Modul Pelatihan Epanet(1)

PELATIHAN ANALISA JARINGAN PERPIPAAN AIR BERSIH MENGGUNAKAN SOFTWARE EPANET 2.0

ENVIRONMENTAL ENGINEERINGFACULTY OF ENGINEERING

MODUL PELATIHANOLEH: RACHMAD ARDHIANTO, S.T.

PELATIHAN ANALISA JARINGAN PERPIPAAN AIR BERSIH MENGGUNAKANSOFTWARE EPANET 2.0


Bagian IDasar-Dasar Permodelan


Persamaan Hidrolis Dalam Sistem DistribusiDalam melakukan perencanaan jaringan sistem distribusi ada beberapa perumusan perhitungan

hidrolis yang dijadikan acuan diantaranya adalah sebagai berikut ini.

A. Persamaan Energi dalam PipaDalam aplikasi hidrolika, energy sering dinyatakan dalam energy per satuan berat atau dalam

satuan panjang atau lebih umum disebut tekanan. Dalam hidrolika, energy dibagi ke dalam tiga

bagian yaitu:

Selain ketiga bentuk energy di atas, ada energy yang mungkin dimasukan dalam sistem seperti

energy pompa. Persamaan keseimbangan hidrolis antara dua titik dalam aliran pipa dapat

dinyatakan sebagai berikut:

B. Gradien Energi dan HidrolisPengertian dari gradien energi dan gradient hidolis adalah sebagai berikut ini:

Gradient hidrolis merupakan jumlah head pressure (p/y) dan head elevasi, yang dinyatakan

dalam tinggi kolom air dalam piezometer, digambarkan dalam garis HGL (Hidraulic Grade Line).

Sedangkan gradien energy adalah penjumlahan gradient hidolis dan head kecepatan (v2/2g),

yang dinyatakan dalam tinggi kolom air dalam tabung pitot, digambarkan dalam garis EGL (Enery

Grade Line). Pada kondisi tertentu EGL sama dengan HGL yaitu pada saat kecepatan aliran 0,

seperti pada Reservoir. Kedua pengertian di atas dapat digambarkan pada gambar berikut ini,


C. Perubahan Energi dalam PipaDalam sistem jaringan, prinsip keseimbangan hidrolis adalah bahwa aliran yang masuk harus

sama dengan aliran yang keluar. Sedangkan keseimbangan energy dalam pipa dinyatakan

bahwa besarnya khilangan tekanan dalam pipa harus seimbang pada tiap-tiap titik. Seperti yang

digambarkan pada gambar dibawah ini.

Pada gambar di atas dapat diterangkan bahwa jumlah debit air yang ada di pipa (a) sama dengan

jumlah aliran yang masuk ke pipa percabangan b dan c. demikian juga keseimbangan energy

yang terjadi bahwa besarnya energi di titik 3 sama dengan besarnya energy di titik 1 dikurangi

kehilangan tekanan yang terjadi selam di pipa b. begitu pula harus sama dengan kehilangan

tekanan di pipa c ditambah di pipa d.

D. Kehilangan Tekanan UtamaKehilangan tekanan karena gesekan pipa merupakan kehilangan tekanan utama yang terjadi

pada sistem jaringan pipa karena kondisi pipa seperti diameter pipa, kekasaran pipa, panjang

pipa yang dipengaruhi oleh debit aliran dan tekanan kerja awal dalam sistem. Beberapa

persamaan yang digunakan untuk memperkirakan friksi loses atau kehilangan ini antara lain;

1. Persamaan Hazen WilliamPersamaan ini yang paling sering digunakan dalam analisa tekanan pipa dalam sistem distribusi

air, persamaannya adalah sebagai berikut ini.

Q = kCAR0,63 S0,54


Dimana :

Q : Aliran air (m3/detik)

k : Konstanta (0,85)

C : Koefisien Kekasaran Hazen William

A : Luas Penampang Pipa (m2)

R : Dimeter Pipa (m)

S : Kemiringan (m/m)

Nilai C untuk beberapa jenis pipa dapat dilihat pada tabel berikut ini.

