BAB VI KRITERIA TEKNIS PERENCANAAN JARINGAN PERPIPAAN

Evaluasi dan Pengembangan Sistem Distribusi Air Bersih Utama Kota Niamey, Niger

BAB VI KRITERIA TEKNIS PERENCANAAN JARINGAN PERPIPAAN 6.1

Umum Jaringan perpipaan merupakan suatu sarana fisik yang bertujuan untuk

mentransportasikan air bersih dari tempat penampungan, dalam hal ini adalah reservoir, menuju menara-menara air di daerah pelayanan. Jaringan perpipaan air minum harus dapat melayani kebutuhan air bersih konsumen yang telah sesuai dengan syarat-syarat dalam hal kuantitas, kualitas, dan kontinuitas. Air yang didistribusikan ini harus sesuai jumlahnya dengan kebutuhan air pada masing-masing jenis pelayanan pada setiap tahap perencanaan. Selain kriteria tersebut, air yang akan dialirkan tidak boleh mengalami kontaminasi selama perjalanan serta dengan kebocoran teknis yang dapat ditekan seminimal mungkin.

6.2

Rencana Sistem Jaringan Transmisi

6.2.1

Kapasitas, Diameter dan Kecepatan Aliran Kapasitas aliran air yang melalui perpipaan menggunakan debit pada saat jam

puncak untuk setiap daerah pelayanan. Besarnya diameter pipa yang digunakan pada pipa transmisi didasarkan atas kebutuhan air untuk masing-masing daerah pelayanannya. Kecepatan aliran minimal di dalam pipa distribusi adalah 0,3 m/s, sedangkan kecepatan aliran maksimal antara 3–5 m/s[Sukarmadijaya, et al, 1978], tergantung dari jenis pipa yang digunakan.

6.2.2

Tekanan Aliran Tekanan air di dalam sistem distribusi direncanakan sebagai berikut:

1.

Tekanan statis yang terjadi tidak melebihi 80 m.

2.

Sisa tekan minimum yang harus disediakan adalah: 15 m kolom air untuk pipa induk 10 m kolom air untuk pipa cabang

Muhammad Taufik-15303029

VI-1


6 m untuk pipa pelayanan di daerah dengan mayoritas bangunan tidak bertingkat dan 12 m untuk daerah dengan mayoritas bangunan bertingkat [Sukarmadijaya, et al, 1978]

6.2.3

Rencana Jalur Pipa Distribusi Utama Pada saat merencanakan pengembangan dari suatu jalur perpipaan maka perlu

diusahakan agar diperoleh sistem pengaliran yang baik ke konsumen. Penyampaian air secara baik dan optimum kepada konsumen memerlukan perencanaan sistem jaringan perpipaan yang akurat dengan memperhatikan beberapa hal, diantaranya :

Pemakaian energi operasi seminimal mungkin;

Jaringan direncanakan dengan menggunakan biaya paling murah, yaitu dengan perencanaan jalur yang terpendek dan memilih diameter terkecil.

Terpenuhinya syarat-syarat hidrolis.

Kontinuitas pelayanan yang semaksimal mungkin.

Mudah dalam pemasangan, pemeliharaan, dan pengoperasiannya.

Untuk itu terdapat beberapa kriteria teknis yang perlu diperhatikan, yaitu : a.

Diusahakan pengaliran dilakukan secara gravitasi untuk menghindari penggunaan pompa.

b.

Memperhatikan keadaan profil muka tanah di daerah perencanaan.

c.

Diusahakan untuk menghindari penempatan jalur pipa yang sulit sehingga pemilihan lokasi penempatan jalur pipa tidak akan menyebabkan penggunaan perlengkapan yang terlalu banyak.

d.

Jalur pipa sedapat mungkin mengikuti pola jalan seperti jalan yang berada di atas tanah milik pemerintah, sepanjang jalan raya atau jalan umum, sehingga memudahkan dalam pemasangan dan pemeliharaan pipa.

e.

Lokasi jalur pipa dipilih dengan menghindari medan yang sulit, seperti bahaya tanah longsor, banjir 1-2 tahunan atau bahaya lainnya yang dapat menyebabkan lepas atau pecahnya pipa.


VI-2


f.

Jalur pipa diusahakan sesedikit mungkin melintasi jalan raya, sungai, dan lintasan kereta, jalan yang kurang stabil untuk menjadi dasar pipa, dan daerah yang dapat menjadi sumber kontaminasi.

g.

Jalur pipa sedapat mungkin menghindari belokan tajam baik yang vertikal maupun horizontal, serta menghindari efek syphon yaitu aliran yang berada diatas garis hidrolis.

h.

Untuk jalur pipa yang panjang sehingga membutuhkan pompa dalam pengalirannya, katup atau tangki pengaaman harus dapat mencegah terjadinya water hammer.

6.2.4

Sistem Pengaliran Sistem pengaliran yang dipergunakan untuk menyediakan kebutuhan air bersih ke

penduduk dapat dilakukan dengan melalui beberapa cara, yaitu : 1.

Sistem Gravitasi Sistem ini dimungkinkan jika posisi sumber air atau reservoir distribusi mempunyai elevasi terhadap daerah pelayanan sehingga mempunyai tekanan yang cukup untuk mengalirkan air hingga ke konsumen yang akan dilayani.

2.

Sistem Pompa Pada sistem ini, pompa digunakan untuk mendorong air secara langsung ke tiap daerah pelayanan. Sistem ini sangat tergantung pada kemampuan pompa untuk mendistribusikan air sehingga bila kerusakan terjadi pada pompa maka sistem pengaliran juga akan terganggu. Sistem ini biasa dipakai pada daerah-daerah yang letak daerah pelayanannya lebih tinggi daripada sumber airnya atau dari reservoir distribusinya, sehingga penyaluran secara gravitasi tidak dapat dipergunakan. Keuntungan pengaliran dengan sistem ini adalah daerah pelayanan yang lebih besar, pengaliran yang lebih jauh, dan head yang tersedia dapat mencapai 100 m.

