 8

DISTRIBUTION NETWORK

SIMULASI HIDROLIS ATAU

KUALITAS AIR

VERIFIKASI

INPUT SISTEM EXISTING

PEMELIHARAAN

OPERASI

EVALUASI

PENGEMBANG AN JARINGAN 1

2

3 4

5

6

7 8

TAHAPAN TEKNIS EVALUASI JARINGAN TAHAPAN TEKNIS EVALUASI

KALIBRASI

Permen PU No. 18 thn 2007 : Penyelenggaraan pengembangan SPAM

Permen PU No. 18 thn 2007 : Penyelenggaraan pengembangan SPAM

URAIAN > 1.000.000 METRO

500.000 – 1.000.000

BESAR 100.000 – 500.000

SEDANG 20.000 – 100.000

KECIL < 20.000 DESA 1. Konsumsi Unit Sambungan

Rumah (SR)

Lt/org/hari 190 170 150 130 100

2. Konsumsi unit Hidran Umum

Lt/org/hari

30 30 30 30 30

3. Konsumsi unit Non Domestik

Lt/org/hari - %

20 -30 20 – 30 20 – 30 20 – 30 10 – 20

4.

5.

6.

7.

8.

Kehilangan Air (%) Faktor Hari Maksimum Faktor Jam Puncak Jumlah Jiwa per SR Jumlah Jiwa per HU

20 – 30 1,1 1,5 5 100

20 – 30 1,1 1,5 5 100

20 – 30 1,1 1,5 6 100

20 – 30 1,1 1,5 6 100 – 200

20 1,1 1,5 10 200 9. Sisa Tekan di Jaringan

Distribusi (mka) 10 10 10 10 10

10.

11.

11.

12.

Jam Operasi Volume Reservoar SR : HU

Cakupan pelayanan

24 20 50 : 50 s.d.

80 : 20

** 90

24 20 50 : 50 s.d.

80 : 20 90

24 20 80 : 20

90

24 20 70 : 30

90

24 20 70 : 30

***70

KRITERIA PERENCANAAN SEKTOR AIR BERSIH

Domestik *

Kategori Berdasarkan Jumlah Penduduk ( Jiwa )

Keterangan :

*) tergantung survey proyek

**) 60 % perpipaan ; 30 % non perpipaan

***) 25 % perpipaan ; 45 % non perpipaan

Sumber : Sarwoko M, Ir, Penyediaan Air Bersih I – Dasar-dasar Perencanaan, Teknik Penyehatan FTSP - ITS

JENIS PEMAKAIANAIR RATA-RATA SEHARI

1. Pendidikan

- TK dan SD - SLTP

- SLTAdan lebih tinggi 2. Kompleks Militer

3. Kawasan Pariwisata

40 lt/orang/hari 50 lt/orang/hari 80 lt/orang/hari 60 lt/orang/hari 0,1 - 0,3 lt/det/ha

Non Domestik

Sumber : Noerbambang, Morimura, Perencanaan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, Tokyo, 1985

Sarwoko M, Ir, PenyediaanAir Bersih I – Dasar-dasar Perencanaan, Teknik Penyehatan FTSP - ITS

URAIAN

Non domestik

Kategori Berdasarkan Jumlah Penduduk ( Jiwa )

> 1.000.000

METRO 500.000 – 1.000.000

BESAR 100.000 – 500.000

SEDANG 20.000 – 100.000 KECIL

< 20.000 DESA 1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Sekolah (lt/murid/hari) Rumah Sakit (lt/temp.tidr/hr) Puskesmas/BKIA m3/hr

Masjid/Gereja m³/hr

Kantor

(lt/pegawai/hari) Pasar (m³/ha/hari) Hotel/losmen (lt/temp. tdr/hari)

10 200

2 1 – 2

10 12 150

10 200

2 1 – 2

10 12 150

10 200

2 1 – 2

10 12 150

10 200

2 1 – 2

10 12 150

5 200

1,2 1 – 2

10 12 90 8. Rumah makan

(lt/temp.ddk/hari) 100 100 100 100 100

9.

10.

