Study on Headloss in Pipe Distribution of PDAM Tirta Pakuan Water Supply Network

MEMPELAJARI KEHILANGAN

HEAD

PADA PIPA DISTRIBUSI

JARINGAN SUPLAI AIR BERSIH PDAM TIRTA PAKUAN

SKRIPSI

AKHMAD AZIZ FATHURROHMAN

F44080046

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2012

ii

STUDY ON HEADLOSS IN PIPE DISTRIBUTION OF PDAM TIRTA

PAKUAN WATER SUPPLY NETWORK

Akhmad Aziz Fathurrohman dan Prastowo

Department of Civil and Environmental Engineering, Faculty of Agricultural Technology, Bogor Agricultural University, IPB Dramaga Campus, PO Box 220, Bogor, West Java, Indonesia.

e-mail: aziz.akhmad@yahoo.co.id

ABSTRACT

Headloss is energy loss from friction in pipeline caused by pipe wall friction and the viscous dissipating in flowing water. Headloss was differentiated as two type i.e., major losses and minor losses. Major losses is caused by friction and all other losses are reffered to minor losses. The objective of this study were to find headloss of PDAM Tirta Pakuan water supply network. Headloss was calculated using Hazzen-William, Darcy-Weisbach, and De Chezy-Manning equations. Domestic Water requirment was calculated by citizens walfare criterion. In this case, Bogor City is include in big city category. The analysis result showed that the citizens of Yasmin Garden Sector 6 needs clean water 0.002 m3/s. The calculated headloss from water supply network at Yasmin Garden Sector 6 inlets was 78.24 m, where the static head available from reservoir to Yasmin Garden Sector 6 inlet was 80 m, so it has1,76 m range pressure. At this condition, gravity system used by PDAM Tirta Pakuan was resonably and can secure water continuity. The result of analyz, showed that water flow in service pipe is 0.0002 m3/s with 1.507 bar of working pressure.

iii

AKHMAD AZIZ FATHURROHMAN. F44080046.

Mempelajari Kehilangan

Head

pada Pipa Distribusi Jaringan Suplai Air Bersih PDAM Tirta Pakuan.

Di

bawah bimbingan Prastowo. 2012

RINGKASAN

Air bersih merupakan kebutuhan dasar bagi manusia sehingga wajar jika sektor air bersih mendapat prioritas dalam penanganan dan upaya pemenuhanya. Kebutuhan air tiap daerah berbeda berdasarkan tingkat kesejahteraan warganya. Semakin sejahtera warga suatu kota, maka kebutuhan air akan semakin besar. Dalam Hal ini, Kota Bogor termasuk dalam kategori kota besar sehingga menurut Agustina (2004) kebutuhan air warganya sebesar 170 lt/org/hari. Sebagai kebutuhan dasar, distribusi air harus dipastikan sampai kepada yang membutuhkan. Hal ini memerlukan suatu sistem jaringan suplai air bersih yang sesuai dengan kebutuhan pelangganya. Sistem jaringan tersebut harus dirancang sesuai dengan kriteria parameter hidrolika.

PDAM Tirta Pakuan sebagai perusahaan daerah yang bertugas memenuhi kebutuhan air Kota Bogor harus memperhatikan kontinuitas aliran air. Dalam menjaga kontinuitas air, perlu rancangan yang tepat berdasarkan parameter hidrolika. Headloss merupakan salah satu parameter hidrolika yang harus diketahui dalam merancang suatu sistem distribusi. Nilai headloss akan menentukan suatu sistem baik berdasarkan perbedaan ketinggian maupun berdasarkan jenis peralatan yang digunakan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui nilai headloss pada jaringan distribusi suplai air bersih PDAM Tirta Pakuan.

Pada penelitian ini dilakukan tiga tahapan. Tahap pertama berupa kegiatan pengumpulan data primer dan data sekunder. Tahap kedua berupa pengolahan data. Data yang diperoleh diolah untuk mengetahui nilai parameter hidrolika berupa headloss dan debit aliran. Pada tahap ketiga dilakukan analisa data dan hasil pengolahan data. Data yang dikumpulkan berupa data parameter hidrolika seperti debit aliran, tekanan, dan dimensi jaringan perpipaan. Dalam menentukan nilai headlos menggunakan tiga persamaan yaitu Hazzen-William, Darcy-Weisbach, dan De Cezzy-Manning. Analisis dilakukan terhadap debit dan tekanan. Hal ini dilakukan untuk mengetahui kelayakan kinerja sistem distribusi. Dari hasil analisis diperoleh bahwa nilai debit rata-rata pada pipa pelayanan adalah 0.0002 m3/s dan tekanan rata-rata adalah 1.507 bar.

Berdasarkan hasil penelitian, diperoleh nilai total headloss aktual PDAM Tirta Pakuan pada saluran primer sebesar 78.24 m. Nilai Headloss minor (akibat belokan, sambungan, reducer) sebesar 10% dari headloss mayor adalah 7.82 m. Sedangkan headloss rata-rata pada pipa pelayanan sebesar 2,412 m. Dari nilai headloss tersebut selanjutnya dapat diketahui nilai sisa tekan. Sisa tekan digunakan untuk menentukan kelayakan cara kerja sistem. Sisa tekan yang diperoleh dari hasil perhitungan pada Inlet Taman Yasmin Sektor Enam adalah 1.76 m, sehingga secara teknis mampu mendistribusikan air secara gravitasi.

MEMPELAJARI KEHILANGAN

HEAD

PADA PIPA DISTRIBUSI

JARINGAN SUPLAI AIR BERSIH PDAM TIRTA PAKUAN

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

SARJANA TEKNIK

pada Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan

Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

Oleh:

AKHMAD AZIZ FATHURROHMAN

F44080046

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2012

ii

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

Judul Skripsi : Mempelajari Kehilangan

Head

pada Pipa Distribusi Jaringan

Suplai Air Bersih PDAM Tirta Pakuan

Nama

: Akhmad Aziz Fathurrohman

NIM

: F44080046

Menyetujui,

Dosen Pembimbing Akademik

Dr. Ir. Prastowo, M.Eng

(NIP. 19580217 198703 1 004)

Mengetahui,

Ketua Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan

Prof. Dr. Ir. Asep Sapei, M.Sc

(NIP. 19600625 198003 1003)

iii

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI

Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul Mempelajari Kehilangan Head pada Pipa Distribusi Jaringan Suplai Air Bersih PDAM Tirta Pakuan adalah hasil karya saya dengan arahan Dosen Pembimbing Akademik, dan belum diajukan dalam bentuk apa pun pada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Bogor, Juli 2012

Yang membuat pernyataan

iv

© Hak cipta milik Akhmad Aziz Fathurrohman, tahun 2012 Hak cipta dilindungi

Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam bentuk apa pun,

v

BIODATA PENULIS

Penulis dilahirkan di Wonosobo, pada tanggal 13 April 1990 sebagai anak pertama dari empat bersaudara dari pasangan Bapak Pawito dan Ibu Mariah. Penulis menyelesaikan pendidikan dasar pada tahun 2002 di SD Negeri Perboto 01, kemudian melanjutkan pendidikan menengah pertama di SLTP Negeri 2 Kalikajar dan lulus pada tahun 2005. Penulis menamatkan pendidikan menengah atas di SMA Negeri 2 Wonosobo dan lulus pada tahun 2008. Pada tahun 2008 penulis melanjutkan pendidikan tinggi di Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Penulis memilih Program Studi Teknik Sipil dan Lingkungan, Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian. Selama menuntut ilmu di IPB, penulis aktif di beberapa organisasi kemahasiswaan, di antaranya sebagai Ketua Departemen Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Himpunan Mahasiswa Teknik Sipil dan Lingkungan (HIMATESIL) IPB (2010), Wakil Ketua Ikatan Keluarga Mahasiswa Wonosobo (2010), dan Staf Departemen Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Badan Eksekutif Mahasiswa Fakultas Teknologi Pertanian (2009). Selain itu, Penulis aktif dalam kegiatan pengabdian masyarakat, diantaranya yaitu IPB Goes To Field 2011, SD Ceria oleh Himatesil, dan Peduli Lingkungan oleh Himatesil. Penulis melakukan Praktik Lapangan (PL) pada tahun 2011 dengan topik “Manajemen Lingkungan Dan Keselamatan Kerja pada Pekerjaan Penambahan Lajur Jalur A (Jakarta-Bogor) Tmii-Cibubur (Km 3+800-Km 13+800)”. Selama menjadi mahasiswa, penulis juga aktif dalam kepanitiaan maupun sebagai peserta dalam kegiatan departemen, himpunan profesi maupun universitas, dan seminar berskala nasional maupun internasional. Untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik, penulis menyelesaikan skripsi dengan judul Mempelajari Kehilangan Head pada Pipa Distribusi Jaringan Suplai Air Bersih PDAM Tirta Pakuan di bawah bimbingan Dr. Ir. Prastowo, M.Eng.

vi

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas izin-Nya skripsi dengan judul

“Mempelajari Kehilangan Head pada Pipa Distribusi Jaringan Suplai Air Bersih PDAM Tirta Pakuan” ini dapat selesai dengan baik. Penelitian ini telah berlangsung dari bulan Maret2012 hinggaMei 2012.

