BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian - sinta.unud.ac.id. TINJAUAN... · 2.1 Pengertian Menurut...
-
Upload
phunghuong -
Category
Documents
-
view
227 -
download
0
Transcript of BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian - sinta.unud.ac.id. TINJAUAN... · 2.1 Pengertian Menurut...
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian
Menurut Peraturan Pemerintah No.16 Tahun 2005 tentang Pengembangan
Sistem Penyediaan Air Minum, terdapat beberapa pengertian yang terkait dengan
Sistem Penyediaan Air Minum yakni :
- Air baku untuk air minum rumah tangga, yang selanjutnya disebut air baku
adalah air yang dapat berasal dari sumber air permukaan, cekungan air
tanah dan/atau air hujan yang memenuhi baku mutu tertentu sebagai air
baku untuk air minum.
- Air minum adalah air minum rumah tangga yang melalui proses
pengolahan atau tanpa proses pengolahan yang memenuhi syarat
kesehatan dan dapat langsung diminum.
- Penyediaan air minum adalah kegiatan menyediakan air minum untuk
memenuhi kebutuhan masyarakat agar mendapatkan kehidupan yang
sehat, bersih, dan produktif.
- Sistem penyediaan air minum yang selanjutnya disebut SPAM merupakan
satu kesatuan sistem fisik (teknik) dan non fisik dari prasarana dan sarana
air minum.
- Pengembangan SPAM adalah kegiatan yang bertujuan membangun,
memperluas dan/atau meningkatkan sistem fisik (teknik) dan non fisik
(kelembagaan, manajemen, keuangan, peran masyarakat, dan hukum)
dalam kesatuan yang utuh untuk melaksanakan penyediaan air minum
kepada masyarakat menuju keadaan yang lebih baik.
Dalam pedoman Penyusunan Studi Kelayakan Pengembangan Sistem
Penyediaan Air Minum, Peraturan Menteri Pekerjaan Umum No. 18/PRT/M/2007
tentang Penyelenggaraan Pengembangan Sistem Penyediaan Air Minum, yang
dimaksud dengan:
6
a. Tingkat Pelayanan adalah presentasi jumlah penduduk yang dilayani dari
total jumlah penduduk daerah pelayanan, dimana besarnya tingkat
pelayanan diambil berdasarkan survey yang dilakukan oleh PDAM
terhadap jumlah permintaan air minum oleh masyarakat atau dapat juga
dilihat berdasarkan kemampuan yang dimiliki oleh PDAM untuk
menyediakan air minum.
b. Unit Air Baku adalah sarana dan prasarana pengambilan dan/atau penyedia
air baku, meliputi bangunan penampungan air, bangunan pengambilan/
penyadapan, peralatan pengukuran dan pemantauan, sistem pemompaan,
dan/atau bangunan pembawa serta kelengkapannya.
c. Unit Produksi adalah sarana dan prasarana yang dapat digunakan untuk
mengolah air baku menjadi air minum melalui proses fisik, kimiawi,
dan/atau biologi meliputi bangunan pengolahan dan kelengkapannnya,
perangkat operasional, peralatan pengukuran dan pemantauan, serta
bangunan penampungan air minum.
d. Unit Distribusi adalah sarana untuk mengalirkan air minum dari pipa
transmisi air minum sampai ke unit pelayanan.
e. Unit Pelayanan adalah sarana untuk mengambil air minum langsung oleh
masyarakat yang terdiri dari sambungan rumah, hidran umum, dan hidran
kebakaran.
f. Jaringan Pipa Transmisi Air Baku adalah ruas pipa pembawa air dari
sumber air sampai unit produksi.
g. Jaringan Pipa Transmisi Air Minum adalah ruas pipa pembawa air minum
dari unti produksi/bangunan penangkap air sampai ke reservoir atau batas
distribusi.
h. Pipa Transmisi adalah pipa pembawa air dari sumber air ke instalasi
pengolahan atau pipa pembawa air bersih dari instalasi pengolahan ke unti
distrubusi utama atau reservoir.
i. Pipa Distribusi adalah pipa yang dipergunakan untuk mendistribusikan air
minum dari reservoir ke daerah pelayanan atu konsumen.
j. Pipa Pelayanan adalah pipa yang menghubungkan jaringan distribusi
dengan sambungan rumah.
7
k. Katup adalah suatu alat yang berfungsi untuk membuka dan menutup
aliaran dalam pipa.
l. Reservoir adalah tempat penyimpanan air sementara sebelum
didistribusikan kepada konsumen.
m. Sambungan Rumah adalah jenis sambungan pelanggan yang mensuplai air
langsung ke rumah-rumah, biasanya berupa sambungan pipa-pipa
distribusi air melalui meter air dan instalasi pipa di dalam rumah.
RES
SR
SR
SR
SR
SR
SR
SR
SR
SR
SR
SR
SR
JDL
SR
SR
SR
SR
SR
SR
SR
SR
SR
SR
SR
SR
JDL
JDU
JDUJDB
JDB
MATA AIR & BRONKAPTERING
Gambar 2.1 Skema Jaringan Transmisi Dan Distribusi Utama
Sumber : DPU, 2012
2.2 Kebutuhan Air Minum
Air merupakan kebutuhan bagi kehidupan. Semua makhluk membutuhkan
air dalam kehidupannya, sehingga tanpa air dapat dipastikan tidak ada kehidupan.
Selain kebutuhan langsung seperti dihirup, diminum, menjaga kelembaban, air
juga dibutuhkan oleh manusia melalui berbagai makhluk hidup yang lain.
Manusia sering hanya memperhitungkan kebutuhannya sendiri untuk makan,
minum, mandi, cuci atau yang terkait langsung dengan dirinya. Bahkan
kebanyakan orang melupakan bahwa air untuk tanaman dan kelestarian
8
lingkungan adalah juga kebutuhan bagi manusia. Berdasarkan Rencana Induk
Sistem Penyediaan Air Minum (RISPAM) Kabupaten Karangasem Tahun 2012,
kebutuhan air bersih suatu daerah dianalisis berdasarkan beberapa pertimbangan
sebagai berikut.
2.2.1 Standar Kebutuhan Air
Standar kelayakan kebutuhan air bersih adalah 49,9 lt/kapita/hari. Untuk
kebutuhan tubuh manusia air yang diperlukan adalah 2,5 lt per hari. Standar
kebutuhan air pada manusia biasanya mengikuti rumus 30 cc per kilogram berat
badan per hari. Artinya, jika seseorang dengan berat badan 60 kg, maka
kebutuhan air tiap harinya sebanyak 1.800 cc atau 1,8 liter. Badan dunia
UNESCO sendiri pada tahun 2002 telah menetapkan hak dasar manusia atas air
yaitu sebesar 60 ltr/org/hari. Direktorat Jendral Cipta Karya Departemen
Pekerjaan Umum membagi lagi standar kebutuhan air minum tersebut
berdasarkan lokasi wilayah sebagai berikut :
- Pedesaan dengan kebutuhan 60 liter/per kapita/hari.
- Kota Kecil dengan kebutuhan 90 liter / per kapita / hari.
- Kota Sedang dengan kebutuhan 110 liter / per kapita / hari.
- Kota Besar dengan kebutuhan 130 liter / per kapita / hari.
- Kota Metropolitan dengan kebutuhan 150 liter / per kapita / hari.