3.

Sistem Pompa dan Reservoir Sistem ini bekerja dengan menggabungkan kemampuan dari penyaluran secara gravitasi dengan juga digunakannya pompa. Pompa digunakan selain untuk


VI-3


mengalirkan air bersih ke daerah pelayanan juga mengisi reservoir distribusi. Dan bila kebutuhan air meningkat, maka air bersih yang terdapat pada reservoir distribusi akan dialirkan untuk mendukung pengaliran air bersih dari pompa.

6.2.5

Klasifikasi Jaringan Perpipaan Pada sistem distribusi, terdapat klasifikasi dari jaringan perpipaan yang terbagi

menjadi dua bagian. Diantaranya adalah : 1.

Sistem Makro Sistem ini berfungsi sebagai penghantar jaringan perpipaan. Jaringan penghantar ini tidak dapat langsung melayani konsumen karena dapat berakibat pada penurunan energi yang cukup besar. Sistem ini juga disebut sebagai sistem jaringan pipa hantar atau feeder, yang terdiri atas pipa induk (primary feeder) dan pipa cabang (secondary feeder).

Pipa induk merupakan pipa yang memiliki diameter terbesar dan jangkauan terluas, serta dapat melayani dan menghubungkan daerah-daerah (blok) pelayanan dan di setiap blok memiliki satu atau dua penyadap yang dihubungkan dengan pipa cabang. Pada setiap tempat bersambungnya pipa sekunder atau cabang dari pipa induk maupun pada pipa pelayanan dengan pipa sekunder atau cabang, selalu dilengkapi dengan penyadapan (tapping).

2.

Sistem Mikro Sedangkan sistem mikro adalah sistem yang berfungsi sebagai pipa pelayanan yaitu pipa yang melayani sambungan air bersih ke konsumen dengan memperoleh air dari pipa sekunder. Sistem mikro dapat membentuk jaringan pelayanan yang terdiri dari atas pipa pelayanan utama (small distribution mains) dan pipa pelayanan ke rumah-rumah (house connection). Berdasarkan klasifikasi jaringan perpipaan distribusi, maka terdapat beberapa

jenis pipa diantaranya adalah pipa induk, pipa sekunder atau cabang, dan kemudian pipa pelayanan. Dan untuk tiap jenis pipa ini terdapat klasifikasi dan kriteria desain yang perlu


VI-4


disesuaikan. Klasifikasi dari pipa induk beserta kriterianya akan dijelaskan sebagai berikut. Kriteria desain yang biasa dipakai untuk pipa induk adalah : 1.

Diameter pipa minimum adalah 150 mm (6”).

2.

Kecepatan aliran minimum di dalam pipa adalah 0,3 m/detik sedangkan kecepatan aliran maksimum berkisar antara 3 - 5 m/detik tergantung dari jenis pipa yang digunakan.

3.

Tekanan pada sistem harus dapat menjangkau titik kritis dengan sisa tekanan tidak kurang dari 10 m.

4.

Tekanan statis yang tersedia tidak lebih dari 100 m.

5.

Pipa tidak melayani penyadapan langsung ke konsumen.

6.

Pipa ini dapat mengalirkan air sampai akhir tahap perencanaan dengan debit puncak.

6.3

Jenis Dan Klasifikasi Perlengkapan Pipa

6.3.1

Pemilihan Jenis Pipa Pemilihan jenis pipa didasarkan oleh faktor-faktor diantaranya adalah :

1

Kemampuan pipa dalam mengalirkan air.

2

Lamanya periode perencanaan.

3

Fleksibilitasnya terhadap kondisi tanah terutama menyangkut ketahanan terhadap korosi.

4

Kekuatan dan daya tahan pipa terhadap tekanan dari dalam seperti tekanan statis dan water hammer, dan tekanan dari luar seperti tekanan geologis tanah, tekanan air tanah, dan tekanan lalu lintas.

5

Daya tahan terhadap kualitas air yang dialirkan.

6

Ketersediaan diameter maksimum dan minimum di pasaran.

7

Kemudahan pengadaan, pengangkutan, dan pemasangan pada daerah pelayanan.

8

Harga pipa dan biaya pemeliharaan


VI-5


6.3.2

Pipa Induk

6.3.2.1 Ductile Iron Pipe (DIP) Jenis ini tersedia dalam kisaran diameter 100-1350 mm. Pipa jenis DIP digunakan baik untuk jaringan distribusi kecil dan juga untuk jaringan distribusi utama. Terbuat dari bahan besi tuang dengan sifat tahan terhadap tekanan yang besar, daya mekanis lebih baik, mampu menahan getaran, berat, dan tahan lama. DIP mudah terkena korosi terutama pada bagian permukaan dan sambuangan, oleh karenanya ada jenis tertentu yang diberi lapisan anti korosif seperti pada jenis DCIP. Batas toleransi, kekuatan tahan tekan, pelapisan, penyambungan dan ketahanan terhadap beban tanah galian secara lengkap terdapat di dokumen ANSI/AWWA C150/A21.50. DIP tersedia dengan ukuran berkisar antara diameter 100-1350 mm dengan panjang standar 5,5 meter dengan ketebalan bervariasi antara class 50 hingga class 56. Pipa ini memiliki kekuatan tahan tekan sebesar 1380 kPa hingga 2400 kPa. [ANSI/AWWA C150/A21.50] Untuk DIP, rubber gasket push-on dan mechanical adalah jenis sambungan yang umum digunakan untuk keperluan konstruksi. Sambungan jenis ini dapat mentolerir apabila terjadi defleksi pipa ( 2 o - 5o tergantung dari ukuran pipa) tanpa mempengaruhi kondisi aliran. Kedua sambungan ini memerlukan thrust block pada setiap belokan dan lokasi dimana terjadi perubahan arah aliran. Flanged Joints (AWWA C115 atau ANSI B16.1) terkadang digunakan pada sambungan pipa dengan valve. Grooved End Joints (AWWA C606) biasanya digunakan untuk sambungan pipa yang dipasang diatas permukaan tanah. Flanged Joints tidak fleksibel sedangkan Grooved End Joints cukup fleksibel, namun keduanya tidak memerlukan thrust block pada setiap belokan yang ada. Gasket untuk sambungan push-on dan sambungan menchanical dijelaskan dengan detail pada dokumen AWWA C111. Gasket ini dapat terbuat dari karet alami atau karet sintesis. Karet alami sesuai untuk digunakan dalam jaringan pipa air bersih dan tidak sesuai apabila digunakan sebagai gasket dalam jaringan pipa air limbah. Gasket untuk sambungan flanges sebaiknya terbuat dari karet dengan ketebalan 3,2 mm.