Dengan tersusunya skripsi ini, penulis ingin menyampaikan terimakasih dan pernghargaan kepada

1. Dr. Ir. Prastowo, M.Eng selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan arahan, bimbingan, solusidan rasa semangat kepada penulis, sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini 2. Dr. Ir. Roh Santoso B.W, M.T dan Dr.Ir. Yuli Suharnoto, M.Eng selaku dosen penguji

3. Bapak, ibu, dan adik-adik tercinta yang banyak memberikan dukungan dan motivasi serta doa selama proses pembuatan skripsi ini

4. Windu Nugraha MH, Dede Rezkian Noor, M `Ramdan S, Joan Kartini, dan Sekar Dwi Rizki selaku rekan sebimbingan.

5. Sahabat-sahabat terbaik yang turut membantu dan menyemangati penulis dalam penelitian Fathimatuz Zahra A, Husna Kusnandar, Andi Iqro Selle Pais, Anton S, dan Nina Tri Lestari 6. Teman-teman seperjuangan di HIMATESIL, BEM FatetaIPB Kabinet Merah Saga, Ikamanos, dan

tentunya seluruh teman-teman SIL 45, yang akan menjadi teman-teman terbaik

7. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan namanya yang telah membantu penulis dalam menyusuns kripsi ini.

Penulis menyadari dalam skripsi ini belum sempurna,oleh Karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun agar tulisan ini dapat lebih sempurna dikemudian hari. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat khususnya bagi civitas akademika IPB serta masyarakat pada umumnya.

Bogor, Juli 2012

vii

DAFTAR ISI

Contents

KATA PENGANTAR ... vi

DAFTAR ISI ... vii

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR GAMBAR ... ix

DAFTAR LAMPIRAN ... x

I. PENDAHULUAN ... 1

1.1 LATAR BELAKANG ... 1

1.2 TUJUAN ... 2

II. TINJAUAN PUSTAKA ... 3

2.1 SISTEM DISTRIBUSI AIR BERSIH ... 3

2.2 KINERJA JARINGAN ... 5

2.3 HIROLIKA PIPA DISTRIBUSI ... 8

II. METODE PENELITIAN ... 14

3.1 LOKASI DAN WAKTU ... 14

3.2 ALAT DAN BAHAN ... 14

3.3 METODE PENELITIAN ... 14

IV. KONDISI UMUM LOKASI PENELITIAN ... 16

V. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 19

5.1 TATA LETAK JARINGAN PIPA ... 19

5.2

HEADLOSS

... 27

5.3 DEBIT DAN TEKANAN ... 32

5.4 KINERJA PELAYANAN TERHADAP PELANGGAN ... 34

VII. KESIMPULAN DAN SARAN ... 36

6.1 KESIMPULAN ... 36

6.2 SARAN ... 36

DAFTAR PUSTAKA ... 37

viii

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Konsumsi air berdasarkan kategori kota ... 5

Tabel 2. Koefisien kehilangan tekanan minor ... 7

Tabel 3. Besarnya nilai koefisien geseran Hazen-William (CH)... 7

Tabel 4. Koefisien Hazen-William ... 9

Tabel 5. Nilai ε untuk koefisien Colebrook ... 11

Tabel 6. Nilai C untuk koefisien Manning ... 12

Tabel 7. Harga K akibat penyempitan tiba-tiba ... 12

Tabel 8. Harga K menurut besarnya θo ... 13

Tabel 9. Jumlah Penduduk dan Kepadatan Penduduk Kota Bogor Tahun 2010 ... 16

Tabel 10. Dimensi dan jenis pipa pada jaringan distribusi ... 20

Tabel 11. Hasil perhitungan kebutuhan pelanggan ... 20

Tabel 12. Hasil perhitungan headloss tiap ruas jaringan pipa primer ... 28

Tabel 13. Hasil perhitungan headloss tiap ruas jaringan pipa sekunder ... 28

Tabel 14.Hasil perhitungan headlosspada jaringan pipa pelayanan ... 28

Tabel 15. Hasil perhitungan headlosstiap 100 m menggunakan persamaan Hazen-William pada jaringan pipa primer ... 29

Tabel 16. Hasil perhitungan headlosstiap 100 m menggunakan persamaan Darcy-Weisbach pada jaringan pipa primer ... 29

Tabel 17. Hasil perhitungan headloss tiap 100 m menggunakan persamaan De Chezy-Manning pada jaringan pipa primer ... 29

Tabel 18.Hasil perhitungan debit tiap ruas pada jaringan pipa primer ... 32

Tabel 19. Hasil perhitungan debit tiap ruas pada jaringan pipa sekunder ... 32

Tabel 20. Hasil pengukuran debit pada jaringan pipa pelayanan ... 33

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. a. Sistem penyaluran air dengan gravitasi, b. Sistem penyaluran air dengan pompa, dan

c. Sistem penyaluran air gabungan ... 4

Gambar 2. a. Pipa stainless steel untuk distribusi air minum dan b. Aksesoris pipa untuk kegiatan penyambungan ... 6

Gambar 3. Jenis fitting- constraction ... 12

Gambar 4. Jenis fitting-Enlargement ... 13

Gambar 5. Jenis fitting- penyempitan ... 13

Gambar 6. Kerangka pemikiran penelitian... 15

Gambar 7. Daerah pelayanan dan pengembangan PDAM Tirta Pakuan ... 17

Gambar 8. Kondisi debit dan tekanan sepanjang hari pada Inlet Taman Yasmin Sektor Enam berdasarkan data sekunder (Bulan Februari, 2012) ... 18

Gambar 9. Tipikal penanaman pipa ... 21

Gambar 10. Sketsa HGL untuk jalur transmisi reservoir –Inlet Taman Yasmin Sektor Enam ... 22

Gambar 11. Contoh tipikal sambungan pada Node 3 jaringan pipa primer ... 23

Gambar 12. Skema pola distribusi jarigan primer ... 24

Gambar 13. Tipikal Inlet Taman Yasmin Sektor Enam... 25

Gambar 14. Tipikal jembatan pipa ... 26

Gambar 15. Kurva perbandingan headloss ... 27

Gambar 16. Hubungan debit dengan headloss per 100 m berdasarkan persamaan Hazen-William .. 30

Gambar 17. Hubungan debit dengan headloss per 100 m berdasarkan persamaan Darcy-Weisbach ... .30

Gambar 18. Hubungan debit dengan headloss per 100 m berdasarkan persamaan De Chezy-Manning ... 31

Gambar 19. Hubungan headloss per 100 m dengan kemiringan jaringan pipa (gradient) pada jaringan pipa sekunder ... 31

x

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Data pengukuran debit dan tekanan ... 39

Lampiran 2. Data debit harian bulan Februari ... 40

Lampiran 3. Data tekanan harian bulan Februari ... 41

Lampiran 4. Data perhitungan headloss ... 42

Lampiran 5. Data pengukuran tiap node ... 43

Lampiran 6. Contoh Perhitungan ... 44

Lampiran 7. Data dimensi pipa PVC yag beredar di pasar ... 47

Lampiran 8. Hubungan headloss per 100 m dengan debit dan jumlah penduduk ... 47

Lampiran 9. Jalur Penanaman pipa jaringan distribusi air PDAM Tirta Pakuan ... 50

Lampiran 10. Foto-foto kegiatan pengukuran... 51

1

I. PENDAHULUAN

1.1

LATAR

BELAKANG

Air merupakan salah satu sumberdaya alam yang ketersedianya melimpah baik yang berasal dari air hujan, air permukaan, dan air tanah. Air banyak dibutuhkan oleh berbagai macam kegiatan baik yang dilakukan oleh manusia maupun makhluk hidup lain. Pemanfaatan air harus bijaksana sehingga dapat dimanfaatkan secara berkesinambungan. Dari segi kuantitas jumlah minimum air yang dikonsumsi harus tercapai sedangkan dari segi kualitas harus memenuhi standar kualitas tertentu (Dharmasetiawan 2004).

Air bersih merupakan kebutuhan dasar bagi manusia sehingga menjadi hal wajar jika sektor air bersih mendapat prioritas dalam penanganan dan pemenuhanya (Agustina 2007). Sebagai kebutuhan dasar, distribusi air harus dipastikan sampai kepada yang membutuhkan sehingga diperlukan jaringan suplai air bersih yang sesuai dengan kebutuhan pengguna baik domestik maupun industri. Jaringan suplai air bersih dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu jaringan dengan sistem tertutup atau bertekanan dan jaringan dengan saluran terbuka. Jaringan dengan sistem bertekanan pada umumnya berupa sistem perpipaan dan dikelola oleh Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) dan jaringan dengan sistem terbuka dikelola oleh masyarakat baik secara individu maupun kelompok.

Kehadiran PDAM di Indonesia dimungkinkan melalui Undang-Undang No. 5 Tahun 1962 sebagai kesatuan milik Pemda yang memberikan jasa pelayanan dan menyelenggarakan kemanfaatan umum di bidang air minum. Dalam pelaksanaan proses distribusi air bersih, PDAM memiliki beberapa permasalahan yang mengurangi tingkat efisiensi distribusi seperti kehilangan tekanan, kebocoran, maupun masuknya kontaminan dari luar. Menurut Paturahman (2009) menyatakan bahwa PDAM Tirta Pakuan mendapatkan beberapa keluhan dari pelanggan berupa keluhan teknis dan non-teknis. Keluhan teknis merupakan keluhan yang disebabkan oleh pipa distribusi atau pipa dinas bocor, kebocoran sekitar meter, persil bocor, galian belum rapi, air mengalir kecil, air keruh, air tidak mengalir, meteran buram, stop cock atau gate valve rusak, pemindahan letak meter, meteran air macet, kaca meter rusak, meter hilang, gangguan angka meter, dan tidak ada segel. Sedangkan keluhan non teknis dapat disebabkan oleh petugas yang tidak ramah, pembacaan stand meter, dan penetapan golongan tarif yang tidak tepat. Pada umumnya permasalahan tersebut dialami hampir oleh setiap PDAM yang ada di Indonesia.

