Analisa Sistem Jaringan Pipa Air Bersih Di RSS Pegawai Negeri Sipil Layanan PDAM Tirta Wampu Kabupaten Langkat

ANALISA SISTEM JARINGAN PIPA AIR BERSIH

DI RSS PEGAWAI NEGERI SIPIL LAYANAN PDAM TIRTA

WAMPU KABUPATEN LANGKAT

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Melengkapi Tugas - Tugas dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil

Disusun oleh :

INDRA PANGIHUTAN HARIANJA 10 0424 008

BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK USU

MEDAN

LEMBAR PENGESAHAN

ANALISA SISTEM JARINGAN PIPA AIR BERSIH

DI RSS PEGAWAI NEGERI SIPIL LAYANAN PDAM TIRTA WAMPU KABUPATEN LANGKAT

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil

Dikerjakan oleh :

INDRA PANGIHUTAN HARIANJA 10 4240 008

Pembimbing :

Ivan Indrawan, S.T, M.T NIP : 19761205 200604 1 001

Penguji I Penguji II

Ir. Terunajaya, M.Sc Dr. Ir. A. Perwira Mulia, M.Sc

NIP. 19500817 198411 1 001 NIP. 19660417 199303 1 004

Mengesahkan

Koordinator, PPSE Ketua

Departemen T. Sipil FT USU Departemen T. Sipil FT USU

Ir. Zulkarnain A. Muiz, M. Eng.Sc Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan NIP : 19560326 198103 1003 NIP : 19561224 198103 1 002

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

KATA PENGANTAR

Segala puji hormat dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih, berkat dan segala anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Tugas akhir ini diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh ujian sarjana Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

Adapun judul dari tugas akhir ini adalah Analisa Jaringan Pipa Air Bersih Di RSS Pegawai Negeri Sipil Layanan PDAM Tirta Wampu Kabupaten Langkat. Penulis menyadari bahwa pengerjaan penelitian tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan berbagai pihak. Karena itu, pada kesempatan ini saya mengucapkan terima kasih yang setulus-tulusnya kepada semua pihak yang telah membantu menyelesaikan tugas akhir ini :

1. Bapak Ivan Indrawan, ST.MT selaku pembimbing yang telah menyediakan waktu untuk membimbing, mengarahkan dan memberikan masukan berupa saran hingga selesainya tugas akhir ini.

2. Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc dan Dr. Ir. A. Perwira Mulia, M.Sc selaku pembanding yang telah memberi kritik dan saran.

3. Bapak Prof.DR.Ing.Johannes Tarigan, selaku ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Ir. Syahrizal, MT, selaku sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

5. Bapak Ir. Zulkarnaen A. Muis, M.Eng,Sc, selaku koordinator PPE Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

6. Bapak dan Ibu staf pengajar yang telah membimbing dan mendidik sejak semester awal sampai berakhirnya masa studi di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

7. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

8. Pimpinan dan seluruh staf pegawai Satuan Kerja PKP Air Minum Sumatera Utara.

9. Pimpinan PDAM Tirta Wampu Kabupaten Langkat dan Pak Hafizullah, ST selaku staff teknik dan pembimbing dalam penyusunan tugas akhir ini.

10. Seluruh staf pegawai PDAM Tirta Wampu Kabupaten Langkat,

11. Teristimewa kepada kedua orang tua tercinta atas setiap doa dan pengorbanannya yang tidak terhingga kepada penulis.

12. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan tugas akhir ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.

Mengingat masih adanya keterbatasan yang penulis miliki, maka penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih belum sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan segala saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca dan semua pihak untuk penyempurnaan laporan Tugas Akhir ini

Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga Laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi pembaca.

Medan, November 2013

Indra Pangihutan Harianja 100 424 008

ABSTRAK

Dalam memenuhi kebutuhan air bersih masyarakat maka tidak akan terlepas dari proses penyediaan/produksi air bersih, transmisi air bersih, distribusi air bersih dan penyimpanan air. Penyediaan air bersih adalah kegiatan menyediakan air bersih untuk memenuhi kebutuhan masyarakat agar mendapatkan kehidupan yang sehat, bersih dan produktif.

Tahapan-tahapan dalam penyelesaian tugas akhir ini yaitu terlebih dahulu mengumpulkan data yang dibutuhkan yaitu data primer dan data sekunder dari PDAM Tirta Wampu. Kemudian menghitung banyaknya penduduk di Komplek Perumahan RSS Pegawai Negeri Sipil. Tahapan berikutnya adalah menghitung kebutuhan air baik kebutuhan domestik maupun kebutuhan nondomestik. Dari data yang ada dan dari hasil perhitungan yang telah dilakukan, kemudian dilakukan pemodelan dan analisa dengan menggunakan program EPANET 2.0. Setelah itu hasil analisa program tersebut di evaluasi dengan metode Hardy Cross dengan mengambil sampel loop dalam jaringan perpipaan.

Berdasarkan hasil perhitungan didapat total kebutuhan air seluruh komplek perumahan sebesar 293,40 m3/hari. Kebutuhan air bersih pada saat jam puncak sebesar 0,01839 m3/detik. Dimensi reservoir yang dapat direncanakan bervolume 70 m3–80 m3. Pipa yang digunakan yaitu pipa PVC dengan diameter 3 inchi sedangkan hasil evaluasi diperoleh sebesar 2 inchi. Besar kerugian headpipa adalah 356 m dan head pompa adalah 367 m sedangkan dengan permodelan program EPANET 2.0 besarheadpipa untuk pukul 06.00 wib sebesar 449,5 m dan pukul 18.00 wib sebesar 436,5 m. Besarheadlosssebesar 0,00207 m pada jam 06.00 wib dan 0,00946 m pada saat jam 18.00 wib dengan sampel Blok D.

Dari hasil perhitungan disimpulkan bahwa kebutuhan air di komplek perumahan RSS pegawai negeri sipil tidak terpenuhi dengan kapasitas sumur bor yang sekarang sehingga perlu penambahan kapasitas pompa atau penambahan bangunan reservoir. Perlunya penambahan bangunan pengolahan air dari sumur untuk menjaga kualitas air tetap aman untuk didistribusikan ke pelanggan serta perlu adanya penambahan valve gate untuk mengatur tekanan air yang didistribusikan didalam pipa.

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ... i

ABSTRAK ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR NOTASI ... xii

DAFTAR LAMPIRAN ... xiv

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Tujuan Dan Manfaat ... 2

1.3 Ruang Lingkup Pembahasan ... 3

1.4 Perumusan Masalah ... 3

1.5 Pembatasan Masalah ... 3

1.6 Sistematika Penulisan ... 4

1.7 Metodelogi Penelitian ... 5

BAB II Tinjauan Pustaka 2.1 Pengertian Air Bersih dan Air Minum ... 7

2.2 Pengertian Sistem Penyediaan Air Bersih dan Air Minum ... 8

2.6 Kebutuhan Air Bersih ... 19

2.7 Kehilangan Air ... 23

2.8 Sistem Pendistribusian Air ... 23

2.9 Sumber air ... 28

2.10 Penggunaan (Fluktuasi) dan Jumlah Air ... 29

2.11 Hidraulika Aliran Dalam Perpipaan ... 30

2.11.1 Pipa Bertekanan ... 30

2.11.2 Kecepatan Dan Kapasitas Aliran Fluida ... 30

2.12 Aliran Laminer Dan Turbulen ... 32

2.13 Kehilangan Tinggi Tekanan ... 33

2.13.1 Kehilangan Tinggi Tekanan Minor (Minor Losses) ... 34

2.13.2 Kehilangan Tinggi Tekanan Mayor (Major Losses) ... 35

2.14 Persamaan Empiris Uuntuk Aliran Pipa ... 39

2.15 Mekanisme Aliran Dalam Pipa ... 40

2.15.1 Pipa Hubungan Seri ... 40

2.15.2 Pipa Hubungan Paralel ... 41

2.15.3 Pipa Dengan Turbin ... 42

2.15.4 Pipa Dengan Pompa ... 43

2.16 Sistem Jaringan Pipa ... 44

2.17 Aplikasi Epanet 2.0 Dalam Analisa Jaringan Distribusi Air Bersih ... 48

2.17.1 Permodelan Hidrolik ... 50

2.17.2 Langkah-Langkah Menggunakan Program EPANET 2.0 ... 50

BAB III METODELOGI PENELITIAN

3.1 Tujuan Dan Manfaat Penelitian ... 69

3.3 Pengumpulan Data ... 70

3.4 Pengolahan Data ... 71

BAB IV GAMBARAN UMUM LOKASI PENELITIAN 4.1 Letak Dan Batas Administratif ... 72

4.2 Kondisi Umum Pelayanan Distribusi Air Bersih ... 73

BAB V DATA DAN PEMBAHASAN 5.1 Sumber Air ... 79

5.2 Perhitungan Kebutuhan Air ... 81

5.2.1 Kebutuhan Air Bersih Golongan Non Niaga ... 81

5.2.2 Kebutuhan Air Bersih Golongan Sosial ... 82

5.2.2.1 Golongan Sosial Umum ... 82

5.2.2.2 Golongan Sosial Khusus ... 82

5.3 Perancangan Reservoir ... 86

5.4 Evaluasi Diameter Pipa Distribusi ... 89

5.5 KerugianHeadPada Pipa ... 89

5.6 KerugianHeadPada Pompa ... 90

5.7 Permodelan Dengan Program EPANET 2.0 ... 91

5.8 Perhitungan Dengan Metode Hardy Cross ... 103

5.9 Evaluasi Hasil Permodelan Software EPANET 2.0 Dengan Metode Hardy Cross ... 107

5.11 Perencanaan Pengolahan Air Bersih Dari Sumur Bor ... 109 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan ... 111 6.2 Saran ... 112 DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Unsur-unsur fungsional dari sistem penyediaan air minum ... 12

Tabel 2.2 Operasi dan proses satuan serta penerapannya dalam pengolahan air ... 18

Tabel 2.3 Standar Kebutuhan Air Bersih ... 20

Tabel 2.4 Rata-rata kebutuhan air per orang tiap hari ... 21

Tabel 2.5 Rumus pada saluran bertekanan ... 34

Tabel 2.6 Kehilangan tinggi tekanan pada katup, alat penyesuaian dan pipa yang digunakan ... 35

Tabel 2.7 Kekasaran rata-rata pipa komersil ... 37

Tabel 2.8 Koefisen kekasaran Hazen Williams ... 38

Tabel 2.9 Koefisien kekasaran untuk berbagai jenis pipa ... 59

Tabel 2.10 Nilai koefisienminor lossesuntuk beberapa tipefitting EPANET 2.0... 60

Tabel 2.11 Penggunaanpattern demandpada EPANET 2.0 ... 64

Tabel 2.12Demand pattern pada EPANET 2.0 ... 64

Tabel 4.1 Kapasitas produksi terpasang yang digunakan ... 75

Tabel 4.2 Unit-unit sistem pelayanan ... 77

Tabel 5.1 Estimasi Pemakaian Air Setiap Hari ... 83

Tabel 5.5 Pemakaian Pada Perode IV (14.00-17.00) ... 84

Tabel 5.6 Pemakaian Pada Periode V (17.00-20.00) ... 84

Tabel 5.7 Pemakaian Pada Periode VI (20.00-23.00) ... 84

Tabel 5.8 Pemakaian Pada Periode VII (23.00-02.00) ... 84

Tabel 5.9 Pemakaian Pada Periode VIII (02.00-05.00) ... 84

Tabel 5.10 Total Pemakaian Selama 24 Jam ... 85

Tabel 5.11 Analisa fluktuasi kebutuhan dalam rangka perhitungan kebutuhan reservoir ... 86

Tabel 5.12Node Results at 06:00 ... 98

Tabel 5.13Link Results at 06:00... 99

Tabel 5.14Node Results at 18:00 ... 101

Tabel 5.15Link Results at 18:00... 102

Tabel 5.16 Data-data pipa yang digunakan ... 104

Tabel 5.17 Selisih debit hasil permodelan Software EPANET 2.0 dengan Metode Hardy Cross ... 107

Tabel 5.18 Selisih debit hasil permodelan Program EPANET 2.0 dengan kondisi di lapangan ... 108