Berdasarkan pada Peraturan Menteri Dalam Negeri Nomor 23 Tahun 2006
tentang Pedoman Teknis dan Tata Cara Pengaturan Tarif Air Minum pada
Perusahaan Daerah Air Minum BAB I ketentuan umum Pasal 1 ayat 8
menyatakan bahwa: “Standar Kebutuhan Pokok Air Minum adalah kebutuhan air
sebesar 10 meter kubik/kepala keluarga/bulan atau 60 liter/orang/hari, atau
sebesar satuan volume lainnya yang ditetapkan Iebih lanjut oleh Menteri yang
menyelenggarakan urusan pemerintahan di bidang sumber daya air”. Untuk
kebutuhan air minum nasional data dari Departemen Pekerjaan Umum
menunjukkan bahwa kebutuhan air minum nasional sebanyak 272.107 liter per
detik, sedangkan kapasitas air minum eksistingnya sebanyak 105.000 liter
perdetik.
9
2.2.2 Kebutuhan Air Domestik
Kebutuhan dasar domestik ditentukan oleh adanya konsumen domestik, yang
berasal dari data penduduk, pola kebiasaan dan tingkat hidup yang didukung
perkembangan sosial ekonomi yang memeberikan kecenderungan peningkatan
kebutuhan air. Standar kebutuhan air domestik yaitu kebutuhan air yang
digunakan pada tempattempat hunian pribadi untuk memenuhi keperluan sehari-
hari seperti : memasak, minum, mencuci dan keperluan rumah tangga lainnya.
Satuan yang dipakai adalah liter/orang/hari.
Besarnya kebutuhan air untuk keperluan domestik dapat dilihat pada tabel
di bawah ini.
Tabel 2.1 Pemakaian Air Domestik Berdasarkan SNI Tahun 1997
Sumber : Dirjen Cipta Karya, 1997
10
2.2.3 Kebutuhan Air Non Domestik
Kebutuhan air non domestik ditentukan oleh adanya konsumen non
domestik. Konsumen non domestik ini memanfaatkan fasilitas-fasilitan antara
lain:
a. Perkantoran
b. Tempat Ibadah
c. Prasarana Pendidikan
d. Prasarana Kesehatan
e. Komersial (pasar, pertokoan, penginapan, rumah makan dan sebagainya)
f. Industri
Dalam hal ini kebutuhan air non domestik diperhitungkan sebesar 15%
dari kebutuhan domestik (eksisting mencapai 13,33%).
2.2.4 Kehilangan Air
Kehilangan air pada umumnya disebab-kan karena adanya kebocoran air
pada pipa transmisi dan distribusi serta kesalahan dalam pembacaan meter.
Penentuan kebocoran/ kehilangan air dilakukan dengan asumsi yaitu
sebesar 15% dari kebutuhan domestik ditambah dengan kebutuhan non-
domestik (Sibula,2013). Sedangkan berdasarkan Ditjen Cipta Karya (1997)
besarnya kebocoran/ kehilangan air dilakukan dengan asumsi yaitu sebesar
20 % dari kebutuhan domestik ditambah dengan kebutuhan non-domestik.
2.2.5 Fluktuasi Kebutuhan Air
Dalam perhitungan kebutuhan air didasarkan pada kebutuhan air harian
maksimum dan kebutuhan air jam maksimum dengan referensi kebutuhan rata-
rata.
a. Kebutuhan air rata-rata harian (Qm)
Banyaknya air yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhan domestik,
non domestik dan ditambah kehilangan air.
11
b. Kebutuhan air harian maksimum (Qhm)
Banyaknya air yang dipakaipada suatu hari pada satu tahun dan
berdasarkan pada Qm, untuk menghitung Qhm diperlukan faktor fluktuasi
kebutuhan air maksimum.
Qhm = Fhm x Qm
Dimana Fhm adalah faktor harian maksimum biasanya berkisar 115%-
120%.
c. Kebutuhan air jam maksimum (Qjm)
Banyaknya kebutuhan air terbesar pada saat jam tertentu dalam satu hari
Qjm = Fjm x Qm
Dimana faktor jam maksimum (Fjm) biasanya berkisar 175%-210%.
Kebutuhan air tergantung pada berbagai aspek. Oleh karenanya, dalam
perencanaan jaringan air bersih kebutuhan dan budaya pemakaian air sangat
diperhitungkan. Walaupun demikian sebagai standar atau acuan untuk kemudahan
perencanaan variasi kebutuhan air bersih digolongkan seperti tercantum dalam
(tabel 2.2). Selain perbedaan menurut kemajuan daerah atau kebiasaan (adat
istiadat) dalam kehidupan perbedaan kebutuhan air juga terjadi sepanjang hari.
12
Tabel 2.2 Kebutuhan Minimum Air Bersih (domestik dan non domestik)
No. Parameter Metropolitan Kota Besar Kota Sedang Kota Kecil
1 Target Layanan 100% 100% 100% 100%
2 pemakaian air (l/org/hari)
Sambungan Rumah 190 170 150 130
hidran Umum (HU) 30 30 30 30
3 Kebutuhan Non Domestik
Industri Berat 0.50 - 1.00
15% s/d 30% dari Kebutuhan domestik
Industri Sedang 0.25 - 0.50
Industri Ringan 0.15 - 0.25
Komersial
Pasar 0.1 - 1.00
Hotel Lokal (l/km/hari) 400
Hotel Internasional 1000
Sosial
Universitas (l/org/hari) 22
Sekolah 15
Mesjid (l/hari) 1000 - 2000
Rumah Sakit (l/km/hari) 400
Puskesmas (l/hari) 1000 - 2000
Kantor (l/detik) 0.01
Militer (l/hari/ha) 10000
4 Kebutuhan air maksimum Kebutuhan rerata x 1.38
5 Kehilangan air sistem baru 20% kebutuhan rerata
Kehilangan air sistem lama 30% - 40% kebutuhan rerata
kebutuhan jam puncak 165% s/d 200%
Sumber : Sistem Penyediaan Air Minum Perpipaan, Radianta Triadmadja
Tabel 2.3 dan 2.4 berikut ini merupakan contoh koefisien fluktuasi kebutuhan air.