VI-6


Gasket untuk sambungan Grooved End dapat digunakan gasket yang terbuat dari ethylene propylene diene monomer (EPDM), nitrile (Buna-N), halogenated butyl rubber, Neoprene, silikon, dan fluorelastomers. Bentuk dan ukuran fitting ditentukan berdasarkan ukuran bukaan dan sudut defleksi. Reducer, Reducer Tee, dan reducer silang ditentukan berdasarkan ukuran pipa tersambung yang terbesar terlebih dahulu baru ukuran pipa yang lebih kecil. Tabel 6-1 merangkum jenis-jenis fitting tipikal untuk pipa DIP.

Tabel 6-1. Jenis-jenis fitting untuk pipa DIP (Dieter, 1999) Fitting Standar o

o

Fitting Khusus o

o

Bend (90 , 45 , 22.5 , 11.25 )

Reducing bends (90 o)

Base bends

Flared bends (90 o, 45 o)

Caps

Flange and flares

Crosses

Reducing tees

Blind flanges

Side outlet tees

Offsets

Wall pipes

Plugs

True wyes

Reducers

Wye branches

Dengan mempertimbangkan usia pakai yang panjang dengan biaya yang murah, lining pipa DIP dengan menggunakan semen dalam sistem distribusi air minum sangat umum digunakan. Ketebalan standar dari lining ini disajikan pada Tabel 6-2.

Tabel 6-2. Ketebalan semen mortar untuk DIP baru (Dieter, 1999) Diameter (mm) 100-250 300 350-550 600 750-900 1050-1350

Ketebalan (mm) 1,6 1,6 2,4 2,4 3,2 3,2

Dikarenakan ketebalan lining yang tipis, terkadang digunakan ketebalan dua kali lipat dari ketebalan lining minimum untuk menjamin keberlangsungan pemakaian pipa. Walaupun semen merupakan bahan lining yang tahan lama, bahan semen tidak bisa bertahan lama apabila mengalirkan air yang sangat sadah dengan total padatan Muhammad Taufik-15303029

VI-7


terlarut yang rendah, tidak bisa mengalirkan air dengan konten sulfat yang tinggi dan air yang “dibawah jenuh” (Undersaturated). Tabel 6-3 memuat bahan lain yang dapat digunakan sebagai bahan lining. Tabel 6-3. Bahan lining untuk DIP baru (Dieter, 1999) Lining Material Semen Kaca Epoxy Fusion Bonded Epoxy Coal-Tar Epoxy Coal-Tar Enamel Polyethylene

Standar AWWA C104 AWWA C120 AWWA C213 AWWA C210 AWWA C203 ASTM D 1248

Walaupun DIP resisten terhadap korosi, beberapa jenis tanah dapat merusak pipa jenis ductile ini. Untuk mencegah hal tersebut, beberapa studi mensarankan pemakaian selongsong

setebal

0,2

mm

terbuat

dari

bahan

polyethylene

yang

elastis.

Penyelongsongan ini kerap disebut sebagai “baggies”. Apabila jenis tanah tempat pemasangan pipa termasuk jenis yang korosif, beberapa bahan pelapis dibawah dapat digunakan; •

Bahan perekat, extruded polyethylene wrap

•

Bungkus plastik (AWWA C203)

•

Coal-tar enamel panas (AWWA C203)

•

Coal-tar epoxy (MIL-P-23236)

•

Fusion bonded epoxy (AWWA C213)

6.3.2.2 Asbestos Cement Pipe (ACP) Jenis ini terbuat dari bahan asbes dengan permukaan bagian dalam yang halus meskipun telah berusia lama, tahan terhadap korosi, besifat isolator, ringan, pemasangannya mudah, penyambungannya sederhana dengan menggunakan coupling, ring tittle, dan mechanical joint. Tetapi pipa ini tidak elastis dan tidak tahan terhadap benturan dan beban berat. Tersedia dalam ukuran 50 - 600 mm.

6.3.2.3 Steel Pipe


VI-8


Terbuat dari baja dengan sifat tidak tahan terhadap korosi elektris dan tekanan atau benturan, tipis dan ringan, pembuatannya mudah, tetapi sulit dalam pemasangan karena membutuhkan waktu yang banyak, serta penyambungan dapat dilakukan dengan pengelasan dan mahal. Tersedia dalam ukuran 75 -1500 mm.

6.3.2.4 Reinforced Concrete Pipe (RCPP) Terbuat dari beton atau tanah liat dengan sifat tahan tehadap korosi, tidak mengalami perubahan kekasaran di dinding pipa untuk waktu yang lama, tetapi cukup berat dan sukar dalam pemasangan. Biasanya diperuntukkan dalam kondisi khusus. Tersedia dengan diameter 500 - 2000 mm.