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1 Kaitan hubungan antara unsur-unsur fungsional dari suatu

sistem penyediaan air kota ... 12

Gambar 2.2 Profil kecepatan aliran fluida pada saluran tertutup ... 31

Gambar 2.3 Profil kecepatan aliran fluida pada saluran terbuka ... 31

Gambar 2.4 Diagram moody ... 36

Gambar 2.5Pipa yang dihubungkan seri ... 40

Gambar 2.6 Pipa yang dihubungkan paralel ... 41

Gambar 2.7 Pipa dengan curat ... 42

Gambar 2.8 Pipa dengan pompa ... 43

Gambar 2.9 Contoh suatu sistem jaringan pipa ... 44

Gambar 2.10Flow chart tahapan pemodelan menggunakan EPANET 2.0 ... 49

Gambar 2.11 Jaringan sistem distribusi yang akan dianalisa ... 51

Gambar 2.12Properties editor hydraulic optionpada Epanet 2.0 ... 51

Gambar 2.13 Hubungan antar komponen fisik dalam EPANET 2.0 ... 52

Gambar 2.14Properties Editoruntukinputdata padaJunction ... 53

Gambar 2.15Properties editoruntukinputdata pada reservoir ... 54

Gambar 2.16Properties editoruntuk input data pada tangki ... 56

Gambar 2.17Properties editoruntuk input data pada pipa ... 58

Gambar 2.20Efficiency CurvepadasoftwareEPANET 2.0 ... 67

Gambar 2.21Volume CurvePada Program EPANET 2.0 ... 67

Gambar 3.1 Bagan Alir Metodologi Pengerjaan Tugas Akhir ... 69

Gambar 4.1 Foto Udara Perumahan RSS Kelapa Sawit ... 73

Gambar 5.1 Kondisi sumur bor di komplek perumahan RSS Kelapa Sawit ... 80

Gambar 5.2 Sumber daya dari gardu listrik komplek ... 80

Gambar 5.3 Pompa sumur bor ... 81

Gambar 5.4 Kapasitas pemakaian air tiap jam dalam 1 hari ... 85

Gambar 5.5 Fluktuasi Kebutuhan Air ... 88

Gambar 5.6 Fluktuasi Kebutuhan Air Secara Komulatif ... 88

Gambar 5.7 Lembar kerja awal Epanet 2.0 ... 92

Gambar 5.8 Jaringan sistem air komplek perumahan ... 93

Gambar 5.9 Sistem jaringan pipa komplek perumahan ... 93

Gambar 5.10Properties editor default ... 94

Gambar 5.11Memasukkan datareservoir ... 95

Gambar 5.12 Memasukkan data pipa ... 95

Gambar 5.13 Memasukkan data padajunction ... 96

Gambar 5.14 Memasukkan datamultiplier ... 96

Gambar 5.15Running analysis ... 97

Gambar 5.16 Melihatreport full ... 97

Gambar 5.17 Proses simulasi aliran dalam pipa ... 98

Gambar 5.18 Peta jaringan pipa Blok D dan debit yang mengalir di masing-masing pipa ... 104

DAFTAR NOTASI

Q : Laju aliran volume A : Luas penampang aliran V : Kecepatan aliran fluida W : Laju aliran berat fluida

γ : Berat jenis fluida (9810 N/m3) M : Laju aliran massa fluida

Ρ : Massa jenis fluida

µ : Viskositas dinamik Re : Reynold number d : Diameter dalam pipa

: Rapat massa He : Headlosses Minor K : Koefisien kerugian

Hf : Kehilangan head akibat gesekan f : Faktor gesekan

L : Panjang pipa

G : Percepatan gravitasi Re : Bilangan Reynold

n : Koefisien kekasaran pipa Manning H : Tinggi tekanan efektif

g : Percepatan gravitasi Qpeak : Debit jam puncak

fpeak : Faktor fluktuasi jam maksimum

VR : Volume reservoir

P2 P1

: Perbedaan head tekanan. Besarnya tekanan standar adalah 1,0 kgf/cm2 = 98066,5 Pa

V₁2 V₂2

2g : Perbedaan head kecepatan

V1 : Kecepatan pada titik 1 yang besarnya 0 m/dtk

V2 : Kecepatan air pada titik 2 dimana untuk perencanaan awal digunakan kecepatan sebesar 2,5 m/dtk

Z2 Z1 : Perbedaan head statis

hf : Headloss total hs : Head pompa

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A Peta Jaringan Pipa dan Denah Perumahan

LAMPIRAN B Peraturan Menteri Kesehatan Dan SK Direktur PDAM Tirta Wampu

LAMPIRAN D Foto Dokumentasi

ABSTRAK

Dalam memenuhi kebutuhan air bersih masyarakat maka tidak akan terlepas dari proses penyediaan/produksi air bersih, transmisi air bersih, distribusi air bersih dan penyimpanan air. Penyediaan air bersih adalah kegiatan menyediakan air bersih untuk memenuhi kebutuhan masyarakat agar mendapatkan kehidupan yang sehat, bersih dan produktif.

Tahapan-tahapan dalam penyelesaian tugas akhir ini yaitu terlebih dahulu mengumpulkan data yang dibutuhkan yaitu data primer dan data sekunder dari PDAM Tirta Wampu. Kemudian menghitung banyaknya penduduk di Komplek Perumahan RSS Pegawai Negeri Sipil. Tahapan berikutnya adalah menghitung kebutuhan air baik kebutuhan domestik maupun kebutuhan nondomestik. Dari data yang ada dan dari hasil perhitungan yang telah dilakukan, kemudian dilakukan pemodelan dan analisa dengan menggunakan program EPANET 2.0. Setelah itu hasil analisa program tersebut di evaluasi dengan metode Hardy Cross dengan mengambil sampel loop dalam jaringan perpipaan.

Berdasarkan hasil perhitungan didapat total kebutuhan air seluruh komplek perumahan sebesar 293,40 m3/hari. Kebutuhan air bersih pada saat jam puncak sebesar 0,01839 m3/detik. Dimensi reservoir yang dapat direncanakan bervolume 70 m3–80 m3. Pipa yang digunakan yaitu pipa PVC dengan diameter 3 inchi sedangkan hasil evaluasi diperoleh sebesar 2 inchi. Besar kerugian headpipa adalah 356 m dan head pompa adalah 367 m sedangkan dengan permodelan program EPANET 2.0 besarheadpipa untuk pukul 06.00 wib sebesar 449,5 m dan pukul 18.00 wib sebesar 436,5 m. Besarheadlosssebesar 0,00207 m pada jam 06.00 wib dan 0,00946 m pada saat jam 18.00 wib dengan sampel Blok D.

Dari hasil perhitungan disimpulkan bahwa kebutuhan air di komplek perumahan RSS pegawai negeri sipil tidak terpenuhi dengan kapasitas sumur bor yang sekarang sehingga perlu penambahan kapasitas pompa atau penambahan bangunan reservoir. Perlunya penambahan bangunan pengolahan air dari sumur untuk menjaga kualitas air tetap aman untuk didistribusikan ke pelanggan serta perlu adanya penambahan valve gate untuk mengatur tekanan air yang didistribusikan didalam pipa.

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air menjadi kebutuhan manusia yang sangat penting begitu juga dengan seluruh makhluk hidup yang ada di muka bumi. Dalam pemenuhan air tersebut manusia melakukan berbagai upaya untuk mendapatkannya. Dalam hal ini pemenuhan air bersih untuk dikonsumsi, baik untuk air minum maupun untuk kebutuhan rumah tangga lainnya, keperluan umum, keperluan industri, keperluan perdagangan, keperluan pertanian/peternakan dan keperluan pelayaran dan lain sebagainya.

Dengan perkembangan peradaban serta semakin bertambahnya jumlah penduduk di dunia ini secara umumnya dan di daerah langkat secara khususnya. Suatu sistem penyediaan air yang mampu menyediakan air dalam jumlah yang cukup merupakan hal penting bagi suatu kota. Maka dengan sendirinya kebutuhan masyarakat terhadap air bersih dari PDAM Tirta Wampu setiap tahunnya mungkin saja meningkat.

Kenyataannya salah satu layanan PDAM Tirta Wampu yaitu Perumahan RSS Pegawai Negeri Sipil terdapat beberapa masalah dalam penyediaan air bersih di perumahan tersebut yakni keluhan konsumen tentang kualitas air dan ketidakmerataan debit air yang mengalir ke keran rumah pelanggan. Hal ini juga diperkuat dari data yang diperoleh penulis dari PDAM Tirta Wampu bahwa sumur bor yang dibangun oleh PDAM di perumahan tersebut dalam status kurang berfungsi dengan baik sehingga banyak konsumen beralih membuat sumur sendiri baik sumur

Akan tetapi masalah yang ada di lapangan dipersulit dengan sikap masyarakat atau pelanggan untuk memperoleh air bersih dengan jumlah banyak seperti menggunakan pompa hisap air ke pipa distribusi PDAM sehingga merugikan pelanggan lain, ada juga yang bukan pelanggan PDAM tetapi oknum tersebut memperoleh air dengan membuat sambungan illegal (illegal connection), dan ada juga pelanggan yang ingin membayar murah tagihan airnya dengan memodifikasi meteran air rumahnya sehingga pelanggan tersebut membayar tagihan air dengan murah dengan jumlah air yang banyak. Hal-hal itu telah melanggar SK Direktur PDAM Tirta Wampu No. 979-56.a/SK/2013 sehingga diperlukan sosialisasi dan penertiban agar masalah dalam penyediaan air bersih di komplek ini dapat teratasi.

Dilatarbelakangi hal-hal tersebut penulis tertarik mengevaluasi tentang sistem penyediaan air bersih PDAM Tirta Wampu yang sudah ada di Perumahan RSS Pegawai Negeri Sipil.

1.2 Tujuan dan Manfaat Tujuan

Penelitian tugas akhir ini bertujuan untuk mengetahui apakah debit yang ada di lapangan masih mencukupi atau tidak dalam melayani masyarakat ataupun pelanggan dengan menggunakan acuan metode Hardy-Cross dan permodelan program EPANET 2.0, diameter pipa distribusi dan bagaimana solusi dalam peningkatan kualitas dan kuantitas air yang akan didistribusikan kepada konsumen.

Manfaat

Dengan adanya penelitiaan ini diharapkan memberikan masukkan, menambah pengetahuan dan wawasan akan penyediaan, pengolahan dan jaringan air bersih bersumber dari sumur bor bagi mahasiswa teknik sipil pada khususnya dan

masyarakat serta pemerintah pada umumnya. Selain itu diharapkan dapat meningkatkan kesadaran kita sebagai pengguna air bersih mengenai pentingnya pengelolaan dan penggunaan sumber air bersih. Semoga penelitian ini dapat menjadi pedoman atau bahan pertimbangan dan pelaksanaannya di lapangan.

1.3 Ruang Lingkup Pembahasan

Penelitiaan tugas akhir ini mengevaluasi debit air dengan menggunakan permodelan program EPANET 2.0 dan Hardy-Cross, evaluasi diameter pipa distribusi dan peningkatan kuantitas dan kualitas air bersih yang dihasilkan.

1.4 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang serta maksud dan tujuan dari penelitian ini, dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut :

1. Apakah kapasitas air yang terpasang selama ini masih mencukupi kebutuhan masyarakat Perumahan RSS Pegawai Negeri Sipil akan air bersih atau tidak, 2. Bagaimana cara memaksimalkan sumber air yang ada untuk memenuhi kebutuhan

air bersih masyarakat di Perumahan RSS Pegawai Negeri Sipil,

3. Bagaimana solusi dalam memperbaiki kulitas dan kuantitas air bersih di Perumahan RSS Pegawai Negeri Sipil.

1.5 Pembatasan Masalah

Adapun pembatasan masalah yang diambil dalam Tugas Akhir ini adalah menggunakan permodelan program EPANET 2.0 dan metode Hardy-Cross dengan

jaringan pipa serta peningkatan kualitas dan kuantitas penyediaan air bersih di Komplek Perumahan RSS Pegawai Negeri Sipil Layanan PDAM Tirta Wampu.