Tabel 2.3 Koefisien Fluktuasi Harian
Jam Koefisien Jam Koefisien Jam Koefisien Jam Koefisien
1 0,53 7 0,9 13 1,2 19 1,55
2 0,45 8 1,4 14 1,25 20 1,4
3 0,4 9 1,3 15 1,3 21 1,1
4 0,4 10 1,25 16 1,3 22 0,75
5 0,45 11 1,2 17 1,42 23 0,6
6 0,62 12 1,2 18 1,5 24 0,53
Sumber : Triatmadja( 2007)
13
Tabel 2.4 Koefisien Fluktuasi Harian Sekolah dan Perkantoran
Jam Koefisien Jam Koefisien Jam Koefisien Jam Koefisien
1 0,2 7 1,8 13 1,2 19 1,2
2 0,2 8 1,8 14 1,5 20 0,8
3 0,2 9 2 15 1,4 21 0,2
4 0,2 10 1,7 16 1,3 22 0,2
5 0,6 11 1,5 17 1,3 23 0,2
6 1,5 12 1,5 18 1,3 24 0,2
Sumber : Triatmadja (2007)
2.2.5 Proyeksi Jumlah Penduduk
Metode proyeksi penduduk beragam dan banyak macamnya. Adapun metode
proyeksi penduduk yang biasa digunakan ada beberapa macam, antara lain:
1. Metode Aritmatik
Metode ini dianggap baik untuk kurun waktu yang pendek sama dengan
kurun waktu perolehan data. Persamaan yang digunakan adalah:
Pn= Po + (r.n) (2.1)
Dimana:
Pn : jumlah penduduk pada tahun ke-n (jiwa)
Po : jumlah penduduk pada tahun awal (jiwa)
n : periode waktu proyeksi
r : rata-rata pertumbuhan penduduk per tahun (jiwa)
2. Metode Geometri
Metode ini menganggap bahwa perkembangan atau jumlah penduduk akan
secara otomatis bertambah dengan sendirinya dan tidak memperhatikan
penurunan jumlah penduduk. Persamaan yang digunakan adalah:
Pn= Po (1 + r)n (2.2)
Dimana:
Pn : jumlah penduduk tahun ke-n (jiwa)
Po : jumlah penduduk pada tahun awal (jiwa)
n : periode waktu proyeksi
r : rata-rata prosentase pertambahan penduduk per tahun (%)
14
3. Metode Least Square
Metode ini merupakan metode regresi untuk mendapatkan hubungan
antara sumbu Y dan sumbu X dimana Y adalah jumlah penduduk dan X
adalah tahunnya dengan cara menarik garis linier antara data-data tersebut
dan meminimumkan jumlah pangkat dua dari masing-masing
penyimpangan jarak data-data dengan garis yang dibuat. Persamaan yang
digunakan adalah:
Pn = a + (b.n) (2.3)
Dimana:
Pn : jumlah penduduk pada tahun ke-n
n : beda tahun yang dihitung terhadap tahun awal
a dan b : konstanta, dimana:
a =
22
2.
ttn
tPttP
b =
22
.
xxn
PttPn
Untuk menentukan metode yang dipakai untuk proyeksi penduduk,
terlebih dahulu menguji nilai koefisien korelasi (r) untuk tiap-tiap metode.
Metode dengan nilai uji koefisien korelasi paling mendekati satu dipakai
untuk memproyeksikan penduduk. Persamaan yang digunakan adalah:
r =
2222
xxnyyn
xyxyn
Nilai y untuk masing-masing metode berbeda, untuk metode aritmatik nilai
y adalah jumlah pertumbuhan penduduk, nilai y untuk metode geometri
adalah ln dari jumlah penduduk dan untuk metode least square nilai y
adalah jumlah penduduk.
15
2.3 Komponen Sistem Penyediaan Air Baku Air Minum
2.3.1 Sumber Air Baku
Ketersediaan air di bumi secara total sangat melimpah. Lautan, danau, dan
sungai-sungai adalah sumber air yang segera tampak menjanjikan akan
ketersediaan air. Namun demikian, ternyata air yang dapat digunakan untuk
kehidupan manusia mempunyai berbagai macam syarat sehingga air laut tidak
serta merta dianggap sebagai air yang tersedia bagi kehidupan. Menurut Raju
(1995) sumber air diklasifikasikan sebagai berikut
a. Air permukaan
Yang termasuk didalamnya : danau, sungai, hujan, laut/rawa. Danau dapat
berupa danau alami maupun danau buatan seperti waduk. Air dari laut atau
dari rawa saat ini merupakan pilihan yang walaupun masih sangat mahal
tetapi secara teknologi sudah dapat diolah menjadi air minum. Sumber air
hujan banyak digunakan dengan tampungan langsung sederhana.
Sumber air sungai cukup banyak terdapat di Indonesia. Kualitas air sungai
sangat bervariasi tergantung pada lokasi, muatan sedimen dan polutan
yang dibawahnya dan sebagainya.
b. Air bawah permukaan
Penggunaan sumur dangkal masih banyak digunakan oleh masyarakat
dibandingkan dengan air layanan dari SPAM. Banyak pengguna
SPAM yang menggunakan air dari SPAM untuk mencuci selain untuk
konsumsi.
Sumur dalam menembus air tanah dan mencari daerah akuifer yang
lebih baik kualitasnya, serta kapasitasnya baik pada musim kering
maupun musim hujan.
Sumber mata air umumnya memenuhi syarat sebagai air minum atau
mendekati air minum. Mata air biasanya tersedia di daerah pengunungan,
hal ini karena elevasi muka air dalam tanah baik sebagai akuifer tertekan
maupun akuifer bebas masih lebih tinggi dari daerah di bawahnya.
Berdasarkan studi RISPAM Kabupaten Karangasem (2012), disebutkan
bahwa untuk mengidentifikasi ketersediaan air baku di suatu wilayah bagi
16
kebutuhan air minum diperlukan studi hidrologi dan studi hidrogeologi. Studi
tersebut terutama dimaksudkan untuk memperoleh informasi mengenai:
a. Jarak dan beda tinggi sumber-sumber air
b. Debit optimum (safe yield) sumber
c. Kualitas air dan pemakaian sumber saat ini.
Pada umumnya terdapat sejumlah alternatif sumber yang berbeda. Alternatif
sumber terpilih harus dipertimbangkan terhadap aspek ekonomi dan kehandalan
sumber. Tingkat kehandalan sumber merupakan suatu faktor yang sulit dinilai
secara mata uang, dan penilaian bobotnya tergantung pada besar kecilnya kota
atau kawasan yang dilayani. Untuk kota-kota yang lebih kecil bobot penilaiannya
lebih besar dari kota besar.
Analisis pemilihan alternatif sumber dilakukan terhadap sumber-sumber yang
telah teridentifikasi menurut jenis sumber air:
• Mata air (Dalam studi ini akan memanfaatkan MATA AIR)
• Sungai, saluran
• Danau
• Air Tanah
• Air Hujan
Dalam melakukan pemilihan alternatif sumber sejumlah faktor perlu
dipertimbangkan, seperti:
a. Air sungai umumnya memerlukan pengolahan untuk menghasilkan air
minum sehingga sumber air baru dapat diperbandingkan dengan mata air
hanya apabila lokasi penyadapan (intake) terletak dengan daerah pelayanan.
b. Danau atau rawa, pengisiannya (in-flow) umumnya berasal dari satu atau
beberapa sungai. Alternatif sumber danau dapat diperbandingkan dengan air
permukaan (sungai), apabila volume air danau jauh lebih besar dari aliran
sungai-sungai bermuara kedalamnya, sehingga waktu tempuh yang lama
dari aliran sungai ke danau menghasilkan suatu proses penjernihan alami.
c. Mata air sering dijumpai mengandung CO2 agresif yang tinggi, yang mana
walaupun tidak banyak berpengaruh pada kesehatan tetapi cukup
17
berpengaruh pada bahan pipa (korosi). Proses untukmenghilangkannya
harus dilakukan sedekat mungkin ke lokasi sumber.
d. Sumur dangkal/dalam, kualitas air tanah secara bakteriologi lebih aman
daripada air permukaan.
2.3.2 Kapasitas Sistem
Kapasitas sistem dihitung berdasarkan kebutuhan untuk rumah
tangga/domestik ditambah dengan kebutuhan untuk non domestik.Kebutuhan
rumah tangga dihitung berdasarkan proyeksi jumlah penduduk, prosentase
pelayanan dan besarnya konsumsi kebutuhan.Sedangkan kebutuhan air non
domestik dihitung berdasarkan konsumsi kebutuhan air bersih tiap unit dan
jumlah unit fasilitas. Disamping hal-hal di atas, ada beberapa faktor yang perlu
diperhatikan antara lain:
1. Kebocoran/kehilangan air
Kebocoran atau kehilanganair diperkirakan sebesar 20% dari kapasitas
produksi. Kebocoran tersebut meliputi pemakaian air di instalasi,
kehilangan pada unit transmisi, kehilangan pada reservoir dan kebocoran
pada jaringan distribusi.