Komplek Militer (lt/orang/hari) Kawasan industri (lt/dt/ha)

60 0,2 – 0,8

60 0,2 – 0,8

60 0,2 – 0,8

60 0,2 – 0,8

60 10 lt/pekerja/hari 11. Kawasan

Pariwisata (lt/dt/ha)

0,1 – 0,3 0,1 – 0,3 0,1 – 0,3 0,1 – 0,3 0,1 – 0,3

Sumber : Dirjen Cipta Karya DPU, 1994

Jenis Pemakaian Standar Satuan Keterangan

Sambungan Langsung Kran Umum

RUMAH TANGGA

PENDIDIKAN PERKANTORAN

110 – 150 30 - 40 10 - 15 20 - 25

Ltr/org/hari Ltr/org/hari Ltr/org/hari Ltr/org/hari PERIBADATAN

- Mesjid - Langgar

600 - 2000 300 - 1000

Ltr/Unit/hari Ltr/Unit/hari - Musholla

- Gereja -Pura - Vihara

100 - 200 - 100 - 100 -

500 600 500 500

Ltr/Unit/hari Ltr/Unit/hari Ltr/Unit/hari Ltr/Unit/hari KESEHATAN

- Rumah Sakit - Puskesmas

300 - 100 -

400 200

Ltr/Bed/hari Ltr/Bed/hari - BKIA

- Balai Pengobatan

600 - 1000 1000 – 2000

Ltr/Unit/hari Ltr/Unit/hari

- Apotik 100 - 500 Ltr/Unit/hari

PERDAGANGAN

- Pasar - Supermarket

2500 - 5000 1500 - 2500

Ltr/Unit/hari Ltr/Unit/hari

1 toko = 50 o/hr 1 rest = 30 kursi -Toko

- Restoran - Koperasi -Bank

3 - 8 30 - 40 500 – 1000 1100 - 1500

Ltr/org/hari Ltr/kursi/hr Ltr/Unit/hari Ltr/Unit/hari REKREASI

- Bioskop

- Gedung Pertunjukan - Hotel

2 - 6 1000 - 2000

300 - 400

Ltr/org/hari Ltr/Unit/hari Ltr/Bed/hari

1 biosk = 300 o

1 hotel = 50 bed

OLAH RAGA

- Stadion Olah Raga - Gedung Olah Raga - Kolam Renang

- Terminal

- Stasiun Kereta Api TRANSPORTASI

INDUSTRI

1100 – 2000 1200 – 1600 1000 - 1300

2000 - 4500 1500 - 2500 25000 - 45000

Ltr/Unit/hari Ltr/Unit/hari Ltr/Unit/hari

Ltr/Unit/hari Ltr/Unit/hari Ltr/Ha/hari

PPSAB jawa barat

2.Menentukan Proyeksi Jumlah Penduduk a) Dapatkan data penduduk dalam 5 tahun

terakhir

b) Tentukan periode perencanaan

c) Menentukan metode proyeksi jumlah

penduduk menggunakan pendekatan statistik

• Metode : 1. Aritmatik 2. Geometri

3. Eksponential 4. Least Square 5. Logaritmik

à Dipilih metode dengan nilai R (korelasi) yang

mendekati 1

Contoh

PROYEKSI PENDUDUK

2

Tahun Jml. Penduduk x Ln x y. Ln x Ln x2 y2

1997 63128 1 0 0 0 3985144384

1998 64404 2 0,69314718 44641,451 0,48045301 4147875216 1999

2000 2001

65116 65989 67416

3 4 5

1,09861229 71537,2378 1,20694896 4240093456 1,38629436 91480,1786 1,92181206 4354548121 1,60943791 108501,866 2,59029039 4544917056 2002 68258 6 1,79175947 122301,918 3,210402 4659154564 jumlah 394311 21 6,57925121 438462,652 9,40990642 25931732797

a b r

62679,76 2771,205037 0,96235246

dari data diatas maka dapat dihitung nilai a, b dan r : r2

0,92612226

contoh

LOGARITMIK

TAHUN JML PDDK(y) jml data

(x) ln y x.ln y x2 ( ln y )2

1997 1998 1999 2000 2001 2002 Jml

750922 756906 760283 764084 767381 769240 4568816

1 2 3 4 5 6 21

13,52906 13,53699 13,54145 13,54643 13,55074 13,55316 81,25783

13,52906 27,07399 40,62434 54,18573 67,75369 81,31895 284,48576

1 4 9 16 25 36 91

183,03539 183,25022 183,37076 183,50585 183,62252 183,68810 1100,47283 b=

ln a = a=

r²=

0,00110 13,53912371 758519,4425 0,224748388 r= 0,474076353

EKSPONENSIAL

• Proyeksi untuk pengembangan wilayah yang telah terbangun.

• Perumahan, kompleks, dll

• Dasarnya à luas wilayah perencanaan

• Tentukan tata guna lahan dengan menetapkan 20% - 30

% adalah Lahan Terbuka Hijau (RTH) dan tetapkan prasarana umum (jalan)

• Tetapkan jumlah hunian (rumah) sesuai dengan sisa lahan yang ada sesuai dengan ukuran/type rumah yang diprediksi. (type, luas tanah, panjang bagian depan, dll)

• Prediksi pentahapan pembangunannya.