1.6 Sistematika Penulisan 1. Pendahuluan

Berisi latar belakang, tujuan dan manfaat dari tugas akhir ini, ruang lingkup pembahasan, perumusan masalah, pembatasan masalah, sistematika penulisan dan metodelogi penelitian.

2. Gambaran Umum Lokasi Penelitian

Memberikan gambaran umum tentang lokasi penelitian dan profil PDAM Tirta Wampu sebagai penyedia air bersih di lokasi penelitian.

3. Metodelogi penelitian

Berisi tentang alur pengerjaan penelitian tugas akhir ini. 4. Tinjauan pustaka

Berisi tentang teori literatur yang berkaitan dengan penelitian ini yang didalamnya sudah termasuk tentang sistem penyediaan air bersih, sistem distribusi air bersih, perpipaan, pompa, rumus-rumus yang digunakan, dan proses perhitungan dengan Metode Hardy-Cross dan Program EPANET 2.0 yang digunakan.

5. Pembahasan

Membahas hasil pengolahan data yang diperoleh dari hitungan Metode Hardy-Cross dan berisi data-data yang ditemukan atau berdasarkan perhitungan temuan di lapangan. Pengolahan data dengan program EPANET 2.0 berisi analisa hasil simulasi pemodelan jaringan dan hasil evaluasi

dengan menggunakan metode Hardy-Cross. Memaparkan hasil yang diperoleh dari evaluasi debit air dan diameter pipa distribusi air bersih di lokasi penelitian.

6. Kesimpulan dan Saran.

1.7 Metodologi Penelitian

Dalam menganalisa hasil studi ini maka penulis mencari bahan-bahan dan data-data yang diperlukan melalui :

1) Mengumpulkan literatur dari beberapa buku serta jurnal yang berkaitan dengan air bersih serta perpipaan,

2) Mengumpulkan data-data yang diperlukan terdiri dari : a. Data Primer

Merupakan data yang diperoleh dengan pengamatan langsung ke sumber air dan wawancara dengan konsumen di Perumahan RSS Kelapa Sawit.

b. Data Sekunder

Merupakan data yang diperoleh dari instansi-instansi yang terkait dalam permasalahan ini, seperti Dinas Perumahan dan Permukiman (Perkim) Kota Medan, Satuan Kerja PKP Air Minum Sumatera Utara , Jurnal, buku literatur, internet dan PDAM Tirta Wampu. Adapun data-data tersebut antara lain :

 Sumber air bersih;

 Pemakaian air bersih pada saat Peak Hour (beban puncak) yakni nilaipressure gauge;

 Panjang pipa;

 Diameter pipa yang digunakan;  Spesifikasi pompa;

 Skema pipa jaringan;

 Standarisasi penyediaan, pengolahan dan kebutuhan air bersih oleh dinas-dinas yang terkait/berwenang.

3) Pengolahan data

Untuk pengolahan datanya, hasil survey lapangan akan dianalisa pendistribusian air bersih dan diameter pipanya dengan metode Hardy-Cross dan Program EPANET 2.0.

BAB II

TINJAUAN KEPUSTAKAAN

2.1 Pengertian Air Bersih dan Air Minum

Air bersih adalah air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari dan akan menjadi air minum setelah dimasak terlebih dahulu, air bersih adalah air yang memenuhi persyaratan bagi sistem penyediaan air minum, dimana persyaratan yang dimaksud adalah persyaratan dan segi kualitas air yang meliputi kualitas fisik, kimia, biologis dan radiologis, sehingga apabila dikonsumsi tidak menimbulkan efek samping (Totok Sutrisno, 2004).

Pada umumnya pemakaian air bersih adalah untuk keperluan-keperluan sebagai berikut :

1. Konsumtif

Pemakaian konsumtif misalnya untuk keperluan penduduk (mandi, cuci, masak, dan sebagainya), irigasi (terutama untuk mengairi sawah dan perkebunan), dan industri. Setelah air dipakai secara konsumtif maka air tersebut tidak dapat dipergunakan kembali.

2. Non Konsumtif

Setelah air dipakai secara konsumtif maka air akan menjadi non konsumtif dan air ini dapat dipergunakan kembali untuk keperluan lain, misalnya: tenaga air, rekrasi, perikanan, suaka alam, dan pendinginan mesin-mesin. 3. Pengendalian

a) Pengendalian banjir dengan mempergunakan aliran air menjauhi daerah genangan (membuat sudetan);

b) Pengotoran kota, mengalirkan sejumlah air kedalam sungai/selokan agar dapat menghanyutkan sampah-sampah dan tingkat pengotoran air tersebut masih dalam batas-batas toleransi;

c) Mengurangi pengaruh air asin, terutama daerah pantai, yaitu dengan menjaga volume air tanah tetap konstan;

d) Air untuk pemadam kebakaran, biasanya air ini disediakan pada bangunan-bangunan umum, misalnya: kantor, rumah sakit, sekolah, hotel dan lain-lain.

Pengertian air minum adalah air yang kualitasnya memenuhi syarat-syarat kesehatan air minum sehingga air tersebut dapat langsung diminum. Pengertian dan standar kualitas air minum adalah batas operasional dan kriteria kualitas air dengan memasukkan pertimbangan non teknis, misalnya kondisi sosial-ekonomi, target atau tingkat kualitas produksi, tingkat kesehatan yang ada dan teknologi yang tersedia (Totok Sutrisno, 2004).

2.2 Pengertian Sistem Penyediaan Air Bersih dan Air Minum

Suatu sistem penyediaan air minum dari sudut pandang teknik sebenarnya sederhana. Pengaliran terjadi karena energi hidrolik, apakah secara gravitasi atau dengan pemompaan. Sistem atau jaringan perpipaan dikembangkan dengan dasar energi hidraulik dimaksud. Proses pengolahan air, bila diperlukan untuk memperbaiki kualitas air sehingga memenuhi syarat untuk dapat diminum pada dasarnya mempergunakan prinsip atau fenomena fisika, kimia dan biologi yang sederhana pula.

Pada dasarnya penyediaan air minum kepada masyarakat adalah untuk memenuhi kebutuhan air untuk kebutuhan hidup dan kebutuhan dalam berbagai kegiatan manusia sehari-hari. Namun yang lebih penting lagi adalah penyediaan air tersebut dimaksud adalah agar masyarakat dapat hidup secara sehat dan higienis. Dengan demikian tujuan utama penyediaan air minum itu adalah sebagai salah satu upaya untuk membangun manusia dan masyarakat yang sehat. Manusia yang sehat adalah masyarakat yang produktif yang dapat mendukung produktifitas dan perkembangan ekonomi.

PDAM sebagai kepanjangan tangan Pemda melaksanakan sebagai tugas Pemda memberikan pelayanan kepada masyarakat dan sebagai operator pelayanan air minum, melalui sistem yang dimilikinya berkewajiban memenuhi objektif dimaksud diatas. Sesungguhnya tugas tersebut merupakan tugas yang mulia dan memiliki arti strategis bagi bangsa dan negara. Untuk mencapai objektif di maksud, pelayanan air minum oleh PDAM harus memenuhi beberapa syarat :

1. Terpenuhinya syarat-syarat kualitas agar dapat dipergunakan secara aman, tanpa khawatir terinfeksi suatu penyakit, terutama penyakit-penyakit yang dapat tertular dan berkembang melalui air;

2. Arus aliran air dapat disediakan dalam jumlah yang cukup dan tersedia setiap waktu atau pengaliran berlangsung selama 24 jam. Kedua syarat diatas adalah

menyangkut tentang “Tiga Tas” (kuantitas, kualitas, dan kontinuitas);

3. Sistem dan manajemennya harus professional dan efisien sehingga harga air menjadi murah dan terjangkau oleh kemampuan masyarakat (affordable).

Ketiga persyaratan diatas adalah merupakan persyaratan yang standar dengan pengertian semua operator pelayanan air minum berkewajiban memenuhinya adalah hak masyarakat atau pelanggan untuk mendapatkan pelayanan seperti itu.

2.3 Sistem Penyediaan Air Bersih dan Air Minum

Suatu sistem penyediaan air minum, terdiri dari tiga komponen pokok yaitu sumber, transmisi dan distribusi, yang secara bersama-sama merupakan satu kesatuan sistem, satu terkait pada lainnya. Masing-masing komponen juga merupakan suatu sistem, seakan-akan berdiri sendiri, terdiri dari satu atau lebih satuan atau unit sistem dan mempunyai fungsi dan peran tertentu dalam suatu sistem penyediaan air minum. Masing-masing dirancang dengan kriteria, baik mengenai besaran bentuk sistem dan karakteristik sendiri-sendiri, tergantung pada kebutuhan, kondisi lapangan dan tingkat pelayanan yang dikehendaki. Dengan cara demikian, sistem akan dapat melayani bagaimanapun kualitas air yang diinginkan dan berapapun besar fluktuasi kapasitas yang dibutuhkan serta kapan saja pelanggan mempergunakannya, tidak akan menjadi masalah(Djoko Sasongko, 1995).

Suatu sistem yang baik adalah apabila sistem dimaksud dapat memberikan pelayanan dengan kualitas air yang baik, aman dan dapat di minum, dalam jumlah yang cukup dan tersedia setiap waktu, atau kapan saja dibutuhkan serta harganya murah, terjangkau daya beli masyarakat.

Untuk menjamin bahwa air yang diproduksi suatu sistem penyediaan air minum adalah aman, higienis dan baik serta dapat diminum, haruslah memenuhi persyaratan kualitas air minum sebagai mana ditetapkan dalam Permenkes Nomor 492/Menkes/PER/IV/2010. Menurut ketentuan tersebut ada tiga kriteria yang harus dipenuhi menyangkut segi fisik, kimiawi dan bakteriologis. Dengan demikian air

minum antara lain harus bebas dari zat yang berbahaya bagi kesehatan, jernih tidak keruh, tidak berasa dan berbau, serta bebas dari kuman penyakit yang pathogen, yang dapt ditularkan dari air.

Kebocoran pipa sangat berpotensi untuk terjadinya perubahan kualitas selama dalam sistem distribusi. Jadi kebocoran tidak saja merugikan karena hilangnya sebagian produksi air, tetapi juga merupakan ancaman kualitas air yang akan diterima masyarakat. Karena itu penaganan kehilangan air khususnya kebocoran pada pipa, sangat strategis sifatnya. Namun masalahnya kadang-kadang tidak sederhana sehingga memerlukan suatu upaya khusus.

Suatu sistem penyediaan air yang mampu menyediakan air yang dapat diminum dalam jumlah yang cukup merupakan hal penting bagi suatu kota yang besar dan modern. Unsur-unsur yang membentuk suatu sistem penyediaan air yang modern meliputi :

1. Sumber-sumber penyediaan; 2. Sarana-sarana penampungan;

3. Sarana-sarana penyaluran (dari pengolahan); 4. Sarana-sarana pengolahan;

5. Sarana-sarana penyaluran (dari pengolahan) ke tampungan sementara; 6. Sarana-sarana distribusi.

Dalam pengembangan persediaan air bagi masyarakat, jumlah dan mutu air merupakan hal yang paling penting. Hubungan antara kedua faktor ini kepada masing-masing unsur fungsional terlihat dari skema di bawah ini.

Gambar 2.1 Kaitan hubungan antara unsur-unsur fungsional dari suatu sistem penyediaan air kota.

Tabel 2.1 Unsur-unsur fungsional dari sistem penyediaan air minum .

Unsur Fungsional

Masalah utama dalam perencanaan sarana

(utama/sekunder) Uraian

Sumber penyediaan Jumlah/mutu

Sumber-sumber air permukaan bagi penyediaan, misalnya sungai, danau, dan waduk atau sumber air tanah.

Penampungan Jumlah.mutu

Sarana-sarana yang dipergunakan untuk menampung air permukaan biasanya terletak pada atau dekat sumber penyediaannya.

Penyaluran Jumlah/mutu

Sarana-sarana untuk menyalurkan air dari tampungan ke sarana-sarana pengolah.

Pengolahan Jumlah/mutu

Sarana-sarana yang dipergunakan untuk memperbaiki atau merubah mutu air.