2. Kapasitas pengambilan air baku
Kapasitas pengambilan sumber air baku disesuaikan dengan kapasitas
produksi atau debit hari maksimum.
3. Fluktuasi kebutuhan air bersih
Kebutuhan rata-rata meliputi pemakaian domestik dan non domestik,
sedangkan pemakaian hari maksimum diperkirakan sebesar 1,15 kali
kebutuhan rata-rata dan pemakaian jam puncak diperkirakan sebesar 1,75-
2 kali pemakaian rata-rata.
4. Jaringan pipa transmisi
Jaringan pipa transmisi direncanakan untuk dapat mengalirkan air sesuai
dengan kapasitas hari maksimum.
5. Kapasitas reservoir distribusi
18
Kapasitas reservoir distribusi direncanakan untuk dapat menampung sisa
kapasitas produksi pada saat pemakaian jam minimum dan mampu
mensuplai pada saat pemakaian jam puncak.
Perencanaan penyediaan air baku dilakukan dengan pengembangan sistem
penampungan dengan reservoir. Kapasitas reservoir ditentukan oleh
beberapa hal yaitu debit sumber mata air, besarnya kemampuan reservoir
yang akan direncanakan untuk menampung kapasitas produksi dari sumber
mata air yang dikaitkan dengan besarnya proyeksi kebutuhan air.
V =( 15% - 20 % x 86.400 dt/hr x K )/1/1.000 m3/lt
dimana :
V =volume reservoir rencana (m3)
K =kebutuhan air hari maksimum
6. Jaringan pipa induk distribusi
Jaringan pipa induk distribusi direncanakan mampu mengalirkan air bersih
pada saat pemakaian jam puncak.
Secara lebih rinci batasan-batasan perencanaan yang digunakan antara
Lain :
- Kapasitas sistem perpipaan dirancang untuk memenuhi kebutuhan air
pada jam puncak dan jam maksimum.
- Kecepatan aliran dalam pipa direncanakan minimum 0,3 m/dt dan
maksimum 3,0 m/dt. Sisa tekanan minimum yang dikehendaki pada
jaringan pipa induk pada titik kritis minimal 10 m kolom air atau 1 atm.
- Daerah pelayanan dibagi menjadi blok-blok pelayanan dan kebutuhan
air tiap blok disesuaikan dengan kebutuhan air bagi penduduk dan
aktifitas yang berada dalam blok tersebut.
- Kelas pipa yang digunakan disesuaikan dengan kebutuhan dan tekanan
air yang melalui pipa tersebut.
7. Kapasitas aliran dalam pipa
Kecepatan aliran minimum dalam pipa direncanakan sebesar 0,5 m/dt,
sedangkan kecepatan aliran maksimum direncanakan sebesar 3 m/dt.
19
8. Koefisien kekasara pipa
Dasar perhitungan kapasitas hidrolis baik pada pipa transmisi maupun
distribusi menggunakan koefisien kekasaran pipa (koefisien Hazen-
Williem) sebagai berikut:
- pipa PVC baru : 120-140
- pipa baja bar : 100-120
2.3.3 Unit Transmisi
Sistem perpipaan transmisi ini bertujuan untuk menyalurkan air dari
sumber air baku, misalnya mata air menuju ke bangunan pengolahan, serta
mengalirkan air hasil olahan menuju ke reservoir induk. Sistem transmisi
air bersih dapat dilakukan dengan beberapa cara tergantung kondisi
topografi yang menghubungkan sumber air dengan reservoir induk. Sistem
perpipaan yang digunakan tergantung topografi dari wilayahnya, dan dapat
dilakukan secara gravitasi, pemompaan maupun kombinasi pemompaan
dan gravitasi.
(Sumber: RISPAM Kab. Karangasem).
Pertimbangan-pertimbangan penting dalam merencanakan sistem
transmisi dalam sistem penyediaan air bersih dengan sumber mata air
antara lain:
1. Menentukan Bak Pelepas Tekan (BPT)
Sistem gravitasi diterapkan bila beda tinggi yang tersedia antara sumber
air dan lokasi bangunan pengolahan mencukupi. Namun bila beda tinggi
(tekanan) yang tersedia berlebihan maka memerlukan bangunan yang
disebut bak pelepas tekan (BPT).
Gambar 2.2. Jaringan Distribusi Dengan BPT
20
Bak pelepas tekan dibuat untuk menghindari tekanan yang tinggi, sehingga
tidak akan merusak sistem perpipaan yang ada. Idealnya bak ini dibuat bila
maksimal mempunyai beda tinggi 60-70 m, namun kadang sampai beda
tinggi 100 m tergantung dari kualitas pipa transmisinya. Bak ini dibuat di
tempat di mana tekanan tertinggi mungkin terjadi atau pada stasiun
penguat (boaster pump) sepanjang jalur pipa transmisi.
2. Menghitung panjang dan diameter pipa
Panjang pipa dihitung berdasarkan jarak dari bangunan pengolahan air ke
reservoir induk, sedangkan diameter pipa ditentukan sesuai dengan debit
hari maksimum. Diameter pipa minimal 10 cm untuk pipa transmisi.
Ukuran diameter pipa disesuaikan dengan ukuran standar dan alasan
secara ekonomi.
3. Jalur pipa
Jalur pipa sebaiknya mengikuti jalan raya dan dipilih jalur yang tidak
memerlukan banyak perlengkapan untuk mengurangi biaya konstruksi dan
pemeliharaan. Pemilihan jalur transmisi semestinya ditinjau dari segi
teknis maupun ekonomis. Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam
pemilihan jalur transmisi, yaitu :
- Kondisi topografi sepanjang jalur yang akan dilalui saluran transmisi,
sedapat mungkin yang tidak banyak memerlukan bangunan
perlindungan.
- Panjang jalur antara lokasi sumber air dan lokasi yang dituju
diusahakan sependek mungkin.
- Kualitas tanah sepanjang jalur sehubungan dengan perlindungan
saluran, misalnya perlindungan terhadap bahaya korosi.
- Struktur tanah sehubungan dengan pemasangan saluran.
- Pelaksanaan dan pemeliharaan dipilih yang semudah mungkin baik
dalam konstruksi pelaksanaan maupun pemeliharaannya.
2.3.4 Unit Distribusi
Menurut Triatmodjo (1995), system jaringan pipa distribusi merupakan
bagian yang paling mahal dari sistem penyediaan air suatu perusahaan air
21
minum. Oleh karena itu harus dibuat perencanaan yang teliti untuk
mendapatkan sistem distribusi yang efesien. Jumlah debit air yang
disediakan tergantung pada jumlah penduduk dan jenis industri yang
dilayani.
a. Layout Pipa Distribusi
Ada tiga metode dalam jaringan pipa (Al Layla,1980 yaitu) :
1. Sistem cabang
Sistem ini sama seperti cabang pada pohon dengan pipa utama, pipa
sekunder yang dihubungkan dengan gedung.
2. Sistem gridiron
Pada metode ini semua pipa tersambung dan tidak ada yang terputus
pada ujungnya. Air dapat menjangkau lebih seluruh tempat.
3. Sistem melingkar
Loop dapat menambah tekanan pada daerah pelayanan. Pada daerah
yang strategis seperti kota sehingga tekanannya dapat bertambah.
