Upload
ayu
View
239
Download
16
Embed Size (px)
DESCRIPTION
metodologi watercad
Citation preview
PT. ARGA PASCA RENCANA ENGINEERING CONSULTANT
Laporan Hidrolika
DETAIL DESAIN PENYEDIAAN AIR BAKU KOTA MERAUKE DAN SEKITARNYA TAHAP II
BAB III
WATERCAD
3.1 Umum
Program WaterCAD merupakan produk dari Bentley dengan kemapuan dapat
menganalisa lebih dari 250 buah pipa dalam satu jaringan. Program tersebut memiliki
kemampuan interface yang mudah digunakan, dimana seluruh fasilitas sudah di sediakan berupa
menu pilihan yang dapat langsung di aplikasikan sesuai dengan fungsi dan jenis pekerjaan yang
dituju. Program waterCAD bisa bekerja pada sistem Windows 95, 98, 2000 dan XP keatas. Data
input yang diperlukan adalah berupa data debit kebutuhan, data ketersediaan air baku, data
distribusi air, peta dan teknis jaringan dimana nantinya akan diperoleh hasil output yang
memiliki sifat dan karakteristik yang meliputi debit air, kecepatan, tekanan dan kehilangan
tekanan.
3.2 Kegunaan WaterCAD
Kegunaan program WaterCAD antara lain:
1. Menganalisa sistem jaringan distribusi air pada satu kondisi waktu tertentu dari jaringan
pada aliran tetap dengan mengunakan pompa, tangki dan pintu pengontrol (katup).
2. Memberikan tahapan-tahapan periodisasi dari simulasi jaringan perpipaan terhadap
adanya air maupun pemberian air yang bervariasi menurut waktu.
3. Menganalisa kualitas air pada sistem distribusi air baku dan mengkalkulasi adanya
kehilangan dari satu unsuk kimia selama distribusi berlangsung.
4. Menganalisa jaringan pada saat kondisi ekstrim untuk keperluan pemadaman kebakaran
(fire flow analysis)
5. Menghitung biaya konstruksi dan alternatif jaringan distribusi air baku yang dibuat.
PT. ARGA PASCA RENCANA ENGINEERING CONSULTANT
Laporan Hidrolika
DETAIL DESAIN PENYEDIAAN AIR BAKU KOTA MERAUKE DAN SEKITARNYA TAHAP II
Pada Detail Desain Penyediaan Air Baku Kota Merauke dan Sekitarnya Tahap II program
WaterCAD digunakan untuk menganalisa distribusi air baku yang dialirkan dari Sungai Maro
pada Desa Mimi sampai dengan Kabupaten Merauke.
3.3 Komponen-Komponen WaterCAD
WaterCAD memodelkan sistem distibusi air sebagai kumpulan garis yang menghubungkan
node-node. Garis yang menggambarkan pipa, pompa dan katub kontrol. Node menggambarkan
sambungan, tangki, dan reservoir yang kemudian dihubungkan menjadi satu dan membentuk
suatu jaringan air, dijabarkan sebagai berikut:
1. Pipa (Pipe)
Untuk membuat model diperlukan informasi data yang akurat mengenai jaringan pipa
yang telah ada, yaitu untuk jenis pipa, diameter, panjang pipa dan minor loses pada pipa.
Untuk jenis pipa dapat dilihat dari angka kekasaran pipa (dalam persamaan Hazen
William dinotasikan lambang C) yang kemudian akan dimasukkan dalam persamaan
kecepatan aliran dalam Hazen William.