Keluhan yang disampaikan kepada PDAM Tirta Pakuan merupakan suatu peluang yang baik untuk dapat memperbaiki kinerja PDAM saat ini dan menemukan suatu cara untuk menyelesaikan permasalahan PDAM dengan efektif dan efisien. Dengan hal tersebut, diharapkan PDAM dapat memenuhi kebutuhan dan keinginan pelanggan sehingga menumbuhkan tingkat kepercayaan masyarakat akan produk dan layanan PDAM Tirta Pakuan.

PDAM Tirta Pakuan memiliki enam zona pelayanan yang berada pada topografi yang berbeda-beda. Hal ini menuntut untuk menerapkan sistem yang tepat untuk distribusi air bersih. Ketepatan dalam menentukan sistem yang distribusi dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya yaitu: topografi, kebutuhan masyarakat, debit aliran, tekanan, dan kecepatan aliran. Dalam pelaksanaanya, PDAM Tirta Pakuan menggunakan sistem bertekanan atau sistem perpipaan. Sistem ini dimaksudkan untuk menghindari masuknya kontaminan dari luar.

Penerapan sistem bertekanan harus seseuai dengan rancangan berdasarkan kebutuhan masyarakat dan hidrolika dari sistem tersebut. Oleh karena itu, faktor-faktor yang mempengaruhi berjalanya suatu sistem jaringan distribusi air minum, seperti debit aliran, kecepatan aliran, dan

2

kondisi tekanan aliran perlu diperhatikan dan dilakukan pengukuran secara berkala. Hasil dari analisis ini dapat dijadikan dasar usulan rekomendasi pengelolaan sistem distribusi yang tepat.

1.2 TUJUAN

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kehilangan head pada pipa distribusi jaringan suplai air bersih PDAM Tirta Pakuan yang meliputi:

1. Kehilangan head pada pipa penyaluran

2. Kehilangan head pada pipa distribusi yaitu pada sambungan, reducer, belokan, dan pembagi 3. Kehilangan head pada sambungan pelayanan

3

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 SISTEM DISTRIBUSI AIR BERSIH

Sistem infrastruktur merupakan pendukung utama fungsi sistem sosial dan ekonomi dalam kehidupan masyarakat. Sistem infrastruktur didefinisikan sebagai fasilitas-fasilitas atau struktur-struktur dasar, peralatan-peralatan, instalasi-instalasi yang dibangun dan yang dibutuhkan untuk berfungsinya sistem sosial dan ekonomi masyarakat (Agustina 2007).

Pengertian air bersih menurut Permenkes RI No 416/Menkes/PER/IX/1990 adalah air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari dan dapat diminum setelah dimasak sedangkan pengertian air minum menurut Kepmenkes RI No 907/MENKES/SK/VII/2002 adalah air yang melalui proses pengolahan atau tanpa proses pengolahan yang memenuhi syarat kesehatan (bakteriologis, kimiawi, radioaktif, dan fisik) dan dapat langsung diminum

Sistem penyediaan air bersih merupakan salah satu sistem infrastruktur yang dapat menjadi faktor penentu kebijakan perkembangan suatu daerah atau kawasan. Sistem jaringan air bersih dibuat untuk memenuhi kebutuhan air bersih penduduk suatu kota sehingga dapat dilihat bahwa pemenuhan kebutuhan air bersih memegang peranan penting dalam perkembangan suatu kota. Apabila fasilitas infrastruktur telah terbangun secara benar, dan penyediaan pelayanan umum telah terjamin sesuai dengan rencana yang ditetapkan, maka pola perkembangan masyarakat dapat dikendalikan secara efektif.

Pada masa lalu dimana daya dukung alam masih baik, manusia dapat mengkonsumsi air dari alam secara langsung. Sejalan dengan penurunan daya dukung alam, menurun pula ketersediaan air yang dapat dikonsumsi secara langsung dari alam. Untuk itu, manusia berupaya mengolah air yang tidak memenuhi standar kualitasnya menjadi air yang memenuhi standar kualitas yang ada. Upaya ini dilakukan dengan membuat suatu sistem penyediaan air minum (Dharmasetiawan,2004).

Secara umum, sistem penyediaan air minum terdiri atas dua jenis, yaitu sistem produksi dan sistem distribusi. Sistem produksi mempunyai peranan dalam mengambil air dari alam. Sumber air yang digunakan dalam sistem produksi berasal dari sungai, danau, mata air, dan dapat berasal dari air tanah menggunakan sumur bor. Air yang berasal dari alam tidak langsung disalurkan kepada masyarakat melainkan melalui tahapan pengolahan hingga air layak dikonsumsi oleh masyarakat. Proses distribusi dilakukan dengan cara manual yaitu menggunakan tangki yang membawa air dari tempat penampungan sampai ke konsumen, sistem saluran terbuka, dan sistem saluran tertutup atau dengan sistem perpipaan. Distribusi air bersih menggunakan tangki biasanya digunakan untuk memenuhi kebutuhan masyarakat yang bersifat insidental. Sistem distribusi air bersih dengan saluran terbuka biasanya dikelola oleh masyarakat secara swadaya sedangkan sistem bertekanan digunakan oleh instansi penyedia air bersih seperti PDAM. Pada umumnya, proses distribusi dilakukan dengan saluran tertutup. Hal ini dimaksudkan untuk menghindari terjadinya kontaminasi air yang mengalir di dalam pipa. Menurut Dharmasetiawan (2004), sistem distribusi dengan sistem perpipaan lebih mudah dialirkan karena adanya tekanan air.

Sistem distribusi air bersih mempunyai beberapa komponen penting, diantaranya yaitu reservoir atau penampungan air, sistem perpipaan, dan sistem sambungan pelanggan. Reservoir merupakan bangunan yang digunakan untuk menampung air sementara sebelum didistribusikan kepada pelanggan. Lama penyimpanan air di dalam reservoir disesuaikan dengan tingkat pemakaian air dari pelanggan. Kontruksi reservoir juga dibuat sedemikian rupa sehingga air ditampung tidak mengalami kontaminasi. Sistem perpipaan merupakan rangkaian pipa yang menghubungkan antara

4

reservoir dengan pelanggan. Sistem perpipaan mempunyai hirarki berdasarkan jumlah air yang dibawa. Hirarki pada sistem perpipaan berupa pipa induk, pipa sekunder/tersier/retikulasi, dan pipa pipa pelayanan. Sistem sambungan pelanggan merupakan akhir dari sistem perpipaan. Sistem sambungan pelanggan digunakan sebagai acuan untuk menentukan kapasitas pipa yang melayani.

Dalam sistem perpipaan, terdapat beberapa aksesoris yang diperlukan untuk kegiatan penyambungan. Aksesoris dalam sistem perpipaan terdiri atas katup, meter air, dan reducer. Katup digunakan untuk kegiatan penyambungan baik sesama pipa induk, pipa retikulasi, pipa pelayanan, maupun menghubungkan antar jenis pipa. Fungsi serupa juga terdapat pada reducer. Meter air digunakan untuk kegiatan pengukuran. Pemasangan meter air dapat diletakan setelah pompa atau outlet gravitasi, dan pada zona pelayanan. Keakuratan meter air dipengaruhi oleh tingkat turbulensi aliran sehingga pemasanganya harus sedemikian rupa agar tidak terganggu.

Metode pendistribusian air dibedakan menjadi tiga berdasarkan kondisi topografi dari sumber air dan posisi para konsumen berada. Metode yang dipakai adalah cara gravitasi, cara pemompaan, dan cara gabungan. Cara gravitasi digunakan apabila elevasi sumber air mempunyai perbedaan cukup besar dengan elevasi daerah pelayanan, sehingga tekanan yang diperlukan dapat dipertahankan. Cara pemompaaan digunakan untuk menaikan tekanan sehingga air dapat terdistribusi. Sistem ini digunakan apabila elevasi antara sumber air dan daerah pelayanan tidak memberikan tekanan yang cukup. Cara gabungan digunakan untuk mempertahankan tekanan yang diperlukan selama periode pemakaian tinggi dan pada kondisi darurat.

Sumber: (Agustina 2005)

Gambar 2. a. Sistem penyaluran air dengan gravitasi, b. Sistem penyaluran air dengan pompa, dan c. Sistem penyaluran air gabungan

5

Menurut Houghtalen et all (2010), pola jaringan distribusi terdiri atas dua jenis, yaitu sistem bercabang (branch) dan sistem loop. Sistem bercabang mengalirkan air pada arah yang sama, jaringan pipa tidak berhubungan, dan mempunyai dead-end. Pada sistem loop, air mengalir dalam dua arah, pipa saling berhubungan, dan tidak memiliki dead-end. Sistem jaringan perpipaan air bersih merupakan salah satu upaya untuk memenuhi kebutuhan air bersih masyarakat. Dalam perencanaan dan pengoperasianya, sistem perpipaan digunakan apabila kondisi topografi tidak memungkinkan untuk dibangun open channel. Meskipun demikian, jaringan perpipaan harus memperhatikan daya tahan pipa terhadap tekanan, kemudahan pemasangan, lokasi jalur pipa, peletakan pipa, dan biaya investasi.