22
b. Sistem Distribusi
Sistem distribusi air bersih dapat dilakukan dengan cara gravitasi,
pemompaan, ataupun kombinasi dari kedua cara tersebut. Berikut
penjelasan dan gambar dari masing-masing sistem pengaliran distribusi air
bersih (Al Layla,1980) :
1. Cara Gravitasi
Cara gravitasi dapat digunakan apabila elevasi sumber air mempunyai
perbedaan cukup besar dengan elevasi daerah pelayanan, sehingga
tekanan yang diperlukan dapat dipertahankan.
2. Cara Pemompaan
Pada cara ini pompa digunakan untuk meningkatkan tekanan yang
diperlukan untuk mendistribusikan air dari reservoir distribusi ke
konsumen.
3. 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. Karena reservoir distribusi digunakan sebagai cadangan air
selama periode pemakaian tinggi atau pemakaian puncak, maka pompa
dapat dioperasikan pada kapasitas debit rata-rata.
2.3.5 Bangunan Pelengkap
Dalam sistim transmisi terdapat aksesoris pipa dan bangunan pelengkap
pipa antara lain:
1. Gate Valve
Berfungsi untuk mengontrol aliran dalam pipa. Gate valve dapat menutup
dan membagi aliran ke bagian lainnya dalam pipa distribusi.
2. Air Release Valve (katup angin)
Valve ini berfungsiuntuk melepaskan udara yang selalu ada dalam aliran
ketika ada akumulasi udara atau memasukkan udara ketika tekanan air
dalam pipa menjadi negatif.Katup angin dipasang pada tiap bagian dari
jalur pipa tertinggi dan mempunyai tekanan lebih rendah dari 1 atm,
karena udara cenderung terakumulasi di tempat itu.
23
Air valve seharusnya:
- Diletakkan pada titik puncak pada jalur pipa.
- Dipakai dua (Double Type) jika diameter pipa 400mm keatas.
- Dipasang stop valve antara air valve dan jalur pipa.
- Posisinya harus lebih tinggi dari tinggi muka air tanah untuk mencegah
kemungkinan polusi.
3. Blow off Valve (Katup Pembungan Lumpur)
Blow off biasanya dipasang pada titik mati atau titik terendah dari jalur
pipa dan di tempat-tempat sebelum jembatan untuk mengeluarkan kotoran
atau endapan yang terdapat pada jalur pipa. Masuknya kotoran dalam pipa
antara lain dapat terjadi pada saat pemasangan pipa, perbaikan pipa atau
kotoran yang berasal dari karat pipa. Jalur pipa setelah blow off dipasang
valve.
4. Check Valve
Valve ini dipasang bila pengaliran diinginkan satu arah.Biasanya chek
valve dipasang pada pipa tekanan antara pompa dan gate valve, tujuannya
bila pompa mati maka pukulan akibat aliran balik tidak merusak pipa.
5. Bangunan Perlintasan Pipa
Diperlukan bila jalur pipa harus memotong sungai, jalan kereta api dan
pipa yang memotong jalan, untuk memberikan keamanan pada pipa.
6. Thrust Block
Dalam perencanaan jaringan pipa distribusi thrust block diperlukan pada
pipa yang mengalami baban hidrolik yang tidak seimbang, misalnya pada
pergantian diameter, akhir pipa dan belokan. Gaya-gaya ini akan
menggeser jaringan pipa dari kedudukan semula, jika hal ini dibiarkan
lama-lama dapat merusak pipa pada sambungan-sambungannya.
Oleh karena itu gaya-gaya tersebut harus ditahan dengan cara memasang
angker-angker blok (thrust block) pada sambungan pipanya, menjaga agar
fitting tidak bergerak, umumnya lebih praktis memasang thrust block
setelah saluran ditimbun dengan tanah dan dipadatkan sehingga menjamin
mampu menahan galian/gaya hidrolik atau beban lain. Thrust Block
hendaknya dipasang pada sisi pant untuk menahan gaya geseran atau
24
menggali sebuah lubang masuk ke dalam dinding parit. Gaya gaya yang
dibebankan pada thrust block diantaranya adalah:
- Tumpuan Belokan
- Selain harus dapat menahan gaya berat pipa dan isinya, juga harus
dapat menahan gaya yang berasal dari perubahan aliran fluida yang
membelok.
- Tumpuan Sebelum dan Sesudah Katup
- Karena aliran zat cair menimbulkan gaya pada katup maka dapat
diletakkan pipa dekat katup. Pipa didekat katup harus dapat menahan
berat pipa, berat katup, berat fluida dalam pipa dari katup serta gaya F
yang ditimbulkan tekanan zat cair.
- Tempat dimana pipa berubah diameter
- Tempat dimana pipa berakhir
- Tempat dimana diperkirakan timbul gaya dorong misalkan pada
sambungan-sambungan, katup-katup.
7. Meter Tekan
Dipasang pada pompa agar dapat diketahui besarnya tekanan kerja pompa.
Kontrol perlu dilakukan untuk
- Menjaga keamanan distribusi
- Menjaga keamanan tekanan kerja pompa dan
- Menjaga kontinuitas
8. Meter Air
Berfungsi untuk mengetahui besarnya jumlah pemakaian air dan juga
sebagai alat pendeteksi besarnya kebocoran.Meter air dipasang pada setiap
sambungan yang dipasang secara kontinyu.
9. Penyebrangan Sungai
Jika menyeberangi suatu sungai ada tiga konstruksi pilihan yaitu:
- Pipa diletakkan pada jembatan (pipe supported on abridge) konstruksi
ini sering dipergunakan. Jika jembatan umum tersedia untuk
mendukung pipa, kondisi ini paling ekonomis dan senang dipakai. Jalur
pipa selalu digantung dibawah papan kerangka jembatan atau jarang
ditempatkan diatas papan kerangka tersebut. Jembatan harus cukup kuat
25
untuk menahan beban pipa tersebut. Ketika jembatan eksisting tidak
tersedia maka jembatan harus dibangun. Dalam kasus tersebut air valve,
thrust block, fleksible joint penting untuk dipasang.
- Jembatan pipa (pipe beam bridge).
Ketika rentangan jembatan kecil dan panjang pipa dapat merintangi sungai,
pipa ini sendiri dapat digunakan sebagai jembatan. Metode ini harus
mendapat persetujuan dari kantor pemerintah yang bersangkutan.
- Siphon
Metode ini juga sering dipergunakan secara luas dibandingkan dengan
jembatan pipa. Konstruksi siphon tidak begitu sulit. Hal yang perlu
diperhatikan dalam konstruksi hampir sama dengan jembatan pipa.
10. Sambungan
Sambungan dan kelengkapan pipa yang sering digunakan untuk
penyambungan pipa antara lain:
- Bell Spigot (Spigot socket)
- Spigot dari suatu pipa dimasukkan ke dalam suatu bell (socket) pipa
lainnya.Untuk menghindari kebocoran, menahan pipa serta
kemungkinan defleksi (sudut sambungan berubah), maka sambungan
dilengkapi dengan gasket.
- Flange Joint
- Biasanya dipakai untuk pipa bertekanan tinggi, untuk sambungan yang
dekat dengan instalasi pipa. Sebelum kedua flange disatukan dengan
mur baut maka diantara flange disisipkan packing untuk mencegah
kebocoran.
- Ball Joint
- Digunakan untuk sambungan dari pipa dalam air.
- Increacer dan reducer
- Increacer digunakan untuk menyambung pipa dari diameter kecil ke
diameter besar (arah aliran dari diameter kecil ke besar). Reducer untuk
menyambung dari diameter besar ke diameter kecil.