Prediksi jumlah penghuninya Prediksi pola pemakaian airnya

SURVEY DAN PENGUKURAN LAPANGAN JARINGAN PIPA

TRANSMISI-DISTRIBUSI AIR MINUM

DOMESTIK DAN NON DOMESTIK

Menentukan jumlah kebutuhan air

Direncanakan sebuah pipa tertier untuk melayani perumahan

dengan jumlah pelanggan 200 SR. Diasumsikan jumlah orang tiap SR adalah 5 orang. Dengan rata-rata pemakaian air di perkotaan adalah 160 L/org/hari. Berapakah kebutuhan airnya ?

•

•

Jumlah orang yang dilayani = 200 x 5 = 1000 orang

Kebutuhan air total = 160 x 1000 orang = 160.000 L/hari

• 160.000 L/hari = 160.000 = 1,85 L/dt à Debit air dalam pipa 60 x 60 x 24

KEBUTUHAN AIR

DOMESTIK

SAMBUNGAN RUMAH TANGGA

KEBUTUHAN AIR RUMAH TANGGA

SAMBUNGAN TAK LANGSUNG / HYDRAN

TOTAL KEBUTUHAN AIR DOMESTIK

Tahun 2002 2006 2010 2014

Jml Pddk 769240 785021 799514 814007

Jml Pelajar 158387 161636 164620 167604

Standar(L/org/hari) 10

10 10 10

Keb.air(L/hari) 1583865 1616358 1646199 1676040

Tahun Jml Penduduk Jml Pegawai Standar(L/org/hari) Keb.air(L/hari) 2002

2006 2010 2014

769240 785021 799514 814007

22539 23001 23426 23850

20 20 20 20

450775 460022 468515 477008

NON DOMESTIK

SARANA PENDIDIKAN

PERKANTORAN

(PABRIK, SARANA OLAH RAGA, RS, HOTEL DLL)

Tahapan prosentase pelayanan Tahun

Jumlah penduduk ( jiwa ) penduduk yang terlayani ( jiwa )

70%

2002

769240 538468

75%

2006

785021 588766

80%

2010

799514 639611

85%

2014

814007 691906

1. Sambungan Langsung ( Ltr/hari ) 2. Hidran Umum ( Ltr/hari )

49000588 4846212

53577706 5298894

58204601 5756499

62963446 6227154

1. Sarana Pendidikan ( Ltr/hari ) 2. Sarana Perkantoran ( Ltr/hari ) 3. Sarana Peribadatan ( Ltr/hari ) 4. Sarana Kesehatan ( Ltr/hari ) 5. Hotel ( Ltr/hari )

6. Sarana Olah Raga ( Ltr/hari ) 7. Niaga ( Ltr/hari )

8. Sarana Industri ( Ltr/hari ) 9. Sarana Transportassi ( Ltr/hari ) 10. Komplek militer ( Ltr/hari ) Domestik+Non Domestik ( Ltr/hari ) Kebutuhan lain - lain 30% ( Ltr/hari ) Total keb.rata-rata

1583865 450775 3638700

208000 820950 1200 353000 375000 5000 5040 61288330 18386499 79674829

1616358 460022 3638700

208000 820950 1200 355500 375000 5000 5040 66362370 19908711 86271081

1646199 468515 3638700

208000 820950 1200 362750 375000 5000 5040 71492454 21447736 92940190

1676040 477008 3638700

208000 820950 1200 367000 375000 5000 5040 76764538 23029361 99793899

Total (L/dtk) 922.16237 998.50788 1075.6966 1155.022

Faktor hari puncak 1.1 1.1 1.1 1.1

Debit hari maks (L/dtk) Q pemadam 10%(L/dtk)

1014.3786 1098.3587 1183.2663 1270.5242 101.43786 109.83587 118.32663 127.05242

Faktor jam puncak 1.5 1.5 1.5 1.5

Debit Jam puncak (L/dtk) 1383.2436 1497.7618 1613.545 1732.533

Debit Total (L/dtk) 1115.8165 1208.1945 1301.5929 1397.5766

Kebutuhan Domestik

Kebutuhan Non Domestik

•

•

•

•

•

SISTEM PERPIPAAN SISTEM JARINGAN

SISTEM WAKTU PENGALIRAN SISTEM PENGALIRAN

ASSESORIES DAN BANGUNAN

PENUNJANG

Bangunan penunjang

> 80 m

< 80 m

< 80 m

PUMP STATION RESERVOIR

DISTRIBUSI

POMPA POMPA

Gambar booster station

Statis

Statis

PUMP BOOSTER STATION

Statis

Statis

RESERVOIR DISTRIBUSI

GRAVITASI POMPA

Topik 9 DISTRIBUSI 30

§

§ §

§

Meratakan aliran/kebutuhan dengan

menyimpan persediaan air minum pada waktu pemakaian minimum.