Penyaluran dan

penampungan Jumlah/mutu

Sarana-sarana untuk menyalurkan air yang sudah diolah ke sarana-sarana penampungan sementara serta ke satu atau beberapa titik distribusi. Penyaluran Sumber penyediaan Penampungan Pengolahan Penyaluran dan penampungan Distribusi

Unsur Fungsional

Masalah utama dalam perencanaan sarana

(utama/sekunder) Uraian

Distribusi Jumlah/mutu

Sarana-sarana yang dipergunakan untuk membagi air ke masing-masing pemakaiyang terkait ke dalam sistem.

Sumber : Sasongko, Djoko, 1985. Teknik Sumber Daya Air. Erlangga. Jakarta.

2.4 Persyaratan dalam Penyediaan Air Bersih

Ada beberapa persyaratan utama yang hams dipenuhi dalam sistem pengolahan air bersih, persyaratan tersebut meliputi akan 3 hal, yaitu:

a. Persyaratan Kualitatif

Persyaratan kualitatif ini menggambarkan mutu atau kualitas dan air baku untuk air bersih. Persyaratan ini meliputi persyaratan fisik, kimia, biologis dan radiologis. Syarat-syarat tersebut dapat dilihat dalam Peraturan Menteri Kesehatan No. 492/Menkes/PER/IV/2010 tentang syarat-syarat dan pengawasan kualitas air bersih dan air minum.

1) Syarat-Syarat Fisik

Secara fisik syarat-syarat air bersih dan air minum harus jernih, tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa (tawar). Warna disyaratkan dalam air bersih dan air minum untuk masyarakat karena pertimbangan estetika. Ada dua macam warna pada air, yaitu:

a) Apparent Color

b) True Color

Adalah warna yang ditimbulkan oleh zat-zat yang bukan zat organik, dan warna mi sangat sulit untuk diatasi.

Rasa seperti asin, pahit, manis, asam dan sebagainya tidak boleh terdapat dalam air minum untuk masyarakat. Bau yang biasa terdapat didalam air adalah bau busuk, amis dan sebagainya dan hal ini juga tidak boleh terdapat dalam air minum. Rasa dan bau biasanya terdapat bersama-sama didalam air.

Selain warna, bau dan rasa, syarat lain yang harus dipenuhi secara fisik adalah suhu, suhu sebaiknya sama dengan suhu udara atau ± 25°C dan bila terjadi perbedaan maka batas yang diperbolehkan adalah 25°C - 30° C.

2) Syarat-Syarat Kimia

Air minum tidak boleh mengandung bahan-bahan kimia dalam jumlah yang melampaui batas. Beberapa persyaratan kimia tersebut antara lain adalah sebagai berikut:

a) pH

pH merupakan faktor penting bagi air bersih dan air minum, karena pH dapat mempengaruhi proses korosi pada perpipaan, khususnya pada pH < 6.5 dan > 9.5 akan mempercepat terjadinya proses korosi pada pipa distribusi air minum. Selain itu, nilai pH pada terdapatnya jumlah mikroorganisme pathogenyang semakin banyak akan sangat membahayakan kesehatan manusia.

b) Zat Padat Total (Total Solid)

Total solid merupakan bahan yang tertinggal sebagai residu pada penguapan dan pengeringan pada suhu 103° - 105° C.

c) Zat Organik sebagai KmnO4

Zat organik dalam air berasal dari :

• Alam: tumbuh-tumbuhan, alkohol, selulosa, gula dan pati;

• Sintesa: proses-proses industri;

• Fermentasi : alkohol, asam dan akibat kegiatan mikroorganisme.

Zat atau bahan organik yang berlebihan dalam air akan mengakibatkan timbulnya bau yang tidak sedap.

d) CO2Agresif

CO2 yang terdapat di air berasal dan udara dan hasil dekomposisi

zat organik. Menurut bentuknya CO2dapat dibedakan dalam:

• CO2bebas : banyaknya CO2yang larut dalam air;

• CO2kesetimbangan : CO2yang dalam air setimbang dengan HCO3;

• CO2 agresif : yaitu CO2 yang dapat merusak bangunan dalam

distribusi air minum. e) Kesadahan Total (Total Hardness)

Kesadahan adalah sifat air yang disebabkan oleh adanya ion-ion (kation) logam valensi dua, misalnya Ca2+, Mg2+ Fe+ dan Mn+. Kesadahan total adalah kesadahan yang disebabkan oleh adanya ion-ion Ca2+ dan Mg2+ secara bersama-sama. Air sadah menyebabkan

f) Kalsium (Ca)

Kalsium dalam air minum adalah batas-batas tertentu yang diperlukan untuk pertumbuhan tulang dan gigi. Nilai Ca lebih dan 200 mg/l dapat menyebabkan korosifitas pada pipa-pipa air.

g) Besi dan Mangan

Besi dan mangan merupakan logam yang menghambat proses desinfeksi. Hal ini disebabkan karena daya pengikat klor (DPC) selain digunakan untuk mengikat zat organik, juga digunakan untuk mengikat besi dan mangan sehingga sisa klor menjadi lebih sedikit dan hal ini memerlukan desinfektan yang semakin besar pada proses pengolahan air. Selain itu besi dan mangan dapat menyebabkan warna air menjadi keruh.

h) Tembaga (Cu)

Pada konsentrasi tembaga yang terdapat pada air yang lebih besar dari 1 mg/l akan menyebabkan rasa tidak enak pada lidah dan dapat menimbulkan kerusakan pada hati.

i) Seng (Zn)

Dalam jumlah kecil merupakan unsur yang penting untuk metabolism, karena kekurangan Zn dapat menyebabkan hambatan pada pertumbuhan anak dalam jumlah besar unsur ini dapat menumbulkan rasa pahit dan sepat pada air minum.

j) Chlorida(Cl)

Konsentrasi chlor yang melebihi 250 mg/l akan menyebabkan rasa asin dan korosif pada logam.

k) Nitrit (Ni)

Kelemahan nitrit dapat menyebabkan methamoglobinemia terutama pada bayi yang mendapat konsumsi air minum yang mengandung nitrit.

l) Florida (F)

Kadar F < 1mg/l menyebabkan kerusakan gigi atau karang gigi. Sebaliknya bila kebanyakan akan menyebabkan gigi berwarna kecoklatan.

m) Logam-Logam Berat (Pb, As, Se, Cd, Cr, Hg, Cn)

Adanya logam-logam berat dalam air menyebabkan gangguan pada jaringan syaraf, pencernaan, metabolisme oksigen dan kanker.

b. Persyaratan Kuantitatif

Persyaratan kuantitatif dalam penyediaan air bersih adalah ditinjau dari banyaknya air baku yang tersedia. Artinya, air baku tersebut dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan sesuai dengan pengolahan. Selain itu jumlah air yang dibutuhkan sangat tergantung pada tingkat kemajuan teknologi dan sosial ekonomi masyarakat setempat.

c. Persyaratan Kontinuitas

Persyaratan kontinuitas untuk penyediaan air bersih sangat erat hubungannya dengan kuantitas air yang tersedia yaitu air baku yang ada di alam. Arti kontinuitas merupakan air baku untuk diolah dan dapat diambil terus-menerus dengan fluktuasi debit yang relatif tetap, baik pada saat musim

Metode-metode yang dipergunakan dalam pengolahan air untuk membuatnya aman dan menarik bagi para langganan dibahas dengan ringkas pada ayat-ayat berikut ini. Informasi ini dimaksudkan sebagai pengantar kepada masalah pengolahan air. Dalam hal ini, tujuannya adalah memberikan kepada para pembaca suatu perspektif tentang apa-apa yang tercakup dalam pengolahan air dan memberikan tuntunan untuk penelaahan lebih lanjut. Masalah-masalah yang dipertimbangkan meliputi :

1. Tinjauan tentang metode-metode pengolahan yang utama dan penerapannya; 2. Metode-metode pengolahan fisik;

3. Metode-metode pengolahan kimiawi; 4. Beberapa metode pengolahan khusus;

5. Pembuangan lumpur dari instalasi pengolahan; 6. Perencanaan instalasi pengolahan air.

Tabel 2.2 Operasi dan proses satuan serta penerapannya dalam pengolahan air.

Operasi atau proses Penerapan

Operasi satuan* Penyaringan

Saringan Mikro

Aerasi (perpindahan gas)

Pencampuran

Saringan-saringan kasat dipergunakan untuk melindungi pompa terhadap bahan-bahan padat mengambang. Saringan-saringan halus dipergunakan untuk membuang bahan-bahan yang mengambang dan terapung.

Dipergunakan untuk menyaring pencemar-pencemar halus seperti ganggang, lanau, dan sebagainya.

Dipergunakan untuk menambah atau membuang gas-gas kurang atau sangat jenuh dalam kandungan air.

Dipergunakan untuk mencampur bahan-bahan kimia dan gas yang mungkin diperlukan untuk pengolahan.

Sumber : Sasongko, Djoko, 1985. Teknik Sumber Daya Air. Erlangga. Jakarta. 2.6 Kebutuhan Air Bersih

Kebutuhan air bersih dapat didefinisikan sebagai jumlah air yang dibutuhkan untuk keperluan rumah tangga, industri, pengelolaan kota dan lain-lain.

Dikenal ada 2 kategori fasilitas penyediaan air bersih atau air minum yaitu : a. Sistem perpipaan, terdiri dari : sambungan rumah, sambungan halaman dan

sambungan umum,

Operasi atau proses Penerapan

Flokulasi Pengendapan Filtrasi Proses satuan* Koagulasi (pengentalan) Disinfeksi Presipitasi Pertukaran ion Adsorpsi Oksidasi kimiawi

Penciptaan gradien kecepatan dengan pencampuran yang lembut untuk meningkatkan pengumpulan partikel-partikel.

Dipergunakan untuk membuang partikel-partikel seperti lanau dan pasir atau bahan flokulasi yang terapung.

Dipergunakan untuk menyaring bahan-bahan padat sisa yang tetap berada di dalam air setelah pengendapan.

Menyatakan proses penambahan bahan kimia untuk mendorong penggumpalan partikel-partikel dalam proses flokulasi.

Dipergunakan membunuh organisme-organisme patogen yang mungkin ada dalam air alamiah.

Pembuangan jenis-jenis ionik terlarut seperti kalsium dan magnesium (kesadahan) dengan menambahkan bahan-bahan kimia yang mendorong presipitasinya.

Dipergunakan untuk pembuangan selektif atau sepenuhnya ion-ion anion-ion dan kation-ion terlarut di dalam larutan.

Dipergunakan untuk pembuangan berbagai senyawa organik misalnya yang menyebabkan warna, rasa dan bau.

Dipergunakan untuk oksidasi sebagai senyawa yang bisa

Perlu diketahui juga ada beberapa faktor yang mempengaruhi penggunaan air bersih dari satu kota dengan kota lainnya adalah :

a. Iklim,

b. Karakteristik penduduk, c. Keberadaan industri, d. Kualitas air,

e. Harga air.

Untuk memproyeksi jumlah kebutuhan air bersih dapat dilakukan berdasarkan perkiraan kebutuhan air untuk berbagai macam tujuan ditambah perkiraan kehilangan air. Adapun kebutuhan air untuk berbagai macam tujuan pada umumnya dapat dibagi dalam :

a. Kebutuhan domestik

Kebutuhan domestik merupakan kebutuhan air untuk rumah tangga dam sambungan kran umum. Pemenuhan kebutuhan air domestik memiliki bagian terbesar dalam kebutuhan dasar perencanaan unit pengolahan, faktor kebiasaan, pola dan tingkat kehidupan yang didukung oleh adanya perkembangan sosial ekonomi memberikan pengaruh terhadap peningkatan kebutuhan terhadap air. Kebutuhan air setiap orang perharinya disesuaikan dengan standar yang biasa digunakan serta kriteria pelayanan berdasarkan kategori kotanya.

Tabel 2.3 Standar Kebutuhan Air Bersih.