- Bend dan Tee
26
- Bend merupakan belokan dengan sudut belokan pipa sebesar 90°, 45o,
22,5°, dan 11,5°, sedangkan Tee untuk menyambung pipa pada
percabangan.
- Tapping Band
Dipasang pada pipa yang perlu disadap untuk dialihkan ke tempat lain.
Dalam hal ini pipa distribusi dibor dan tapping dipasang dengan baut
disekeliling dengan memeriksa agar cincin melingkar penuh pada
sekeliling lubang dan tidak menutup lubang tapping.Apabila dimensi
peyadapan terlalu besar, maka pipa distribusi dapat dipotong
selanjutnya dipasang tee atau perlengkapan yang sesuai.
2.4 Kriteria Perencanaan Pipa
Secara garis besar kriteria perencanaan yang akan dipergunakan berdasarkan
Pedoman Teknis Penyediaan Air Bersih dengan Sistem Perpipaan dan Sumur
Artesis (PAB-PPSA), Inpres Kesehatan 1985. Kriteria lain yang dipakai juga
didasarkan pada kebutuhan dan kondisi dari sistem pelayanan air bersih di desa
yang akan dilayani seperti tercantum pada tabel 2.5.
Tabel 2.5 Kriteria Perencanaan
No. Uraian Kriteria
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Cakupan pelayanan
Perbandingan antara SR dan KU/HU
Kebutuhan non domestik
Kebocoran
Jumlah orang tiap sambungan rumah
Jumlah orang tiap kran umum
Tekanan maksimum direncanakan
Tekanan minimum direncanakan
Kecepatan pengaliran air direncanakan
Perhitungan yang digunakan
Koefisien kekasaran pipa:
-Pipa PVC baru
-Pipa Besi baru (GWI/GIP)
50%-100%
60%-40%
20%
20%
5 orang
100 orang
75 m kolom air
10 m kolom air
0,6-2 m/dt
Aplikasi WaterNet
130-140
120 Sumber : Pedoman Teknis Penyediaan Air Bersih dengan Sistem Perpipaan dan Sumur
Artesis (PAB-PPSA)
27
Komponen-komponen sistem penyediaan air minum secara umum antara
lain sebagai berikut (triatmadja, 2009).
a. Sumber air dan Broncapturing (bangunan penangkap air dari mata air).
b. Instalasi Pengolahan Air (IPA) adalah suatu kesatuan bangunan yang
berfungsi mengolah air baku menjadi air bersih atau air minum.
c. Reservoir.
d. Pipa Transmisi.
e. Pipa Distribusi.
f. Pompa adalah suatu mesin yang digunakan untuk memindahkan zat cair
dari suatu tempat ke tempat yang lain melalui media pipa (saluran) secara
kontinyu dengan cara menambah energi pada cairan yang dipindahkan.
g. Tangki (Bak) Pelepas Tekan adalah bangunan penunjang pada jaringan
transmisi atau distribusi yang berfungsi untuk menghilangkan tekanan
yang berlebihan pada aliran yang dapat menyebabkan pipa pecah.
h. Katup.
i. Pengukur Volume (Debit) Air atau Flowmeter adalah alat untuk mengukur
jumlah atau laju aliran dari suatu fluida yang mengalir dalam pipa atau
saluran terbuka.
2.5 Jenis – Jenis Pipa
Menurut Devara (2011) dalam Sanjaya (2013), ada beberapa jenis pipa
yang biasanya digunakan sebagai pipa transmisi air baku, antara lain :
a. Besi tuang (cast iron)
Jenis pipa ini termasuk yang paling lama digunakan, pipa ini dicelupkan
ke dalam larutan anti karat untuk perlidungan tambahan. Panjang pipa ini
antara 4-6 meter dan dapat mencapai umur 100 tahun.
Keuntungan penggunaan pipa ini adalah:
- Harga pipa cukup murah dan banyak tersedia di pasaran
- Mudah dalam proses penyambungan
- Tahan terhadap daya korosi
28
Kelemahan dari penggunaan jenis pipa ini adalah:
- Konstruksi pipa keras mudah pecah
- Pipa berat sehingga mempengaruhi daya pengangkutan ke lokasi
b. Besi galvanis (galvanized iron pipe)
Pipa jenis ini bahannya terbuat dari pipa besi yang dilapisi seng. Umurnya
relatif pendek antara 7-10 tahun.
Keuntungan penggunaan pipa ini adalah:
- Harga terjangkau dan banyak terdapat dipasaran
- Ringan sehingga mudah diangkut ke lokasi pekerjaan
- Mudah dalam proses penyambungan
Kelemahan dari penggunaan pipa ini adalah mudah terjadi korosi atau
perkaratan.
c. Pipa plastic (PVC)
Pipa PVC (Poly Vinyl Chloride) sekarang ini banyak digunakan dalam
proyek-proyek jaringan distribusi air bersih.Panjang pipa 4-6 meter
dengan berbagai ukuran.
Keuntungan penggunaan pipa ini adalah:
- Umur pipa dapat mencapai 75 tahun
- Banyak tersedia di pasaran dan harga cukup murah
- Bahan terbuat dari plastic, sehingga sangat tahan terhadap karat
- Mudah dalam pengangkutan ke lokasi pemasangan
Satu kelemahan dari jenis pipa PVC adalah koefisien muai yang cukup
besar sehingga tidak tahan terhadap suhu terlalu tinggi.
d. Pipa baja (steelpipe)
Pipa ini terbuat dari baja lunak dengan berbagai variasi bentuk dan ukuran.
Keuntungan penggunaan pipa ini adalah:
- Tersedia dalam berbagai ukuran
- Umur pipa bisa sampai 40 tahun
Kelemahannya adalah:
- Pipa berat sehingga berpengaruh terhadap biaya pengangkutan
- Tidak tahan karat
- Untuk ukuran yang besar sistem penyambungan agak sulit
29
e. Pipa High Density Polyethylene (HDPE)
Pipa ini terbuat dari bahan baku plastik yang berkualitas tinggi.
Keuntungan penggunaan pipa ini adalah sebagai berikut:
- Tahan lama (50-100 tahun) pada kondisi normal (suhu 20oC)
- Dapat dilengkungkan
- Memiliki kekasaran 1/8 pipa besi
- Bebas korosi dan tahan larutan kimia
Pipa HDPE dapat disambungkan dengan cara pemanasan (heat fusion)
untuk membentuk sambungan bersama yang kuat.
2.6 Analisis Hidraulika
Aliran dalam pipa atau aliran yang bertekanan adalah aliran yang seluruh
tampang pipa dipenuhi air. Jika air mengalir dalam pipa tetapi ada permukaan air
bebas di dalam pipa, maka aliran tersebut tidak termasuk dalam definisi aliran
dalam pipa.
2.6.1 Persamaan Energi
Pada aliran air dikenal persamaan energi (persamaan Bernoully) dan
persamaan kontinuitas. Persamaan bernoully (2.21) secara umum ditulis kembali
sebagai berikut:
(2.4)
dengan:
P = tekanan
z = tinggi datum
V = kecepatan rerata aliran dalam pipa
g = percepatan gravitasi bumi
he = kehilangan tinggi tenaga
γ = berat per unit volume
hf = kehilangan tinggi tenaga karena gesekan
hs = kehilangan tinggi tenaga sekunder (turbulensi lokal)
30
Gambar 2.3 Energy Line (EL) dan Hydraulic Grade Line (HGL)
Sumber :Larock, 1999
2.6.2 Kehilangan Energi Utama (Mayor)
Kehilangan energi mayor disebabkan oleh gesekan atau friksi dengan dinding
pipa. Kehilangan energi oleh gesekan disebabkan karena cairan atau fluida
mempunyai kekentalan, dan dinding pipa tidak licin sempurna. Pada dinding yang
mendekati licin sempurna, masih pula terjadi kehilangan energi walaupun sangat
kecil. Jika dinding licin sempurna, maka tidak ada kehilangan energi, yaitu saat
diameter kekasaran nol.
