BAB IVANALISIS HIDRAULIS ( APLIKASI PROGRAM WATERNET )

4.1. Analisis Hidraulika 4.1.1. Persamaan EnergiPada aliran air dikenal persamaan energi ( persamaan Bernoully ) dan persamaan kontinuitas. Persamaan Bernoully secara umum ditulis kembali sebagai berikut :

Dengan :P= tekananz= tinggi datumV= kecepatan rata-rata aliran dalam pipag= percepatan gravitasi bumihe= kehilangan tinggi tenaga= berat per unit volumehf= kehilangan tinggi tenaga karena gesekanhs= kehilangan tinggi tenaga sekunder ( turbulensi lokal )

4.1.2. Kehilangan Energi Utama ( Mayor )A. Persamaan Darcy WeisbachPersamaan matematis persamaan Darcy Weisbach ditulis sebagai : atau Dengan :hf= kehilangan energi atau tekanan ( mayor atau utama ) ( m )= debit air dalam pipa ( m3/s )= koefisien gesek ( Darcy Weisbach )L= panjang pipa ( m )D= diameter pipa ( m )g= percepatan gravitasi bumi ( m/s2 )

Tabel 4.1 Diameter kekasaran ( e ) beberapa bahan ( material ) pipa baruMaterial ( ) mm( ) mm( ) mm

HaestadDoughertyWalski dkk

Asbestos Cement ( Asbes semen )0,0015

Brass ( tembaga )0,00150,0015

Brick ( batu bata )0,6

Cast Iron, New ( Beistuang , baru )0,260,250,2 - 5,5

Concrete0,3 - 3,00,3 - 3,0

Steel forms ( dicetek dengan baja )0,18

Wooden forms ( dicetak dengan kayu )0,6

Centrifugally spun0,36

Cement0,4 - 1,2

Copper0,00150,03 - 0,9

Corrugated metal45

Galvanized iron0,150,150,10 - 4,6

Glass0,0015

Lead0,0015

Plastic ( PVC )0,00150,0015

Steel

Coal-tar enamel0,0048

New unlined0,045

Riveted0,90,9 - 9

Wood Stave0,180,18 - 0,90,2 - 0,9

B. Persamaan Hazen WiliamsPersamaan Hazen Williams dapat ditulis sebagai ( Giles, 1977 )

Dengan atau persamaan dapat ditulis sebagai :

dengan := koefisien Hazen Wiliamsi= kemiringan atau slope garis tenaga ( i = )D= diameter pipaQ= debit aliran

Tabel 4.2 Koefisien kehilangan energi untuk persamaan Hazen WilliamsMaterial ( ) mmCHW

( *)( *)

Asbestos Cement ( Asbes semen )0,0015140

Brass ( tembaga )0,0015135

Brick ( batu bata )0,6100

Cast Iron, New ( Beistuang , baru )0,26130

Concrete

Steel forms ( dicetek dengan baja )0,18140

Wooden forms ( dicetak dengan kayu )0,6120

Centrifugally spun0,36135

Cement

Copper0,0015135

Corrugated metal45-

Galvanized iron0,15120

Glass0,0015140

Lead0,0015135

Plastic ( PVC )0,0015150

Steel

Coal-tar enamel0,0048148

New unlined0,045145

Riveted0,9110

Wood Stave0,18120

C. Kehilangan Energi Sekunder Akibat Sambungan dan FittingWalaupun disebut minor, kehilangan di tempat tempat tersebut mungkin saja jauh lebih besar dibandingkan dengan kehilangan energi akibat gesekan dengan pipa. Kehilangan energi minor dalam bahasan matematika ditulis sebagai berikut :

Atau

dengan :k= koefisien kehilangan energi minorV= kecepatan aliranKoefisien tergantung pada bentuk fisik belokan, penyempitan, katup dan sebagainya. Harga k ini ( selain katup ) biasanya berkisar antara 0 sampai dengan 1.

4.1.3. Analisis Hidraulika pada Sistem Jaringan Pipa dengan WaterNetMembuat jaringan pipa pada titik titik elevasi yang diketahui dan yang sesuai dengan perencanaan seperti :A. Skema sistem jaringan pipa tipe IISistem jaringan pipa diasumsikan aliran konstan sehingga pada jaringan pipa ini alirannya tetap tidak berfluktuasi mengikuti jam puncak. Viskositas cairan yang dialirkan : 0.000001. Persamaan friksi yang digunakan : Darcy Weisbach

Gambar 4.1 Peta pemasangan pipaSumber : Aplikasi WaterNet

Tabel 4.3 Data Node (Jam ke 48 pada aliran Extended) No.NodeElevasi Dasar (m)Energi Absolut (m)Energi Relatif (m)Konsumsi(l/s)

