ANALISIS SISTEM PENDISTRIBUSIAN AIR BERSIH …repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31567/7/Cover.pdf · ANALISIS SISTEM PENDISTRIBUSIAN AIR BERSIH PADA BANGUNAN BERTINGKAT DENGAN

ANALISIS SISTEM PENDISTRIBUSIAN AIR BERSIH PADA

BANGUNAN BERTINGKAT DENGAN SOFTWARE EPANET 2.0

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian

pendidikan sarjana teknik sipil

Oleh:

PRIHATINNI

07 0404 007

BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2012

Universitas Sumatera Utara

i

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan

rahmat dan karunia-Nya kepada saya, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan

dengan baik.

Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil

bidang struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera

Utara, dengan judul “Analisis Sistem Pendistribusian Air Bersih pada Bangunan

Bertingkat dengan Software EPANET 2.0”.

Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas

dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya

ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa

pihak yang berperan penting yaitu:

1. Bapak Dr.Ir.A.Perwira Mulia, M.Sc selaku pembimbing I, yang telah banyak

memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga

dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Bapak Zaid Perdana, ST, MT selaku pembimbing II, yang telah banyak

memberikan dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga

dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini.

3. Bapak Muhammad Faisal, ST, MT, yang telah banyak memberikan dukungan,

masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam

membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini.

4. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.


ii

5. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sumatera Utara.

6. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara.

7. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada

saya.

8. Buat kedua orang tuaku, Ayahanda Suarman dan Ibunda Sariani yang telah

memberikan kasih sayang, motivasi, nasehat, kasih sayang dan telah

mengorbankan materil serta do’a yang selalu mengiringi setiap langkahku.

9. Kakak dan abangku Cahyadi, Sendra Sistra, Wahana Diniyanti, Rahmat

Syahputra Lubis, Kartika Ariani, Waskito dan seluruh keluarga besar yang telah

banyak membantu saya baik dalam hal dukungan moral maupun material.

10. Buat Nurma Rahmani Nasution (ncit), yang telah memberikan kasih sayang

sehingga selalu membuatku tegar melangkah serta do’amu yang selalu

mengiringi langkahku.

11. Buat Gina Cynthia R Hsb dan Imasari Hrp, yang banyak memberikan motivasi

dan do’a dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

12. Buat saudara/i seperjuangan Gorby, Juangga, Bang Andi, Kak Yani, Putri, Dita,

Wuritesa, Vina, Ade, Dina, Delfi, Martinus, Maulana, Arsyad, Izal, Tiffany, Ari,

Heri, Saki, Didi, Ari Afrian, Alfriyadi, Rotua, Raynelda, bang Septian, adik-adik

10, kakak dan abang senior 06, 05, dan 04 serta teman-teman mahasiswa/i

angkatan 2007 yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas

semangat dan bantuannya selama ini.


iii

13. Seluruh rekan-rekan yang tidak mungkin saya tuliskan satu-persatu atas

dukungannya yang sangat baik.

Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari

kata sempurna. Yang disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya

pemahamahan saya dalam hal ini. Oleh karena itu, saya mengharapkan saran dan

kritik yang membangun dari para pembaca demi perbaikan menjadi lebih baik.

Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat

bermanfaat bagi para pembaca.

Medan, Januari 2012

(PRIHATINNI)

Penulis


iv

ABSTRAK

Sistem distribusi air bersih umumnya merupakan suatu jaringan perpipaan yang

tersusun atas sistem pipa, pompa dan perlengkapan lainnya. Pendistribusian air

bersih pada gedung-gedung bertingkat memerlukan suatu instalasi pendistribusian

yang mampu memenuhi kebutuhan akan air bersih secara merata ke seluruh tempat

pada gedung.

Dalam penulisan skripsi ini dirancang suatu pendistribusian air bersih pada

gedung, dimana perancangan ini meliputi kebutuhan total air bersih, ukuran dan jenis

pipa yang digunakan, reservoir, pompa, dan tangki air. Analisa yang digunakan

dalam perancangan ini menggunakan perhitungan manual secara step by step dengan

rumus Darcy-Weisbach dengan kajian pembanding software EPANET 2.0.

Perhitungan yang dilakukan merupakan analisa nilai head pada masing-

masing pipa. Dimana kebutuhan air pada gedung adalah 15.000 liter per hari.

Dimana nilai head didapat dari pengurangan head dengan kerugian head. Dengan

elevasi gedung 15 meter dan pipa yang digunakan PVC dengan diamater 4 inci, 3

inci, 2 inci, 1½ inci, ¾ inci, ½ inci. Dan menganalisa jenis pompa sesuai

spesifikasinya.

Hasil perhitungan manual dibandingkan dengan output EPANET 2.0

memiliki perbandingan head pada masing-masing pipa dengan jumlah 1,343 persen.