Ada beberapa persamaan empirik yang digunakan masing-masing dengan
keuntungan dan kerugiannya sendiri. Persamaan Darcy Weisbach paling banyak
digunakan dalam aliran fluida secara umum. Untuk aliran air dengan viskositas
yang relatif tidak banyak berubah, persamaan Hazen Williams dapat digunakan.
Berikut ditunjukan kedua persamaan tersebut:
a. Persamaan Darcy Weisbach
Persamaan matematis persamaan Darcy Weisbach ditulis sebagai:
(2.5)
atau
(2.6)
31
dengan:
hf = kehilangan energi atau tekanan (mayor atau utama) (m)
Q = debit air dalam pipa (m3/s)
f = koefisien gesek (Darcy Weisbach)
L = panjang pipa (m)
D = diameter pipa (m)
g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)
Kekasaran merupakan salah satu penyebab berkurangnya energi air atau
fluida selama pengalirannya. Kekasaran merupakan bilangan relatif terhadap
diameter (dalam pipa). Semakin besar diameter pipa, maka pipa tersebut semakin
tampak relatif halus dan koefisien kehilangan energi akibat gesekan juga
berkurang.
Tabel 2.6 Diameter kekasaran (e) beberapa bahan (material) pipa baru
Material (ε) mm
(Haestad)
(ε) mm
(Dougherty)
(ε) mm
(Walski dkk)
Asbestos Cement (Asbes semen) 0,0015
Brass (tembaga) 0,0015 0,0015
Brick (batu bata) 0,6
Cast Iron, New (Besi tuang, baru) 0,26 0,25 0,2 ~ 5,5
Concrete 0,3 ~ 3,0 0,3 ~ 3,0
Steel forms (dicetek dengan baja) 0,18
Wooden forms (dicetak dengan kayu) 0,6
Centrifugally spun 0,36
Cement 0,4 ~ 1,2
Copper 0,0015 0,03~ 0,9
Corrugated metal 45
Galvanized iron 0,15 0,15 0,10 ~ 4,6
Glass 0,0015
Lead 0,0015
Plastic (PVC) 0,0015 0,0015
Steel
Coal-tar enamel 0,0048
New unlined 0,045
Riveted 0,9 0,9 ~ 9
Wood stave 0,18 0,18 ~ 0,9 0,2 ~ 0,9
Sumber: Haestad, 2000; Dougherty, Walsky dkk, 2006
32
Beberapa harga diameter kekasaran juga diberikan oleh Walsky (1984), yaitu:
Tabel 2.7 Diameter kekasaran bahan (material) pipa
Material (e) mm rerata (e) direkomendasi
Asbestos Cement (Asbes semen) coated Smooth Smooth
Cast iron, New (Besi tuang, baru) coated 0,102 0,125
PVC (bergelombang) 0,03 0,04
Steel coated 0,056 0,05
Steel uncoated 0,028 0,04
Galvanized iron 0,102 0,125
Sumber : Walsky 1984
b. Persamaan Hazen Williams
Persamaan Hazen Williams dapat ditulis sebagai (Giles, 1977):
(2.7)
dengan Cu= 0,2785, atau persamaan dapat ditulis sebagai:
(2.8)
dengan:
CHW = koefisien Hazen Williams
i = kemiringan atau slope garis tenaga (
)
D = diameter pipa
Q = debit aliran
Koefisien kehilangan energi untuk persamaan Hazen Williams diberikan pada
tabel 2.8
33
Tabel 2.8 Diameter kekasaran beberapa bahan (material) pipa baru
Material
(ε) dalam
mm
(*)
CHW (*)
Asbestos Cement (Asbes semen) 0,0015 140
Brass (tembaga) 0,0015 135
Brick (batu bata) 0,6 100
Cast Iron, New (Besi tuang, baru) 0,26 130
Concrete
Steel forms (dicetek dengan baja) 0,18 140
Wooden forms (dicetak dengan kayu) 0,6 120
Centrifugally spun 0,36 135
Cement
Copper 0,0015 135
Corrugated metal 45 -
Galvanized iron 0,15 120
Glass 0,0015 140
Lead 0,0015 135
Plastic (PVC) 0,0015 150
Steel
Coal-tar enamel 0,0048 148
New unlined 0,045 145
Riveted 0,9 110
Wood stave 0,18 120
Sumber: Haestad, 2000
Gambar 2.4 Aliran dalam pipa dengan kehilangan tinggi tenaga mayor dan minor.
Semua energi air saat keluar dalam bentuk energi kinetik.
Sumber: Triatmadja (2009)
34
Gambar 2.5 Aliran dalam pipa dengan kehilangan tinggi tenaga mayor dan
minor. Air keluar dengan masih menyisakan energi potensial
terhadap datum.
Sumber: Triatmadja (2009)
2.6.3 Kehilangan Energi Sekunder Akibat Sambungan dan Fitting
Selain kehilangan energi karena gesekan dengan dinding pipa, selama
pengalirannya, air kehilangan energi karena harus membelok sehingga terjadi
turbulensi. Demikian pula jika air harus melalui penyempitan dan pembesaran
secara tiba-tiba. Kehilangan energi juga akan terjadi jika air harus melalui katup.
Seperti diketahui, katup menggangu aliran sehingga dapat mengurangi atau
bahkan menghentikan aliran sama sekali.
Kehilangan ditempat-tempat tersebut disebut sebagai kehilangan energi
minor. Walaupun disebut minor, kehilangan di tempat-tempat tersebut mungkin
saja jauh lebih besar dibandingkan dengan kehilangan energi akibat gesekan
dengan pipa. Kehilangan energi minor dalam bahasa matematika ditulis sebagai
berikut:
(2.9)
atau
(2.10)
dengan:
k = koefisien kehilangan energi minor
V = kecepatan aliran
35
Koefisien k tergantung pada bentuk fisik belokan, penyempitan, katup dan
sebagainya. Harga k ini (selain katup) biasanya berkisar antara 0 sampai dengan 1.
Harga k merupakan fungsi dari bahan, kehalusan pembuatan fitting, umur fitting
dan faktor manusia. Selain itu faktor kehilangan tenaga pada fitting sangat
berpengaruh terutama untuk berbagai macam sambungan. Sambungan luruspun
tidak lepas dari kehilangan energi sekunder. Memang besaran koefisien
kehilangan energi sekunder relatif kecil untuk sambungan lurus. Namun karena
jumlahnya yang sangat banyak, kehilangan energi sekunder akibat sambungan
lurus bisa menjadi signifikan.