2.2 KINERJA JARINGAN

Tingkat efisiensi dan keefektifan suatu jaringan air bersih berpengaruh terhadap target pelayanan. Menurut Agustina (2004), efisiensi meliputi bagaimana suatu sistem penyediaan air bersih dapat dengan optimal memberikan pelayanan, sedangkan efektifitas meliputi bagaimana suatu target pelayanan dapat terpenuhi. Secara garis besar, pada penelitian ini menitikberatkan pada hidrolika jaringan berupa debit, tekanan dan kemampuan sistem dalam memenuhi kebutuhan konsumen.

Kinerja penyediaan air bersih sangat terkait dengan kualitas dan kuantitas air yang dapat dinikmati oleh konsumen sebagai pengguna jasa. Selain itu, kriteria teknis dan standar desain yang berlaku dalam perencanaan sistem penyediaan air bersih mencakup ketersediaan air, standar tekanan 1.2 - 2 bar, kuantitas yang memadai, dan kualitas air yang memenuhi standar penting diperhatikan dalam mendukung kinerja jaringan.

Kuantitas air bersih ditentukan dari ketersediaan air baku. Hal ini menunjukan bahwa air baku digunakan untuk memenuhi kebutuhan sesuai dengan kebutuhan daerah dan jumlah penduduk yang dilayani. Syarat kuantitas air juga dapat ditinjau dari standar debit air bersih yang dialirkan kepada konsumen sesuai dengan jumlah kebutuhan air bersih. Kebutuhan air bersih masyarakat bergantung pada letak geografis, kebudayaan, tingkat ekonomi, dan skala perkotaan tempat tinggalnya. Besarnya konsumsi air berdasarkan kategori kota dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Konsumsi air berdasarkan kategori kota

Kategori kota Jumlah penduduk (orang) Konsumsi air (lt/org/hari)

Metropolitan > 1.000.000 210

Besar 500.000 - 1.000.000 170

Sedang 100.000 - 500.000 150

Kecil 20.000 - 100.000 90

Sumber: Kimpraswil, 2003

Sistem kinerja jaringan didesain untuk membawa suatu kecepatan dan tekanan aliran tertentu. Dalam hal ini harus memperhatikan dimensi dan karakteristik pipa harus diperhatikan, sehingga kuantitas aliran dapat terpenuhi. Pipa sebagai komponen utama yang berfungsi menyalurkan air dari reservoir kepada pelanggan dapat dibedakan menjadi beberapa jenis.

1. Jenis-jenis pipa berdasarkan materialnya

Berdasarkan jenis materialnya, pipa dibedakan menjadi dua jenis, yaitu pipa yang berasal dari logam dan non-logam. Pipa logam dapat berupa pipa baja, pipa besi tulang, ductile cost iron pipe (DCIP), galvanized iron pipe (GIP), cost iron pipe (CIP), dan pipa logam campuran (metal/alloy). Pipa non-logam terdiri atas pipa beton, pipa PVC (poly vinyl chloride), Pipa fiber glass (GRP = Glass fiber reinforced pipe), pipa asbes semen, dan pipa PE (Poly ethylene).

6

2. Jenis pipa berdasarkan bentuk melintangnya

Jenis pipa berdasarkan bentuk melintangnya dibedakan menjadi dua jenis yaitu pipa bulat dan pipa bulat telur. Pipa bulat biasanya digunakan untuk air bersih atau air minum sedangkan pipa bulat telur (elips) digunakan untuk air buangan.

3. Jenis pipa berdasarkan bentuk ujungnya

Berdasarkan bentuk ujungnya, jenis pipa terdiri atas flanged end pipe (pipa ujung flens), Bell and plain pipe (pipa ujung bell dan spigot), Screwed end pipe (pipa ujung ulir), dan double plain end pipe (pipa ujung rata). Pipa ujung flens terbuat dari baja dan memiliki diameter yang besar. Pipa ujung bell dan spigot umunya jenis PVC atau DCIP. Pipa ujung ulir biasanya jenis GIP dan memiliki diameter yang kecil. Pipa ujung rata terdiri atas pipa ujung rata biasa, ujung rata dengan lidah, dan ujung rata dengan takikan.

(a) (b)

Sumber: (http://www.chinaflagpoles.net/)

Gambar 3. a. Pipa stainless steel untuk distribusi air minum dan b. Aksesoris pipa untuk kegiatan penyambungan

Dalam perencanaan distribusi air bersih, kriteria hidrolika berpengaruh terhadap pemilihan jenis pipa. Sebagai contoh dalam perencanaan distribusi air siap minum. Pada distribusi air siap minum, pipa yang harus digunakan adalah jenis stainless steel. Begitu pula untuk aksesorisnya. Gambar 2 menunjukan pipa dan aksesorisnya berjenis stainless steel yang digunakan untuk distribusi air siap minum.

Dalam merancang jaringan distribusi air bersih, perlu memperhatikan karakteristik dari komponen yang akan digunakan. Tabel 1 menunjukan bahwa setiap jenis pipa mempunyai koefisien yang berbeda-beda. Koefisien kehilangan tekanan ini berpengaruh terhadap kehilangan head pada jaringan distribusi. Menurut Kodoatie (2005) karakteristik pipa mempunyai koefisien geseran Hazen-William yang berbeda-beda. Besarnya nilai koefisien pipa dapat dilihat pada Tabel 2.

7

Tabel 2. Koefisien kehilangan tekanan minor

No. Perlengkapan Pipa KL No. Perlengkapan Pipa KL

1. Ujung Pipa Masuk 9. Radius Bend 90o

Bentuk Lonceng Ujung Bulat Ujjung Tajam Kerucut 0.03-0.05 0.20-0.25 0.50 0.78 Radius/D =4 Radius/D =2 Radius/D =1 0.160-0.18 0.190-0.25 0.350-0.40

2. Konstraksi Tajam 10. Bend

D2/D1=0,80 D2/D1=0,50 D2/D1=0,20 0.18 0.37 0.49

θ = 15o θ = 30o θ = 45o θ = 60o θ = 90o

0.05 0.10 0.20 0.35 0.80

3. Konstraksi Kerucut 11. Tee

D2/D1=0,80 D2/D1=0,50 D2/D1=0,2 0.05 0.07 0.08 Tee-y Tajam 0.35 0.80

4. Pembesaran Tajam 12. Cross

D2/D1=0,80 D2/D1=0,50 D2/D1=0,2 0.16 0.57 0.92 Mulus Tajam 0.50 0.75

5. Pembesaran-kerucut 13. 45o

D2/D1=0,80 D2/D1=0,50 D2/D1=0,2 0.03 0.08 0.13 Tee-y Tajam 0.50 0.50 6. Gate-Valve terbuka 14. Check valve

2/3 terbuka ½ terbuka ¼ terbuka 1.10 4.80 27.00 Konensial Mulus (Clearway) Bola 4.00 1.50 4.50 7. Globe Valve-terbuka 10.00 15. Butterfly

Valve-terbuka 1.20

8. Angle Valve-terbuka 4.30 Foot Valve-hinged Foot Valve-topet

2.25 12.50 Sumber: (Dharmasetiawan 2004)

Tabel 3. Besarnya nilai koefisien geseran Hazen-William (CH)

No. Karakteristik pipa CH (koefisien geseran

Hazen-William) 1 Pipa baru dan kondisi memuaskan untuk cast iron dan pipa baja

dengan lining bituminous sentrifugal, pipa beton sentrifugal, pipa asbes semen, pipa plastik, pipa kaca

140

2 Pipa lama dengan kondisi seperti di atas, dipasang dengan baik dengan diameter > 24 inch

130 3 Pipa dengan sambungan mortar semen (cemen mortar-lined

pipe), diameter < 24 inch dengan pemasangan biasa; papan kayu; pipa cast iron yang dicelup dalam air tir baik pipa baru maupun ppa lama dalam air yang tidak aktip

120

4 Pipa lama tidak ada liningnya atau pipa cast iron yang dicelup dalam tir dengan kondisi baik

100 5 Pipa cast iron lama dengan kondisi lubang-lubang 10-80 Sumber: (Kodoatie 2005)

8

2.3 HIROLIKA PIPA DISTRIBUSI

Perbedaan mendasar antara aliran pada saluran terbuka dan aliran pada saluran tertutup adalah adanya permukaan yang bebas yang (hampir selalu) berupa udara pada saluran terbuka. Jadi seandainya pada pipa aliranya tidak penuh sehingga masih ada rongga yang berisi udara maka sifat dan karakteristik aliranya sama dengan aliran pada saluran terbuka. Pada kondisi penuh air, desainya harus mengikuti kaidah aliran pada pipa (Kodoatie 2005).

Dalam merancang pipa distribusi memerlukan pengetahuan tentang hubungan antara debit yang mengalir dalam pipa dan kaitanya dengan diameter pipa sehingga dapat diketahui gejala-gejala timbulnya tekanan, kehilangan energi, dan gaya-gaya lain yang timbul. Menurut Dharmasetiawan (2004), dalam menelaah aspek hidrolika kita beranggapan bahwa air adalah fluida yang mempunyai sifat incompresibel atau diasumsikan tidak mengalami perubahan volume apabila terjadi tekanan. Selain mengetahui karakterisik hidrolika diatas, karakteristik aliran juga perlu diperhatikan. Karakteristik aliran merupakan dasar hidrolika yang selanjutnya digunakan untuk kegiatan perancangan maupun kegiatan evaluasi.