Persediaan pada waktu keadaan darurat.

Meratakan takanan pada area distribusi Meratakan tekanan pemompaan pada area distribusi.

PERPIPAAN TRANSMISI DAN

DISTRIBUSI 33

§

§

§ §

Variasi antara kebutuhan air minum maximun dan minimum.

Cadangan untuk pemadam kebakaran, umumnya persediaan untuk 2 – 6 jam.

Kapasitas pompa ke / dari reservoar.

Direncanakan dengan Metode matematis dan metode grafis

PERPIPAAN TRANSMISI DAN

FAKTOR UNTUK MENENTUKAN KAPASITAS

Topik 9 PERPIPAAN TRANSMISI DAN

DISTRIBUSI 34

FLUKTUASI KEBUTUHAN AIR MINUM

MENGOSONGKANRESERVOIR

MENGISI RESERVOIR

GAGAK DISTRIBUTION NETWORK

DISTRIBUTION NETWORK

PREDIKSI PENDUDUK

KEBUTUHAN AIR DOMESTIK- NONDOMESTIK

PEMILIHAN SISTEM

KRITERIA

PEMELIHARAAN

OPERASI

PERHITUNGAN HIDROLIKA

RAB DAN KONSTRUKSI 1

2

3 4

5

6

7 8

DISTRIBUTION NETWORK

SIMULASI HIDROLIS ATAU

KUALITAS AIR

VERIFIKASI

INPUT SISTEM EXISTING

PEMELIHARAAN

OPERASI

EVALUASI

PENGEMBANG AN JARINGAN 1

2

3 4

5

6

7 8

TAHAPAN TEKNIS EVALUASI JARINGAN TAHAPAN TEKNIS EVALUASI

KALIBRASI

• Mengacu kepada sistem Head (Harus tersedia Debit dan Tekanan)

• Perhitungan sistem pengaliran dan sistem jaringan

• Pembebanan Blok Kebutuhan Air

• Prediksi pola pemakaian air

• Prediksi faktor jam puncak

• Hidrolika merupakan satu topik dalam Ilmu terapan dan keteknikan yang berurusan

dengan sifat-sifat mekanis fluida, yang

mempelajari perilaku aliran air secara mikro maupun makro.

• Air memiliki energi potensial ketinggian,

energi potensial tekanan dan energi kinetik

23.00 - 24.0 22.00 - 23.00 21.00 - 22.00 20.00 - 21.00 19.00 - 20.00 18.00 - 19.00 17.00 - 18.00 16.00 - 17.00 15.00 - 16.00 14.00 - 15.00 13.00 - 14.00 12.00 - 13.00 11.00 - 12.00 10.00 - 11.00 09.00 - 10.00 08.00 - 09.00 07.00 - 08.00 06.00 - 07.00 05.00 - 06.00 04.00 - 05.00 03.00 - 04.00 02.00 - 03.00 01.00 - 02.00 00.00 - 01.00

3 4

4.5 4

5 6

8 8.5

7 6.5

6 6.2 6

5

7 7.3 7.5 8

7.5

6

5

4

3 4

5 6 8

7 9

BERAPA FAKTOR JAM PUNCAKNYA ?

POLA PEMAKAIAN AIR

Series1

3

2

1 1

0

faktor pemakaian

00.00 - 01.0001.00 - 02.0002.00 - 03.0003.00 - 04.0004.00 - 05.0005.00 - 06.0006.00 - 07.0007.00 - 08.0008.00 - 09.0009.00 - 10.0010.00 - 11.0011.00 - 12.0012.00 - 13.0013.00 - 14.0014.00 - 15.0015.00 - 16.0016.00 - 17.0017.00 - 18.0018.00 - 19.0019.00 - 20.0020.00 - 21.0021.00 - 22.0022.00 - 23.0023.00 - 24.00

GAGAK COM DISTRIBUTION NETWORK

0.53 0.71

0.79 0.71

0.88 1.06

1.41 1.50

1.24 1.15

1.06 1.09 1.06 0.88

1.24 1.29 1.32 1.41

1.32

1.06 0.88

0.71 0.53 0.80

0.60 1.00 1.20 1.40 1.60

FAKTOR JAM PUNCAK

Fluktuasi pemakaian air

0.40 0.20 0.18

0.00

time fluktuasi pemakaian air

§ DEBIT (satuan ?)

§ TEKANAN (satuan ?)

§ KECEPATAN (satuan ?)

