BAB III

Bab IV Sistem Transmisi

BAB IVSISTEM TRANSMISISistem transmisi merupakan suatu sistem pengaliran yang membawa air baku atau air bersih dari suatu sumber menuju ke reservoir atau daerah distribusi. Untuk sistem transmisi ini, saluran yang dapat digunakan antara lain adalah saluran terbuka, aquaduct, dan sistem perpipaan. Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada saat membuat sistem desain jalur transmisi adalah kondisi profil tanah sepanjang jalur yang akan di lalui dan peralatan yang tersedia. Kondisi profil tanah ini akan menentukan apakah air akan dialirkan secara terbuka atau tertutup serta pertimbangan penggunaan energi untuk pengaliran, apakah secara gravitasi atau menggunakan pompa.

4.1 Transmisi

Di dalam sistem transmisi ada beberapa cara pengaliran yang dapat dilakukan antara lain:

Sistem Saluran Terbuka, sistem ini hanya memperhatikan ketinggian tanah dan konstruksi saluran untuk dapat mengalirkan air dengan kapasitas besar sehingga biaya pembuatan dan operasionalnya murah. Saluran yang terbuka amat sensitif terhadap faktor eksternal yang dapat mempengaruhi kualitas air yang akan dialirkan.

Sistem Saluran Tertutup, sistem ini mampu membawa air dengan kapasitas besar dan memungkinkan kehilangan air yang kecil bila di bandingkan dengan debitnya.

Sistem Pipa, pada sistem ini, aliran tidak tergantung pada profil tanah. Kualitas air tidak mudah di pengaruhi faktor dari luar selain itu operasi dan pemeliharaannya mudah, walaupun biaya pembuatannya lebih mahal jika dibandingkan dengan sistem terbuka dan sistem tertutup. 4.2 Data Lapangan

Lokasi dan Kondisi Sumber Air

Sumber air yang akan digunakan untuk sistem penyediaan air minum di kota X untuk periode desain 20 tahun yang akan datang adalah mata air, yang titik sumbernya terpancar dari bawah dengan jarak kurang lebih 3000 m dari kota.

Dari studi lapangan diperoleh data data sebagai berikut :

1. Sumber air tersebut dari segi kualitas, kuantitas dan kontinuitas memenuhi syarat

sebagai sumber air bersih untuk kota X.

2. Sumber air terletak pada ketinggian + 76.00m.

3. Ketinggian muka air di sumber dapat dianggap konstan setiap saat.

4. Data ketinggian lengkap antara sumber air dan titik B (reservoir).

5. Dari kontur-kontur yang ada ditetapkan bahwa pengaliran sistem transmisi dilakukan

secara gravitasi.

Untuk mengakumulasikan air di sumber diperlukan bangunan penangkap air atau intake dan jaringan pipa transmisi yang mengalirkan air tersebut ke reservoir distribusi. Untuk melengkapi perencanaan ini dilakukan pengukuran geodesi untuk menentukan lokasi peletakan pipa, pemilihan jenis pipa serta perlengkapan lain yang diperlukan.

Untuk kondisi topografi yang tidak terlalu terjal , maka dapat dipakai pipa dengan kekuatan yang tidak terlalu tinggi.

4.3 Perlengkapan Dalam Sistem Tramsmisi

4.3.1Bangunan Penangkap Air atau Intake

Intake atau bangunan penangkap air adalah bangunan penyadap air yang berfungsi untuk menyediakan kondisi muka air di sumber yang tetap dan tenang.

Bangunan Intake dilengkapi dengan screen atau kisi-kisi dimana air baku masih dapat melewatinya, bak pengumpul dan perlengkapan-perlengkapan lainnya. Dalam perencanaan bangunan penangkap air perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut :

topografi sumber

debit yang akan diambil

faktor faktor teknis dan ekonomis

geologis

Dalam bangunan penangkap air yang penting adalah ketinggiaan muka air dalam bak harus lebih rendah atau maksimum sama dengan ketinggian air semula. Ketinggian air dalam bak di pengaruhi oleh tekanan air dalam bak.