6.3.2.5 Polyvinyl Chloride Pipe (PVC) Terbuat dari serat fiber dengan sifat tahan tehadap korosidan tanah yang agresif, isolator, menghambat pertumbuhan

bakteri, tidak

merubah sifat air, ringan,

pemasangannya mudah yaitu dengan sistem rubbering, dan umumnya mudah didapat serta banyak tersedia di pasaran. Dengan sistem pemasangan dengan menggunakan rubbering ini, pipa tidak perlu lagi dilem dan sambungan antar pipa akan fleksibel terhadap gerakan pipa. Tetapi kekuatan mekanisnya rendah, koefisien muai panasnya besar, dan tidak tahan terhadap sinar matahari. Tersedia dengan diameter 50 - 400 mm.

6.3.3

Perlengkapan Sistem Perpipaan Perlengkapan perpipaan diperlukan untuk menjaga agar sistem distribusi dapat

berfungsi dengan baik. Aksesoris atau perlengkapan pipa yang dipakai dalam perencanaan ini adalah sebagai berikut :

6.3.3.1 Sambungan (Fitting) Fungsi dan peralatan sambungan antara lain : 1.

Menyambung dua atau lebih pipa yang berukuran dan jenis yang sama, seperti mechanical joint, coupling joint, dan terkadang dipakai flexible joint.

2.

Untuk menyambung dua atau lebih pipa yang berlainan diameter, dengan menggunakan reducer atau increaser.


VI-9


3.

Untuk merubah dan membagi aliran, menggunakan elbow atau bend dan tee atau cross.

4.

Untuk menghentikan aliran (dead ends), dengan caps, plug, dan blindflange.

6.3.3.2 Katup Isolasi (Gate Valve) Fungsi katup ini adalah untuk membuka atau menutup aliran serta mengatur aliran terutama saat satu bagian jalar pipa akan diuji, diperiksa, dibersihkan, atau diperbaiki. Perlengkapan ini diperlukan untuk memisahkan statu blok pelayanan atau jalur pipa. Katup ini biasanya diletakkan pada tempat tertentu, seperti pada : 1

Inlet dan outlet reservoir distribusi.

2

Setiap jarak lebih kurang 3000 m.

3

Titik pengurasan.

4

Kedua sisi jembatan pipa induk.

5

Setiap titik penyadapan yang dipasang sesuai arah aliran.

6.3.3.3 Blok Penahan (Thrust Block) dan Jangkar (Anker) Berguna untuk mencegah tidak bergeraknya fitting atau sambungan jika beban tekanan air dialirkan melaluinya. Blok penahan ini biasanya diletakkan pada : 1

Belokan (elbow) .................................(6.1)

dimana, W = resultan gaya (dyne) P = tekanan air dalam pipa (kg/cm2) A = luas penampang basah pipa (cm2) θ = sudut belokan


VI-10


2

Reducer (tapper konsentris) W = P (A1 - A2)

............................(6.2)

dimana, W = resultan gaya (dyne) P = tekanan air dalam pipa (kg/cm2) A1 = luas penampang basah pipa yang besar (cm2) A2 = luas penampang basah pipa yang kecil (cm2)

3.

Tee atau dead ends W = PA

............................(6.3)

dimana, W = resultan gaya (dyne) P = tekanan air dalam pipa (kg/cm2) A = luas penampang basah pipa (cm2).

6.3.3.4 Pipa Penguras (Blow Off ) Berfungsi untuk mengeluarkan endapan yang terperangkap dalam pipa-pipa distribusi serta diperlukan dalam keadaan darurat misalnya pada saat ada pipa yang terputus. Blow off ditempatkan pada lokasi terendah dimana lumpur kemungkinan terakumulasi dan akan dilengkapi dengan saluran pembawa. Saluran pembawa ini akan diletakkan sedemikian rupa sehingga mampu membawa air berikut lumpurnya ke tempat pembuangan akhir. Katup penguras biasanya diletakkan setiap 1 - 1,5 km pada jalan yang datar. 6.3.3.5 Pipa Udara (Air Valve) Pada titik tertinggi dari statu jalar perpipaan perlu dipasang katup udara yang berfungsi mengeluarkan udara yang terperangkap dan memasukkan udara saat diperlukan untuk mengurangi terjadinya udara vakum (negatif) pada saaat aliran berhenti tiba-tiba atau saat pengosongan pipa. Udara yang terjebak dalam pipa dapat disebabkan dari perhitungan sistem yang kurang baik, turbulensi aliran, dan kemiringan yang terlalu tinggi. Hal ini dapat mengurangi penampang efektif pipa sehingga mengurangi debit air


VI-11


yang dapat mengalir dalam pipa. Katup diletakkan setiap jarak 3 km pada jalar pipa yang menurun atau menaik.

6.3.3.6 Ekspansi Joint dan Flexible Joint Jalur pipa yang diletakkan di atas permukaan tanah memerlukan ekspansi joint untuk mengatasi kemungkinan pergerakan pipa akibat pemuaian atau penyusutan pipa karena perubahan temperatur. Sedangkan flexible joint biasanya dipasang diantara dua pipa yang diragukan kestabilan posisinya satu sama lain.

6.3.3.7 Manhole Manhole merupakan sarana yang dapat dimasuki manusia untuk dapat memeriksa dan memperbaiki peralatan pembantu distribusi yang ditempatkan didalamnya.

6.3.3.8 Meter Air Air yang keluar mengalir dapat diketahui jumlahnya dengan cara memasang meter air. Peralatan ini selain ditempatkan pada reservoir untuk mengetahui pola pemakaian air penduduk dan jumlah kebocoran yang terjadi, tetapi juga ditempatkan pada rumah konsumen dan kran umum untuk mengetahui jumlah pemakaiannya setiap bulan.