§ Hub Tekanan dan Debit dan kecepatan?

• Sistem terisi penuh oleh air dan bertekanan

• Aliran bersifat mantap (steady) dan merata (uniform)

Hukum-hukum Dasar

• Hukum kekekalan massa (kontinuitas)

– Massa tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan; suatu massa yang memasuki sistem pasti akan terakumulasi atau keluar dari sistem tersebut

• Hukum kekekalan energi

– Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan;

energi hanya dapat berubah wujud

• Hukum kekekalan momentum

– Jumlah gaya-gaya luar yang berlaku pada suatu sistem

fluida adalah sama dengan laju perubahan momentum

dalam sistem tersebut

HUKUM KONTINUITAS

GAGAK COM DISTRIBUTION NETWORK

Q IN

D

¹ Q OUT

D

²

Q in = Q out v 1 .A 1 = v 2 .A 2

v 1 . 0,25 p D 12 = v 2 . 0,25 p D 22 1. 0,25 p 0,2 2 = v 2 . 0,25 p 0,1 2

v 2 = 1 . 0,25 p 0,2 2 0,25 p 0,1 2

v 2 = 4 m/dt

Hukum Kekekalan Massa

• Penerapan dalam hidrolika à persamaan kontinuitas

ΔV

Q

^inp

=Q

^out

+ Δt

Hukum Kekekalan Massa

v 1 v 2

GAGAK COM DISTRIBUTION NETWORK

RESERVOIR DISRIBUSI

Statis

HL

h

DISTRIBUSI

E 1 = E 2

2

2g

2

2g

P 2

r 2 g P 1

r 1 g = h 2 + + h 1 + +

E1

H

E2

+ HL

GAGAK COM DISTRIBUTION NETWORK

DISTRIBUSI

DISTRIBUSI

RESERVOIR

(a) (d) (c)

Statis

(b)

GAGAK

RESERVOIR DISTRIBUSI

Statis

HL

NEGATIF PRESSURE

`

TEKANAN

GAGAK

1m 2m

COM DISTRIBUTION NETWORK

TEKANAN

2m

1,5 m

TEKANAN/

PRESSURE

¨

¨

Tekanan (P) adalah Gaya Tekan (F) dibagi luas bidang tekan (A)

P=F/A

Satuan : Newton/m

²

, bar, kg/cm

²

, Pascal, Psi, meter kolom air (mka), atm.

1 bar 1 atm 1 atm 1 bar 1 bar

= 0,9869 atm ≈ 1 atm

= 10 mka

= 100.000 N/m2

= 100.000 Pascal

= 14,5 Psi

•

•

•

•

•

Debit (Q) atau Kecepatan (v) Kekasaran pipa (Chw) atau (k) Diameter pipa (D)

Panjang pipa (L) Suhu à viskositas

Kehilangan Energi / Tekanan dalam Pipa

• Kehilangan energi (ΔE) dapat disebabkan oleh:

– Gesekan antara air dengan dinding pipa (major/friction headloss)

– Turbulensi karena gangguan aliran (minor headloss)

• KEHILANGAN TEKAN :

ADA 2 JENIS KEHILANGAN TEKAN, YAITU : - KEHILANGAN TEKAN MAYOR :

MERUPAKAN KEHILANGAN TEKAN PADA PIPA

- KEHILANGAN TEKAN MINOR :

MERUPAKAN KEHILANGAN TEKAN PADA

AKSESORIS/FITTINGS PIPA (TEE, KNEE,

BEND, dls)

10, 29N

²

L D

^16/3

R

^f

= n

^f

= 2

§ Darcy - Weisbach

§ Hazen - Williams

§ Manning

• Kemiringan (slope) dari HGL disebut gradien hidrolis (Hydraulic gradient)

• Dinyatakan sebagai S = ΔE/L = ΔH/L, dimana L adalah panjang pipa

• Gradien hidrolis melambangkan betas kemampuan pipa untuk

mengalirkan air (conveying capacity)

Rumus lain yang digunakan : Q A = v.A

= 0,25 . π . D

²

( )

Q = 0.2785 C hw D h L

(

D =1.6258 C hw Q h L

( )

h=10.666 C hw D Q L

Dimana :

h =

Q =

C

^hw

=

D =

L =

Kehilangan tekanan dalam pipa (m) Kapasitas aliran (m

³

/det)

Koefisien kekasaran Hazen Williams Diameter pipa (m)

Panjang Pipa (m)

GAGAK COMDISTRIBUTIONNETWORK

)

RUMUS HAZEN WILLIAMS

2.63 0.54 -0.54

-0.38 0.38 -0.205 0.205

-1.85 -4.87 1.85

Kekasaran Pipa (untuk Darcy – Weisbach)