4.3.1.1 Seleksi Lokasi Intake

Di dalam seleksi untuk pemilihan lokasi intake, pertimbangan yang utama adalah sebagai berikut :

1. Kondisi sumber air tersebut, dimana suatu sumber air dapat diambil jika :

Debit minimum dari sumber harus jauh lebih besar daripada debit maksimum perhari.

Besarnya jumlah pengaliran dalam satu tahun jauh lebih besar daripada jumlah kebutuhan satu tahun.

Sumber air yang diambil maksimal 60%, sedangkan sisanya (40%) harus tetap dipertahankan untuk aquatic life dan keperluan irigasi.

2. Kualitas air pada segala cuaca.

4.3.1.2 Desain Intake

Dasar dasar perencanaan bangunan penangkap air atau Intake antara lain :

1. Bangunan Intake harus mampu menahan dan melawan gaya-gaya dari luar.

2. Intake dibangun tegak lurus terhadap aliran air untuk menghindari masuknya pasir ke dalam bangunan.

3. Intake di bangun sedemikian rupa sehingga dalam kondisi yang terburuk pun masih dapat dipergunakan.

4. Intake dibangun dengan mempertimbangkan kemungkinan-kemungkinan peningkatan kapasitas air di masa yang akan datang.

5. Intake dibuat tertutup agar terhindar dari kontaminasi dari luar.

6. Bangunannya dilengkapi dengan ruaang operator, untuk pengoperasian dan pemeliharaan intake.

4.3.1.3 Bangunan dan Perlengkapannya

Bagian penangkap air dari bangunan Intake dibuat dari beton yang kedap air berbentuk empat persegi panjang. Bangunan Intake dilengkapi dengan :

1. Bar Screen

Untuk menyisihkan/menyaring benda benda kasar yang terapung supaya tidakmengganggu pengoperasian unit pengolahan selanjutnya

2. Alat ukur Thomson

Untuk mengukur banyaknya debit yang mengalir dari bak 1 ke bak 2 pada bangunan penangkap air.

3. Gate Valve

Untuk mengatur dan membuka/menutup aliran air.

4. Over Flow

Untuk mempertahankan tinggi muka air dalam bak, mengelauarkaan kelebihan air sehingga tinggi muka air tetap konstan.

5. Vent

Untuk mengatur / menjaga agar tekanan di dalam bak sama dengan tekanan udara luar.

6. Ruang Operator

Sebagai tempat pengoperasian dan pemeliharaan Intake.

7. Pipa Inlet/Outlet Sebagai pipa pembawaa air masuk/keluar.

4.3.1.4 Proses Penangkapan sampai Transmisi

Pada perencanaan siatem transmisi ini akan digunakan mata air sebagai sumber air baku, sehingga perlu direncanakan bangunan penangkap air yaitu broncaptering. Air dari sumber mata air masuk ke dalam bangunan penangkap air ( bak penampung 1), dan selanjutnya dialirkan ke dalam bak penampung 2 melalui alat ukur Thomson. Ketinggian muka air pada bak penampung 2 harus lebih rendah atau maksimum sama dengan tinggi muka air pada bak penampung 1. Ketinggian air di dalam bak dipengaruhi oleh tekanan air di dalam bak tersebut. Untuk itu diperlukan Vent agar tekanan di dalam bak sama dengan tekanan udara luar. Dengan demikian di harapkan ketinggian muka air maksimum paada bak penampung 2 sama dengan paada bak penanmpung 1. Pada Intake ini tidak dilakukan desinfeksi, dengan pertimbangan bahwa da kemungkinan terjadi kebocoran pada pipa transmisi. Air dari bak penampung 2 selanjutnya dialirkan melalui pipa outlet untuk di alirkan ke saluran transmisi.