E. Minor LosesMinor loses dalam pipa bertekanan disebabkan gerakan aliran air dalam pipa, seperti

meningktanya turbulensi dapat menurunkan HGL pada sistem. Besarnya kehilangan tekanan ini

tergantung pada bentuk fitting pada pipa, yang berpengaruh langsung pada garis aliran dalam

pipa seperti terlihat pada Gambar di bawah.

Persamaan minor loses yang umum dipakai adalah sebagai berikut ini:


Pemodelan dan Simulasi Jaringan Sistem DistribusiA. UmumSimulasi sistem distribusi merupakan proses pemodelan perilaku sistem distribusi dengan

pendekatan matematis untuk mendapatkan kondisi yang hampir sama pada kondisi

sebenarnya.Dari proses simulasi dengan pemodelan sistem jaringan distribusi akan

mempermudah kita dalam:

Memperkirakan respon sistem distribusi yang ada terhadap kondisi yang cukup luas.


Dapat dilakukan antisipasi terhadap kondisi-kondisi yang nantinya terjadi pada suatu

sistem baik sistem yang telah ada maupun yang direncanakan.

Mempermudah kita dalam melakukan evaluasi dan pengembangan sistem jaringan

Mempermudah dalam pembuatan zona-zona pelayanan didasarkan pada kondisi-kondisi

tertentu yang akan lebih mudah diperhitungkan dengan adanya model jaringan distribusi

yang akan kita buat Sedangkan tujuan dari proses simulasi dengan pemodelan pada

sistem distribusi antara lain:

a. Sebagai rencana induk jangka panjang, termasuk pengembangan dan rehabilitasi

b. Sebagai studi pengamanan kebakaran

c. Pengontrolan kualitas air

d. Manajemen Energi

e. Desain Sistem Distribusi Membantu dalam operasional sistem distribusi termasuk

untuk training operator, membantu mempercepat proses perbaikan Dalam pembuatan

model dan simulasi ini beberapa parameter dapat kita simulasikan misalnya tekanan

kerja, diameter pipa dan jenis pipa.

B. Proses Pembuatan Model Sistem DistribusiDalam pembuatan model suatu sistem distribusi membutuhkan beberapa pen tahapan sebelum

model tersebut dapat dipakai untuk tujuan di atas. Pemodelan ini harus didahului beberapa tahap

persiapan yang menunjang dalam pembuatan suatu model, seperti pengumpulan data, pemilihan

program pemodelan, pengecekan data, kalibrasi data dan lain-lain. Hal ini dimaksudkan agar

pemodelan yang kita lakukan nantinya benar-benar akan mendekati kondisi sebenarnya dari

suatu jaringan distribusi. Gambar di bawah ini merupakan skema tahapan yang harus dilalui

dalam membuat suatu pemodelan sampai model tersebut dapat digunakan sebagai acuan dalam

tujuan di atas. Keakurasian model sistem jaringan distribusi yang kita buat sangat tergantung dari

data yang kita peroleh, semakin data yang kita peroleh semakin detail dan baik maka simulasi

model yang kita buat akan semakin mendekati kondisi nyata dari sistem di lapangan. Untuk itu

diperlukan database tentang jaringan distribusi secara lengkap akan sangat membantu dalam

melakukan analisa dan evaluasi jaringan distribusi.


