ALEID X 2004 didesain sebagai alat untuk mengetahui perkembangan dan pergerakan air serta degradasi unsur kimia yang terkandung dalam air di pipa
distribusi air bersih, yang dapat digunakan untuk analisa berbagai macam sistem distribusi, detail desain, model kalibrasi hidrolis. Analisa sisa khlor dan beberapa
unsur lainnya.
2.11.2 Langkah-Langkah Menggunakan ALEID X 2004.
Langkah-langkah untuk mulai bekerja menggunakan ALEID X 2004 adalah sebagai berikut :
1. Gambarkan jaringan sistem distribusi yang akan dianalisa, atau import data
dasar dari jaringan yang tersimpan dalam text file. 2.
Edit properties dari objek yang membentuk sistem.
Gambar 2.6 Memasukkan Data Umum Pada Node
Universitas Sumatera Utara
Pada gambar 2.6, data-data yang dimasukkan merupakan data-data umum node, seperti nama node, nama node dimasukkan sesuai keinginan kita, untuk
mempermudah dalam mengingat nama node, penulis menggunakan notasi N115 yang berarti node ke 115, setelah itu masukkan elevasi node, elevasi
node dihitung dari muka air laut dengan satuan meter, dan yang terakhir masukkan koordinat node.
Gambar 2.7 Memasukkan Nilai Kebutuhan Air Pada Node
Gambar 2.7 menjelaskan bahwa setelah data umum dimasukkan pilih consumption untuk memasukkan kebutuhan air per nodejam.
3. Gambarkan sistem operasi.
4. Pilih dan atur analisis option.
5. Run analisis hidrolik.
6. Lihat hasil analisis.
Universitas Sumatera Utara
2.11.3 Model Jaringan ALEID
Komponen-komponen fisik ALEID memodelkan sistem distibusi air sebagai kumpulan garis yang
menghubungkan node-node. Garis tersebut menggambarkan pipa, pompa dan katub kontrol. Node menggambarkan sambungan, tangki, dan reservoir. Gambar
mengilustrsikan bagaimana node-node dan garis dapat dihubungkan satu dengan lainnya untuk membentuk jaringan, seperti terlihat pada gambar 2.8.
Gambar 2.8
Hubungan Antar Komponen Fisik Dalam ALEID X 2004
Komponen-komponen fisik dalam pemodelan sistem distribusi air dengan ALEID antara lain :
1. Sambungan junction
Sambungan junction adalah titik pada jaringan dimana link-link bertemu dan dimana air memasuki atau meninggalkan jaringan. Input dasar yang
dibutuhkan bagi sambungan junction adalah: •
Elevasi pada semua referensi biasanya rata-rata muka air laut •
Kebutuhan air
Universitas Sumatera Utara
• Kualitas air saat ini
Hasil komputasi buat sambungan junction pada seluruh periode waktu simulasi adalah :
• Head di atas permukaan tanah
• Head di atas permukaan laut
• Total kebutuhan air
Sambungan junction juga dapat : •
Mengandung kebutuhan air demand yang bervariasi terhadap waktu •
Memiliki harga kebutuhan negatif yang mengindikasikan air memasuki jaringan
• Menjadi sumber kualitas air dimana terdapat kandungan yang memasuki
jaringan •
Memiliki lubang pengeluaran atau sprinkler yang menjadikan laju aliran bergantung kepada pressure.
Pada gambar 2.8 dapat dilihat tampilan dari input data pada software ALEID X 2004.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.9
Properties Editor Untuk Input Data Pada Junction
Pada gambar 2.9, data yang dimasukkan berupa nama node, elevasi node dalam satuan meter, dan koordinat node.
2. Reservoir
Reservoir adalah node yang menggambarkan sumber eksternal yang terus menerus mengalir ke jaringan. Digunakan untuk menggambarkan seperti
danau, sungai, akuifer air tanah, dan koneksi dari sistem lain. Reservoir juga dijadikan titik sumber kualitas air.
Input utama untuk reservoar adalah head hidrolis sebanding dengan elevasi permukaan air jika bukan reservoir bertekanan dan inisial kualitas air
untuk analisa kualitas air. Karena sebuah reservoir adalah sebagai poin pembatas dalam jaringan, tekanan dan kualitas airnya tidak dapat dipengaruhi
Universitas Sumatera Utara
oleh apa yang terjadi di dalam jaringan. Namun tekanan dapat dibuat bervariasi terhadap waktu yang di tandai dengan pola.