4.3.2 Perlengkapan pipa

Yang dimaksud di sini adalah bangunan dan perlengkapan pipa yang diperlukan dalam sistem transmisi, antara lain : Gate Valve

Fungsi untuk mengatur debit aliran dan memungkinkan untuk pemeriksaan, pemeliharaan serta perbaikan. Dipasang pada percabangan pipa, awal atau akhir saluran dan pemasangannya tiap jarak 1000 m. Blow OffFungsi untuk menguras kotoran dan endapan dalam pipa, juga sangat diperlukan dalam keadaan darurat, misalnya saat pipa akan terputus. Pemasangannya pada bagian terendah /tekanan terendah dari jalur pipa.

Air Valve

Fungsi untuk mengeluarkan udara yang terakumulasi dalam pipa. Udara yang terakumulasi dalam pipa dapat disebabkan perhitungan desain yang kurang baik, dekatnya jarak inlet dan permukaan debit minimum, turbulensi aliran dan kemiringan yang terlalu tinggi.Pemasangannya umumnya pada pipa pada elevasi tertinggi atau pada lokasi dimana kemiringan lintasan berubah menjadi lebih curam.

Bend

Sambungan pipa untuk belokan

Jembatan Pipa

Apabila sistem perpipaan melewati medan berupa lembah atau sungai maka harus di bangun jembatan khusus untuk pipa atau dapat juga dengan memanfaatkan jembatan yang sudah ada dengan mempertimbangkan penambahan konstruksi pondasi.

Hal hal yang harus diperhatikan dalam perencanaan rinci Jembatan pipa adalah:

1. Konstruksi jembatan diperhitungkan dengan beban pipa dalam kondisi yang terisi penuh.

2. Pipa yang digunakan adalah pipa baja.

3. Sambungan pada kedua ujung memiliki fleksibilitas untuk mencegah resiko kerusakan pipa akibat deformasi dari jembatan , yaitu dengan memasang expansion joint.

Expansion joint

Fungsi untuk mengatasi kemungkinan adanya pergerakan pipa akibat penyusutan atau pemuaian pipa karena perubahan temperatur.

Fleksibel Joint

Dipasang diantara dua pipa yang diragukan kestabilan posisinya satu sama lain atau untuk sambungan pipa pada belokan dengan sudut yang kecil (kurang dari 11.25().

4.4 Perencanaan Jalur Transmisi

4.4.1Pertimbangan dalam Pembuatan Rencana

Pertimbangan dalam pembuatan rencana jalur transmisi adalah sebagai berikut :a. Segi Topografi

Dengan memperhatikan keadaan profil muka tanah daerah perencanaan. Diusahakan untuk menghindari penempatan jalur pipa yang sulit dan diusahakan juga untuk memilih lokasi penempatan jalur pipa yang tidak banyak perlengkapannya.

b. Segi Teknis

Mudah dikerjakan dalam pembanguan konstruksinya dan diusahakan untuk menghindari cut and cover yang terlalu banyak.

c. Segi ekonomis

Diusahakan untuk mencari jalur terpendek serta diameter pipa yang paling ekonomis dan menggunakan perlengkapan pipa seminimal mungkin.

4.4.2Tinjauan Segi Hidrolik

Faktor utama yang perlu diperhatikan dalam tinjauan hidrolik adalah :

1. Cara pengaliran

Pengaliran diusahakan sebanyak mungkin mempergunakan cara pengaliran gravitasi.

2. Panjang pipa

Sama dengan jarak rantai dari profil memanjang yang telah diperoleh.

Jarak rantai = panjang pipa = (V2 + H2) 0,5, di mana:

V = jarak vertikal tiap segmen

H = jarak horisontal tiap segmen

Dalam pemasangan pipa perlu diperhatikan slope pipa untuk menghindari gerakan dari pipa.

3. Panjang ekivalen pipa

Panjang pipa yang dipergunakan untuk perhitungan adalah panjang pipa ekivalien, yaitu panjang pipa dengan memperhatikan adanya perlengkapan pipa ( umumnya sebesar 1,1 1,2 dari panjang pipa)

Sehingga panjang ekivalen pipa ( Leq ) :

Leq = Panjang pipa (L) + (10 20%) panjang pipa (L)

= ( 1,1 1,2 ) L

Pada perencanaaan ini panjang ekivalen pipa diasumsikan 1,1 L.