Kekasaran Pipa (untuk Hazen - Williams)

• Minor (local/turbulence) losses terjadi karena adanya gangguan aliran karena asesoris pipa (valve, bend, reducer, dll)

• Walaupun efek dari gangguan pengaliran terbagi ke panjang ruas

pipa, minor losses hanya diperhitungkan untuk ruas pipa tertentu

dimana asesoris tadi dipasang

V

• MENGHITUNG KEHILANGAN TEKAN MINOR (HEADLOSS) :

- K = koefisien kehilangan tekan minor, untuk setiap fittings

- V = kecepatan aliran (m/det) - g = gravitasi (m/det2)

2

H L = K´ 2.g

KOEFISIEN KEHILANGAN TEKAN MINOR

§ Belokan 45 derajat =0,35 – 0,45

§ Belokan 90 derajat =0,50– 0,75

§ SambunganT =1,50– 2,00

§ Penyusutan tiba-tiba =0,08 –0,46

§ KeranUji =3

Manakah yang menghasilkan debit yang lebih besar ?

L A = L B = 500 m

D A = D B = 200 mm Chw = 120

+100 A

+75 B +150

ΔH A = 50 ΔH B = 75

)

0.54 2.63

S

Q = 0.2785 ( C

^hw

D

S

^A

= 0,10 à Q = 139,87 Lps

S

^B

= 0,15 à Q = 174,10 Lps

• Parameter dasar yang terlibat dalam perhitungan:

– – – – – –

Panjang pipa L

Diameter dalam pipa D

Kekasaran absolut pipa k / Chw Debit Q

Beda tekan (piezometris) ΔH Suhu air T à 0.2785

• Parameter turunan:

– – – – –

Kecepatan; v = f(Q,D)

Gradien hidrolis; S = f(ΔH,L)

Kekentalan kinematik; n = f(T)

Bilangan Reynolds; Re = (v, D, n )

Faktor kekasaran;

PEMAHAMAN DASAR HEAD

• Bejana berhubungan adalah beberapa bejana

berisi cairan homogen yang saling terhubung dan memiliki tinggi permukaan cairan yang sama

tanpa terpengaruh oleh ukuran dan volume tiap bejana. Bila cairan ditambahkan pada salah satu bejana, tinggi permukaan pada setiap bejana

akan berubah dan kembali sama tinggi.

Fenomena ini merupakan bagian dari Hukum Stevin (Spellman, 2005) dan terjadi karena

tekanan hidrostatis (Fabrizio, 2005). Konsep ini

antara lain digunakan dalam pembuatan waduk

dan menara air (Abdullah, 2006).

Head Statis

TEKANAN MENYEBAR KESEGALA ARAH DAN SAMA BESAR

TEKANAN STATIS

Head Statis

HL¹ HL²

Q²

Q¹

Q³ HL³

Q¹ Q² Q³

Head Statis

HL¹ HL² HL³

Kondisi hidrolika jaringan

……… ^^)

GAGAK COM DISTRIBUTION NETWORK

Direncanakan sebuah pipa tertier untuk melayani perumahan dengan jumlah pelanggan 200 SR. Diasumsikan jumlah orang tiap SR adalah 5

orang. Dengan rata-rata pemakaian air di perkotaan adalah 160 L/org/hari.

Berapakah debit kebutuhan ?

•

•

Jumlah orang yang dilayani = 200 x 5 = 1000 orang

Kebutuhan air total = 160 x 1000 orang = 160.000 L/hari

• 160.000 L/hari = 160.000 = 1,85 L/dt à Debit air dalam pipa 60 x 60 x 24

Untuk berapa SR kah 1 liter per detik ??

Menghitung sisa tekan di jaringan

§

Reservoir berada pada elevasi 200 mdpl.Tinggi muka airdi reservoir 2 m.

Mengalirkan air kesebuah kota X dengan elevasi 140 mdpl. Debit kebutuhan kota tsb 50L/dt. Pipa yang digunakan adalah pipa PVC

(Chw=120) dengan diameter 250 mm.Panjang pipa adalah 4 km. Dengan mengabaikan minor losses berapakah sisa tekan dikotaX ?

GAGAK COMDISTRIBUTIONNETWORK

n

Total Head = ( 200 + 2 ) – 140 = 62 m

n

Hl = 0,05

^1,85

x 4000

0,2785 x 120 x 0,25

^2,63

n n

Hl = 20,19 meter

Sisa tekan di kota X = 62 – 20,19 = 41,8 meter = 4,18 atm

DISRIBUSI

62 m

20,19 m +200 mdpl

RESERVOIR

41,8 m

+140 mdpl

DISTRIBUSI

COMDISTRIBUTIONNETWORK GAGAK

PROFIL HIDROLIS

Statis=62 m

Tma = 2m

50L/dt 4km

QChw LD

= 100 LPS

= 120

= 2 km

= …. ?