Kategori kota

Jumlah penduduk Penyediaan air (ltr/orng/hari)

Kehilangan air (%)

SR HU

Metropolitan > 1.000.000 190 30 20 Besar 500.000–1.000.000 170 30 20 Sedang 100.000–500.000 150 30 20 Kecil 20.000–500.000 130 30 20

Kategori kota

Jumlah penduduk Penyediaan air (ltr/orng/hari)

Kehilangan air (%)

SR HU

IKK < 20.000 100 30 20

Kategori kota Kebutuhan air bersih

(liter/orang/hari) Metropolitan 190 Besar 170 Sedang 150 Kecil 130 Desa 60

Sumber : DPU Cipta Karya. b. Kebutuhan non domestik

kebutuhan non domestik adalah kebutuhan air bersih selain untuk keperluan rumah tangga dan kran umum seperti untuk perkantoran, perindustrian. Perdagangan, fasilitas sosial dan rumah ibadah.

Tabel 2.4 Rata-rata kebutuhan air per orang tiap hari.

No. Jenis gedung

Pemakaian air rata-rata sehari (Liter) Jangka waktu pemakaian air rata-rata sehari (Jam) Perbandingan luas lantai

efektif total (%) keterangan

1. Perumahan mewah 250 8-10 42-45 Setiap penghuni 2. Rumah biasa 160-250 8-10 50-53 Setiap penghuni 3. Apartemen 200-250 8-10 45-50

Mewah : 250 ltr menengah : 180 ltr sendiri : 120 ltr

4. Asrama 120 8 45-48 Sendiri

5. Rumah sakit 1000 8-10 50-55

(setiap tempat tidur pasien) pasien luar : 500 ltr, staff/pegawai : 120 ltr, keluarga pasien : 160 ltr

6. SD 40 5 58 Guru : 100 ltr

No. Jenis gedung Pemakaian air rata-rata sehari (Liter) Jangka waktu pemakaian air rata-rata sehari (Jam) Perbandingan luas lantai

efektif total (%) Keterangan

10. Gedung kantor 100 8 60-70 Setiap pegawai 11.

Toko serba ada/departemen

store

3 7 55-60

-12. Pabrik/industri Buruh pria :

60, wanita : 8

-Per orang setiap giliran (kalau kerja 100 lebih dari 8 jam/hari) 13. Stasiun/terminal 3 15

-Setiap penumpang (yang tiba maupun yang berangkat)

14. Restoran 30 5 - Untuk penghuni :

160 ltr

15. Restoran umum 15 7

-Untuk penghuni : 160 ltr, pelayan : 100 ltr, 70% dari jumlah tamu perlu 15 ltr/orng untuk kakus, cuci tangan dsb

16. Gedung

pertunjukkan 30 5 53-55

Kalau digunakan siang dan malam, pemakaian air dihitung per penonton, jam pemakaian air dalam tabel adalah untuk 1 kali pertunjukkan

17. Gedung bioskop 10 7 -

-18. Toko pengecer 40 6

-Pedagang besar : 30 ltr/tamu, 10 ltr/staf atau 5 ltr per hari per m2luas lantai

19. Hotel/penginapan 250-300 10

-Untuk setiap tamu, untuk staf 120-150 ltr, penginapan 250 ltr

20. Gedung

peribadatan 10 2

-Didasarkan jumlah jemaah per hari

21. Perpustakaan 25 6 - Untuk setiap

No. Jenis gedung

Pemakaian air rata-rata

sehari (Liter)

Jangka waktu pemakaian air rata-rata sehari (Jam)

Perbandingan luas lantai

efektif total (%) keterangan

tinggal

22. Bar 30 6 - Setiap tamu

23. Perkumpulan sosial 30 - - Setiap tamu

24. Kelab malam 120-350 - - Setiap tempat duduk 25. Gedung

perkumpulan 150-200 -

-Setiap tamu 26. laboratorium 100-200 8 - Setiap staf

Sumber :Aqfa, Ikhwanul, 2011,Analisa Sistem Jaringan Pendistribusian Pipa Air Bersih Di PDAM Tirta Bulian Tebing Tinggi, Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara.

2.7 Kehilangan Air

Kehilangan air PDAM diasumsikan 20 % dalam penelitian ini disebabkan luas wilayah penelitian sangat kecil hanya ruang lingkup perumahan saja walaupun kehilangan air memiliki angka yang besar untuk sistem jaringan daerah Stabat. Angka persen kehilangan air ini disebabkan oleh :

a. Kebocoran pada pipa distribusi akibat bencana alam ataupun akibat aktivitas manusi misalnya proyek perbaikan jalan dan sebagainya.

b. Pencurian yang dilakukan oleh oknum-oknum tertentu.

c. Kerusakan pada peralatan instalasi, misalnya kerusakan pintu air, kerusakan pipa besi akibat korosi dan lain sebagainya.

2.8 Sistem Pendistribusian Air

Sistem distribusi adalah bagian penting dalam sistem, walaupun komponen lainnya juga penting. Dilihat dari intervensi, kira-kira 60-70% dari biaya

Untuk mengatasi fluktuasi pemakaian maka sistem distribusi perlu dilengkapi dengan reservoir yang mempunyai volume yang cukup. Daya tampung yang memadai lebih kurang 25-30 % dari kebutuhan sehari, sangat berarti oleh karena prinsipnya adalah dengan suplai dengan kapasitas tetap dari sumber, pada waktu pemakaian lebih besar dari input, volume yang tersimpan dikeluarkan dari reservoir.

Sebaliknya pada waktu pemakaian kecil, kelebihan pasokan dari sistem produksi, disimpan untuk sementara dalam reservoir. Demikianlah berlangsung setiap waktu. Karena itu dalam 24 jam akan terlihat selalu turun naiknya muka air dalam reservoir. Fungsi yang lain dari reservoir adalah untuk keseimbangan tekanan dan sebagai distributor. Untuk itulah dalam perencanaanya reservoir selalu diusahakan letaknya di tengah-tengah daerah distribusi. Dengan demikian dapat dimengerti bahwa keberadaan reservoir mutlak perlu. Tidak ada satu sistempun tanpa reservoir distribusi dapat memberikan pelayanan untuk mengatasi fluktuasi pemakaian, karena sistem produksi hanya menyediakan pasokan dengan flow konstan.

Aliran yang sewaktu-waktu atau pada jam puncak sangat besar dari reservoir, maka sistem perpipaannya juga harus mampu menampung pengaliran seperti itu dan dalam waktu yang singkat ke lokasi atau titik dalam daerah distribusi yang mengalami peningkatan atau puncak. Untuk itu perpipaan distribusi juga dirancang dengan kapasitas, dimanapun dalam jaringan distribusi harus dapat menampung pengaliran pada jam puncak, kapanpun terjadi jam puncak itu. Jaringan pipa distribusi terdiri dari dua sistem yang masing-masingnya mempunyai dua fungsi khusus :

a. Jaringan pipa induk, main atau feeder system, yang berfungsi mengantarkan dengan cepat air dalam jumlah besar ke sektor yang membutuhkan. Karena itu sistem ini tidak boleh langsung disambungkan ke pipa pelayanan apalagi sambungan rumah, kecuali pada titik-titik yang sudah diperhitungkan (junction/drawpoint). Bila hal itu terjadi maka tekanan dalam pipa dapat turun (drop) sangat cepat.

b. Untuk melayani rumah atau sambungan pelanggan, dilakukan melalui jaringan pipa pelayanan (small distribution main), dimulai dari titik sambungan pipa pelayanan, jaringan pipa pelayanan, kemudian berakhir dengan pipa sambungan rumah (house connection) sampai meter pelanggan, seterusnya ke instalasi pipa air minum dalam rumah (water supply plumbing system).

Jaringan distribusi adalah rangkaian pipa yang berhubungan dan digunakan untuk mengalirkan air ke konsumen. Tata letak distribusi ditentukan oleh kondisi topografi daerah layanan dan lokasi instalasi pengolahan biasanya diklasifikasikan sebagai :

a. Sistem cabang

Bentuk cabang dengan jalur buntu (dead-end) menyerupai cabang sebuah pohon. Pada pipa induk utama (primary feeders), tersambung pipa induk sekunder (secondary feeders), dan pada pipa induk sekunder tersambung pipa pelayanan utama (small distribution mains) yang terhubung dengan penyediaan air minum dalam gedung. Dalam pipa dengan jalur buntu, arah

b. Sistemgrid iron

Pipa induk utama dan pipa induk sekunder terletak dalam kotak, dengan pipa induk utama, pipa induk sekunder, serta pipa pelayanan utama saling terhubung. Sistem ini yang paling banyak digunakan.

c. Sistem melingkar (loop)

Pipa induk utama terletak mengelilingi daerah layanan. Pengambilan dibagi menjadi dua dan masing-masing mengelilingi batas daerah layanan, dan keduanya bertemu kembali di ujung. Pipa perlintasan (cross) menghubungkan kedua pipa induk utama. Di dalam daerah layanan, pipa pelayanan utama terhubung dengan pipa induk utama. Sistem ini paling ideal. Sistem distribusi adalah sistem yang langsung berhubungan dengan konsumen, yang mempunyai fungsi pokok mendistribusikan air yang telah memenuhi syarat ke seluruh daerah pelayanan. Sistem ini meliputi unsur sistem perpipaan dan perlengkapannya, hidran kebakaran, tekanan tersedia, sistem pemompaan (bila diperlukan), dan reservoir distribusi.

Sistem distribusi air minum terdiri atas perpipaan, katup-katup, dan pompa yang membawa air yang telah diolah dari instalasi pengolahan menuju pemukiman, perkantoran dan industri yang mengkonsumsi air. Juga termasuk dalam sistem ini adalah fasilitas penampung air yang telah diolah (reservoir distribusi), yang digunakan saat kebutuhan air lebih besar dari suplai instalasi, meter air untuk menentukan banyak air yang digunakan, dan keran kebakaran.

Dua hal penting yang harus diperhatikan pada sistem distribusi adalah tersediannya jumlah air yang cukup dan tekanan yang memenuhi (kontinuitas

pelayanan), serta menjaga keamanan kualitas air yang berasal dari instalasi pengolahan.

Sistem pendistribusian air ke masyarakat, dapat dilakukan secara langsung dengan gravitasi maupun dengan sistem pompa. Pembagian air dilakukan melalui pipa-pipa distribusi, seperti :

a. Pipa primer, tidak diperkenankan untuk dilakukantapping;

b. Pipa sekunder, diperkenankan tapping untuk keperluaan tertentu, seperti: fire hydran, bandara, pelabuhan dan lain-lain;

c. Pipa tersier, diperkenankan tapping untuk kepentingan pendistribusian air ke masyarakat ke pipa kuarter.

Distribusi air minum dapat dilakukan dengan beberapa cara, tergantung kondisi topografi yang menghubungkan sumber air dengan konsumen. Distribusi secara gravitasi, pemompaan maupun kombinasi pemompaan dan gravitasi dapat digunakan untuk menyuplai air ke konsumen dengan tekanan yang mencukupi. Berikut penjelasan dari masing-masing sistem pengaliran distribusi air bersih :

a. Cara gravitasi

Cara gravitasi dapat digunakan apabila elevasi sumber air mempunyai perbedaan cukup besar dengan elevasi daerah pelayanan, sehingga tekanan yang diperlukan dapat dipertahankan. Cara ini dianggap cukup ekonomis, karena hanya memanfaatkan beda ketinggian lokasi (Lelly, 2008).

b. Cara pemompaan

Cara ini digunakan jika daerah pelayanan merupakan daerah yang datar, dan tidak ada daerah yang berbukit (Lelly, 2008).

c. Cara gabungan

Pada cara gabungan, reservoir digunakan untuk mempertahankan tekanan yang diperlukan selama periode pemakaian tinggi dan pada kondisi darurat, misalnya saat terjadi kebakaran, atau tidak adanya energi. Selama periode pemakaian rendah, sisa air dipompakan dan disimpan dalam reservoir distribusi. Karena reservoir distribusi digunakan sebagai cadangan air selama periode pemakaian tinggi atau pemakaian puncak, maka pompa dapat dioperasikan pada kapasitas debit rata-rata (Lelly, 2008).

2.9 Sumber air

Sumber air baku bagi suatu penyediaan air bersih sangat penting karena, selain kuantitas harus mencukupi juga dari segi kualitas akan berpengaruh terhadap proses pengolahan. Disamping itu letak sumber air dapat mempengaruhi bentuk jaringan transmisi, distribusi dan sebagainya.