4. Sisa tekan

Sisa tekan pada jalur minimum 10 m.

Jenis pipa yang akan digunakan untuk jalur transmisi yaitu jenis Cast Iron dengan nilai C 100. Pipa ini cukup kuat untuk menahan tekanan-tekanan baik dari dalam maupun luar pipa, sepanjang jalur distribusi.

4.4.3Pemilihan Jalur Pipa Transmisi

Dalam pemilihan jalur pipa transmisi yang akan digunakan, diperlukan suatu gambar profil memanjang dari alternatif-alternatif yang ada. Dari gambar profil memanjang tersebut, dipilih satu jalur yang terbaik dan menguntungkan.

Pertimbangan-pertimbangan dalam pemilihan jalur transmisi yang terbaik antara lain:

1. Sisa tekan pada akhir perencanaan pipa transmisi minimum 10 m. Semakin besar sisa tekan yang dimiliki, maka alternatif tersebut akan semakin baik. Hal ini untuk menjamin terpenuhinya air bagi seluruh daerah pelayanan.

2. Jalur pipa terpendek. Hal ini untuk mengurangi biaya sebesar mungkin akibat panjang pipa.

3. Perlengkapan pipa paling sedikit.

Untuk menentukan jalur transmisi yang akan digunakan, dibuat tiga jalur alternatif, masing-masing untuk transmisi dari mata air (jalur 1, 2, 3) dan intake sentra (jalur a, b, c). Letak jalur ini dapat dilihat pada lampiran peta.

4.4.4 Pemilihan Pipa

Pipa yang digunakan dalam sisitem transmisi harus memenuhi syarat sebagai berikut :

Untuk diameter medium cukup ekonomis dan bervariasi cukup banyak.

Mempunyai kekuatan pipa yang cukup besar.

Mempunyai macam-macam spesifikasi dan fiting yang lengkap.

Dapat menahan tekanan tertentu dari dalam maupun dari bahan penahan pipa yaitu tanah dan pasir.

Jenis dan besar tekanan kerja diantaranya 10, 8 dan 5 kg/cm2, dengan panjang standar 4 dan 6 m.

Mudah diperoleh di pasaran.

Mudah dalam pemasangannya.

Defleksinya cukup baik untuk pipanya sendiri maupun pada sambungan.

Tahan terhadaptemperatur operasi yang cukup tinggi.

Jenis jenis pipa yang biasa digunakan adalah ( Mc Gee,1991):

Pipa besi (Cast Iron Pipe/CIP), dapat digunakan selama kurang lebih 100 tahun. Kelemahan pipa ini adalah mudahnya terkena korosi sehingga akan menimbulkan penipisan pipa dan penambahan kekasaran pipa.

Pipa baja (Steel Pipe), digunakan untuk air dengan tekanan tinggi dan dengan keperluan besar (diameter besar). Harga lebih murah dibandingkan dengan pipa besi, di samping itu lebih kuat dan lebih mudah di transportasikan.

Pipa Beton, tidak akan terkena korosi dan tidak akan kehilangan energi hidrolis seiring dengan bertambahnya waktu, dan dapat digunakan sampai 75 tahun.

Pipa Plastik, biasa digunakan untuk plambing domestik. Lebih mudah ditangani, lebih ringan dan lebih murah dibandingkan jenis pipa lainnya.

Pipa Asbestos Cement (ACP), bagian dalamnya pipa sangat licin dan karakter hidraulik yang baik. Kelemahannya adalah sifatnya yang karsinogen.

Dengan pertimbangan diatas, maka digunakan pipa baja yang memiliki koefisien kekasaran (C) antara 90 s.d. 130. Untuk perhitungan sistem transmisi ini, digunakan nilai C sebesar 120 agar perhitungan dapat digunakan sampai tahun ke-20 masa perencanaan.