)

Q

^0.38

h

^-0.205

L

^0.205

-0.38

H = Z2 – Z1

H = 250 – 190 = 60 m

D =1.6258 ( C

^hw

Diameter = 0.213 m = 213 mm ≈ 250 mm

Debit maksimum ?

DEBIT YANG MASUK RES. DISTRIBUSI

S = 0.04

Q = 0.04 m3/s = 40.02 LPS

Aplikasi untuk memperkirakan debit maksimum untuk suatu sistem jaringan

D = 200 mm Chw = 120 L= 1,2 km

Elv + 125 Elv + 180

Kebutuhan Total = 20 lps Fjp = 1,3

Tekanan minimum = 1 atm

Berapa kapasitas pompa ?

JAWAB:

a. Q pompa = Qrata-rata x fp

Q pompa = 0.026 m3/s = 26 LPS

b.

Hl = 5.35 m

sisa tekan (h) = 10 m

Hpompa = (Z2 - Z1) + Hl + sisa tekan

= 70.35 m

SAKIT KEPALA AKUT ??

TERIMA KASIH

Topik 11 ASPEK HIDRAULIKA DALAM PERPIPAAN

TRANSMISI & DISTRIBUSI 62

§ §

1

PIPA TUNGGAL SISTEM PIPA

• Pipa Seri

• Pipa Paralel

• Pipa Cabang

• Jaringan

(

h =10.666 C

^hw

D Q L r =10.666C

^hw

D L

h = rQ

(

Q = 0.2785 C

^hw

D h L

( )

s = 0.2785 C

^hw

D L Q = sh

®rs

Topik 11 PERPIPAAN TRANSMISI &

DISTRIBUSI

63

ANALISA JARINGAN 2 )

-1.85 -4.87 1.85 -1.85 -4.87

1.85

)

1.85

0.54

=1

ASPEK HIDRAULIKA DALAM

2.63 0.54 -0.54 2.63 -0.54

+ r 2 Q

Topik 11 ASPEK HIDRAULIKA DALAM PERPIPAAN

TRANSMISI & DISTRIBUSI 64

h 1 h 2 h 3

h total = h 1 + h 2 + h 3

r 1 Q 1.85 1.85 + r 3 Q 1.85 = r total Q 1.85 r total = r 1 + r 2 + r 3

ANALISA JARINGAN 3

PIPA SERI

+ s 2 h

Topik 11 ASPEK HIDRAULIKA DALAM PERPIPAAN

TRANSMISI & DISTRIBUSI 65

ANALISA JARINGAN 4

Q

1

Q

2

Q

3

Q total = Q 1 + Q 2 + Q 3

s 1 h 0.54 0.54 + s 3 h 0.54 = s total h 0.54 s total = s 1 + s 2 + s 3

PIPA PARALEL

Q Q

Tabel 1. Data Pipa Tabel 2. DaTA Elevasi dan KebutuhanNode No. Pipa

1 2 3 4

Panjang Pipa (m) 2500

750 1000 1200

Diameter Pipa (mm)

250 150 100 200

Node 1R

2 3 4

Elevasi (m) +100

+75 +75 +80

Debit Demand (l/dt)

25 150

5 Chw

500

120

Pertanyaan:

1. Debit pada pipa 2, 3, dan 4

2. Sisa Tekan pada node 4

1. HL pada pipa paralel adalah sama dengan arah aliran yang sama pula

• Q = 0,2785 x Chw x D 2,63 x h 0,54 x L -0,54

• S = 0,2785 x Chw x D 2,63 x L -0,54

• Q = S x h 0,54

S² = S³ = S⁴ = S^total

0.006376662 0.001879345 0.010542836 0.018798843

Q² = Q³ = Q⁴ = Q^{total =}

0.0084801 m³/dt 0.0024993 m³/dt 0.0140206 m³/dt 0.025 m³/dt

= 8.48 Lps

= 2.50 Lps

= 14.02 Lps

= 25.00 Lps = Q⁵ --> OKE h^0,54 =

h=

1.329869104

1.695413879 m

2.HL = (Q/(0,2785 x Chw x D^2,63))^1,85 x L

HL¹ = 3.499773902 m Sisa tekan diketahui dari head awal - HL

== HL² =

HL³ = HL⁴ =

1.695413879 1.695413879 1.695413879

mm m

Head awal HL ^total

Sisa tekan di node 4 =

100 m 13.5989755 m 6.40102447 m HL⁵ =

HL^total

8.403787751 13.59897553 m

m

Simple Case

PIPA PVC

DIAMETER 200 mm PANJANG 100 m DEBIT 30 lps Chw = 150

BERAPA KECEPATAN ALIRANNYA ? BERAPA HEADLOSSNYA ?