13783780.000.00

2296333.8137.810.00

3293295.52.50.00

4200202.52.50.00

5175194.4419.445.79

6165192.4427.444.72

7162186.6124.610.00

8155184.7429.742.69

9150189.6639.662.73

10154192.2338.233.98

11200261.1061.100.00

Sumber : Hasil Perhitungan Aplikasi WaterNet

Tabel 4.4 Data Pipa dan Aliran (Jam terakhir pada aliran Extended)No. PipaDari NodeKe NodeL. Pipa (m)D.Pipa (m)Q (l/s)Diameter e (mm)Hf (m)i

11215000.25138.350.1544.190.0295

22313000.25138.350.1538.310.0295

34522000.1819.910.158.060.0037

45618000.156.530.151.990.0011

56725000.081.810.155.83 0.0023

6788000.081.810.151.870.0023

78919000.06-0.880.154.920.0026

891023000.12-3.610.152.57 0.0011

910515000.15-7.590.152.210.0015

103117000.299.260.1534.400.0491

1111412000.299.260.1558.600.0488

Sumber : Hasil Perhitungan Aplikasi WaterNet

B. Data TangkiTangki Nomor 1 Bentuk Tangki : UniformLuas tampang = 144 m2Elevasi Maksimum= 202.5 mElevasi Minimum= 200.5 mElevasi Simulasi= 202 mTangki Nomor 2 Bentuk Tangki : UniformLuas tampang = 6.25 m2Elevasi Maksimum = 295.5 mElevasi Minimum = 293.5 mElevasi Simulasi = 295 m

C. Komentar program

i. Komentar UmumAliran yang diuji adalah aliran EXTENDED dengan tahapan waktu 60 menit.

ii. Komentar pada NodeKebutuhan rerata maksimum seluruh node : kebutuhan rerata minimum pada seluruh node = 2.15. Range kebutuhan ini biasa digunakan.Ada Node yang kebutuhan airnya tidak berfluktuasi. Chek kembali kebutuhan? Berikut adalah node dengan kebutuhan tetap. Node 5, Node 6, Node 8, Node 9, Node 10.Seluruh kebutuhan pada node adalah rerata (tanpa fluktuasi sama sekali) ini tidak lazim dalam sistem jaringan air minum dan tidak mungkin ada. Usahakan mengisikan kebutuhan sesuai dengan fluktuasi terhadap waktu. Sisa tekanan maksimum untuk seluruh node selama simulasi = 61.10 Sisa tekanan minimum untuk seluruh node selama simulasi = 18.93 Kisaran sisa tekanan maximum untuk seluruh node selama simulasi = 0.501 terjadi di node 8 Kisaran tekanan maximum tersebut kecil. Mungkin jaringan pipa anda menggunakan pipa yang relatif besar.

iii. Komentar pada PipaAda 11 pipa merupakan pipa lurus.Beberapa pipa terlalu kecil. Berikut adalah pipa-pipa tersebut. Selama masih dipenuhi, tak ada masalah dengan pipa kecil. Pipa 10, Pipa 11.Sebagian koefisien kekasaran anda mirip dengan pipa GI (Galvanized Iron) atau pipa beton atau pipa kayu yang baru, benarkah demikian maksud anda? Jika benar, pakailah koefisien kekasaran yang lebih besar dengan mengakomodasi kekasaran setelah 20 tahun pemakaian.

iv. Komentar pada TangkiInput pada tangki no 1 lebih besar dari Output, Output: Input = 0.2

Ini masalah yang mudah diperbaiki dengan memeperkecil aliran ke arah tangki, misalnya mengurangi kapasitas pompa atau memberikan kehilangan energi pada pipa ke tangki tersebut.

Muka air maksimum dalam tangki nomer 1 = 202.5Muka air mainimum dalam tangki nomer 1 = 202.5Jadi fluktuasi muka air dalam tangki hanya sebesar 0 %Tangki nomer 1 selalu meluap

Input pada tangki no 2 lebih besar dari Output, Output: Input = 0.71Ini masalah yang mudah diperbaiki dengan memeperkecil aliran ke arah tangki, misalnya mengurangi kapasitas pompa atau memberikan kehilangan energi pada pipa ke tangki tersebut

Muka air maksimum dalam tangki nomer 2 = 295.5Muka air mainimum dalam tangki nomer 2 = 295.5Jadi fluktuasi muka air dalam tangki hanya sebesar 0 %Tangki nomer 2 selalu meluap

4.1.4. KesimpulanDari hasil program waternet dapat disimpulkan bahwa energi relatif di masing masing node pada sistem jaringan pipa dengan asumsi aliran konstan sebagai berikut:Aliran konstanNodeEnergi Relatif (m)

10.00

237.81

32.5

42.5

519.44

627.44

724.61

829.74

939.66

1038.23

1161.10

Sehingga didapat energi relatif yang ada di masing masing node pada sistem jaringan pipa tersebut yaitu pada node 11 dengan energi relatif sebesar 61.10. Energi statis pada sistem jaringan pipa tersebut adalah 178 m. Krena energi statis lebih besar dari energi relatif, maka untuk menentukan kualitas pipa digunakan energi statis sehingga dapat dipakai pipa dengan kualitas 10 bar.

51