4.5 Perhitungan Pipa TransmisiUntuk mendapatkan garis tekan pada jalur transmisi, perlu dihitung kehilangan tekanan di tiap titik tertentu. Kehilangan tekanan terbagi menjadi dua, yaitu major losses dan minor losses.

4.5.1Major Losses

Major losses adalah kehilangan tekanan akibat aliran dalam pipa . Untuk menghitung major losses tiap titik tertentu, harus diketahui diameter pipa yang digunakan pada titik tersebut, panjang horizontal dan titik awal, serta debit yang diinginkan.

Rumus yang dipakai adalah persamaan Hazen-William:

dengan : Q = debit (m3/det)

C = koefisien kekasaran pipa HW

D = diameter (m)

S = (H/L = head loss per panjang pipa ; kemiringan garis energi

4.5.2Minor Losses

Minor losses adalah kehilangan tekanan akibat perlengkapan pipa. Minor losses dapat disebabkan oleh sambungan pipa, peralatan pipa, maupun perlengkapan pipa.

4.5.3 Sisa Tekan

Digunakan persamaan Bernoulli

4.6 Perencanaan Dimensi dalam Sistem Transmisi

Sistem transmisi merupakan sistem transportasi atau pengangkutan air baku maupun air minum dari sumber menuju reservoir untuk diteruskan ke daerah pelayanan melalui sistem distribusi.

Sesuai dengan deskripsi daerah dan profil muka tanah yang ada serta pertimbangan fungsional dan ekonomis untuk satu periode desain, maka dipilih sistem perpipaan yang memiliki kelebihan kelebihan dibandingkan dengan sistem lainnya. Kelebihan transmisi dengan sistem perpipaan antara lain dibandingkan dengan sistem lainnya antara lain adalah :

Kecepatan tinggi karena aliran berada di bawah tekanan.

Dapat dioperasikan tanpa gangguan.

Dilihat dari segi konstruksi, pemasangan pipa relatif lebih mudah di bandingkan dengan membuat saluran terbuka atau aquaduct.

Untuk memilih pipa yang akan digunakan, perlu pertimbangan :

1. Kekuatan Pipa, baik dari tekanan dalan maupun luar pipa

2. Bahan Pipa

3. Mempunyai sedikit gangguan pada pengoperasiannya

4. Harga

5. Kapasitas

Dasar perencanaan pipa transmisi adalah :

Bangunan intake yang merupakan bengunan penangkap air dari sumber yang diambil.

Pipa transmisi untuk mengalirkan air dari bangunan intake ke reservoir distribusi.

Jenis air yang diangkut mempengaruhi dimensi pipa yang akan digunakan, yaitu viskositas berpengaruhpada headloss yang akan ditimbulkan

Kecepatan yang dianjurkan dalam pipa adalah 0.6 - 4.5 m/s. Bila terlalu cepat akan terjadi penggerusan akibat gesekan yang terus menerus antara air dengan media.

Perletakan sistem perlu mempertimbangkan faktor-faktor berikut :

Penempatan mengikuti profil muka tanah sedemikian rupa sehingga menguntungkan dalam konstruksi dan tekanan.

Penempatan dalam transisi yang tidak menyulitkan (tidak banyak memerlukan perlengkapan ).

Mudah dikontrol dan mudah dalam perawatan.

Memudahkan penempatan perlengkapan saluran.

Dalam sistem transmisi ini akan digunakan sistem gravitasi dan saluran pipa.

Dari dasar-dasar perencanaan diatas direncananakan tiga alternatif jalur pipa transmisi. Dari ketiga jalur yang ada dipilh satu yang paling ekonomis.

4.6.1 Perencanaan Dimensi Jalur Pipa Transmisi

Untuk mengalirkan air dari sumber air ke kota X (B), diambil tiga alternatif jalur sebagai awal perencanaan. Dari ketiga alternatif tersebut kemudian akan dipilih satu alternatif sebagai jalur transmisi terpilih.

Kriteria dalam menetapkan jalur transmisi terpilih antara lain:

1. Hidrologis

Diharapkan sisa tekan di B harus lebih atau minimum 10 meter.