Baca nilai S Terbaca 0.004 Artinya :

kehilangan tekanan = 0.004 m tiap meter panjang pipa

HL = 100 x 0.004 m = 0.4 m Kecepatan = 0.95 m/sec

BASIS Chw = 100 Artinya :

kehilangan tekanan = 8 m tiap 1000 m panjang pipa

HL = (8/1000) x 100 m = 0.8 m Kecepatan = 0.95 m/sec

PIPA PVC

PANJANG 200 m DEBIT 100 lps Chw = 150

HL diijinkan = 0.90 m BERAPA DIAMETER?

Nilai S = 0.9/200 = 0.0045 Jadi Diameter pipa = 300 mm Kecepatan = 0.92 m/sec

NOMOGRAPH H-W cari Debit Max (Q max)

PIPA ASBES PANJANG 2 Km Chw = 130

HL diijinkan = 16 m BERAPA Q max ?

Nilai S = 16/2000 = 0.008 Jadi Q max = 67 lps

Kecepatan = 0.93 m/sec

BERAPA TITIK KERJA POMPA

JIKA DIINGINKAN SISA TEKAN DI JARINGAN DISTRIBUSI ADALAH 1 ATM

?

GAGAK

Head pompa : (Z2 - Z1) + Hl + sisa tekan

D = 200 mm Chw = 120 L= 1,2 km Q = 20 lps Fjp = 1,3

Elv + 125 Elv + 180

GAGAK COM DISTRIBUTION NETWORK

Level air awal = 0 m

DITANYA :

a. debit yang masuk Reservoir

b. Q jika Z2 diganti menjadi 210 m dan apa kesimpulannya c. Q jika L diganti menjadi 2.5 km, dan apa kesimpulannya

d. Q jika diameter diganti menjadi 75 mm, dan apa kesimpulannya

GAGAK COM DISTRIBUTION NETWORK

Elv + 300

Dimensi Bak Res distribusi :

DT basah = 15 m

= 10 m Level air awal =0m L = 35 m

D = … mm Q = 15 lps Chw = 120

Elv + 270

1. Berapakah Diameter yang dipilih ? 2. Berapakah Head pompa yang dipilih?

Pilih kecepatan 1 mps

Pipa pararel

Reservoir 1 4

+ 100

2 + 75

3

+ 75 + 80 25 lps 2

3

4

1 5

NO. PIPA

1 2 3 4

PANJANG PIPA (m) 2500

750 1000 1200

DIAME TER (mm) 250 150 100 200

NODE

1R 2 3 4

ELEVASI (m) +100

+75 +75 +80

DEBIT DEMAND ( L/dt )

25 150

5 chw

500 120

Hitung manual

1. Berapa debit pada pipa 2, 3 dan 4 ? 2. Berapa sisa tekan pada node 4 ?

GAGAK

• Jawab :

• S = 0,2785 x ( Chw x D

^2,63

x L

^-0,54

)

• S

^total

= S

^A

+ S

^B

+ S

^C

• Q

^total

= S

^total

x h

^0,54

• S

^B

• S

^c

• S

^d

= 0,2785 x ( 120 x 0,15

^2,63

x 750

^-0,54

)

= 0,2785 x ( 120 x 0,10

^2,63

x 1000

^-0,54

)

= 0,2785 x ( 120 x 0,20

^2,63

x 1200

^-0,54

)

= 0.00638

= 0.00188

= 0.01054

• S

^total

= 0,0063 + 0,00188 + 0,01054= 0,0188

GAGAK COM DISTRIBUTION NETWORK

• Catatan : h

^B

= h

^C

= h

^D

= h

^total

• Qtotal = Stotal x h

^0,54

•

• H

^0,54

= 1.3299 m H = 1.695 m

• Jadi :

•

•

•

Q

^B

Q

^c

Q

^D

= S

^B

x h

^0,54

= S

^c

x h

^0,54

= S

^D

x h

^0,54

= 0,0063 x 1.3299= 0,0085 m

³

/dt

= 0,0019 x 1.3299= 0,0025 m

³

/dt

= 0,0105 x 1.3299= 0,014 m

³

/dt

• Diuji TOTAL Q = 0,025 m

³

/dt ( OKE BOSS )

GAGAK COM DISTRIBUTION NETWORK

TERIMA KASIH