Beberapa komponen yang perlu disiapkan sebelum melakukan pemodelan sistem distribusi

antara lain:

a. Peta dan data pipa jaringan distribusi zona atau sub zona yang akan dibuat model

(panjang pipa, diameter pipa, dan jenis pipa) bahkan untuk hasil yang lebih detail

ditambah dengan data tentang umur pipa dan kondisi pipa. Peta jaringan ini meliputi

bentuk jaringan, bentuk hubungan pipa, aksesoris yang terpasang, letak tapping, letak

dan kondisi valve atau katup (kondisi terbuka, tertutup atau terbuka berapa persen). Jika

data yang terkumpul akurat dan mendekati kondisi lapangan maka model yang akan kita

buat dan simulasikan akan mendekati kondisi nyata di lapangan. Dari peta ini harus dapat

diketahui ketinggian atau kontur dari masing-masing titik dari model jaringan yang akan

dibuat.

b. Data tentang kebutuhan air, kebutuhan air ini harus dilakukan analisa untuk menentukan

kelayakan jaringan terhadap debit air yang diperlukan oleh konsumen. Kebutuhan air yang

harus didata meliputi kebutuhan air tiap-tiap titik tapping sesuai dengan daerah layanan,

sehingga model yang dibuat nantinya dapat mewakili penyebaran kebutuhan air sesuai

dengan jumlah pelanggan dan lokasi pelanggan. Analisa kebutuhan air ini meliputi:

Perhitungan analisa kebutuhan air jaringan eksisting. Perhitungan analisa kebutuhan air jaringan perencanaan, yang terdiri dari

eksisting dan kebutuhan air pelanggan baru. Data kebutuhan air ini harus

meliputi kebutuhan air untuk domestik dari pelanggan rumah, non domestik

(industri, niaga, komersial dan lain-lain) juga air yang hilang sebagai tingkat

kebocoran. Selain itu juga perlu memperhatikan faktor kebutuhan air seperti

faktor jam puncak, faktor hari maksimum dan sebagainya.

c. Menentukan batasan- batasan hidrolis yang akan menjadi batasan dalam analisa kita,

misalnya:

Head loss maksimal yang diijinkan adalah 10 m/ 1.000 m Kecepatanminimum dalam pipa 0,3 m/dt Kecepatanmaksimum dalam pipa 3,0 m/dt Tekanan maksimum dalam pipa50 m Tekanan minimum dalam pipa5 mBatasan batasan ini yang akan menjadi acuan kita dalam melakukan suatu evaluasi

model jaringan yang kita buat. Jika dalam model yang kita buat nantinya banyak output

data yang tidak masuk dalam kriteria ini, maka model yang kita buat harus dilakukan

perbaikan-perbaikan dalam model dengan melakukan simulasi terhadap diameter pipa,


pengoperasian valve dan sebagainya, sampai model kita sesuai dengan batasan yang

kita buat. Adapun batasan-batasan yang kita buat tersebut harus sesuai dengan kriteria-

kriteria yang ada misalnya dari batasan karakteristik pipa dan lain-lain.

d. Mengumpulkan data pengukuran lapangan untuk data kalibrasi model terhadap sistem

jaringan sebenarnya di lapangan, hal ini dilakukan jika kita mau melakukan evaluasi

sistem jaringan dan diketahui bahwa model jaringan eksisting yang kita buat sama dengan

model jaringan eksisting yang ada di lapangan. Nilai kalibrasi ini dapat menjadi acuan

dalam melakukan evaluasi terhadap jaringan dan menentukan kondisi-kondisi apa yang

menyebabkan model dan kondisi sebenarnya berbeda. Data kalibrasi yang dapat dibuat

antara lain kecepatan atau tekanan, debit aliran yang masuk ke suatu sistem dan lain-

lain. Misalnya jika kita melakukan kalibrasi terhadap tekanan, maka kita melakukan

pengukuran tekanan pada titik-titik tertentu di lapangan dan hasilnya nantinya disesuaikan

dengan nilai tekanan pada titik yang sama pada hasil simulasi.