Secara umum sumber air baku dapat dikategorikan sebagai berikut : a. Air hujan,

b. Air permukaan, c. Air tanah.

Dalam menentukan sumber air baku untuk suatu sistem penyediaan air bersih diperlukan suatu pertimbangan tertentu, agar air baku yang dipilih selain memenuhi persyaratan kuantitas dan kualitas juga lebih mudah diperoleh, baik dari segi teknis dan ekonomis.

2.10 Penggunaan (Fluktuasi) dan Jumlah Air

Pemakaian air konsumen atau pelanggan tidak sama dari waktu ke waktu, yang menyebabkan pula pasokan air dari sistem tidak selalu sama sepanjang waktu. Pemakaian air itu berbeda setiap jamnya setiap 24 jam, begitu pula dari satu hari ke hari lainnya dalam satu bulan dan antara bulan yang satu dengan bulan yang lain dalam satu tahun. Perbedaan pemakaian itu terjadi karena kegiatan masyarakat yang mempergunakan air yang tidak sama, dipengaruhi oleh kebiasaan, macam kegiatan dan begitu juga iklim. Fluktuasi dalam 24 jam terutama disebabkan kegiatan masyarakat, demikian juga pada umumnya fluktuasi harian. Perbedaan pemakaian bulanan lebih dipengaruhi oleh faktor iklim.

Yang penting diperhatikan besarnya fluktuasi maksimum, baik maksimum perjam (fp) dan maksimum perhari (fm), yaitu pemakaian yang terbesar dalam satu hari selama satu tahun. Faktor tersebut berpengaruh dalam perencanaan dan operasional dan sistem. Angka-angka dari pengalaman menunjukkan bahwa fluktuasi maksimum perhari, atau faktor maksimum perhari (fn = 1,1-1,7) dan faktor maksimum perjam, lebih dikenal dengan faktor peak (fp = 1,5-3,5). Untuk negara-negara di daerah tropis, fm cenderung lebih kecil dari negara-negara-negara-negara di kawasan empat musim. Sedangkan fp terjadi sebaliknya. Besar kecilnya angka tersebut juga dipengaruhi oleh komposisi pelanggan. Apabila kegiatan komersial dan indutri lebih dominan biasanya fluktuasi maksimum dalam 24 jam cenderung lebih rendah, atau fluktuasinya lebih merata. Faktor-faktor yang mempengaruhi fluktuasi air antara lain:

d. Industri dan perdagangan; e. Iuran air dan meteran; f. Ukuran kota;

g. Kebutuhan konservasi air.

2.11 Hidraulika Aliran Dalam Perpipaan 2.11.1 Pipa Bertekanan

Suatu pipa bertekanan adalah pipa yang dialiri dalam keadaan penuh. Pipa semacam ini seringkali lebih murah daripada saluran terbuka atau talang air, karena pada umumnya mengambil lintasan yang lebih pendek. Bila air langka didapat, pipa bertekanan dapat digunakan untuk menghindari kehilangan air akan rembesan yang terjad pada saluran terbuka. Pipa bertekanan lebih disukai untuk pelayanan penyediaan air minum, karena kemungkinan tercemarnya lebih sedikit. Karena insinyur pengairan hampir secara eksklusif menangani masalah aliran turbulen di dalam pipa.

2.11.2 Kecepatan Dan Kapasitas Aliran Fluida

Penentuan kecepatan di sejumlah titik pada suatu penampang memugkinkan untuk membantu dalam menentukan besarnya kapasitas aliran sehingga pengukuran kecepatan merupakan fase yang sangat penting dalam menganalisa suatu aliran fluida. Kecepatan dapat diperoleh dengan melakukan pengukuran terhadap waktu yang dibutuhkan suatu partikel yang dikenali untuk bergerak sepanjang jarak yang telah ditentukan.

Besarnya kecepatan aliran fluida pada suatu pipa mendekati nol pada dinding dan mencapai maksimum pada tengah-tengah pipa. Kecepatan biasanya sudah

cukup untuk menempatkan kekeliruan yang tidak serius dalam masalah aliran fluida sehingga penggunaan kecepatan sesungguhnya adalah pada penampang aliran. Bentuk kecepatan yang digunakan pada aliran fluida umumnya menunjukkan kecepatan yang sebenarnya jika tidak ada keterangan lain yang disebutkan.

Gambar 2.2 Profil kecepatan aliran fluida pada saluran tertutup.

Gambar 2.3 Profil kecepatan aliran fluida pada saluran terbuka.

Besarnya kecepatan akan mempengaruhi besarnya fluida yang mengalir dalam suatu pipa. Jumlah dari aliran mungkin dinyatakan sebagai volume, berat atau massa fluida dengan masing-masing laju aliran ditunjukkan sebagai laju aliran volume (m3/s). laju aliran berat (N/s) dan laju aliran massa (kg/s).

Kapasitas aliran (Q) untuk fluida yangincompressibleyaitu :

Q = A. V ………...(2.1)

Dimana : Q = Laju aliran volume (m3/s) A = Luas penampang aliran (m2) V = Kecepatan aliran fluida (m/s)

Dimana : W = Laju aliran berat fluida (N/s) = Berat jenis fluida (N/m3)

Laju aliran fluida massa (M) dirumuskan sebagai berikut :

M = . A. V ………..(2.3)

Dimana : M = Laju aliran massa fluida (kg/s) = Massa jenis fluida (kg/m3)

2.12 Aliran Laminer Dan Turbulen

Aliran fluida yang mengalir di dalam pipa dapat di klasifikasikan ke dalam dua tipe aliran yaitu “laminar” dan “turbulen”. Aliran dikatakan laminar jika partikel- partikel fluida yang bergerak mengikuti garis lurus yang sejajar pipa dan bergerak dengan kecepatan sama. Aliran dikatakan turbulen jika tiap partikel fluida bergerak mengikuti lintasan sembarang di sepanjang pipa dan hanya gerakan rata-ratanya saja yang mengikuti sumbu pipa.

Dari hasil eksperimen diperoleh bahwa gesekan untuk pipa silindris merupakan fungsi dari bilangan Reynold (Re) dalam menganalisia aliran didalam saluran tertutup, sangatlah penting untuk mengetahui tipe aliran yang mengalir dalam pipa tersebut. Untuk itu harus dihitung besarnya bilangan Reynold dengan mengetahui parameter-parameter yang diketahui besarnya. Besarnya Reynold (Re) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

Re = ………(2.4)

Di mana : µ = viskositas dinamik (Pa.dtk) Re = Reynold number d = diameter dalam pipa (m)

V = kecepatan aliran dalam fluida (m/dtk) = rapat massa (kg/m3)

Aliran akan laminar jika bilangan Reynold kurang dari 2100 dan akan turbulen jika bilangan Reynold lebih besar dari 3000. Jika bilangan Reynold terletak antara 2100-3000 maka aliran disebut aliran transisi.

2.13 Kehilangan Tinggi Tekanan

Headloss atau kehilangan tekanan karena gesekan antara cairan dan dinding pipa dihitung dengan menggunakan rumus Darcy-Weisbach atau Hazen William. Suatu pipa bertekanan adalah pipa yang dialiri air dalam keadaan penuh, pipa bertekanan dapat digunakan untuk menghindari kehilangan air akibat rembesan dan penguapan yang terjadi pada saluran terbuka. Pipa bertekanan lebih disukai untuk pelayanan air minum, karena lebih sedikit kemungkinan tercemar (Sasongko, Djoko, 1985). Pada tiap jaringan pipa terdapat 2 syarat yang harus dipenuhi :

a) Jumlah aljabar dari penurunan tekanan di keliling setiap putaran tertutup haruslah sama dengan 0,

b) Aliran yang memasuki suatu titik pertemuan harus sama besar dengan yang meninggalkan titik tersebut

Syarat yang pertama menyatakan tidak boleh terjadi tekanan yang tidak berkesinambungan, berarti bahwa turunnya tekanan pada jalur manapun antara 2 buah titik pertemuan haruslah sama besar. Syarat kedua adalah pernyataan tentang hukum kontinuitas.

Masalah jaringan pipa dipecahkan dengan metode pendekatan yang berturut-turut, karena setiap penyelesaian analisis akan membutuhkan penggunaan berbagai persamaan sekaligus, yang beberapa diantaranya tidak linier. Suatu prosedur yang disarankan oleh Hardy Cross (Analysis of flow networks of conduits of conducturs) bahwa aliran di dalam tiap-tiap pipa dianggap sedemikian rupa, sehingga asas-asas kontinuitas dipenuhi pada masing-masing titik simpul. Suatu koreksi terhadap besar

dalam jaringan yang bersangkutan sehingga koreksinya berkurang hingga suatu besaran yang dapat diterima.

Tabel 2.5 Rumus pada saluran bertekanan.

No. Persamaan Rumus

1. Kontinuitas A . V = A . V = Q . Q = Konstan 2. Bernoulli V /2g + P / + Z = V /2g + P /_{= Konstan} + Z 3. Darcy-Weisbach HLoses = f. L/D. V /2g 4. Hazen William Q = 0.2785. C. D . . S . 5. Bilangan Reynold Nre = V. D/V 6. Minor Losses Hm = k. V /2g

2.13.1 Kehilangan Tinggi Tekanan Minor (Minor Losses)

Kehilangan tekanan ini diakibatkan oleh perubahan-perubahan mendadak dari geometri aliran karena perubahan ukuran pipa, belok-belokan, katup-katup serta berbagai jenis sambungan. Pada pipa-pipa yang panjang, kehilangan minor ini sering diabaikan tanpa kesalahan yang berarti, tetapi menjadi cukup penting pada pipa yang pendek.

Kehilangan minor umumnya lebih besar bila aliran mengalami perlambatan daripada bila terjadi peningkatan kecepatan akibat adanya pusaran arus yang ditimbulkan oleh pemisahan aliran dari bidang batas pipa. Kehilangan minor di dalam aliran turbulen bervariasi kira-kira sebanding dengan dua kali kecepatannya dan biasanya dinyatakan sebagai fungsi dari tinggi kecepatan. Haruslah diingat bahwa tinggi kecepatan akan berkurang pada debit yang terbenam (suatu kasus dari pelebaran mendadak). Kehilangan tinggi tekanan pada debit yang terbenam dapat diperkecil dengan memasang suatu bagian pipa yang cembung untuk mengurangi kecepatan aliran.

Di mana : he =Headlosses Minor K = Koefisien kerugian

V = Kecepatan aliran fluida dalam pipa (m/dtk)

Tabel 2.6 Kehilangan tinggi tekanan pada katup, alat penyesuaian dan pipa yang digunakan.

No. Harga K dalam =

1. Katup pintu - Terbuka penuh - ¾ Terbuka - ½ Terbuka - ¼ Terbuka

0.19 1.15 5.6

24

2. Katup bola, Terbuka 10

3. Katup sudut, Terbuka 5

4. Bengkokan 90°, - Jari-jari pendek - Jari-jari pertengahan - Jari-jari panjang

0.9 0.75

0.6 5. Lengkungan pengembalian 180° 2.2

6. Bengkokan 45° 0.42

7. Bengkokan 22 1/2°(45 cm) 0.13

8. Sambungan T 1.25

9. Sambungan pengecil (katup pada ujung yang kecil) 0.25 10. Sambungan pembesar 0.25 (v1

2

- v2 2

) / 2g 11. Sambungan pengecil mulut lonceng 0.10

12. Lubang terbuka 1.80

Sumber : Dake, J.M.K., Endang P. Tachyan dan Y. P. Pangaribuan, 1985. Hidrolika Teknik Edisi II, Penerbit Erlangga, Jakarta.

2.13.2 Kehilangan Tinggi Tekanan Mayor (Major Losses)

Aliran fluida yang melalui pipa akan selalu mengalami kerugianhead. Hal ini disebabkan oleh gesekan yang terjadi antara fluida dengan dinding pipa atau perubahan kecepatan yang dialami oleh aliran fluida (kerugian kecil).