Tabel 3.1. Nilai Kekasaran Pipa (C)
PT. ARGA PASCA RENCANA ENGINEERING CONSULTANT
Laporan Hidrolika
DETAIL DESAIN PENYEDIAAN AIR BAKU KOTA MERAUKE DAN SEKITARNYA TAHAP II
V=0 ,354 CI0 , 54 D0 , 63(1)
Dimana
V : kecepatan aliran (m/dt)
C : koefisien kekerasan relatif Hazen-Williams
D : garis tengah pipa (m)
I : kemiringan gradien hidraulik
I=hf
L= f
V 2
2 gD (2)
Hf : head losses
L : panjang pipa (m)
f : faktor gesekan pada pipa
g : percepatan gravitasi (9,8 m/detik2)
Perlu juga diperhatikan besar kehilangan yang terjadi disepanjang pipa akibat tekanan
yang terjadi sepanjang pipa yang sering disebut Major Losses (kehilangan tekanan akibat
gesekan air sepanjang pipa) dan Minor Losses (kehilangan tekanan akibat perubahan
penampang pia, belokan, sambungan)
Data diameter dan jenis pipa ini akan berpengaruh terhadap headloss yang terjadi
sepanjang pipa tersebut. Sedangkan data mengenai panjang pipa yang menghubungkan antar
node berpengaruh terhadap headloss yang terjadi dalam pipa. Dengan mengacu pada
persamaan
h f=fLV 2
2 gD(3)
dimana:
PT. ARGA PASCA RENCANA ENGINEERING CONSULTANT
Laporan Hidrolika
DETAIL DESAIN PENYEDIAAN AIR BAKU KOTA MERAUKE DAN SEKITARNYA TAHAP II
f : faktor gesekan pada pipa
L : panjang pipa (m)
D : diameter pipa (m)
V : kecepatan rencana (m/dt)
g : percepatan gravitasi (9,8 m/dt^2)
Kehilangan tekanan minor akibat belokan, percabangan, sambungan dan lain-lain
(aksesoris) dalam hal simulasi umumnya tidak dihitung secara detail, bahkan untuk beberapa
kehilangan tekanan di aksesoris diabaikan karena hf-nya terlalu kecil. Bila terjadi belokan
dan perlu dilakukan perhitungan minor losses dengan persamaan
h f=KbV 2
2 g (4)
dimana:
Kb : koefisien kehilangan tenaga pada belokan (lihat tabel)
g : percepatan gravitasi (9,8 m/dt^2)
V : kecepatan rencana (m/dt)
Tabel 3.2. Nilai Koefisien Kehilangan Tenaga Pada Belokan
2. Pompa
PT. ARGA PASCA RENCANA ENGINEERING CONSULTANT
Laporan Hidrolika
DETAIL DESAIN PENYEDIAAN AIR BAKU KOTA MERAUKE DAN SEKITARNYA TAHAP II
Data ini memperlihatkan kebutuhan daya pompa agar sistem distribusi dapat
berjalan dengan baik. Data yang dimasukkan pada titik ini akan berpengaruh pada semua
tekanan pada semua node yang ada pada sistem jaringan distribusi. Data yang masuk
dimasukkan berupa head pompa, efisiensi pompa, serta daya pompa. Dengan rumus dasar
pompa yang digunakan
Hsis=ha+∆ hp+hl+ vd2
2g(5)
Dimana:
Hsis : Head sistem pompa (m)
ha : Head statis total (m)
Δhp : Perbedaan head tekanan yang bekerja pada kedua permukaan (m),
Δhp = hp2 – hp1
hl : Berbagai kerugian head di pipa, katup, belokan, sambungan, dll (m)
vd2/2g : Head kecepatan keluar (m)
g : Percepatan gravitasi (9,81 m/s2)
3. Reservoir
Reservoir berfungsi node batas untuk kontrol awal gradien hidrolis suatu sistem
distribusi sekaligus sebagai penyuplai air dengan kapasitas besar dan HGL yang besar
pula. Nilai gradient 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
PT. ARGA PASCA RENCANA ENGINEERING CONSULTANT
Laporan Hidrolika
DETAIL DESAIN PENYEDIAAN AIR BAKU KOTA MERAUKE DAN SEKITARNYA TAHAP II
HGL tertentu. Dalam hal ini reservoir berfungsi sebagai titik acuan untuk mengontrol
tekanan dalam sistem.
4. Tangki Storage
Dalam suatu pemodelan, storage tank ini juga berfungsi sebagai node batas,
namun yang membedakan dengan reservoir adalah HGL yang terjadi dalam tangki ini
berfluktuasi tergantung keluar masuknya air. Volume storage tank ini umumnya terbatas,
sehingga pada kondisi tertentu tangki ini dapat berisi penuh dan dapat kosong sama
sekali.
Beberapa model tangki storage yang dapat ditemui di sistem distribusi antara lain:
- Tangki yang terdapat pada sistem dengan kondisi langsung tersambung pada sistem
dengan permukaan yang bebas.