Gambar 2.10 Input Data Umum Pada Reservoir
Pada gambar 2.10 terlihat bahwa data yang dimasukkan berupa nama reservoir, elevasi reservoir dihitung dari muka air laut meter dan koordinat
dari reservoir tersebut.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.11 Properties Editor Untuk Input Data Pada Reservoir
Gambar 2.11 menjelaskan bahwa setelah data-data umum dimasukkan maka pilih reservoir, kemudian pilih fixed head untuk type reservoir dan
masukkan elevasi reservoir, dihitung dari muka air laut meter. 3.
Pipes Pipes atau pipa adalah link yang digunakan untuk mengalirkan air dari
suatu node ke node yang lainnya pada suatu sistem jaringan pemipaan. Aleid akan mengasumsikan bahwa pipa akan selalu terisi penuh. Arah aliran adalah
dari titik yang memiliki head hidrolik lebih besar menuju titik yang lebih kecil head hidroliknya. Input data utama yang perlu diisikan, adalah :
1 Start node, merupakan titik awal atau pangkal pipa.
2 End node, merupakan titik akhir pipa atau ujung pipa.
3 Length, merupakan panjang pipa dalam meter atau feet.
Universitas Sumatera Utara
4 Diameter, merupakan diameter atau garis tengah pipa. Satuan yang
digunakan adalah inchi atau milimeter. 5
Roughness, koefisien kekasaran pipa untuk menghitung head loss. Input data lain yang dapat ditambahkan sebagai pelengkap adalah :
Data output dari junction pipa adalah : 1
Pipe Name nama pipa 2
Flow debit aliran 3
Flow Direction arah aliran 4
Length panjang pipa 5
Velocity kecepatan aliran 6
Local Loss Coefficient 7
Hydraulic Grade Line 8
Wall Roughness kekasaran saluran
Gambar 2.12
Properties Editor Untuk Input Data Pada Pipa
Universitas Sumatera Utara
Pada gambar 2.12 dapat dilihat bahwa data-data yang dimasukkan pada pipa berupa nama pipa, panjang pipa m, diameter pipa mm, dan kekasaran
dinding pipa mm. Kehilangan tekanan headloss akibat gesekan air dengan dinding pipa dapat dihitung menggunakan persamaan Hazen Williams, Darcy
Weisbach , Chezzy atau Manning.
Formula Hazen Williams banyak digunakan di Amerika Serikat. Persamaan ini dapat diterapkan untuk air dengan aliran turbulen. Secara
teoritis, persamaan Darcy Weisbach adalah yang terbaik. Persamaan ini dapat diterapkan untuk cairan lain, selain air. Persamaan Chezzy dan Manning
banyak digunakan untuk aliran pada saluran terbuka. Koefisien resistensi dan nilai eksponensial flow untuk masing-masing
persamaan dapat dinyatakan dengan persamaan berikut ini :
Persamaan Chezzy-Manning
533 2
2
66 ,
4 D
LQ n
HL =
Pers 2.10
di mana: HL adalah headloss feet, Q adalah debit aliran cfs, L adalah panjang pipa feet, D adalah diameter pipa feet, dan n adalah
koefisien kekasaran Manning.
Persamaan Darcy-Weisbach
Menurut Kodoatie 2002, nilai H
f
adalah:
g d
Lv f
H
f
2
2
=
Pers 2.11
Universitas Sumatera Utara
di mana : H
f
adalah headloss m, g adalah percepatan gravitasi m
2
s, L adalah panjang pipa m, d adalah diameter pipa m, v adalah
kecepatan aliran ms, dan f adalah faktor gesekan tanpa satuan
Persamaan Hazen-Williams
871 ,
4 852
, 1
852 ,
1
727 ,
4 D
C LQ
HL =
Pers 2.12
di mana: HL adalah headloss feet, Q adalah debit aliran cfs, L adalah panjang pipa feet, D adalah diameter pipa feet, dan C adalah
koefisien kekasaran faktor Hazen Williams. Setiap persamaan memiliki koefisien kekasaran masing-masing.
Koefisien kekasaran untuk berbagai jenis pipa berdasarkan umur materialnya dapat dilihat dalam tabel berikut.