6.3.4

Lokasi dan Kedalaman Pipa Jaringan pipa distribusi air minum harus diletakkan tertanam dalam tanah dengan

maksud melindungi pipa dari gangguan fisik dan bahaya pembebanan secara langsung, kecuali untuk bagian jaringan yang merupakan penyeberangan sungai (jembatan pipa). Untuk bagian ini pemasangannya tidak dapat ditanam didalam tanah. Penanaman jaringan pipa sedapat mungkin ditempatkan di luar jalur jalan (di sisi jalan), kecuali pada bagian jaringan yang terpaksa bersilangan dengan jalan. Pipa distribusi sedapat mungkin diletakkan dekat dengan pusat jalan dan cabang-cabang dari pipa utama berada di sisi jalan atau di bawah trotoar jalan seperti pada jalan-jalan yang lebar. Sedangkan untuk jalan yang sempit maka perlu menghindari jaringan pipa yang langsung diletakkan di bawah jalur roda kendaraan untuk mencegah kerusakan pipa. Muhammad Taufik-15303029

VI-12


Batas kedalaman penanaman pipa : •

Untuk parit galian yang normal di luar jalur jalan, bagian atas pipa diletakkan sedalam 450 mm di bawah permukaan tanah

•

Untuk parit galian di bawah jalur jalan, bagian atas pipa diletakkan sedalam 600 mm di bawah permukaan tanah

•

Bila dipasang melintasi jaringan atau struktur lain dalam tanah, maka perlu disediakan jarak pemisah lebih dari 30 cm

•

Untuk peletakkan pipa air bersih terhadap pipa air buangan, sebaiknya adalah 3 m secara horizontal dan 45 cm untuk jarak vertikal

Kedalaman galian dipengaruhi oleh ketebalan pasir yang dipadatkan di bawah pipa. Ketebalan pipa pasir di bawah pipa untuk bermacam-macam dasar galian dapat dilihat pada Tabel 6-4. Kedalaman total galian parit dapat ditentukan sebagai berikut : T= A+ D +B

............................(6.4)

dimana, T = kedalaman parit total (mm) A = kedalaman parit sampai bagian atas pipa (mm) D = diameter pipa (mm) B = tebal pasir di bawah pipa (mm)

Tabel 6-4. Ketebalan pasir untuk tiap jenis dasar galian (Hardie, 1978) Jenis Dasar Galian

Dasar galian rata, tidak berbatu-batu

0 - 50

Dasar galian tidak rata, tidak berbatu- batu

100

Dasar galian berbatu-batu

6.3.5

Tebal pasir di Bawah Pipa (mm)

100 - 500

Pemilihan Jenis Pipa Pipa yang ditanam di dalam tanah harus memiliki ketahanan terhadap tekanan

dari luar, tekanan dari dalam, penempatan yang berbeda-beda dan korosivitas baik dari


VI-13


tanah maupun dari air yang mengalirinya. Beberapa faktor yang menjadi pertimbangan dalam memilih jenis pipa yang akan digunakan adalah sebagai berikut; •

Kondisi pelayanan -

Tekanan

-

Beban tanah

-

Korosivitas tanah

•

Ketersediaan -

Ketersediaan di dekat wilayah perencanaan

-

Ukuran dan ketebalan

-

Kecocokan dengan fittings yang tersedia

•

Karakteristik dari pipa -

Kekuatan pipa (terutama untuk water hammer)

-

Ductility

-

Ketahanan terhadap korosi

-

Fluid friction resistance

•

Ekonomi -

Biaya (pembelian, instalasi, transportasi)

-

Umur pakai

-

Harga operasi dan perawatan Hal-hal yang disebutkan diatas merupakan faktor-faktor yang menjadi

pertimbangan umum dalam memilih jenis pipa yang akan digunakan dalam perencanaan konstruksi jaringan air. Tabel 6-5 menyajikan perbandingan beberapa jenis pipa. Tabel 6-5. Perbandingan jenis pipa Pipa

Kelebihan

Kekurangan

Kekuatan tahan tekan : 290.000 Kpa, Harga tinggi, terutama untuk tahan korosi, tersedia berbagai ukuran pengangkutan dalam ukuran joints dan fittings, ukuran tersedia : 100- yang panjang, tidak ada ukuran DIP

1350 mm, tersedia dalam berbagai pipa diatas 1350 mm, sulit di ketebalan, sangat kuat terhadap water las, mungkin membutuhkan hammer,

sangat

kuat

terhadap pelapis tambahan atau proteksi

pembebanan dari atas (tanah, dll) Muhammad Taufik-15303029

katodik apabila tanah korosif VI-14


Pipa

Kelebihan

Kekurangan

Kekuatan tahan tekan : 207.000-414.000 Kekuatan tahan korosi rendah, Kpa, ukuran tersedia hingga diameter terkecuali

dilapisi

3,66 m, variasi joints dan fittings dibungkus, Besi

dan

membutuhkan

terlengkap, sangat kuat sekali terhadap proteksi katodik apabila tanah water hammer, harga murah, sangat kuat korosif, harga lebih mahal terhadap pembebanan dari atas (tanah, untuk pipa dengan diameter dll)

kecil

Kekuatan tensile sebesar 26.400 Kpa, Resistensi terbatas terhadap PVC

sangat ringan, tahan lama, sangat mulus, beban siklik, tidak cocok untuk tidak

membutuhkan

linings

dan pemakaian diatas tanah.

coatings, ukuran tersedia :100-375 mm. Beberapa tipe tersedia untuk dipasang Mudah terserang oleh air pada

kondisi-kondisi

lingkungan sadah, asam, sulfida dan

tertentu, sangat kuat terhadap beban dari chlorida, membutuhkan RCPP

atas, ukuran tersedia : 300-3600 mm.

coatings, water hammer dapat meretakkan dinding pipa bagian luar, maksimum tekanan 1380 Kpa

Ringan, ukuran tersedia : 100-1050 mm, Mudah

terserang

murah, cocok dengan fitting besi-tuang, sadah, ACP

asam,

kekuatan tekan berkisar antara 1600 – membutuhkan 3100 Kpa

oleh

thrust

air

sulfida, block

pada setiap elbow tees dan pipa buntu, terdapat ancaman kesehatan.