- Tangki storage yang berupa tangki tekan (hydropneumatic) tersambung dengan
sistem distribusi, disini air akan mengalami peningkatan HGL karena adanya
peningkatan tekanan dalam tangki.
- Elevated reservoir, dimana air masuk ke tangki storage dengan jalan pemompaan,
yang selanjutnya air akan masuk ke sistem distribusi dengan cara gravitasi dengan
HGL sesuai ketinggian elevated reservoir.
5. Junction (node)
Junction 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.
suatu pemodelan perlu menentukan salah satu acuan/ dasar penentuan elevasi, dengan
PT. ARGA PASCA RENCANA ENGINEERING CONSULTANT
Laporan Hidrolika
DETAIL DESAIN PENYEDIAAN AIR BAKU KOTA MERAUKE DAN SEKITARNYA TAHAP II
melakukan beberapa kalibrasi sehingga nantinya tidak membingungkan dalam melakukan
pemodelan dan analisa. Node dibuat dengan pedoman sebagai berikut:
- Setiap percabangan pipa
- Penggantian atau perubahan diameter
- Setiap terdapat tapping
- menggambarkan letak valve
6. Valve (percabangan)
Data masukan untuk elemen ini berupa jenis valve/katup, besarnya bukaan valve
(status valve). Data masukan tersebut akan berpengaruh terhadap sistem hidrolis dalam
sistem distribusi. Pengontrolan valve ini disesuaikan dengan kondisi lapangan. Peletakan
valve juga disesuaikan dengan letaknya di lapangan.
7. Tipe Simulasi
perbaikan dan evaluasi model tergantung pada tujuan. Ada dua tipe simulasi dasar yang
sering digunakan, yaitu:
- Steady State Simulation
tekanan, pengoperasian pompa maupun posisi valve. Dimana diasumsikan batasan
kondisi dalam sistem tidak terjadi perubahan terhadap waktu
- Extended Period Simulation
Perhitungan dalam model yang mempertimbangan perubahan dinamis dalam sistem
pada jangka waktu tertentu
.
PT. ARGA PASCA RENCANA ENGINEERING CONSULTANT
Laporan Hidrolika
DETAIL DESAIN PENYEDIAAN AIR BAKU KOTA MERAUKE DAN SEKITARNYA TAHAP II
3.4 Penggunaan Program WaterCAD
1. Persiapan Data-Data
Beberapa data yang dibutuhkan untuk menganalisis project pada WaterCAD adalah
seperti:
- Gambar peta jaringan, peta sambungan (node), peta lokasi reservoir, dan peta kontur
dalam bentuk .DWX
- Data penggunaan pipa, mencakup dimensi pipa dan material dasar pipa
- Data debit sebagai kebutuhan dasar aliran
2. Memulai Project Baru
Memasuki halaman kerja program WAterCAD yang terdapat pada Dekstop dengan
meng-klik icon program WaterCAD (gambar 3.1.) , sampai masuk pada halaman baru
program WaterCAD
Gambar 3.1. Icon WaterCAD
PT. ARGA PASCA RENCANA ENGINEERING CONSULTANT
Laporan Hidrolika
DETAIL DESAIN PENYEDIAAN AIR BAKU KOTA MERAUKE DAN SEKITARNYA TAHAP II
Gambar 3.2. Tampilan Awal WaterCAD
3. Melakukan Pengaturan Awal
Pengaturan awal yang dilakukan adalah menentukan dimensi dan satuan yang akan
digunakan pada project yaitu dengan masuk pada menu tools kemudian option. Pada
pilihan Drawing dilakukan pengaturan besar perbandingan skala yang akan dipakai
dalam project, sedangkan untuk pengaturan satuan dilakukan pada pilihan units.
Untuk units dalam WaterCAD disediakan dalam 2 (dua) versi yaitu SI (System
International) dan US (US Costumary).