Tipe aliran yang biasa kita jumpai di alam berupa aliran mantap (steady flow), aliran tidak mantap (unsteady flow), aliran merata (uniform flow), dan aliran tidak merata (non uniform flow). Fluida yang bergerak di dalam pipa pada umumnya berada dalam kondisi steady state atau air dianggap mempunyai kecepatan sama dari waktu ke waktu apabila melalui diameter yang sama. Akan tetapi, pada kenyataanya, aliran ini tidak sepenuhnya terjadi. Hal ini disebabkan oleh adanya belokan, katup, dan penyempitan pipa yang menyebabkan fenomena water hammer.

Pada umumnya dalam perancangan sistem air bersih memperhatikan dua hal yaitu kebutuhan air dan pasokan air. Kebutuhan air akan memberikan dampak pada pasokan air sehingga dari sisi pasokan air harus memperhatikan debit yang sampai pada pelangan. Perhitungan debit saluran pada aliran tetap menggunakan rumus:

(1)

A : Luas penampang melintang saluran (m2) V : Kecepatan rata-rata aliran (m/detik)

Kehilangan energi akibat gesekan disebut juga kehilangan energi primer atau major loss. Terjadi akibat adanya kekentalan zat cair dan turbulensi karena adanya kekasaran pipa dan akan menimbulkan gaya gesek yang akan menyebabkan kehilangan energi disepanjang pipa dengan diameter konstan pada aliran seragam. Kehilangan energi sepanjang satu satuan panjang akan konstan selama kekasaran dan diameter tidak berubah.

Salah satu faktor yang penting dalam menghitung hidrolika perpipaan adalah dalam hal perhitungan kehilangan tekanan. Ada beberapa rumus yang dapat digunakan dalam menghitung kehilangan tekanan, yaitu persamaan Hazen-William, persamaan Darcy Weisbach, dan persamaan De Chezy.

1. Persamaan Hazen-William

Persamaan ini umum dipakai untuk menghitung kehilangan tekanan pada pipa besar yaitu diatas 100 mm. Selain itu, persamaan Hazen-William umum digunakan karena lebih mudah dipakai. Persamaan Hazen-William secara empiris menyatakan bahwa debit yang mengalir didalam pipa adalah sebanding dengan diameter pipa (d) dan kemiringan hidrolis (S) yang dinyatakan sebagai rasio antara kehilangan tekanan (hL) terhadap panjang pipa (L) atau S= (hL/L).

Faktor C yang menggambarkan kondisi fisik dari pipa seperti kehalusan dinding dalam pipa yang menggambarkan jenis pipa dan umur. Secara umum rumus Hazen-William adalah sebagai berikut:

9

(2)

(3)

Sehingga

(4)

Keterangan

C : Koefisien Hazen-William d : Diameter pipa dalam (m) S : Kemiringan lahan hL : Headloss mayor (m)

L : Panjang pipa (m)

Nilai C (koefisien Hazen-William) berbeda untuk setiap berbagai jenis pipa. Koefisien Hazen-William dapat dilihat pada Tabel 3.

Tabel 4. Koefisien Hazen-William

No. Jenis (material) Pipa Nilai C perencanaan

1. Asbes Cement 120

2. Poly Vinil Chloride (PVC) 120-140

3. High Density Poly Ethylene (HDPE) 130 4. Medium Density Poly Ethylene (MDPE) 130

5. Ductile Cast Iron Pipe (DCIP) 110

6. Besi tuang, Cast Iron (CIP) 110

7. Galvinized Iron Pipe (GIP) 110

8. Steel Pipe (Pipa Baja) 110

Sumber : (Dharmasetiawan 2004) 2. Persamaan Darcy Weisbach

Persamaan Darcy Weisbachditurunkan secara sistematis dan menyatakan bahwa: “Kehilangan tekanan sebanding dengan kecepatan kuadrat dari aliran air, panjang pipa dan berbanding terbalik

dengan diameter”.

Secara empiris nilai faktor f ditentukan.

(5)

Keterangan

L : Panjang pipa (m) D : Diameter pipa (m) V : Kecepatan aliran (m/s) f : Faktor gesekan hL : Headloss mayor (m)

Persamaan Darcy berlaku untuk aliran laminer atau turbulen. Faktor gesekan untuk laminer dapat dihitung secara analisis sedangkan untuk aliran turbulen harus ditentukan secara empiris. Perumusan koefisien f dapat dicari dengan menggunakann beberapa metode, yaitu

10

a. Faktor gesekan pada aliran laminar Persamaan Hagen Poiseeille

(6)

Dengan menggunakan persamaan Darcy, faktor gesekan pada aliran laminer dapat ditentukan :

R R 2 2 2 2 L N 64 f VD N VD 64 g VD 64 f g VD g 64 V g 2 L D x D LV 32 f g 2 V D L f D LV 32 h                           (7) Keterangan

L : Panjang pipa (m) D : Diameter pipa (m) V : Kecepatan aliran (m/s) f : Faktor gesekan hL : Headloss mayor (m) ρ : Density (kg/m3)

γ : Berat jenis (N/m3)

μ : Viskositas (N.s/m2) b. Faktor gesekan pada aliran turbulen

Pada aliran turbulen, perhitungan tidak bisa dihitung secara analitis, tergantung pada bilangan Reynold dan kekasaran relative, dan harus ditentukan secara empiris menggunakan grafik, tabel, dan persamaan empiris. Beberapa persamaan yang digunakan untuk menentukan koefisien berdasarkan Bilangan Reynold yaitu:

Persamaan Blasius

(8)

Persamaan Blasius hanya berlaku untuk pipa licin (smooth pipe) dengan Bilangan Reynold berada pada rentang 3.000 sampai 100.000.

Persamaan Karman-Nikuradse

Persamaan Karman-Nikuradse hanya berlaku untuk Bilangan Reynold yang besar (fully turbulent) dan hanya tergantung pada kekasaran relatif.

        D 2 log 2 74 , 1 f 1  (9) Persamaan Colebrook

Persamaan Colebrook berlaku untuk sembarang pipa dan sembarang Bilangan Reynold. Dapat juga digunakan tabel yang dibuat berdasarkan persamaan Colebrook.

             f N D f _R 51 , 2 7 , 3 log 2 1  (10)

11

Grafik Moody

Faktor gesekan dapat diperkirakan dari grafik dengan absis bilangan Reynold, ordinat faktor gesekan dan parameter kekasaran relatif.

(11)

Persamaan Swamee & Jain (1976)

Persamaan Swamee & Jain berlaku untuk kekasaran relatif dari 102 sampai 106 dan berlaku untuk bilangan Reynold dari 5 x103 sampai 106

(12)

Tabel 5. Nilai ε untuk koefisien Colebrook

No. Lapisan dalam pipa Nilai dalan mm

Nilai ancar-ancar Angka

1. Kuningan 0.0015 0.0015

2. Tembaga 0.0015 0.0015

3. Beton 0.3000- 3.0000 1.2000

4. Besi tuang-tanpa pelapisan 0.1200-0.6100 0.2400

5. Besi tuang-pelapisan aspal 0.0610-0.1830 0.1200

6. Besi tuang-pelapisan semen 0.0024 0.0024

7. Galvanized iron pipe 0.0610-0.2400 0.0024

8. Pipa besi 0.0300-0.0240 0.1500

9. Welded steel pipe 0.0200-0.0910 0.0610 10. Riveted steel pipe 0.0200-0.0910 1.8100

11. PVC 0.0015 0.0015

12. HDPE 0.0070 0.0070

Sumber : (Dharmasetiawan 2004) 3. Persamaan De Chezy

Persamaan ini umum dipakai di saluran terbuka, tetapi dapat juga dipakai di jaringan perpipaan. Secara umum persaman De Chezy adalah sebagai berikut:

(13)

Keterangan

V : Kecepatan (m/s) R : Radius hidrolils pipa S : Slope hidrolis

C : koefisien Manning dimana C = R1/6/n

(14) Apabila

atau (15)

Maka

12

Tabel 6. Nilai C untuk koefisien Manning

Sumber : (Dharmasetiawan 2004)

Kehilangan energi akibat perubahan penampang dan aksesoris lainnya disebut juga kehilangan energi sekunder atau minor loss. Ada berbagai macam faktor yang mempengaruhi kehilangan tekanan, diantaranya karena fitting, seperti belokan (bends), konstraksi, perbesaran dan gate valve dengan cara pengukuran perbedaan tekanan (pressure drop) yang terjadi pada fitting. Jenis-jenis sambungan berpengaruh dalam hilangnya energi pada pipa.

Jenis-jenis fitting diantaranya: 1. Constraction

Constarction yaitu pipa yang mengalami pengurangan cross sectional area secara mendadak dari saluran dengan membentuk pinggiran yang tajam. Tekanan yang melewati pinggiran yang tajam akan semakin besar.

(a) Sudden Constraction (b) Gradual Constraction

Gambar 4. Jenis fitting- constraction

Tabel 7. Harga K akibat penyempitan tiba-tiba

D1/D2 4.00 3.50 3.00 2.50 2.00 1.50 1.10 1.00

Kc 0.45 0.43 0.42 0.40 0.37 0.28 0.01 0.00

2. Enlargement

Enlargement, pipa yang mengalami penambahan cross sectional area secara mendadak dari saluran. Tekanan yang melewatinya akan semakin kecil.

3. Long Bend

Long Bend adalah belokan panjang pada pipa dengan sudut yang melingkar dan cross sectional area yang besar sehingga tekanannya kecil.