Kerugianheadakibat gesekan dapat dihitung dengan menggunakan salah satu dari dua rumus berikut :

di mana : hf = Kehilanganheadakibat gesekan (m) f = Faktor gesekan

d = Diameter dalam pipa L = Panjang pipa

v = Kecepatan aliran fluida dalam pipa (m/dtk) g = Percepatan gravitasi (m/dtk2)

Di mana faktor gesekan (f) dapat dicari dengan menggunakan diagram Moody di bawah ini :

Gambar 2.4 Diagram Moody.

Tabel 2.7 Kekasaran rata-rata pipa komersil.

Bahan (dalam keadaan baru) Kekasaran (ε)

Ft Mm

Baja keling 0.003-0.03 0.9-9.0

Beton 0.001-0.01 0.3-3.0

Bilah batang kayu 0.0006-0.003 0.18-0.9

Besi cor 0.00085 0.26

Besi bersalut-seng 0.0005 0.15

Bahan (dalam keadaan baru) Kekasaran (ε)

Ft Mm

Besi-cor beraspal 0.0004 0.12 Baja komersial atau besi tempa 0.00015 0.046 Tabung/pipa tarik 0.000005 0.0015

kaca “halus” “halus”

Sumber : White, Frank M., 1986. Mekanika Fluida Edisi Kedua Jilid 1. Erlangga. Jakarta.

Diagram moody telah digunakan untuk menyelesaikan pemasalahan aliran dalam pipa dengan menggunakan faktor gesekan pipa (f) dari rumus Darcy-Weisbach. Untuk aliran laminar dimana bilangan Reynolds kurang dari 2000, faktor gesekan dihubungkan dengan bilangan reynold, dinyatakan dengan rumus :f = ………... (2.7)

Untuk aliran turbulen dimana bilangan reynold lebih besar dari 4000, maka hubungan antara bilangan reynold, faktor gesekan dan kekasaran relatif menjadi lebih kompleks. Faktor gesekan untuk aliran turbulen dalam pipa didapatkan dari hasil eksperimen antara lain (Herman, 1986) :

a) Untuk daerahComplete roughness, rough pipesyaitu :

= 2,0Log , ………..(2.8)

b) Untuk pipa sangat halus seperti gelas dan plastik, hubungan antara bilangan reynold dan faktor gesekan yaitu :

a) Blassius ;f = , _, ………...(2.9)

Untuk Re = 3000–100.000

b) Von karman ; = 2,0 Log

, ………(2.10)

= 2,0 Log (Re f) 0,8, untuk Re sampai dengan 3.106

c) Untuk pipa kasar yaitu :

Corelbrook–White : = 2,0 Log ,

,

………..(2.12)

Di mana :

Re = Bilangan Reynold f = Faktor gesekan

= Kekasaran pipa d = Diameter pipa

2. Persamaan Hazen Williams

Rumus ini pada umumnya dipakai untuk menghitung kerugianheaddalam pipa yang relatif sangat panjang seperti jalur pipa penyalur air minum. Bentuk umum persamaan Hazen Williams yaitu :

hf = , _{. .} , L………... (2.13)

Di mana : hf = Kerugian gesekan dalam pipa (m)

Q = Laju aliran dalam pipa (m3/dtk) L = Panjang pipa (m)

C = Koefisien kekasaran pipa Hazen Williams D = Diameter pipa (m)

Tabel 2.8 Koefisen kekasaran Hazen Williams, C.

Jenis Pipa Koefisien C

Pipa sangat halus 140

Pipa halus, semen, besi tuang 130 Pipa baja dilas halus 120 Pipa baja dikeling halus 110

Pipa besi tuang tua 100

Pipa baja dikeling tua 95

Pipa tua 60-80

Sumber : Triatmodjo, Bambang, 1993. Hidraulika II. Beta Offset. Yogyakarta. 2.14 Persamaan Empiris Uuntuk Aliran Pipa

Seperti yang diuraikan sebelumnya bahwa permasalahan aliran fluida dalam pipa dapat diselesaikan dengan menggunakan persamaan Darcy Weisbach dan Diagram Moody. Penggunaan rumus empiris juga dapat digunakan untuk

menyelesaikan permasalahan aliran. Dalam hal ini digunakan dua model rumus yaitu persamaa Hazen Williams dan persamaan Manning.

a. Persamaan Hazen Williams dengan menggunakan satuan internasional yaitu (Robert, 2002) :

V = 0,849. C. R , _{S ………... (2,14)}

Di mana : V = Kecepatan aliran (m/dtk)

C = Koefisien kekasaran pipa Hazen-Williams R = Jari-jari hidrolis ; d/4 untuk pipa bundar S = Slope dari gradien energi (H1/L)

b. Persamaan Manning dengan satuan internasional yaitu (Robert, 2002):

V = , R S ………... (2.15)

Di mana : n = Koefisien kekasaran pipa Manning R = Jari-jari hidrolis; d/4 untuk pipa bundar S = Slope dari gradien energi (H1/L)

Persamaan Hazen Williams umumnya digunakan untuk menghitung headloss dalam pipa yang sangat panjang seperti jalur pipa penyedia air minum. Persamaan ini tidak dapat digunkan untuk zat cair lain selain air dengan digunkan khusus untuk aliran yang bersifat turbulen. Persamaan Darcy Weisbach secara teoritis tepat digunakan untuk semua rezim aliran dan semua jenis zat cair. Persamaan Manning biasanya digunakan untuk saluran terbuka (open channel flow).

2.15 Mekanisme Aliran Dalam Pipa

Sistem perpipaan berfungsi untuk menglirkan zat cair dari satu tempat ke tempat yang lain. Aliran terjadi karena adanya perbedaan tinggi tekanan di kedua

pesat dari waduk ke turbin pembangkit listrik tenaga air, jaringan air minum perkotaan dan sebagainya.

2.15.1 Pipa Hubungan Seri

Gambar 2.5 Pipa yang dihubungkan seri.

Jika dua buah pipa atau lebih dihubungkan secara seri maka semua pipa akan dialiri oleh aliran yang sama. Total kerugian headpada seluruh sistem adalah jumlah kerugian pada setiap pipa dan perlengkapan pipa yang dirumuskan sebagai berikut :

Q0= Q1= Q2= Q3………(2.16)

Q0= A1.V1= A2.V2= A3.V3………(2.17)

hl = hl1= hl2= hl3……… (2.18)

Persoalan yang menyangkut pipa seri sering dapat diselesaikan dengan menggunakan pipa ekuivalen yaitu dengan menggantikan pipa seri dengan diameter yang berbeda-beda dengan satu pipa ekuivalen tunggal. Dalam hal ini, pipa tunggal tersebut memiliki kerugian head yang sama dengan sistem yang akan digantikannya untuk laju yang spesifik.

2.15.2 Pipa Hubungan Paralel

Gambar 2.6 Pipa yang dihubungkan paralel.

Jika ada dua buah pipa atau lebih yang dihubungkan secara paralel, total laju aliran sama dengan jumlah laju aliran yang melalui setiap cabang dan rugi headpada sebuah cabang sama dengan yang lain yang dirumuskan sebagai berikut :

Q0= Q1+ Q2+ Q3………(2.19)

Q0= A1.V1+ A2.V2+ A3.V3………(2.20)

hl = hl1= hl2………. (2.21)

Hal lain yang perlu diperhatikan adalah bahwa persentase aliran yang melalui setiap cabang adalah sama tanpa memperhitungkan kerugian head pada cabang tersebut.

Rugi head pada setiap cabang boleh dianggap sepenuhnya terjadi akibat gesekan atau akibat katup dan perlengkapan pipa, diekspresikan menurut panjang pipa atau koefisien loss di kali headkecepatan dalam pipa yang dirumuskan sebagai berikut :

= [ ._{[ .} ]_] ………. (2.23)

2.15.3 Pipa Dengan Turbin

Di dalam pembangkit tenaga listrik, tenaga air digunakan untuk memutar turbin. Untuk mendapatkan kecepatan yang besar guna memutar turbin, pada ujung pipa diberi curat. Seperti yang ditunjukkan pada gambar dengan menganggap kehilangan tenaga sekunder kecil maka disepanjang pipa tenga garis berimpit dengan garis tekanan. Garis tenaga turun secara teratur (perlahan-lahan), karena adanya kehilangan tenaga akibat gesekan. Di bagian curat, garis tenaga turun dengan tajam menuju ujung hilir curat dimana tekanan adalah atmosfer.

Gambar 2.7 Pipa dengan curat

Dengan menganggap kehilangan tenaga sekunder diabaikan , tinggi tekanan efektif H adalah sama dengan tinggi statis Hs dikurangi kehilangan tenaga akibat gesekan hf.

H = Hs hf………(2.24)

Kehilangan tenaga hf diberikan oleh persamaan Darcy-Weisbach :

MenginggatV = Q/A = Q/1/4d ………. (2.26) Dengan demikian tinggi tekanan efektif adalah :

H = Hg ……….. (2.27)

Daya yang tersedia pada curat :

D = Q. H. g (Kgf m/dtk)………..(2.28)

Dengan : Q = Debit aliran (m3/dtk) H = Tinggi tekanan efektif (m) g = Berat jenis zat cair (kgf/m3)

2.15.4 Pipa Dengan Pompa

Gambar 2.8 Pipa dengan pompa

Jika pompa menaikkan zat cair dari kolam satu ke kolam lain dengan selisih elevasi muka air H2 seperti yang ditunjukkan dalam gambar diatas maka daya yang

digunakan oleh pompa untuk menaikkan zat cair setinggi Hs adalah sama dengan tinggi H2ditambah dengan kehilangan tenga selama pengaliran dalam pipa tersebut.

Kehilangan tenaga dalah ekivalen dengan penambahan tinggi elevasi, sehingga efeknya sama dengan jika pompa menaikkan zat cair setinggi H = H2 + hf. Dalam

Kehilangan tenaga terjadi pada pengaliran pipa 1 dan 2 sebesar hf1 dan hf2.

Pada pipa 1 yang merupakan pipa isap, garis tenaga (dan tekanan) menurun sampai di bawah pipa. Bagian pipa dimana garis tekanan di bawah sumbu pipa mempunyai tekanan negatif. Sedangkan pipa 2 merupakan pipa tekan. Daya yang diperlukan pompa untuk menaikkan zat cair adalah sebagai berikut :

D (kgfm/dtk)………... (2.29)

Atau

D = ………... (2.30)

Dengan h Adalah efisiensi pompa. Pada pemakaian pompa, efisiensi pompa digunakan sebagai pembagi dalam rumus daya pompa.

2.16 Sistem Jaringan Pipa

Gambar 2.9 Contoh suatu sistem jaringan pipa

Sistem jaringan pipa merupakan komponen utama dari sistem distribusi air bersih atau air minum suatu perkotaan. Dewasa ini, sistem jaringan pipa air minum yang ada di kota-kota besar kebanyakan dibangun sejak zaman belanda. Hal

demikian menimbulkan beberapa kemungkinan terjadinya permasalahan-permasalahan seperti di bawah ini :

 Kebocoran,

 Lebih sering terjadi kerusakan pipa atau komponen lainnya,  Besarnya tinggi energi yang hilang,

 Penurunan tingkat layanan penyediaan air bersih untuk konsumen.

Permasalahan-permasalahan di atas diperparah lagi dengan meningkatnya sambungan-sambungan baru untuk daerah permukiman tanpa memperhatikan kemampuan ketersediaan air dan kemampuan sistem jaringan air minum tersebut.

Jaringan pipa pengangkut air kompleks dapat dianalisis dengan cepat menggunakan persamaan Hazen-Williams atau rumus gesekan lainnya yang sesuai. Perhitungan distribusi aliran pada suatu jaringan biasanya rumit karena harus memecahkan serangkaian persamaan hambatan yang tidak linier melalui prosedur yang iteratif. Kesulitan lainnya adalah kenyataan bahwa kebanyakan jaringan, arah aliran pipa tidak diketahui sehingga losses antara dua titik mrnjadi sukar untuk ditentukan. Dalam perancangan sebuah jaringan, aliran dan tekanan diberbagai titik menjadi persyaratan utama untuk menentukan ukuran pipa, sehingga harus diselesaikan dengan cara berurutan dan iterasi.