2. Ekonomis

Jarak pipa terpendek

Diameter ekonomis

Pemasangan mudah

Pemeliharaan dan pengontrolan mudah

3. Peralatan

Tidak menggunakan perlengkapan yang terlalu banyak

4.6.2Dimensionering Pipa Transmisi

Perhitungan Diameter Pipa

Dari profil memanjang peletakan pipa transmisi dapat diketahui panjang pipa yang digunakan pada ketiga jalur alternatif. Sebagai tahap awal perhitungan , ditentukan ukuran diameter pipa yang akan digunakan dan disesuaikan dengan diameter pipa yang ada di pasaran.Diameter pipa yang ada di pasaran diantaranya adalah 12,14,16,18,20,dan 24.

Perhitungan untuk menentukan diameter menggunakan persamaan Hazen William:

Q = 0.2785 C D 2.63 S 0.54

Q = Debit max

D = Diameter pipa

S = Slope pipa ( S = H available / Lekivalen)

C = Konstanta kekasaran pipa Hazen William, untuk cast iron pipe C = 100

4.7 Perhitungan Perhitungan Pada Pipa

4.7.1 Perhitungan Diameter Pipa

Perhitungan untuk menentukan diameter menggunakan persamaan Hazen William:

Q = 0.2785 C D 2.63 S 0.54

Q = Debit max

D = Diameter pipa

S = Slope pipa ( S = H available / Lekivalen)

C = Konstanta kekasaran pipa Hazen William, untuk cast iron pipe C = 100

4.7.2 Perhitungan Headloss Tiap Segmen

Perhitungan Headloss terdiri dari dua macam, yaitu: Headloss Mayor

Yaitu kehilangan tekanan akibat friksi yang terjadi pada pipa

Persamaan yang digunakan Hazen William

HL = ( Q/ ( 0.2785 C D 2.63)( (1/0.54) ( L ek

Headloss Minnor

Yaitu kehilangan tekanan karena penggunaan perlengkapan pipa seperti valve, fitting, dsb.

Persamaan yang digunakan adalah:

HL = k ( ( V2/2g)

Besarnya harga konstanta (k) untuk masing masing perlengkapan pipa diberikan dalam tabel berikut :

Tabel 4.1 Harga Konstanta

Jenis perlengkapanKSumber

Bend 450.421

Bend 22.500.252

Flexible Joint0.0263

Bend 11.2500.152

Gate Valve0.251

Air Valve0.081

Blow off0.242

Sumber :

1. Babbit HE, Water Supply Engineering, Mc Graw Hill Book Co 1967

2. Fair Geyer, Element of Water Supply and Wastewater DisposalWiley & Sons Inc NY, 1971

3. Brater William King, Handbook of Hidraulics, Mc Graw Hill Boo

4.7.3Perhitungan Sisa Tekan

4.7.4Perhitungan HGL dan EGL

HGL = Z + P/ ((g )

EGL = HGL + v2/2g

4.8 Pemilihan Jalur Transmisi

Jalur yang dipilih adalah jalur 1, karena berbagai pertimbangan :

Headloss mayornya lebih kecil dari yang lain.

Jumlah perlengkapan pipa lebih sedikit.

Sisa tekan berada antara 10 50 meter berarti memenuhi.

Meskipun pipa yang dibutuhkan lebih panjang dari jalur 2, tapi jalur 1 lebih ekonomis

karena tidak menggunakan cut and fill seperti jalur lainnya (penggunaan cut and fill

lebih mahal)JALURKRITERIA

Panjang pipa (m)Jumlah aksesorisHeadloss mayorCut and fill

I2927.1107.5TIdak

II2894.5124.1Digunakan

III3081.5134.4Digunakan

Hasil perhitungan untuk masing-masing jalur alternatif dapat dilihat pada tabel berikut gambar dari masing-masing jalur alternatif terdapat di lampiran.

PAGE IV-2Novi Yanti Kimsan/15303036

_1072729053.unknown

_1072729054.unknown

_1072729052.unknown