4. Short Bend

Short Bend merupakan belokan seperti pipa long bend tetapi lebih pendek dan cross sectional area yang lebih kecil sehingga tekanannya lebih besar.

No. Lapisan dalam pipa Angka

1. Asbestos Cement Pipe 0.011

2. Tembaga 0.011

3. Pipa Beton 0.011

4. Besi Tuang 0.012

5. Galvanized Iron Pipe 0.012

6. Pipa Besi 0.012

7. Welded Steel Pipe 0.010

8. Riveted Steel Pipe 0.019

9. PVC 0.010

13

(a) Sudden Enlargement (b) Gradual Enlargement

Gambar 5. Jenis fitting-Enlargement

Tabel 8. Harga K menurut besarnya θo

θo

= 20.00 40.00 60.00 80.00

K = 0.20 0.28 0.32 0.35

Gambar 6. Jenis fitting- penyempitan 5. Elbow bend

Elbow Bend merupakan belokan pada pipa yang membentuk sudut siku-siku (90o) dengan cross sectional area yang sangat kecil sehingga akan menimbulkan efek tekanan yang sangat besar. Secara umum rumus kehilangan tekanan karena aksesoris pipa dinyatakan dengan:

(17)

Keterangan

hm : Headloss minor (m)

K : Koefisien Kehilangan tekanan minor V : Kecepatan aliran (m/s)

g : Percepatan gravitasi (m2/s) n : Jumlah aksesoris

14

III. METODE PENELITIAN

3.1 LOKASI DAN WAKTU

Penelitian dilakukan di PDAM Tirta Pakuan dimulai dari reservoir induk sampai pipa pelayanan atau pipa service pada pelanggan di Perumahan Taman Yasmin Sektor Enam. Penelitian dilakukan pada bulan Maret hingga bulan Mei 2012.

3.2 ALAT DAN BAHAN

Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini berupa data sekunder, seperangkat komputer dengan program Microsoft Excell, Google Earth, Garmin Oregon-550 , manometer, gelas ukur, alat tulis, dan alat bantu hitung. Bahan-bahan yang digunakan berupa serangkaian data primer tentang parameter hidrolika dan data sekunder meliputi:

1. Data pelanggan meliputi jumlah pelanggan dan kapasitas pemakaian air 2. Data indikator kinerja PDAM meliputi parameter operasional

3.3 METODE PENELITIAN

Metode penelitian yang dilakukan terdiri atas beberapa tahapan, yaitu 1. Studi pustaka

Metode studi pustaka digunakan untuk mempelajari dan memahami berbagai metode untuk menentukan kehilangan tekanan yang terjadi pada pipa distribusi, sambungan, belokan, reducer, dan pada pipa service.

2. Pengumpulan Data dan Informasi

Data yang diperlukan berupa data sekunder meliputi debit, tekanan, dan kecepatan aliran, jumlah pelanggan dan kapasitas pemakaian air. Informasi yang diperlukan berupa peralatan sistem suplai air bersih PDAM Tirta Pakuan.

3. Pengolahan dan Analisis Data

Pengolahan dan analisis data dilakukan di kampus IPB Dramaga dan PDAM Tirta Pakuan. Kegiatan yang dilakukan berupa identifikasi daerah layanan PDAM Tirta Pakuan, pehitungan kehilangan head, membuat hubungan kehilangan head dengan debit, dan melakukan analisis kriteria hidrolika untuk memenuhi kebutuan air pelanggan.

Tahapan pengolahan data dalam penelitian ini bertujuan untuk mengetahui nilai headloss, sehingga tahapan pertama yang dilakukan yaitu menghitung nilai debit pada jaringan pipa. Debit yang dihasilkan digunakan untuk menghitung nilai headloss menggunakan persamaan Hazen-William (4), persamaan Darcy-Weisbach (5), dan persamaaan De Chezy-Manning (16). Nilai headloss selanjutnya digunakan untuk menghitung sisa tekan dengan persamaan

(18)

Keterangan

HR : Elevasi reservoir (m)

H1 : Elevasi node n (m)

HL : Headloss pada node 1 (m)

Pada tahapan analisis data melakukan perbandingan nilai debit, tekanan, dan headloss jaringan pipa pada kondisi dilapangan dengan desain. Hasil analisis digunakan untuk evaluasi kinerja jaringan pipa sehingga dapat diketahui kelayakan sistem distribusi air yang digunakan.

15

Gambar 7. Kerangka pemikiran penelitian

Kesimpulan

Mulai

Latar belakang masalah

1. Meningkatnya kebutuhan air bersih

2. Pelayanan kebutuhan air bersih belum terpenuhi 3. Kualitas, kuantitas, dan kontinuitas air PDAM

belum memenuhi standar

4. Keluhan Pelanggan terhadap layanan PDAM

Dasar Teori

1. Standar pelayanan air bersih perkotaan 2. Analisa jaringan distribusi

Pengumpulan data

Analisa data

Hasil

Data primer

Data sekunder

Permasalahan

1. Aliran air PDAM tidak 24 jam 2. Tingginya tingkat kebocoran

3. Suplai PDAM belum memenuhi kebutuhan pelanggan

Tujuan penelitian

Mempelajari headloss mayor dan headloss minor pada jaringan distribusi air bersih

16

IV. KONDISI UMUM LOKASI PENELITIAN

PDAM Tirta Pakuan merupakan Badan Usaha Milik Daerah Kota Bogor yang bergerak di bidang distribusi air. Secara administrasi PDAM ini beralamat pada Jl. Siliwangi No. 121. Bogor. Jawa Barat. Sebagai badan usaha yang bergerak di bidang distribusi air bersih, PDAM Tirta Pakuan membagi daerah kerjanya menjadi empat Zona, yaitu zona satu, zona dua, zona tiga, dan zona empat. Hal ini dilakukan untuk meningkatkan efisiensi distribusi mengingat daerah pelayanan PDAM Tirta Pakuan adalah seluruh Kota Bogor. Tabel 9 menyajikan data mengenai jumlah penduduk dan tingkat kepadatan tiap kecamatan yang ada di kota bogor.

Tabel 9. Jumlah Penduduk dan Kepadatan Penduduk Kota Bogor Tahun 2010 No. Kecamatan

Penduduk (orang) Luas Kepadatan

penduduk (orang/km2)

jumlah % Km2 %

1 Bogor Selatan 181,392 19.09 30.81 26.00 5,887

2 Bogor Timur 95,098 10.01 10.15 8.57 9,369

3 Bogor Utara 170,443 17.94 17.72 14.95 9,619

4 Bogor Tengah 101,398 10.67 8.13 6.86 12,472

5 Bogor Barat 211,084 22.21 32.85 27.72 6,426

6 Tanah Sereal 190,919 20.09 18.84 15.90 10,134

Jumlah 950,919 100.00 118.50 100.00 8,020

Sumber: Badan Pusat Statistik,2010

Penelitian dilaksananakan di komplek Perumahan Taman Yasmin Sektor Enam. Secara administrasi Perumahan Taman Yasmin Sektor Enam berada dalam kelurahan Curug, Kecamatan Bogor Barat, Kota Bogor. PDAM Tirta Pakuan mempunyai pelanggan yang berada di komplek tersebut sebanyak 292 pelanggan. Jumlah pelanggan tersebut merupakan sebagian kecil dari jumlah total pelanggan yang mencapai 104,858 pelanggan pada Bulan Februari. Hal ini tentunya menjadi tantangan besar bagi PDAM Tirta Pakuan untuk mengembangkan jaringan distribusinya agar mampu mengakomodasi kebutuhan tiap pelangganya. Salah satu cara yang telah ditempuh yaitu dengan membagi zona distribusi air. Pembagian zona dapat dilihat pada Gambar 7.

Dalam memenuhi kebutuhan pelanggan khususnya yang berlokasi di Taman Yasmin Sektor Enam, PDAM Tirta Pakuan menerapkan sistem distribusi dengan jenis gravitasi dan menggunakan pola gabungan. Sistem gravitasi dilakukan karena perbedaan elevasi reservoir yang terletak di Jl. Padjajaran dengan lokasi Taman Yasmin Sektor Enam cukup tinggi. Reservoir terletak pada koordinat 6036’29.64” S dan 106046’33.04” T dengan elevasi 290 m diatas permukaan laut (dpl). Sedangkan Taman Yasmin Sektor Enam terletak pada koordinat 6033’38.03” S dan 106000’53.04” dengan elevasi 212 m dpl.

Jaringan distribusi PDAM Tirta Pakuan untuk pelanggan di Taman Yasmin Sektor Enam ditanam dalam tanah dan berada di samping jalan. Beberapa jalan yang dilalui oleh jaringan distribusi dri reservoir Padjajaran secara berurutan yaitu Jl. Riau, Jl Otto Iskandar Dinatta, Jl. Raya Padjajaran, Jl. Jalak Harupat, Jl. Sudirman, Jl. Gang Baru, Jl. Merdeka, Jl. Raya Cimanggu, Jl. Johar, dan Jl. Ring Road Bogor.