VI-15


6.4 Reservoir Distribusi 6.9.1

Pengertian Umum Reservoir distribusi mempunyai fungsi penting bagi sistem penyediaan air bersih

di suatu kota. Perbedaan kapsitas pada jaringan transmisi yang menggunakan kebutuhan maksimum per hari dengan kebutuhan pada jam puncak untuk sistem distribusi, menyebabkan dibutuhkannya reservoir distribusi. Saat pemakaian air berada di bawah rata-rata, reservoir akan menampung kelebihan air untuk digunakan saat pemakaian air maksimum. Beberapa fungsi reservoir yang lain diantaranya yaitu : 1. Mengumpulkan air bersih. 2. Menyimpan air untuk mengatasi fluktuasi pemakaian air yang berubah tiap jam. 3. Meratakan aliran dan tekanan air bila pemakaian air daerah pelayanan bervariasi. 4. Mendistribusikan air ke daerah pelayanan. 5. Menyimpan cadangan air untuk pemadam kebakaran.

6.9.2

Kapasitas Reservoir Kapasitas reservoir ditentukan dari grafik fluktuasi pemakaian air selama sehari

penuh (24 jam) dengan mengambil jumlah persentase dari surplus maksimum dan defisit minimum. Ditambah dengan sejumlah cadangan untuk keperluan mendadak yang nantinya dapat dipakai untuk mengatasi bahaya kebakaran. Kapasitas reservoir ini juga harus mampu mengatasi kebutuhan air di saat puncak. Besarnya suplai ke reservoir merupakan debit rata-rata yaitu sebesar 4,17 %, sehingga disaat pemakaian berada di bawah rata-rata reservoir akan menampung kelebihan air untuk digunakan saat pemakaian maksimum. Namun bila data fluktuasi pemakaian air tidak tersedia, maka perhitungan kapasitas reservoir dapat langsung dihitung dengan memperkirakannya sebesar 15 - 30 % [Steel, 1989] atau 15 - 20 % [Hammer, 1986] dari debit rata-rata. Kapasitas reservoir dihitung sebesar : (15-30 %) x Q rata-rata x 1 hari.

6.9.3

Kriteria Teknis Peletakkan reservoir distribusi perlu diperhatikan dalam suatu sistem jaringan

distribusi. Reservoir distribusi dapat ditempatkan di lokasi yang relatif tinggi pada daerah Muhammad Taufik-15303029

VI-16


perencanaan dan sedapat mungkin terletak di pusat atau di lokasi yang terdekat dengan daerah pelayanan. Jika sistem distribusi air tidak dapat dilakukan secara gravitasi akibat tidak adanya lokasi yang tidak cukup memadai, maka tipe reservoir yang dipilih dapat merupakan kombinasi antara reservoir yang ditempatkan di dalam tanah (ground reservoir) dengan menara air (elevated reservoir) yang terletak di permukaan tanah dengan ketinggian tertentu. Beberapa kriteria perencanaan untuk reservoir distribusi seperti yang disarankan oleh Sukarmadijaya, et. al,1978 diantaranya adalah : 1.

Ambang Bebas dan Dasar Bak

Diperlukan ambang bebas minimum 30 cm di atas permukaan air tertinggi

Dasar bak minimum 15 cm dari muka air terendah

Kemiringan dasar bak sebaiknya antara 1/100 hingga 1/500 ke arah pipa pengurasan

2.

Inlet dan Outlet

Posisi dan jumlah pipa inlet ditentukan berdasarkan pertimbangan bentuk dan struktur tangki sehingga tidak ada daerah aliran yang mati

Pipa outlet dilengkapi dengan saringan (screen) dan diletakkan minimal 10 cm di atas lantai atau pada muka air terendah

Perlu diperhatikan penempatan pipa yang melalui dinding reservoir, karena harus dapat dipastikan dindingnya kedap air dan diberi flexible joint

Pipa inlet dan outlet dilengkapi dengan gate valve

Pipa peluap dan penguras memilki diameter yang mampu mengalirkan debit air maksimum secara gravitasi dan saluran outlet harus terjaga dari kontaminasi dari luar

3

Ventilasi dan Manhole

Reservoir harus dilengkapi dengan ventilasi, manhole, dan alat ukur tinggi muka air

Tinggi ventilasi lebih kurang 50 cm dari tiap atap bagian dalam

Ukuran manhole harus cukup besar agar mudah dimasuki petugas dan konstruksinya harus kedap air agar tidak terjadi rembesan air dari luar


VI-17


Ventilasi harus mampu memberikan sirkulasi udara yang cukup ke dalam reservoir sesuai dengan volumenya

4

Ventilasi dan Manhole

Reservoir bawah (ground reservoir) memilki kapasitas standar diantaranya sebesar 100, 300, 500, 750, dan 1000 m3

Reservoir atas (elevated reservoir) memilki kapasitas standar diantaranya sebesar 300, 500, dan 750 m3 dengan muka air maksimum sekitar 20 - 25 m dari permukaan tanah

6.10

Perencanaan Hidrolis Jaringan Perpipaan Perhitungan hidrolis aliran pada jaringan distribusi dilakukan berdasarkan

besarnya aliran puncak pada akhir tahun perencanaan yang dipengaruhi oleh faktor berikut:

Jarak sumber dengan daerah pelayanan

Tekanan yang tersedia pada sumber

Tekanan yang harus disediakan di setiap blok pelayanan

Besar diameter pipa yang digunakan

Kehilangan tekanan akibat friksi dalam pipa

Kehilangan tekanan akibat perlengkapan pipa (fitting).

