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.

42

Gambar 2.12 Hasil simulasi yang telah berhasil.