17

Sumber: PDAM Tirta Pakuan

18

Sistem distribusi air bersih yang ideal akan memberikan kuantitas dan kualitas air yang sama untuk semua jaringan pelayanan sehingga masing-masing pelanggan akan menerima jumlah air yang sama dengan kualitas yang sama dalam setiap periode. Dalam prakteknya dilapangan, hal ini sulit dicapai karena debit dan tekanan aliran dipengaruhi oleh topografi dan faktor hidrolika. Gambar 8 menunjukan fluktuasi debit dan tekanan harian pada Inlet Taman Yasmin Sektor Enam. Debit maksimal berada pada pukul 10.00 dengan debit 0.011 m3/s dan debit minimum berada pada pukul 00.45 dengan debit 0.004 m3/s. Tekanan tertinggi berada pada pukul 01.00 yaitu 6.778 bar dan tekanan terendah berada pada pukul 7.00 yaitu 1.185 bar. Data debit harian lebih lengkap disajikan pada lampiran 2 dan data tekanan pada lampiran 3.

Gambar 9. Kondisi debit dan tekanan sepanjang hari pada Inlet Taman Yasmin Sektor Enam berdasarkan data sekunder (Bulan Februari, 2012)

Gambar 8 menunjukan kondisi tekanan rata-rata dan debit rata-rata sepanjang hari pada Inlet Taman Yasmin Sektor Enam. Kurva di atas menunjukan hubungan tekanan dan debit dimana tekanan dalam pipa berbanding terbalik dengan debit pemakaian yaitu tekanan dalam pipa bernilai tinggi pada debit pemakaian rendah dan bernilai rendah pada debit pemakaian tinggi.

19

V. HASIL DAN PEMBAHASAN

5.1 TATA LETAK JARINGAN PIPA

Kegiatan perencanaan merupakan hal dasar dalam menentukan sistem distribusi air bersih. Menurut Dharmasetiawan (2004), kegiatan perencanaan terdiri atas dua kategori, yaitu perencanaan pada daerah yang belum ada sistem distribusi perpipaan sama sekali atau biasa disebut sebagai daerah Green Area dan perencanaan pada daerah yang sudah ada sistem distribusi air bersih dan sifat perencanaan adalah mengembangkan sistem yang sudah ada.

Jaringan perpipaan merupakan suatu rangkaian pipa yang saling terhubung satu sama lain secara hidrolis sehingga apabila pada salah satu titik pipa mengalami perubahan debit aliran maka akan berpengaruh pada pipa yang lain. Oleh karena itu, jaringan perpipaan memerlukan desain sedemikian rupa agar dapat menghindari permasalahan-permasalahan seperti perubahan debit akibat kebocoran.

Dalam prakteknya di lapangan, jaringan perpipaan yang menghubungkan reservoir Padjajaran dengan pelanggan di Taman Yasmin Sektor Enam di tanam dalam tanah dengan kriteria berbeda untuk setiap diameter. Gambar teknik penanaman pipa dapat dilihat pada Gambar 9. Skema hidraulic grade line (HGL) dan contoh tipikal sambungan dapat dilihat pada gambar 10 dan gambar 11. Skema jalur penanaman pipa disajikan pada Gambar 12 dan tipikal Inlet Taman Yasmin Sektor Enam disajikan pada Gambar 13. Pola jaringan gabungan yang diterapkan yaitu pola sistem bercabang dan sistem loop. Pola bercabang terdapat pada jaringan pipa primer yang berawal dari outlet reservoir Padjajaran sampai Inlet Taman Yasmin Sektor Enam. Sistem loop terdapat pada beberapa jaringan pipa sekunder yang berawal dari Inlet Taman Yasmin Sektor Enam sampai pada jaringan pipa pelayanan.

Gambar 10 menampilkan skema Hidroulic Grade Line (HGL) pada jaringan pipa primer yang berawal dari reservoir Padjajaran sampai pada Inlet Taman Yasmin Sektor Enam. Sketsa tersebut menunjukan perbedaan elevasi yang dimliki oleh PDAM Tirta Pakuan untuk mensuplai kebutuhan air pelanggan di Komplek Perumahan Taman Yasmin Sektor Enam. Jaringan pipa primer pada saluran distribusi jaringan suplai air bersih PDAM Tirta Pakuan untuk daerah Taman Yasmin Sektor Enam terbagi menjadi enam node. Node pertama berada pada elevasi + 267 m dpl dengan panjang pipa ruas reservoir dengan node satu adalah 1044.2 m. Data lebih lengkap disajikan pada lampiran 5. Dalam prakteknya di lapangan, jaringan perpipaan PDAM Tirta Pakuan ditanam di dalam tanah dengan kriteria tertentu. Skema jalur penanaman jaringan pipa pimer disajikan pada Gambar 12. Jalur yang di tempuh oleh jaringan pipa primer tidak sepenuhnya tertanam di dalam tanah melainkan ada yang melalui jembatan pipa. Gambar 14 meyajikan tipikal jembatan jaringan pipa primer.

Fuida yang bergerak di dalam pipa dianggap dalam kondisi uniform flow atau air dianggap mempunyai kecepatan yang konstan sepanjang apabila melalui diameter yang sama. Pada kenyataannya di lapangan kondisi yang dijelaskan dalam asumsi ini tidak terlalu selalu tercapai terutama kondisi steady flow dan uniform flow. Penyimpangan ini disebut keadaan transient yang umum terjadi pada saat awal pembukaan dan penutupan valve. Efek yang ditimbulkan disebut sebagai water hammer yang terefleksi dengan kejadian pengempisan pipa, pecahnya pipa, atau menimbulkan bunyi ketukan (Dharmasetiawan,2004).

Setiap aliran dalam pipa harus memenuhi asas kontinuitas dimana debit aliran yang masuk harus sama dengan debit yang keluar. Debit aliran dalam pipa mempunyai kecepatan yang berbeda-beda tergantung dari diameter pipanya. Pipa dengan diameter pipa lebih besar akan mempunyai

20

kecepatan lebih rendah daripada pipa dengan diameter kecil pada debit yang sama. Sistem pengaliran yang digunakan oleh PDAM Tirta Pakuan berdasarkan topografi daerah pelayanan, lokasi sumber air baku, dan struktur kota.

Jaringan perpipaan yang menghubungkan resevoir Padjajaran dengan Inlet Taman Yasmin Sektor Enam mempunyai panjang pipa 9,514.2 m dengan diameter pipa yang berbeda-beda. Pada jaringan tersebut, diameter yang digunakan bervariasi pada jarak tertentu. Jaringan pipa sekunder mempunyai diameter 100 mm dan 50 mm sedangkan diameter jaringan pipa pelayanan berukuran 10 mm. Dimensi dan jenis pipa yang digunakan disajikan pada Tabel 10. Data mengenai dimensi pipa yang beredar di pasar disajikan pada lampiran 7.

Tabel 10. Dimensi dan jenis pipa pada jaringan distribusi

Jaringan Jenis pipa Debit (m3/s) Dimensi (m)

Diameter Panjang

Pipa primer PVC

3.2274 0.900 1,044.2

0.5234 0.700 1,938.5

0.4410 0.500 1,137.5

0.0934 0.300 4,105.1

0.0632 0.200 1,288.9

Pipa sekunder PVC 0.0082 0.100 1,140.4

- 0.050 -

Pipa pelayanan PVC 0.0002 0.001 -

Berdasarkan hasil perhitungan, kebutuhan pelanggan Taman Yasmin Sektor Enam adalah 0.002 m3/s. Dengan debit tersebut maka jaringan perpipaan harus mampu mencukupi debit kebutuhan pelanggan. Hal ini diperlukan perencanaan yang sesuai agar debit yang diharapkan dapat terpenuhi. Tabel 11 menyajikan hasil perhitungan kebutuhan pelanggan Taman Yasmin Sektor Enam. Dari Tabel 11 dapat diketahui bahwa kebutuhan pelanggan yang berlokasi di Perumahan Taman Yasmin Sektor Enam dapat dipenuhi. Hal ini terlihat pada nilai rata-rata debit pada Inlet Taman Yasmin Sektor Enam lebih besar dari pada debit kebutuhan pelanggan yaitu sebesar 0.008 m3/s.

Tabel 11. Hasil perhitungan kebutuhan pelanggan

Parameter Nilai Satuan

Asumsi kebutuhan 170.000 l/org/hari

Jumlah pelanggan 292.000 pelanggan

Total pengguna 1,168.000 org

Kebutuhan pelanggan 0.002 m3/s

Qrata-rata pada Inlet Taman

Yasmin Sektor Enam 0.008 m

3

21

Gambar 10. Tipikal penanaman pipa Keterangan

: Pasir : Kerikil Skala 1 : 100 Satuan mm

a. Potongan melintang

22

Skala 1 : 42000 Satuan mm Gambar 11. Sketsa HGL untuk jalur transmisi reservoir –Inlet Taman Yasmin Sektor Enam

23

Gambar 12. Contoh tipikal sambungan pada Node 3 jaringan pipa primer Keterangan

: Gate valve

: Tee

: Socket

: Reducer

: Pipa Skala : tidak di skala

24

24

`

Gambar 13. Skema pola distribusi jarigan primer

23

23

25

Gambar 14. Tipikal Inlet Taman Yasmin Sektor Enam

Keterangan

: Gate valve : Reducer

: Tee : Pipa

: Socket : meter air

Skala : tidak di skala

26

Keterangan : 1 : Jeruji 2 : Gate valve 3 : Tanah urugan 4 : Beton 5 : Pasir Gambar 15. Tipikal

27

5.2

HEADLOSS

Headloss pada pipa dibedakan menjadi dua macam yaitu headloss mayor dan headloss minor. Headloss mayor terjadi akibat gesekan pada jaringan pipa sedangkan headloss minor terjadi akibat adanya aksesoris pada jaringan pipa. Perhitungan headloss dapat dilakukan dengan persamaan Hazen-William(4), Darcy-Weisbach(5), dan De Chezy-Manning(16). Hal ini dilakukan agar dapat melakukan perbandingan nilai headloss. Pada perhitungan yang dilakukan pada Inlet Taman Yasmin Sektor Enam berdasarkan data sekunder dengan persamaan Hazen-William menggunakan koefisien C = 120, diperoleh nilai headloss mayor 0.39 m. Perhitungan dengan persamaan Darcy-Weisbach diperoleh nilai headloss mayorsebesar 0.63 m. Perhitungan dengan persamaan De Chezy-Manning diperoleh nilai headloss mayor 0.38 m. Perhitungan terhadap headloss minor menggunakan asumsi 10% dari nilai headloss mayor sehingga diperoleh nilai headloss minor untuk setiap persamaan 4, 5, dan 16 masing-masing 0.04 m, 0.06 m, dan 0.04 m. Data lebih lengkap tersaji pada lampiran 4.