Tabel 2.4
Koefisien Kekasaran Untuk Berbagai Jenis Pipa Material
Hazen-Williams C unitless
Darcy-Weisbach e milifeet
Manning’s n unitless
Cast iron 130-140
0.85 0.012-0.015
Concrete or concrete lined 120-140
1.0-10 0.012-0.017
Galvanized iron 120
0.5 0.015-0.017
Plastic 140-150
0.005 0.011-0.015
Steel 140-150
0.15 0.015-0.017
Vitrified clay 110
0.013-0.015 Sumber : Manual User Software ALEID X 2004
Universitas Sumatera Utara
Minor Losses Minor Head Losses, disebut juga local losses, atau dalam ALEID X
2004 sebagai loss coefficient, disebabkan oleh kehilangan tekanan pada pipa karena perlengkapan pemipaan seperti belokan-belokan, valve dan berbagai
fitting lainnya. ALEID X 2004 akan menghitung minor losses dengan cara menambahkan data koefisien minor losses pada pipa. Minor losses sebanding
dengan kecepatan air yang melewati pipa atau valve V
2
2g.
4. Pumps
Pumps atau Pompa adalah link yang memberi tenaga ke fluida untuk menaikkan head hidrolisnya. Input parameternya adalah node awal dan akhir,
dan kurva pompa kombinasi dari head dan aliran dimana pompa harus memproduksinya. Parameter output yang prinsip adalah aliran dan pencapaian
head. Aliran melalui pompa adalah langsung dan ALEID tidak akan membolehkan pompa untuk beroperasi diluar range dari kurva pompa.
Gambar 2.13 Input Data Umum Pada Pompa
Universitas Sumatera Utara
Pada gambar 2.13 diperlihatkan bahwa data-data umum pada pompa yang dimasukkan berupa nama pompa, titik awal dan akhir pompa, dan
nomor pompa.
Gambar 2.14 Properties Editor Untuk Input Data Pada Pompa
Pada gambar 2.14, setelah data-data umum pompa dimasukkan, maka tentukan tinggi tekanan pompa m dan debit yang mengalir pada pompa
m
3
hr sehingga membentuk kurva karakteristik yang menggambarkan hubungan antara debit dan tinggi tekanan pada pompa.
Debit aliran pompa dan posisi serta bentuk dari pompa dapat diubah pada kurva pompa, Seperti halnya pipa, pompa dapat diatur hidup dan mati
dalam pengaturan waktu atau dalam kondisi yang pasti muncul dalam jaringan. Operasional pompa dapat juga dijelaskan dengan menetapkannya
dalam pola waktu atau relatif terhadap pengaturan kecepatan. Aliran melalui pompa adalah tidak langsung.
Universitas Sumatera Utara
Jika pengkondisian sistem membutuhkan lebih banyak head daripada yang dihasilkan pompa,ALEID mematikan pompa. Jika kebutuhannya
melebihi maksimum aliran, ALEID mengekstarpolasi kurva pompa kepada aliran yang dibutuhkan, jika tidak akan menghasilkan head negatif.
5. Valves
Valve adalah link yang membatasi pressure atau flow pada nilai tertentu dalam sebuah jaringan. Input yang penting dimasukkan adalah :
1 Start dan End node, untuk menentukan orientasi arah aliran air dalam
pipa. 2
Diameter valve 3
Tipe valve 4
Setting valve
Gambar 2.15 Properties Editor Untuk Input Data Pada Katup
Universitas Sumatera Utara
Pada gambar 2.15 diperlihatkan bahwa data-data yang dimasukkan berupa nama valve, diameter valve mm, panjang valve m, kekasaran
dinding valve mm dan keterangan buka tutup valve. Input lainnya adalah loss coefficient. Output link valve adalah flow rate, velocity, length, wall
roughness, hydraulic grade line, dan local loss coefficient. Berbagai tipe link valve dalam ALEID X 2004 adalah :
1 Pressure Reducing Valve PRV
2 Pressure Sustaining Valve PSV
3 Pressure Breaker Valve PBV
4 Flow Control Valve FCV
5 Throttle Control Valve TCV
6 General Purpose Valve GPV
PSV dan PRV digunakan untuk membatasi pressure hingga nilai tertentu dalam suatu jaringan pipa. ALEID mengatur PRV dan PSV pada tiga
kondisi yang berbeda, yaitu : terbuka sebagian, terbuka seluruhnya dan tertutup. PBV menentukan pressure loss tertentu yang melalui valve. Aliran
yang melalui valve bisa dua arah. PBV dapat digunakan untuk simulasi jaringan distribusi, dimana penurunan yang terjadi diketahui. FCV akan
membatasi flow yang lewat pada link. ALEID X 2004 akan memberikan warning message apabila flow yang terjadi tidak dapat dipertahankan tanpa
menambah head pada valve. TCV mensimulasikan valve yang tertutup sebagian dengan
menyesuaikan minor headloss pada valve. Hubungan antara derajat tutupan valve dengan koefisien headloss yang terjadi dapat diperoleh dari produsen
Universitas Sumatera Utara
pembuat valve. GPV mewakili link dimana pola hubungan flow dengan headloss yang terjadi tidak mengikuti formula standar. Biasa digunakan untuk
memodelkan turbin atau sumur draw down.
