bab vi kriteria teknis perencanaan jaringan · pdf fileevaluasi dan pengembangan sistem...

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

Muhammad Taufik-15303029

VI-1

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



VI-2

� 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-3

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-4

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-5

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-6

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-7

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 Fitting Khusus

Bend (90o, 45 o, 22.5 o, 11.25 o ) 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) Ketebalan (mm) 100-250 1,6

300 1,6 350-550 2,4

600 2,4 750-900 3,2

1050-1350 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



VI-8

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 Standar Semen AWWA C104 Kaca - Epoxy AWWA C120 Fusion Bonded Epoxy AWWA C213 Coal-Tar Epoxy AWWA C210 Coal-Tar Enamel AWWA C203 Polyethylene 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-9

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-10

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-11

2 Reducer (tapper konsentris)

W = P (A1 - A2) ............................(6.2)

dimana,



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,



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-12

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.



VI-13

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 Tebal pasir di Bawah Pipa (mm)

Dasar galian rata, tidak berbatu-batu 0 - 50

Dasar galian tidak rata, tidak berbatu- batu 100

Dasar galian berbatu-batu 100 - 500

6.3.5 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-14

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

DIP

Kekuatan tahan tekan : 290.000 Kpa,

tahan korosi, tersedia berbagai ukuran

joints dan fittings, ukuran tersedia : 100-

1350 mm, tersedia dalam berbagai

ketebalan, sangat kuat terhadap water

hammer, sangat kuat terhadap

pembebanan dari atas (tanah, dll)

Harga tinggi, terutama untuk

pengangkutan dalam ukuran

yang panjang, tidak ada ukuran

pipa diatas 1350 mm, sulit di

las, mungkin membutuhkan

pelapis tambahan atau proteksi

katodik apabila tanah korosif



VI-15

Pipa Kelebihan Kekurangan

Besi

Kekuatan tahan tekan : 207.000-414.000

Kpa, ukuran tersedia hingga diameter

3,66 m, variasi joints dan fittings

terlengkap, sangat kuat sekali terhadap

water hammer, harga murah, sangat kuat

terhadap pembebanan dari atas (tanah,

dll)

Kekuatan tahan korosi rendah,

terkecuali dilapisi dan

dibungkus, membutuhkan

proteksi katodik apabila tanah

korosif, harga lebih mahal

untuk pipa dengan diameter

kecil

PVC

Kekuatan tensile sebesar 26.400 Kpa,

sangat ringan, tahan lama, sangat mulus,

tidak membutuhkan linings dan

coatings, ukuran tersedia :100-375 mm.

Resistensi terbatas terhadap

beban siklik, tidak cocok untuk

pemakaian diatas tanah.

RCPP

Beberapa tipe tersedia untuk dipasang

pada kondisi-kondisi lingkungan

tertentu, sangat kuat terhadap beban dari

atas, ukuran tersedia : 300-3600 mm.

Mudah terserang oleh air

sadah, asam, sulfida dan

chlorida, membutuhkan

coatings, water hammer dapat

meretakkan dinding pipa

bagian luar, maksimum

tekanan 1380 Kpa

ACP

Ringan, ukuran tersedia : 100-1050 mm,

murah, cocok dengan fitting besi-tuang,

kekuatan tekan berkisar antara 1600 –

3100 Kpa

Mudah terserang oleh air

sadah, asam, sulfida,

membutuhkan thrust block

pada setiap elbow tees dan

pipa buntu, terdapat ancaman

kesehatan.



VI-16

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



VI-17

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-18

� 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),



VI-19

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 persaman-

persamaan 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



VI-20

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-21

� 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-22

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 = [ ]Q

xCxDxLmaks hari

ekivalen/

,

/ ,

,0 2785 2 63

1 0 54

...................................(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 = KV

g

2

2 ............................(6.6)

dimana:

K = koefisien kehilangan tekanan

V = kecepatan aliran



VI-23

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).

=

g

VK

g

V

D

Lf eq

22

22

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

maka

⋅=f

DKLeq ............................(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: • Terbuka penuh 0,2 • ¼ terbuka 1,2 • ½ terbuka 5,6 • ¾ terbuka 2,4 Angle Valve kondisi terbuka penuh 2,5 Butterfly Valve kondisi: • Sudut bukaan 10° 1 • Sudut bukaan 40° 10 • Sudut bukaan 70° 920 90° elbow dengan: • Regular flange 0,21-0,3 • Long radius flange 0,14-0,23 • Short radius screwed 0,9 • Medium radius screwed 0,75 • 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-24

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.

bab vi kriteria teknis perencanaan jaringan · pdf fileevaluasi dan pengembangan sistem...

Documents