Sebuah jaringan yang terdiri dari sejumlah pipa mungkin membentuk sebuah loop, dimana pipa yang sama dipakai oleh dua loop yang berbeda, seperti terlihat pada gambar di atas. Ada dua syarat yang harus diperhatikan agar aliran dalam jaringan tersebut seimbang, yaitu :

 Aliran netto ke sebuah titik harus sama dengan nol. Ini berarti bahwa laju aliran ke sebuah titik pertemuan harus dengan laju aliran dari titik pertemuan yang sama.

 Headlossnetto diseputar sebuahloopharus sama dengan nol. Jika sebuah loop ditelusuri kea rah manapun, smabil mengamati perubahan akibat gesekan atau losse yang lain, kita harus mendapatkan aliran yang seimbang ketika kembali ke kondisi semula (headdan tekanan) pada kondisi awal.

Prosedur untuk menentukan distribusi aliran dalam suatu jaringan meliputi penentuan aliran pada setiap kontinuitas pada setiap pertemuan terpenuhi (syarat 1). Selanjutnyaheadloss dari setiaploop dihitung dan jika tidak sama dengan nol maka aliran yang telah ditetapkan harus dikoreksi kembali dengan perkiraan dan metode iterasi yang disebut metode Hardy-Cross.

Prosedur pengerjaannya sebagai berikut :

a) Andaikan distribusi aliran yang paling wajar, baik besar maupun arahnya dalam setiap pipa sehingga total aliran ke setiap titik pertemuan mempunyai jumlah aljabar nol. Ini harus ditunjukkan dari diagram jaringan pipa yang bersangkutan. b) Buat sebuah tabel untuk menganalisa setiap loop tertutup dalam jaringan yang

semi-independen.

c) Hitungheadlosspada setiap pipa.

d) Untuk tiap loop, anggap bahwa laju aliran Q0 dan headloss (hl) positif untuk

aliran yang searah jarum jam dan negatif yang berlawanan arah jarum jam. e) Hitung jumlah aljabarheadloss( hl) dalam setiap pipa.

g) Tentukan jumlah besaran = nxQ , dari definisi tentanghead. h) Lossdan arah aliran, setiap suku dalam penjumlahan ini harus bernilai positif. i) Tentukan koreksi aliran dari setiaploop, dirumuskan sebagai berikut :

Q = _/ ………... (2.31)

Di mana : Q = Koreksi laju aliran untukloop

hl = Jumlah aljabar kerugianheaduntuk semua pipa dalamloop n = Harga yang bergantung pada persamaan yang digunakan

untuk menghitung laju aliran

n = 1,85 bila digunkan persamaan Hazen-williams. n = 2 bila digunakan persamaan Darcy-Weisbach.

Koreksi diberikan untuk setiap pipa dalam loop. Sesuai dengan kesepakatan, jika Q bernilai positif ditambahkan ke aliran yang searah jarum jam dan dikurangkan jika berlawanan arah jarum jam. Untuk pipa yang digunakan secara bersama dengan looplain, maka koreksi aliran untuk pipa tersebut adalah harga netto dari koreksi untuk kedualoop.

j) Tuliskan aliran yang telah dikoreksi pada diagram jaringan pipa seperti pada langkah 1. Untuk memeriksa koreksi pada langkah 7 perhatikan kontinuitas pada setiap pertemuan pipa.

k) Ulangi langkah 1 sampai dengan 8 hingga koreksi aliran = 0. Prosedur diatas dapat digambarkan pada sebuah tabel berikut

1 2 3 4 5 6 7

No. Pipa Panjang Pipa (L) Diameter Pipa (d) Laju Aliran (Q0) Unit headloss (hf) Headloss hl Q

m m m3/s m m3/s

Diketahui Diketahui Diketahui Ditaksir Diagram pipa

Dari tabel di atas dapat diambil kesimpulan bahwa hasil analisa program Epanet 2.0 dan metode Hardy Cross tidak terlalu besar. Hal ini dapat dilihat dengan perbedaan yang ada dari hasil analisa Epanet 2.0 dengan hasil perhitungan metode Hardy Cross untuk aliran di dalam jaringan pipa pada sampel loop di area komplek perumahan RSS pegawai negeri sipil. Total perbedaan hasil antara analisa dengan program Epanet 2.0 dengan metode Hardy Cross adalah 0,00153 m3/dtk. Dengan demikian program permodelan EPANET 2.0 dapat mewakili hasil metode Hardy Cross tetapi program EPANET 2.0 dan metode Hardy Cross tetap hanyalah sebuah alat bantu mensimulasikan dalam analisa suatu sistem jaringan pipa air.

5.10 Perbandingan Hasil Permodelan Program EPANET 2.0 Dengan Kondisi Di Lapangan

Dari hasil permodelan Program EPANET 2.0 didapat hasil yang tidak relevan dengan kondisi di lapangan yaitu pada debit aliran dalam pipa yang dilihat dari percobaan debit air yang keluar dari keran air rumah pelanggan. Di sini penulis mengambil 1 sampel rumah pelanggan di blok A yakni rumah keluarga Raulina Simbolon dengan nomor sambungan 04.22.0956. Hasil percobaan dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Tabel 5.18 Selisih debit hasil permodelan Program EPANET 2.0 dengan kondisi di lapangan.

No. Waktu

(WIB)

EPANET 2.0 (Ltr/detik)

Percobaan Di Lapangan (Ltr/detik)

Perbedaan (Ltr/detik)

1. 13.00 0,17 0,03 0,14

2. 15.00 0,47 0,02 0,45

3. 17.00 0,47 0,02 0,45

4. 18.00 0,47 0,018 0,045

5. 19.00 0,14 0,03 0,11

Besarnya perbedaan permodelan program EPANET 2.0 dengan percobaan di lapangan bisa saja diakibatkan beberapa faktor yaitu mengecilnya ukuran pipa

109

sambungan keran air rumah dari pipa distribusi. Percobaan ini dilakukan ketika hanya 1 keran air yang terbuka di dalam rumah.

5.11 Perencanaan Pengolahan Air Bersih Dari Sumur Bor

Sumur bor adalah adalah salah satu cara pengambilan sumber air baku dari air tanah dalam dengan membor tanah dan memasukkan pipa yang kedalamannya biasanya 100 - 300 m. Kualitas air tanah dalam pada umumnya lebih baik daripada air tanah dangkal ataupun air tanah permukaan sehingga dapat saja langsung didistribusikan ke pelanggan.

Akan tetapi, kondisi kualitas sumur bor di komplek perumahan ini sudah menjadi keluhan pelanggan air bersih sehingga perlu adanya rencana penambahan bangunan pengolah air bersih sederhana untuk menjaga kualitas air bersih yang akan didistribusikan. Kita dapat melihat skema perencanaan pengolahan air yang penulis rencanakan di bawah ini :

Gambar 5.19 Rencana sistem pengolahan air sumur bor. Air baku dari

sumur bor

Aerator atau Kompresor

Bak filter

Reservoir

Proses pengolahan air berdasarkan skema di atas dimulai dengan pengambilan air baku dai sumur bor dengan pompa submersiable menuju ke bak filter tetapi melewati mesin aerator atau bisa menggunakan mesin kompresor. Aerator berguna untuk mengurangi kadar Fe (zat besi) yang terkandung dalam air tanah yang dapat menyebabkan korosi pada pipa-pipa transmisi maupun distribusi dengan cara memberikan kontak dengan udara sebanyak-banyaknya sehingga kadar Fe dapat terendap dan disaring. Setelah dilakukan proses penyaringan di dalam bak filter maka air disalurkan ke dalam bak reservoir dan seterusnya dipompakan untuk didistribusikan ke pelanggan melalui pipa distribusi.

111 BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisa yang telah diuraikan dalam bab pembahasan sebelumnya, diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. Dari kebutuhan beban puncak dapat dilihat kapasitas air yang tidak seimbang dengan kapasitas sumur bor. Besarnya kapasitas air yang dikeluarkan dari sumur bor untuk didistribusikan ke pipa-pipa masyarakat adalah 2,5 liter/detik = 0,0025 m3/detik. Dari perbandingan tersebut terlihat jelas kebutuhan air pada saat jam puncak tidak dapat dipenuhi oleh kapasitas sumur bor selain waktu di luar jam puncak sehingga perlu adanya penambahan besar kapasitas pompa sumur bor atau dengan membuat bangunan reservoir.

2. Perlunya penambahan bangunan pengolahan air dari sumur bor sebelum didistribusikan ke pelanggan untuk menjaga kualitas air tetap aman untuk didistribusikan ke pelanggan.

3. Pemasangan valve gate pada titik-titik yang strategis untuk dapat mengatur tekanan air dalam pipa distribusi dan pemeriksaan berkala pada sumur bor dan pompa sumur.

4. Program EPANET 2.0 dalam menganalisa dan merencanakan sistem jaringan pipa jauh lebih mudah dan praktis daripada penggunaan metode manual seperti Hardy Cross karena hasil dari kedua cara penganalisaan jaringan pipa ini tidak terlalu besar.

6.2 Saran

1. Secara umum sistem penyediaan air bersih pada kompleks perumahan RSS Kelapa Sawit kurang baik. Akan tetapi perlu dilakukan juga pengawasan kualitas dan proses pendistribusian air bersih.

2. Perlu adanya dilakukan pengembangan program analisa jaringan pipa yang lebih baik walaupun program hanyalah sebuah alat bantu analisa, sementara keadaan sebenarnya dilapangan merupakan keadaan yang sangat kompleks dan peluang setiap kejadian yang dimodelkan dapat terjadi secara acak dan tidak mudah ditebak.

3. Perlu adanya pengenalan mengenai program Epanet 2.0 setara dengan program SAP 2000 dan Autocad untuk menambah wawasan mahasiswa teknik sipil khususnya dalam program yang berkaitan dengan perpipaan.

4. Penertiban dan penindakan tegas terhadap pelanggan yang merusak instrument meter atau menyambung langsung (by pass) dari pipa dinas/pipa distribusi yang dilakukan pelanggan/bukan pelanggan. Dikarenakan hal ini sangat merugikan pihak PDAM Tirta Wampu.

DAFTAR PUSTAKA

Aqfa, Ikhwanul, 2011. Analisa Sistem Jaringan Pendistribusian Pipa Air Bersih Di PDAM Tirta Bulian Tebing Tinggi, Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara.

Dake, J.M.K., Endang P. Tachyan dan Y. P. Pangaribuan, 1985. Hidrolika Teknik Edisi II, Erlangga, Jakarta.

Dharmasetiawan, Martin, 1993. Sistem Perpipaan Distribusi Air Minum, Ekamitra Engineering, Jakarta.

Fatmawati, Lelly, 2008.Analisis Jaringan Pipa, Jurnal Wahana Teknik Sipil Vol.13, No.1, 31-44.

Kodoatie, Robert J., 2002.Hidrolika Terapan: Aliran Pada Saluran Terbuka dan Pipa. Andi. Yogyakarta.

Mays Larry W, 2004.Water Resources En.gineering(1sted). John Wiley & sons (Asia) Pte, Ltd. Singapore

Morimura, T. dan Noerbambang, S.M., 2005. Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing. PT. Pradnya Paramita. Jakarta.

Prasuhn, Alan L., 1987. Fundamental of Hydraulic Engineering. Holt, Reinhart and Winston, Inc. International Edition.

Rossman, L., 2000. Manual User Software EPANET 2.0 (Versi Bahasa Indonesia). EKAMITRAEngineering.

Sasongko, Djoko, 1985.Teknik Sumber Daya Air.Erlangga. Jakarta.

Soemitro, Herman Widodo, 1986, Mekanika Fluida dan Hidrolika Edisi Kedua, Erlangga, Jakarta.

Siregar, Andi Ade Putra, 2011. Analisa Distribusi Air Bersih Pada Komplek Perumahan Karyawan PT. Chevron Pacific Indonesia Distrik Dumai Dari WTP-Dumai Menggunakan Software Epanet 2.0. Teknik Sipil. Universitas Sumatera Utara.

Totok Sutrisno, C, dkk, 1996. Teknologi Penyediaan Air Bersih. PT. Rineka Cipta, Jakarta.

Triatmodjo, Bambang, 1993.Hidraulika II. Beta Offset. Yogyakarta.