Berdasarkan perhitungan maka didapat persen ralat rata-rata yaitu sebesar 0,096

persen. Maka hal ini menunjukkan bahwa pada perhitungan secara manual

menggunakan rumus Darcy Weisbach dan EPANET 2.0 tidak jauh berbeda.

Kata kunci: gedung bertingkat, headloss, head, EPANET 2.0


v

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ................................................................................................. i

ABSTRAK ................................................................................................................. iv

DAFTAR ISI ............................................................................................................... v

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... viii

DAFTAR NOTASI .................................................................................................... ix

DAFTAR TABEL ...................................................................................................... x

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang .................................................................................................. 1

1.2. Maksud dan Tujuan ........................................................................................... 4

1.3. Ruang Lingkup .................................................................................................. 5

1.4. Metodologi Penelitian ....................................................................................... 5

1.5. Sistematika Penulisan ........................................................................................ 9

BAB II TINJAUAN PUSTAKA .............................................................................. 10

2.1. Metode Pendistribusian Air ............................................................................. 10

2.1.1. Sistem Gravitasi ........................................................................................ 10

2.1.2. Sistem Pemompaan ................................................................................... 10

2.1.3. Sistem gabungan keduanya ....................................................................... 10

2.2. Kecepatan dan Kapasitas Aliran Fluida .......................................................... 11

2.3. Jenis Aliran Fluida .......................................................................................... 12

2.4. Energi dan Head .............................................................................................. 14

2.5. Kerugian Head ................................................................................................ 15

2.5.1. Kerugian Head Minor ............................................................................... 16

2.5.2. Kerugian Head Mayor .............................................................................. 17

2.6. Persamaan Bernoulli ........................................................................................ 21

2.7. Persamaan Empiris untuk Aliran di dalam Pipa .............................................. 23

2.8. Sistem Perpipaan Ganda .................................................................................. 24

2.8.1. Sistem Pipa Seri ........................................................................................ 24

2.8.2. Sistem Pipa Paralel ................................................................................... 25

2.9. Dasar Perencanaan Pompa .............................................................................. 26

2.9.1. Penentuan Kapasitas Pompa ..................................................................... 29

2.10. Pengenalan EPANET 2.0 .............................................................................. 30


vi

BAB III PERANCANGAN PERPIPAAN PADA GEDUNG ............................... 11

3.1. Kondisi Gedung Perencanaan ......................................................................... 11

3.2. Kondisi Sistem Perpipaan/Plumbing dan Pompa ............................................ 11

3.3. Jumlah Pemakaian Air ..................................................................................... 38

3.3.1. Kebutuhan air bersih untuk Gedung Bertingkat ....................................... 38

3.4. Kebutuhan Air Maksimm pada Gedung Bertingkat 3 (tiga) ........................... 40

BAB IV METODOLOGI ........................................................................................ 34

4.1. Pengolahan Data .............................................................................................. 34

4.2. Analisa Perhitungan ........................................................................................ 46

4.3. Perancangan Jaringan dengan Software EPANET 2.0 .................................... 47

4.3.1. Tahapan menggunakan EPANET 2.0 ....................................................... 48

4.3.2. Masukan Data (Input) ............................................................................... 48

4.4. Proses Ekesekusi Program ............................................................................... 58

4.5. Keluaran Data (Output) ................................................................................... 60

4.6 Perbandingan Head .......................................................................................... 62

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................... 41

5.1. Pemilihan Jenis Pompa .................................................................................... 41

5.2. Pemilihan Dimensi Pipa .................................................................................. 66

5.3. Tangki Air Bersih ............................................................................................ 72

5.3.1. Reservoir ................................................................................................... 72

5.3.2. Tangki Air ................................................................................................. 73

BAB VI ANALISA PERANCANGAN DISTRIBUSI AIR DENGAN

SOFTWARE EPANET 2.0 ...................................................................................... 74

6.1 Masukan Data (Input) ....................................................................................... 74

6.1.1. Node (Junction) ........................................................................................ 74

6.1.2. Pipa (pipe) ................................................................................................. 76

6.1.3. Pompa (pump) ........................................................................................... 79

6.1.4. Tangki Air (tank) ...................................................................................... 80

6.1.5. Reservoir ................................................................................................... 82

6.2 Proses Ekesekusi Program ................................................................................ 83

6.3 Keluaran Data (Output) .................................................................................... 84

6.4 Perbandingan Head .......................................................................................... 85


vii

BAB VII KESIMPULAN ........................................................................................ 87

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ xi

LAMPIRAN .............................................................................................................. xii


viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Kecepatan Aliran Melalui Saluran Tertutup .......................................... 11

Gambar 2.2 Kecepatan Melalui Saluran Terbuka ...................................................... 11

Gambar 2.3 Diagram Moody ..................................................................................... 17

Gambar 2.4 Ilustrasi Persamaan Bernoulli ................................................................ 22

Gambar 2.5 Pipa Yang Dihubungkan Secara Seri ..................................................... 24

Gambar 2.6 Pipa Yang Dihubungkan Secara Paralel................................................. 25