Katup dapat diatur menutup dan membuka, yang berarti mengubah diameter
pipa secara variatif. Dengan demikian kehilangan energi oleh katup juga variatif,
k katup sangat bervariasi bergantung pada posisi katup. Untuk sekedar
perbandingan kehilangan energi pada fitting dengan pipa lurus berikut diberikan
panjang pipa ekivalen untuk fitting (Sularso dan Tahara, 2000)
Tabel 2.9 Panjang pipa equivalent untuk berbagai aksesoris jaringan pipa
Nama peralatan pipa
Panjang
pipa lurus
ekivalen
Nama peralatan pipa
Panjang pipa
lurus
ekivalen
Belokan 45˚ (1”-3”) 15-20 D Meteran air: Jenis cakram 135-400 D
Jenis turbin 200-300 D
Katup sorong: terbuka penuh 0-7 D
¾ terbuka 10-40 D
½ terbuka 100-200 D
¼ terbuka 800 D
Belokan 90˚ (jari-jari
lengkung standar) 32 D
Belokan (R/D=3) 24 D
90˚ (R/D= 4) 10 D
Belokan 180˚ 75 D Katup bola :
1”- 2½” 45 D
3”- 6” 60 D
7”- 10” 75 D
Sambungan silang 50 D
Sambungan T 40 – 80 D
Meteran air jenis torak 600 D
Sumber : Sularso dan Tahara, 2000
36
Menurut Weishbach, kehilangan energi pada belokan patah dapat ditulis
sebagai:
(2.11)
θ : sudut belokan
k : koefisien kehilangan energi
Untuk belokan lengkung koefisien kehilangan energi sekunder dinyatakan
sebagai:
[ (
)
] (
)
(2.12)
D : diameter dalam pipa
R : jari-jari lengkung (sumbu) belokan
2.6.4 Aplikasi Program Waternet
Program ini dirancang untuk melakukan simulasi aliran air atau fluida lainnya
(bukan gas) dalam pipa baik dengan sistem jaringan tertutup (loop), sistem
jaringan terbuka (bercabang) maupun sistem jaringan campuran antara loop dan
percabangan. Sistem pengaliran (distribusi) fluida dapat berupa sistem gravitasi,
sistem pompanisasi maupun campuran keduanya. Air atau fluida yang mengalir
harus dalam kondisi tertekan yaitu memenuhi seluruh tampang pipa. WaterNet
dirancang dengan memeberikan banyak kemudahan sehingga pengguna dengan
pengetahuan minimal tentang jaringan distribusi (aliran dalam pipa) dapat
menggunakannya juga. Input data dibuat interaktif sehingga memudahkan dalam
simulasi jaringan dan memperkecil kesalahan pengguna saat menggunakan
WaterNet.
Program Waternet dibuat untuk memenuhi kebutuhan perencana dalam
mensimulasikan jaringan pipa secara mudah dan akurat. Adapun kemampuan
yang dimiliki oleh fasilitas Waternet adalah sebagai berikut.
a. Menghitung debit dan tekanan di seluruh jaringan pipa dan setiap node.
b. Mengitung demand atau air yang dibutuhkan/diambil pada setiap node
(jika tekanan node telah ditentukan).
c. Fasilitas default diberikan untuk memudahkan input data pada setiap pipa,
pompa, dan node secara manual.
37
d. Fasilitas pustaka untuk mencantumkan kekasaran pipa, kehilangan energi,
dan yang lainnya.
e. Fasilitas katup pada jaringan pipa.
f. Fasilitas pengubah tipe aliran untuk melakukan simulasi perubahan elevasi
di dalam tangki akibat fluktuasi pemakaian air yang dipengaruhi oleh
jumlah pemakaian air berjam-jam. Fasilitas ini juga digunakan untuk
mengitung volume tangki yang optimal serta menguji jaringan untuk debit
yang fluktuatif. Pengguna dapat memeriksa tinggi tekanan, kecepatan
aliran, dan debit pada setiap pipa untuk mengoptimalkan jaringan.
g. Fasilitas pengubah posisi node dan pipa.
h. Failitas kontur yang dibuat berdasarkan input kontur topografi untuk
memudahkan input elevasi node.
i. Fasilitas editing untuk memperbaiki kekurangan atau kesalahan dalam
perencanaan.
Fasilitas WaterNet dibuat agar proses editing dan analisis pada perancangan
dan optimasi jaringan distribusi air dapat dilakukan dengan mudah. Output
WaterNet dibuat dalam bentuk database, text maupun grafik yang memudahkan
pengguna untuk selanjutnya memprosesnya langsung menjadi hardcopy atau
proses lebih lanjut dengan program lain sebagai laporan yang menyeluruh.
Berikut akan diuraikan sedikit tentang cara menggunakan aplikasi program
WaterNet sampai pada proses run :
Gambar 2.6 Tampilan aplikasi WaterNet pada menu awal
38
1. Membuat File Baru
Klik Menu Utama File kemudian klik New atau klik Tombol New
File. Setelah itu akan muncul menu default, dimana pada menu tersebut
terdapat parameter-parameter yang harus diisi nilanya agar setiap pipa dan
node nanti mempunyai keseragaman nilai, sehingga akan memudahkan
perencana pada saat merencanakan. Untuk lebih jelas, tampilan menu
default diperlihatkan di bawah ini:
Gambar 2.7 Tampilan menu default
Setelah selesai mengisi isian klik OK dan jendela default akan
menutup dan dihadapkan pada jendela Paper. Isikan pilihan paper Letter
dengan layout Lanscape dan semua margin diisikan 1 cm. Setelah itu, klik
Apply and Exit.
39
Gambar 2.8 Tampilan menu ukuran kertas sebagai pedoman
perencanaan terutama pada tampilan gambar
2. Menggambar Jaringan Pipa
Dengan menggunakan beberapa drawing tools yang tersedia pada
aplikasi waternet, maka kita dapat menggambar jaringan pipa beserta
reservoirnya dan tangkinya, seperti pada gambar berikut:
Gambar 2.9 Contoh gambar rencana suatu jaringan pipa.
40
3. Proses Running
Setelah proses penggambaran selesai, pada tombol perintah klik
tombol GO dan akan muncul jendela informasi Variabel yang digunakan
dalam simulasi secara ringkas. Misalnya demand maksimum dan
minimum dapat digunakan untuk menguji apakah demand yang telah
diinputkan sudah benar.
Gambar 2.10 Gambar jendela informasi variable untuk simulasi secara ringkas
Pada jendela Variabel used for Simulation untuk flow type dIpilih
CONSTANT. Hal ini dikarenakan belum melakukan pilihan tipe aliran
sama sekali, sehingga WaterNet menggunakan tipe aliran default yaitu
CONSTANT.
Pada ujung atas terlihat hanya Run Hydraulic Model yang dicek
atau dipilih. WaterNet hanya akan mengerjakan simulasi terkait dengan
hidraulika saja (tidak termasuk kualitas air). Klik GO pada jendela
Variabel Used For Simulation dan WaterNet segera running.
41
Gambar 2.11 Hasil simulasi dari program WaterNet
Hasil running dilaporkan secara singkat dengan jendela Report.
Pada sebelah kanan atas ada lingkaran berwarna hijau yang menunjukkan
bahwa simulasi sukses dan jaringan tidak mempunyai masalah. Pada
jendela report ada tiga combo box yang jka jaringan mengalami masalah
pesan akan ditampilkan di dalamnya. Klik EXIT dan akan muncul jaringan
yang telah dilengkapi dengan arah aliran (gambar jaringan 4). Jika hasil
simulasi bertulisakan stop or aborted berarti harus dilakukan simulasi
ulang, program ini akan menunjukan kejanggalan yang akan muncul
akibat perhitungan yang kurang tepat (lihat kotak yang dilingkar merah).
sehingga perencana harus mengubah besar atau panjang pipa sampai
simulasi berjalan sukses.