6.10.1 Metode Simulasi Jaringan Pipa Untuk mendapatkan dimensi dari jaringan perpipaan distribusi yang direncanakan maka terdapat beberapa perhitungan yang perlu dilakukan. Simulasi aliran dalam pipa biasanya

dilakukan

dengan

menggunakan

metode

Hardy-Cross

yang

dapat

menyelesaikan persamaan keseimbangan tekanan dalam suatu loop dengan loop berikutnya. Untuk mempermudah perhitungan dan mendapatkan hasil yang lebih detail dari jaringan yang akan dirancang, maka digunakan program EPANET. EPANET merupakan program komputer yang dapat menampilkan simulasi hidrolis dan kualitas air dalam jaringan pipa bertekanan. Jaringan ini akan terdiri dari pipa-pipa, node (junction pipa), Muhammad Taufik-15303029

VI-18


pompa, valve, tangki penampungan, atau reservoir. EPANET dapat mengidentifikasi aliran air dalam setiap pipa, tekanan pada setiap node, ketinggian air pada masing-masing tangki, dan konsentrasi senyawa kimia dalam jaringan selama periode simulasi. EPANET didesain untuk membantu analisis sistem distribusi air minum, sehingga sering digunakan untuk hal-hal berikut ini :

Pemilihan sumber pada sistem

Pemilihan pompa beserta jadwal kerjanya

Penentuan pengolahan tambahan, misalnya rechlorinasi

Penentuan pipa yang perlu dibersihkan atau diganti

Hasil running dari program ini dapat berupa peta jaringan dengan kode warna, tabel data, grafik time-series, dan kontur plot. Kemampuan pemodelan hidrolik EPANET adalah sebagai berikut :

Jaringan seluas mungkin, tanpa adanya batasan-batasan tertentu

Dapat menghitung friction headloss dengan menggunakan persamanpersamaan Hazen Williams, Darcy-Weisbach dan Chezy-Manning

Dapat menghitung minor losses untuk bend,fitting, dan lain-lain

Dapat menghitung biaya dan energi pompa

Dapat memodelkan berbagai jenis valve

Dimensi tangki penampungan dapat dimodelkan dengan segala bentuk

Dapat memperhitungkan berbagai kategori demand pada setiap node dengan pattern dan variasi waktu masing-masing

EPANET dapat memodelkan sistem distribusi air sebagai kumpulan dari link yang dihubungkan oleh node sehingga sistem distribusi ini akan terdiri berbagai komponen fisik. Yang dimaksud sebagai link adalah pipa, pompa, dan valve. Sedangkan node disini mewakili junction, tangki, dan reservoir. Junction merupakan titik dalam jaringan tempat terjadinya pertemuan antar link, disini air dapat memasuki atau meninggalkan jaringan. Input data utama yang diperlukan untuk komponen fisik ini adalah data tentang elevasi dan debit air yang akan disuplai oleh node ini. Sedangkan output yang dihasilkan adalah berupa head hidrolik dan besarnya tekanan pada junction tersebut. Selain input data yang telah disebutkan Muhammad Taufik-15303029

VI-19


sebelumnya, juga terdapat beberapa input pelengkap diantaranya adalah debit air yang bervariasi terhadap waktu, kategori dari debit air, dan bila nilai debit ini dinyatakan sebagai negatif maka hal ini menunjukan bahwa air memasuki jaringan. Komponen fisik berikutnya adalah reservoir. Reservoir merupakan node yang mewakili sumber eksternal atau sumber air yang masuk ke dalam jaringan. Input utama yang diperlukan adalah head hidrolik yang nilainya akan sebanding dengan elevasi permukaan air bila reservoir tersebut tidak memiliki tekanan. Reservoir tidak memberikan hasil output tertentu, tetapi headnya dapat berubah terhadap waktu sesuai dengan time pattern yang dijadikan acuan. Berikutnya adalah tank yang merupakan node yang memiliki kapasitas penyimpanan dan volume air yang tersimpan bervariasi terhadap waktu selama simulasi. Input data yang diperlukan adalah:

Elevasi dasar, dengan level air adalah 0

Diameter atau bentuk tangki bila non-silindris

Initial, minimum, dan level maksimum dari tangki

Sedangkan output yang dihasilkan adalah head hidrolik yang menunjukkan ketinggian muka air. EPANET akan menghentikan outflow bila tangki berada pada level air minimum, dan sebaliknya inflow akan dihentikan bila air berada pada level maksimum. Emitter merupakan junction yang memodelkan aliran melalui nozzle atau orifice yang akan dikeluarkan ke atmosfer. Komponen ini biasa digunakan memodelkan aliran melalui sistem sprinkler dan jaringan irigasi. Namun bisa juga digunakan untuk simulasi kebocoran pada pipa. EPANET akan membaca emitter sebagai property dari junction dan bukan sebagai komponen jaringan tersendiri. Pipa adalah link yang mengalirkan air dari satu bagian ke bagian yang lainnya pada suatu jaringan. EPANET akan mengasumsikan bahwa pipa terisi penuh setiap saat. Arah aliran akan berasal dari titik yang memiliki head hidrolik lebih besar. Beberapa parameter yang digunakan sebagai input data untuk pipa adalah :

Start dan end node

Diameter


VI-20


Panjang pipa

Koefisien kekasaran untuk menghitung headloss

Status (open, closed , atau check valve)

Sedangkan output dari pipa adalah :