PT. ARGA PASCA RENCANA ENGINEERING CONSULTANT
Laporan Hidrolika
DETAIL DESAIN PENYEDIAAN AIR BAKU KOTA MERAUKE DAN SEKITARNYA TAHAP II
Gambar 3.3. Tampilan Pilihan Pengaturan Awal
4. Membuat Layout Jaringan
Dimulai dengan memasukkan gambar peta jaringan yang telah direncanakan. Gambar
yang dimaksud adalah gambar peta jarngan air dalam bentuk file dwx. Memasukkan
gambar pada program waterCAD melalui dialog Background Layers lalu pilih new
dan masukkan gambar yang telah direncanakan untuk dibuat jaringannya. Setelah
memassukkan gambar selesai dilakukan, kemudian akan dibuat jaringan dengan
menggunakan icon-icon atau komponen-komponen dalam WaterCAD yaitu node
sabagai sambungan yang disambung dengan pipa, dilengkapi dengan penambahan
reservoir, pompa, dan tangki dengan letak sesuai dnegan yang direncanakan.
PT. ARGA PASCA RENCANA ENGINEERING CONSULTANT
Laporan Hidrolika
DETAIL DESAIN PENYEDIAAN AIR BAKU KOTA MERAUKE DAN SEKITARNYA TAHAP II
5. Menginput Data-Data Pada Jaringan Air
Ketika sketsa jaringan telah dibuat sesuai dengan yang direncanakan selanjutnya
adalah memasukkan atau menginput data-data yang sudah terlebih dahulu
dipersiapkan, data-data yang wajib diinput adalah sebagai berikut:
a. Data-Data Penggunaan Pipa
Dilakukan pada dialog table flex dan pilihan pipe. Pada tabel tersebut terdapat
beberapa pilihan yang harus diisi sesuai dengan pipa yang direncanakan, yaitu:
- Dimensi pipa
- Jenis pipa yang digunakan dengan nilai koefisien Hazen Williams yang sudah
ditentukan
- Panjang pipa
Gambar 3.4. Dialog Pipe pada Table Flex
Ketiganya juga tidak lupa disesuaikan units/satuan yang digunakan untuk
diformat sesuai dengan yang direncanakan.
b. Data-Data Sambungan
PT. ARGA PASCA RENCANA ENGINEERING CONSULTANT
Laporan Hidrolika
DETAIL DESAIN PENYEDIAAN AIR BAKU KOTA MERAUKE DAN SEKITARNYA TAHAP II
Dilakukan sama dengan pipa yaitu pada dialog table flex tetapi dengan pilihan
junction. Dimana memiliki pilihan yang berbeda untuk diisi yaitu:
- Elevasi titik sambungan
- Besarnya kebutuhan air tiap titik sambungan, dimana khusus untuk pilihan ini
dilakukan terlebih dahulu penginputan data pada dialog Demand Control
Centre.
Gambar 3.5. Dialog Junction pada Table Flex
PT. ARGA PASCA RENCANA ENGINEERING CONSULTANT
Laporan Hidrolika
DETAIL DESAIN PENYEDIAAN AIR BAKU KOTA MERAUKE DAN SEKITARNYA TAHAP II
Gambar 3.6. Penggunaan Demand Control Centre
c. Data-Data Pompa
Dilakukan peng-inputan data yang dilakukan pada dialog properties pump dimana
dengan meng-klik icon pump pada jaringan. Data-data yang perlu diisi adalah
sebagai berikut:
- Elevasi ketinggian pompa diletakkan
- Kelengkapan pompa yaitu besar aliran yang aka dialirkan (flow) dan tinggi air
akan dinaikkan oleh pompa (head) pada dialog pump definition
PT. ARGA PASCA RENCANA ENGINEERING CONSULTANT
Laporan Hidrolika
DETAIL DESAIN PENYEDIAAN AIR BAKU KOTA MERAUKE DAN SEKITARNYA TAHAP II
Gambar 3.6. Properties Untuk Pompa
Gambar 3.7. Pump Definiton
PT. ARGA PASCA RENCANA ENGINEERING CONSULTANT
Laporan Hidrolika
DETAIL DESAIN PENYEDIAAN AIR BAKU KOTA MERAUKE DAN SEKITARNYA TAHAP II
6. Run Hasil Analisa Jaringan
Setelah semua data di-input dalam dialog dan sesuai denganyang direncanakan lalu
dilakukan running analysis untuk mendapatkan hasil yang diinginkan.
Gambar 3.8. Icon yang Digunakan Untuk Running Analysis