C. ReservoirReservoir berfungsi node batas untuk kontrol awal gradien hidrolis suatu sistem distribusi

sekaligus sebagai penyuplai air dengan kapasitas besar dan HGL yang besar pula. Nilai gradien

hidrolis (HGL) pada reservoir dapat di tentukan dengan nilai konstan, dimana HGL ini diset untuk

dapat melayani seluruh area pelayanan yang mengambil air dari suplai reservoir ini. Dalam

pemodelan jaringan sistem distribusi, reservoir ini dapat berupa: Sumber air, clear well, IPAM,

dapat juga berupa titik injeksi air/supplai air ke dalam sistem distribusi jika dalam pemodelan

tersebut sistem mendapatkan air dari supplai pipa utama meskipun dalam kondisi sebenarnya di

lapangan tidak ada reservoir, dengan ketinggian HGL tertentu.Dalam hal ini reservoir berfungsi

sebagai titik acuan untuk mengontrol tekanan dalam.

D. Junction atau NodeJunction merupakan representasi pertemuan/ penyambungan 2 atau lebih pipa (penyambungan

umumnya dilakukan dengan adanya fitting), dengan komponen terpenting dalam junction adalah

elevasi. Elevasi merupakan faktor yang menentukan dalam sistem pemodelan jaringan distribusi,

karena sangat berpengaruh pada HGL yang terjadi pada model yang kita buat. Node dibuat

dengan pedoman sebagai berikut:

Setiap percabangan pipa Penggantian atau perubahan diameter Setiap terdapat tapping


Nodenode ini juga dapat menggambarkan letak valve, aksesoris pipa contoh Peletakan Juction/

node pada suatu wilayah pelayanan distribusi dapat dilihat pada gambar berikut:

Pembentukan Tapping (Skelenization)Dalam membentuk model jaringan harus mengetahui, jumlah pelanggan di setiap Step Area

dalam Waste District. Dengan mengetahui jumlah pelanggan dan posisinya, dapat ditentukan

letak/posisi tapping. Cara menentukan tapping harus menghitung jumlah pelanggan yang akan

dilayanipada tapping tersebut. Untuk itu jalur jalur pipa dalam model harus disesuaikan dengan

kondisi lapangan yang dapat diperkirakan kemungkinannya


Bagian IIPeta Dalam Epanet


Persiapan Dan Pengolahan Data Dengan PetaA. Peta Google Earth

Peta yang dugunakan adalah peta yang mempunyai bentuk BMP Picture. Misalkan, ketikamenggunakan peta dari Google earth harus di olah terlebih dahulu menggunakan aplikasi paint.Setelah itu baru dikonversikan ke dalam aplikasi Epanet. Adapun tahapannya adalah sebagai

berikut ini.

1. Tekan tombol Prt Sc SysRq pada keyboard Laptop di lembar kerja Google earth2. Tekan CTRL + V di lembar kerja paint

Hasilnya adalah sebagai berikut:

Gambar Hasil Capture dari Google Earth3. Tahap Selanjutnya adalah meng CROP peta dari Google earth dan di simpan dengan file

BMP Picture4. Jangan lupa untuk mencatan koordinat pada titik atas dari lembar kerja google earth dan

titik bawah dari lembar kerja google earth.

5. Selesai


Gambar Posisi Nilai KoordinatB. Peta Dari ArcGisArcgis merupakan elemen penting dalam perencanaan terutama dalam perencanaan jaringan

perpipaan dari sumber ke pelayanan. Tahapan yang harus dilakukan dalam menggunakan peta

ArcGis adalah sebagao berikut ini.

1. Buka Lembar Kerja Arcgis

2. Input data peta melalui perintah sebagai berikut

Gambar Lembar Kerja Arcgis

Titik AtasGoogleEarth

Titik BawahGoogleEarth

Add DataSHP


Gambar Lembar Kerja Arcgis + Peta3. Mencatat nilai koordinat pada titik atas (Biru) dan bawah(Hijau) dari lembar kerja Arcgis

Posisi Koordinat


4. Crop Peta diatas menggunakan aplikasi paint5. Tekan tombol Prt Sc SysRq pada keyboard Laptop di lembar kerja ArcGis6. Tekan CTRL + V di lembar kerja paint7. Tahap Selanjutnya adalah meng CROP peta dari Google earth dan di simpan dengan file

BMP Picture8. Jangan lupa untuk mencatan koordinat pada titik atas dari lembar kerja ArcGis dan titik

bawah dari lembar kerja google earth.