Gambar 2.7 Tampilan EPANET ................................................................................ 32

Gambar 3.1 Denah lantai I dan lantai II ..................................................................... 37

Gambar 3.2 Denah lantai III dan Atap Bangunan ...................................................... 37

Gambar 3.3 Grafik estimasi pemakaian air ................................................................ 41

Gambar 4.1 Jaringan instalasi air dari pmpa .............................................................. 45

Gambar 4.2 Grafik Kurva Pompa .............................................................................. 47

Gambar 4.3 Tampilan Map Options .......................................................................... 49

Gambar 4.4 Tampilan Map Dimensions .................................................................... 50

Gambar 4.5 Tampilan Defaults .................................................................................. 51

Gambar 4.6 Input Junction ......................................................................................... 52

Gambar 4.7 Input Pipa ............................................................................................... 54

Gambar 4.8 Input Reservoir ....................................................................................... 55

Gambar 4.9 Input pompa............................................................................................ 55

Gambar 4.10 Input kurva pompa ............................................................................... 56

Gambar 4.11 Input tangki air ..................................................................................... 57

Gambar 4.12 Input kurva tangki air ........................................................................... 58

Gambar 4.13 Contoh tabel hasil Run pada Link ........................................................ 59

Gambar 4.14 Pipe Headloss Formulas ...................................................................... 61

Gambar 5. Pompa Air Jet Pump Grundfos (JDBasic 3)............................................ 41

Gambar 5.2 Grafik Kurva Pompa .............................................................................. 66

Gambar 6.1 Tampilan Input Junction ........................................................................ 76

Gambar 6.2 Input Pipa ............................................................................................... 79

Gambar 6.3 Input pompa............................................................................................ 79

Gambar 6.4 Input kurva pompa ................................................................................. 80

Gambar 6.5 Input Tangki Air ..................................................................................... 81

Gambar 6.6 Input kurva tangki air ............................................................................. 81

Gambar 6.7 Input kurva tangki air ............................................................................. 82

Gambar 6.8 Gambaran visual jaringan distribusi ....................................................... 83


ix

DAFTAR NOTASI

i kemiringan atau slope garis tengah

D diameter pipa

Q debit aliran

hf kehilangan energy akibat gesekan dalam pipa

f koefisien gesek Darcy – Weisbach

L panjang pipa

g kecepatan gravitasi bumi

A luas penampang aliran

ρ massa jenis fluida

v kecepatan aliran fluida

μ viskositas dinamik fluida

W berat fluida

z beda ketinggian

k koefisien kerugian

€ Equivalent Roughness

C Hazen – Williams Coefficient

h tinggi head

Re Bilangan Reynolds

ν viskositas zat cair

V volume


x

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Nilai koefisien kerugian untuk beberapa kelengkapan pipa ...................... 16

Tabel 2.2 Nilai kekasaran dinding untuk berbagai pipa komersil .............................. 18

Tabel 2.3 Koefisien kekasaran pipa Hazen – Williams ............................................. 20

Tabel 3.1 Rata-rata kebutuhan air per orang per hari ................................................. 38

Tabel 3.2 Estimasi pemakaian air per hari ................................................................. 40

Tabel 3.3 Pemakaian air pada periode I (00.00-08.00) WIB ..................................... 40

Tabel 3.4 Pemakaian air pada periode II (08.00-16.00) WIB .................................... 40

Tabel 3.5 Pemakaian air pada periode III (16.00-24.00) WIB................................... 41

Tabel 3.6 Pemakaian air pada setiap periode ............................................................. 41

Tabel 4.1 Data Volume Tangki Air ........................................................................... 57

Tabel 5.1 Data Karakteristik Pompa .......................................................................... 64

Tabel 5.2 Koefisien Minor Headloss ......................................................................... 64

Tabel 5.3 Kapasitas dan Head Pompa ........................................................................ 65

Tabel 5.4 Nilai koefisien gesek pipa .......................................................................... 68

Tabel 5.5 Total Head pada Pipa Lantai I.................................................................... 70

Tabel 5.6 Total Head pada Pipa Lantai II .................................................................. 70

Tabel 5.7 Total Head pada Pipa Lantai III ................................................................. 71

Tabel 6.1 Input Elevation Junction ............................................................................ 74

Tabel 6.2 Input Base Demand Junction ..................................................................... 75

Tabel 6.3 Input Panjang Pipa ..................................................................................... 77

Tabel 6.4 Input Diameter Pipa ................................................................................... 78

Tabel 6.5 Nilai head output EPANET........................................................................ 84

Tabel 6.6 Persen Ralat Hasil Perhitungan .................................................................. 85


Documents

ANALISIS SISTEM PENDISTRIBUSIAN AIR BERSIH …repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31567/7/Cover.pdf · ANALISIS SISTEM PENDISTRIBUSIAN AIR BERSIH PADA BANGUNAN BERTINGKAT DENGAN