Flow rate

Kecepatan aliran

Headloss

Faktor friksi Darcy-Weisbach

Untuk kehilangan tekan akibat gesekan air dengan dinding pipa dapat dihitung menggunakan persamaan Hazen Williams, Darcy-Weisbach, dan Chezy-Manning. Namun persamaan Hazen Williams hanya dapat digunakan untuk aliran air yang turbulen dan persamaan Chezy-Manning lebih banyak digunakan untuk aliran pada saluran terbuka. Persamaan yang secara teoritis lebih baik untuk digunakan adalah persamaan Darcy-Weisbach dan dapat digunakan untuk jenis liquid lainnya selain air. Pompa merupakan link yang memberikan energi pada fluida dengan cara meningkatkan head hidroliknya. Input yang sangat penting adalah start dan end node serta kurva pompa yang digunakan. Untuk output utamanya adalahflow dan head yang diperoleh. Flow melalui pompa adalah tidak berarah dan EPANET akan menghentikan kerja pompa apabila pompa bekerja diluar batasan yang tertera pada kurva pompa. Kecepatan pompa dapat diset pada nilai tertentu dan apabila pompa bekerja dengan kecepatan yang lebih besar sebesar dua kalinya mak a speed pompa dapat diset pada angka dua. Perubahan ini dapat ikut merubah kurva pompa yang digunakan. Seperti pada pipa, pompa juga dapat diatur on dan off . Operasi pompa juga dapat disesuikan dengan time pattern atau relative speed setting. EPANET juga dapat menghitung konsumsi energi dari pompa. Valve adalah link yang membatasi tekanan atau aliran pada nilai tertentu dalam sebuah jaringan. Input yang penting untuk komponen ini adalah:

Start dan end node

Diameter

Setting

Status


VI-21


Dan output dari valve adalah flow rate dan headloss.

6.10.2 Kehilangan Tekanan Perpipaan Kehilangan tekanan yang terjadi akibat aliran dalam sistem perpipaan ada dua macam yaitu major losses yang diakibatkan oleh friksi di sepanjang jalur pipa dan minor losses yang merupakan kehilangan tekanan yang terjadi pada perlengkapan pipa. Friksi atau gesekan yang terjadi antara aliran air dengan dinding pipa merupakan kehilangan tekanan terbesar dari suatu sistem perpipaan. Rumus yang digunakan untuk menghitung kehilangan tekanan pada pipa induk maupun pipa cabang serta pipa pelayanan adalah hasil formulasi dari Hazen-Williams. Hf =

[

Qmaks / hari 0,2785xCxD 2 ,63

1/ 0 ,54

]

xLekivalen

...................................(6.5)

Q = debit aliran (m3/s) C = koefisien Hazen Williams (tergantung jenis pipa) D = diameter pipa (mm) L = panjang pipa (m) Dalam penerapan rumus di atas maka perlu diperhatikan bahwa harga koefisien Hazen-Williams (C) yang berbeda-beda tergantung dari jenis pipa dan lama pipa tersebut telah digunakan. Besarnya minor losses dapat diabaikan karena nilainya yang relatif kecil bila panjang pipa lebih besar dari 500 kali diameter pipa. Rumus yang digunakan untuk menghitung besarnya minor losses ini adalah rumus Darcy-Weisbach. Persamaan untuk menghitung kehilangan tekan ini adalah dengan menggunakan rumus Darcy-Weisbach (Fair, Geyer, and Okun, 1971). Pada Tabel 6.6 dapat dilihat nilai K yang dapat digunakan untuk berbagai jenis perlengkapan pipa. Hf

= K

V2 2g

............................(6.6)

dimana: K = koefisien kehilangan tekanan V = kecepatan aliran


VI-22


Metode lain yang juga dapat digunakan dalam menentukan besarnya minor losses adalah dengan prinsip ekivalensi terhadap panjang pipa. Dalam aplikasinya, akan didasarkan pada persamaan Darcy-Weisbach (Fair, Geyer, and Okun, 1971).  Leq f   D

 V 2  V 2    = K   2 2 g g     

............................(6.7)

maka

 K ⋅D  Leq =   f 

............................(6.8)

Besarnya nilai K untuk perhitungan dengan menggunakan persamaan di atas ditampilkan pada tabel 6-6.

Tabel 6-6. Harga K untuk Beberapa Jenis Perlengkapan Pipa Jenis Perlengkapan Pipa Harga K Gate Valve kondisi: 0,2 • Terbuka penuh 1,2 • ¼ terbuka 5,6 • ½ terbuka • ¾ terbuka 2,4 Angle Valve kondisi terbuka penuh 2,5 Butterfly Valve kondisi: • Sudut bukaan 10° 1 10 • Sudut bukaan 40° 920 • Sudut bukaan 70° 90° elbow dengan: 0,21-0,3 • Regular flange 0,14-0,23 • Long radius flange 0,9 • Short radius screwed 0,75 • Medium radius screwed • Long radius screwed 0,6 Sumber: Practical Hydrolics for The Public Work Engineer, 1968

6.11 Profil Hidrolis Profil hidrolis adalah gambar yang menunjukkan posisi ketinggian pipa dan garis hidrolisnya pada titik di suatu jalur perpipaan. Profil hidrolis digambarkan dengan


VI-23


menempatkan panjang pipa sebagai sumbu absis dan tinggi perletakkan pipa atau kontur tanah serta ketinggian hidrolis pada sumbu ordinat. Profil hidrolis ditunjukkan dalam bentuk Hydraulic Grade Line (HGL). HGL adalah garis yang menunjukkan efek dari gesekan yang terjadi di dalam pipa, perubahan kecepatan dan perubahan energi dalam pipa tersebut, sehingga HGL merupakan garis yang jarak vertikalnya di suatu titik pada saluran tertutup proporsional terhadap tekanan pada pipa di titik tersebut, dengan satuan meter kolom air (mka). Jika tekanan di dalam pipa lebih kecil dari tekanan atmosfer, maka garis gradien hidrolis akan terletak di bawah garis jalur pipa. Hal ini akan menimbulkan terjadinya tekanan negatif. Sedangkan EGL merupakan penjumlahan nilai HGL dengan nilai v2/2g.


VI-24

BAB VI KRITERIA TEKNIS PERENCANAAN JARINGAN PERPIPAAN

Recommend Documents