9. Selesai

Gambar Lembar Kerja Pemotongan Di Aplikasi Kerja Paint

Setelah melalui proses diatas, baik melalui program kerja google earth maupun program

kerja dari lembar kerja arcgis dapat dilakukan pengopera.asian epanet dengan cara mengimput

peta wilayah perencanaan kita ke dalam lembar kerja epanet dengan memasukan peta dan

koordinatnya.

LokasiPemotongan Peta


Bagian IIIHow To Use Epanet


Membuat analisa jaringan dengan Steady-State Analysis1. Langkah 1 : membuat file baru

Klik 2 kali icon epanet. Icon ini bisa ditemukan di start menu>> Program >> Epanet 2.0pada program desktop

Akan muncul bidang gambar (network map) dan dialog box browser di sebelah kanan.

Sebelum memulai sebuah model, pilih satuan kerja yang akan digunakan. Klik

project>>Anaysis Options. Pilih satuan kerja LPS, maka data input pipa dalam mm,demand dalam liter per detik dan panjang pipa dalam meter.


Klik file > Save Asng . Untuk menyimpan dan memberi nama model yang akan dibuat.Pada dialog box, akan muncul nama file * Net. Ubah nama file dengan nama yangdiinginkan dan simpan di folder yang dinginkan.

2. Membuat lay out jaringan

Berbeda dengan watercad, penggambaran epanet 2.0 tidak bisa dimulai dari pipa, tetapiharus dimulai dari reservoir atau junction, baru dihubungkan dengan pipa.

Klik gambar reservoir

Klik gambar junction/node yang terdapat pada toolbar kemudian

Tempatkan pada bidang gambar seperti dibawah ini.

LokasiPerintahReservoir


Kemudian memunculkan notasi pada bidang gambar, klik view>>option, pilih notation,

kemudian checklist elemen yang ingin dimunculkan

Klik gambar/notasi pipa yang terdapat di toolbar, kemudian hubungkan reservoir dengan

node, reservoir terbaca sebagai node dan pompa terbaca sebagai pipa. Sehingga gambar

yang dihasilkan adalah sebagai berikut ini.

Klik save atau file >> save


3. Langkah 3: Melakukan input data

Input Data Reservoir (menginput data ketinggian/Total Head)

Ketinggian reservoir lebih tinggi dari pada daerah pelayanan dari suatu sistem (misalkandi isi dengan 175 m)

Input Data Node/Junction


Klik 2 kali pada junction/node 2 kali

Input data minimal yang harus diisikan pada junction adalah elevation dan basedemand.

Masukan angka 150 m di elevation dan base demand 0

Dalam menginput data coba diperhatikan dalam menggunakan satuan

Masukan data data pada tiap junction dibawah ini.

Label Elevation (m) Base Demand(l/s)1 150 02 125 23 120 44 145 25 125 36 115 2

Input Data Pipa

klik 2 kali pada salah satu elemen pipa, maka akan muncul dialog box pipe properties

input data minimal yang harus diisikan pada pipa adalah diameter, kekasaran pipa dan

panjang pipa

klik pada kolom isian diameter untuk input data diameter pipa

kilk pada kolom isian roughnes untuk mengisi koefisien kekasaran pipa

klik kolom length untuk input data panjang pipa.

Input data berikut pada pipa

Pipe Length Diameter Roughnessm mm

Pipe 1 150 150 120Pipe 2 250 100 120Pipe 3 200 100 120Pipe 4 350 75 120Pipe 5 200 75 120Pipe 6 180 60 120Pipe 7 400 50 120Pipe 8 150 50 120

4. Langkah 4 : malakukan perhitungan / run untuk kondisi steady state analysis

5. Klik Perintah Run pada toolbar


6. Apabila tidak terdapat masalah maka akan muncul tulisan Run Was Successfull, namun

apabila terdapat masalah, maka akan muncul tulisan Run Was Unseccessful, untuk

memperbaiki baca laporan kesalahan.