Shut off valve atau gate valve dan non-return valve atau check valve bukan merupakan bagian dari link valve tersendiri, melainkan merupakan
property dari pipa. Untuk gate valve dapat diatur dengan menentukan loss coefficient-nya.
Komponen-komponen non-fisik ALEID memiliki 3 objek informasi yang menggambarkan aspek
operasional dari sistem distribusi, yaitu : Pattern, Curve dan Control. 1
Pattern Pattern adalah gabungan dari beberapa pola faktor pengali yang dapat
berubah terhadap waktu. Demand tiap node, head reservoir dan jadwal operasi pompa dapat memiliki time pattern yang diatur khusus untuk masing-masing
komponen fisik. Interval waktu pada pattern merupakan variabel utama yang dapat diset pada time option dalam project. Misalnya, demand pada sebuah node
rata-rata 6 m
3
hari, asumsikan interval time pattern diset 1 jam, dan faktor pengali untuk demand pada node sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.5 Penggunaan Pattern Demand Pada ALEID X 2004
Period 1
2 3
4 5
6 multiplier 0.5
0.8 1
1.2 0.9
0.7
Period 7
8 9
10 11
12 13
multiplier 0.8 0.7
0.6 1.2
1 0.9
0.8 Sumber : Manual User Software ALEID X 2004
2 Curve
Curve adalah obyek yang mengandung rangkaian data yang menjelaskan tentang hubungan antara dua besaran. Dua atau lebih obyek dapat
digabungkan dalam sebuah kurva. Model ALEID dapat menyediakan tipe kurva sebagai berikut:
1. Pump Curve
2. Flow Rate Curve
3. Time Series Pipe Curve
4. Time Series Node Curve
3 Control
Control adalah pernyataan yang menggambarkan bagaimana kontrol jaringan beroperasi sepanjang waktu. Kontrol men-spesifikasikan status link-
link tertentu sebagai fungsi dari waktu, level air pada tangki atau tekanan pada point-point tertentu. Control juga mengatur penutupan dan pembukaan pompa
pada jam-jam tertentu.
Universitas Sumatera Utara
Model Simulasi Hidrolik Model simulasi hidrolik ALEID akan menghitung head pada junction dan
flow dalam link pada level reservoir, tangki dan water demand yang telah ditentukan selama periode waktu tertentu. Setiap waktunya level air dalam reservoir dan water
demand diperbaharui sesuai dengan adanya time patern. Head dan flow pada setiap waktu merupakan hasil perhitungan dari persamaan aliran untuk setiap junction.
Proses ini dikenal sebagai “Hydraulic Balancing” jaringan menggunakan teknik iterasi.
Universitas Sumatera Utara
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Metodologi yang digunakan untuk mengolah data dalam penulisan ini adalah metode kuantitatif deskriptif, yaitu metode perhitungan dan penjabaran hasil
pengolahan data lapangan dari tiap lokasi yang ditinjau. Metode yang dilakukan pada studi ini terlebih dahulu melakukan tinjauan lokasi di kota Lubuk Pakam, kemudian
mengumpulkan data-data yang berhubungan dengan sistem jaringan pemipaan dan menganalisa data sedemikian rupa untuk mendapatkan kesimpulan akhir. Alur
pengerjaannya lebih jelas tergambar pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1 Diagram Metodologi Penelitian
Mulai Pengumpulan Data
Data Jumlah Pelanggan
Data Pemakaian Air Per wilayah
Ketersediaan Air PDAM
Pemodelan Skema Jaringan Distribusi Air Bersih
dengan ALEID X 2004 Analisa Jaringan Pemipaan Dengan
ALEID X 2004 dan dicheck dengan EPANET dan Hardy-Cross
sampel yang mewakili Pembahasan Masalah Yang
Terjadi Pada Jaringan Pemipaan
Kesimpulan dan saran
Hitung Jumlah Pelanggan
Hitung Kebutuhan Air Pelanggan
Universitas Sumatera Utara