7. Jika tidak berhasil maka akan muncul perintah seperti dibawah ini.


8. Memunculkan Backdrop lembar kerja berupa peta >> View> Backdrop> Load

9. Backdrop berupa peta merupakan file picture dalam bentuk bmp picture.

10. Dan akan muncul gambar di lembar kerja seperti dibawah ini

11. Beckdrop ini digunakan untuk memudahkan dalam melakukan analisis di dalam epeanet.


Membuat Analisa Jaringan dengan Extended Periode SimulationLangkah 1: membuka model/file Epanet sebelumnya

Klik open kemudian pilih file ESP Coba 1.NET.

Setelah file sudah dibuka, klikFile > Save As.

kemudian ganti nama dengan ESP Coba 2.

8. Klik OK.

Langkah 2: Membuat Pattern Demand

Untuk membuat pattern,klik pattern di dialog box browser

Klik Notasi ADD (Kotak Warna Biru )

Akan Muncul Pattern editor, dengan nomor pattern 1 atau dengan nama lain, isikan

dengan data berikut ini, jika bener maka akan memperoleh gambar seperti dibawah ini.

Time FormStars

MultiplierTime Form

StarsMultiplier

1 0.25 8 1.52 0.37 9 1.423 0.45 10 1.384 0.64 11 1.275 1.15 12 1.26 1.4 13 1.47 1.75 14 1.17


Time FormStars

MultiplierTime Form

StarsMultiplier

15 1.18 22 0.6216 1.22 23 0.4517 1.31 24 0.37

18 1.519 1.520 1.2521 0.98

Klik OK

Tutup Demand BOX

Langkah berikutnya adalah melakukan perhitungan atau RUN untuk extended periode simulasiyaitu dengan cara:

1. Klik data pada dialog browser, kemudian, klik times, akan muncul dialog box time option,

input data total duration dengan angka 24


2. Untuk melihat perubahan hidrolis tiap jam pada bidang gambar, munculkan terlebih

dahulu nilai dari pressure pada tiap junction dengan cara klik view>>option>>pilih notation

dan checklist pada kota display node values


Bagian IVSOAL-SOAL PELATIHAN


Gambar Simulasi I Jaringan Pipa

L Pipa :2200 m

L Pipa :600 m

L Pipa :650 m

L Pipa :800 m

L Pipa :700 m

L Pipa :600 m


Tabel Data Jaringan

No NamaKebutuhan

Debit(L/s)Ketinggian (m) Lower Left Upper Right

1 Sumber Air 50 107

2 Pelayanan 1 5 17

3 Pelayanan 2 10 14 X 428552.23 X 437091.344 Pelayanan 3 5 11 Y 9222200,48 Y 9228904.655 Pelayanan 4 2 64

6 Pelayanan 5 3 49

7 Pelayanan 6 25 15

Tugas : Tentukan Dimensi Pipa yang sesuai dengan kriteria design untuk Tekanan minimum dan maksimum sertaheadloss dari hasil simulasi ?


Gambar Simulasi II Jaringan Pipa


Tabel Data Jaringan

No NamaKebutuhanDebit(L/s)

Ketinggian (m) Lower Left Upper Right

1 Pelayanan 1 50 107

2 S Air Sungai &

IPA- 17

3 Pelayanan 2 10 14 X 428790,68 X 437271,754 Pelayanan 3 10 11 Y 9222901,07 Y 9227769,385 Pelayanan 4 2 64

6 Pelayanan 5 3 49

7 Pelayanan 6 25 15

Tugas : Tentukan Dimensi Pipa yang sesuai dengan kriteria design untuk Tekanan minimum dan maksimum sertaheadloss dari hasil simulasi ?Catatan: Panjang Pipa sama dengan simulasi I

Modul Pelatihan Epanet(1)

Documents

Transcript of Modul Pelatihan Epanet(1)