Nilai headloss sebanding dengan besarnya debit dan panjang pipa suatu jaringan dan berbanding terbalik dengan diameter pipa yang digunakan. Perbedaan hasil perhitungan tiga persamaan diatas terjadi karena perbedaan prinsip dari masing-masing persamaan. Persamaan Hazen-William dan De Chezy-Manning mempunyai nilai hampir sama akan tetapi berbeda cukup tinggi dengan persamaan Darcy-Weisbach. Perbandingan nilai headloss dapat dilihat pada Gambar 15.

Gambar 16. Kurva perbandingan headloss

Besarnya nilai headloss erat kaitanya dengan debit aliran, diameter pipa dan panjang pipa. Pada Gambar 15 menunjukan hubungan nilai headloss dengan debit pada Inlet Taman Yasmin sektor Enam. Dari kurva di atas dapat dilihat bahwa nilai headloss akan meningkat seiring dengan kenaikan debit aliran. Nilai headloss berdasarkan persamaan Darcy-Weisbach mempunyai nilai lebih tinggi dibandingkan nilai headloss berdasarkan persamaan Hazen-William dan De Chezy-Manning. Hal ini dikarenakan nilai headloss berdasarkan persamaan Darcy-Weisbach dipengaruhi oleh beberapa faktor. Menurut Houghtalen et all (2010) persamaan Darcy-Weisbach sangat erat kaitanya dengan jenis aliran, kecepatan aliran dalam pipa, dimensi, dan panjang pipa sehingga terjadinya ketidakseragaman pada faktor tersebut berpengaruh pada nilai headloss yang dihasilkan.

28

Berdasarkan hasil perhitungan, nilai headloss pada tiap ruas jaringan pipa primer berbeda-beda. Hal ini dikarenakan perbedaan parameter yang digunakan dalam perhitungan berupa diameter, panjang pipa, dan kemiringan jaringan. Hasil perhitungan headloss menggunakan persamaan Hazen-William pada jaringan pipa primer, jaringan pipa sekunder, dan jaringan pipa pelayanan disajikan pada Tabel 12, 13, dan 14.

Tabel 12. Hasil perhitungan headloss tiap ruas jaringan pipa primer Ruas Diameter

(m)

Panjang pipa

(m) Debit (m

3_/s) Headloss

(m)

Headloss (m/100 m)

R-N1 0.9 1,044.2 0.323 23.05 2.21

N1-N2 0.7 1,938.5 0.052 5.02 0.26

N2-N3 0.5 1,137.5 0.044 11.03 0.97

N3-N4 0.3 4,105.1 0.009 27.10 0.66

N4-N5 0.2 174.0 0.006 4.01 2.30

N5-N6 0.2 1,114.9 0.003 8.03 0.72

Total 9,514.2 78.24 0.82

Tabel 13. Hasil perhitungan headloss tiap ruas jaringan pipa sekunder

Ruas Diameter (m) Panjang pipa (m) Debit (m3/s) Headloss (m)

I-S1

0.1

99.8

0.020

8.01

S1-S2

0.1

44.4

0.018

3.00

S1-S6

0.1

154.9

0.007

2.01

S6-S7

0.1

82.3

0.007

1.00

S6-S8

0.1

88.4

0.021

8.01

S7-S3

0.1

48.6

0.009

1.00

S3-S5

0.1

97.2

0.006

1.00

Tabel 14. Hasil perhitungan headloss pada jaringan pipa pelayanan

Pelanggan

Diameter (m) Panjang pipa (m) Debit (m3/s) Headloss

Pelanggan 1

0.01

3.17

0.0003

2.57

Pelanggan 2

0.01

3.56

0.0003

2.22

Pelanggan 3

0.01

3.20

0.0003

2.23

Pelanggan 4

0.01

5.03

0.0002

2.34

Pelanggan 5

0.01

3.55

0.0002

1.52

Pelanggan 6

0.01

7.10

0.0002

2.58

Pelanggan 7

0.01

6.89

0.0002

2.67

Rata-rata

0.0002

2.41

Berdasarkan hasil perhitungan di atas, nilai headloss pada jaringan pipa distribusi berbeda-beda. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa perbedaan nilai headloss tersebut dikarenakan perbedaan nilai parameter yang digunakan, yaitu diameter pipa, panjang pipa, dan kemiringan jaringan. Nilai headloss tertinggi pada jaringan pipa primer terdapat pada ruas N4-N5 yaitu 2.30 m /100 m dan headloss terendah terdapat pada ruas N1-N2 yaitu 0.26 m/100 m sehingga diperoleh nilai headloss total jaringan pipa primer adalah 0.82 m/100 m. Pada jaringan pipa sekunder, headloss tertinggi terdapat pada ruas I-S1 yaitu 8.01 m dan headloss terendah terdapat pada ruas S7-S3 yaitu 1.00 m. Pada jaringan pipa pelayanan, nilai headloss tertinggi terdapat pada pelanggan 7 yaitu 2.67 m dan headloss terendah terdapat pada pelanggan 5 yaitu 1.52 m. Nilai headloss tiap 100 m disajikan pada Tabel 15, 16, dan 17.

29

Tabel 15. Hasil perhitungan headloss tiap 100 m menggunakan persamaan Hazen-William pada jaringan pipa primer

Daerah pelayanan

Jumlah penduduk

Debit (m3/s)

Diameter (m)

0.9 0.7 0.5 0.3 0.2 0.1

Headloss (m/100 m)

Bogor Selatan 181392 0.35 0.04 0.13 0.66 7.88 56.71 1653.15 Bogor Timur 95098 0.19 0.01 0.04 0.20 2.38 17.17 500.59 Bogor Utara 17044 0.34 0.03 0.11 0.59 7.02 50.54 1473.29 Bogor Tengah 101398 0.20 0.01 0.04 0.22 2.68 19.34 563.67 Bogor Barat 211084 0.42 0.05 0.17 0.87 10.44 75.07 2188.33 Tanah Sereal 190919 0.38 0.04 0.14 0.72 8.67 62.34 1817.35

Tabel 16. Hasil perhitungan headloss tiap 100 m menggunakan persamaan Darcy-Weisbach pada jaringan pipa primer

Daerah pelayanan

Jumlah penduduk

Debit (m3/s)

Diameter (m)

0.9 0.7 0.5 0.3 0.2 0.1

Headloss (m/100 m)

Bogor Selatan 181392 0.35 0.02 0.08 0.40 4.75 34.14 1025.98 Bogor Timur 95098 0.19 0.01 0.02 0.11 1.30 9.38 281.99 Bogor Utara 17044 0.34 0.02 0.07 0.35 4.19 30.14 905.86 Bogor Tengah 101398 0.20 0.01 0.02 0.13 1.48 10.67 320.60 Bogor Barat 211084 0.42 0.03 0.11 0.54 6.43 46.23 1389.36 Tanah Sereal 190919 0.38 0.03 0.09 0.44 5.26 37.82 1136.59 Tabel 17. Hasil perhitungan headloss tiap 100 m menggunakan persamaan De Chezy-Manning pada

jaringan pipa primer Daerah

pelayanan

Jumlah penduduk

Debit (m3/s)

Diameter (m)

0.9 0.7 0.5 0.3 0.2 0.1

Headloss (m/100 m)

Bogor Selatan 181392 0.35 0.02 0.09 0.53 8.07 70.14 2827.79 Bogor Timur 95098 0.19 0.01 0.02 0.15 2.22 19.28 777.24 Bogor Utara 17044 0.34 0.02 0.08 0.47 7.12 61.93 2496.72 Bogor Tengah 101398 0.20 0.01 0.03 0.17 2.52 21.92 883.63 Bogor Barat 211084 0.42 0.03 0.12 0.72 10.93 94.98 3829.32 Tanah Sereal 190919 0.38 0.03 0.10 0.58 8.94 77.70 3132.63

Berdasarkan hasil perhitungan pada Tabel 15, 16, dan 17 diketahui bahwa pada debit yang sama, nilai headloss per 100 m bertambah besar apabila diameter pipa yang digunakan semakin kecil. Tabel 15, 16, dan 17 menyajikan besarnya nilai headloss yang terjadi apabila menggunakan pipa PVC dengan seluruh diameter jaringan pipa primer seragam. Pada kenyataanya di lapangan, pemasangan pipa pada jaringan pipa primer tidak seragam. Hal ini disesuaikan dengan kebutuhan pelanggan dan untuk efisiensi biaya. Kurva hubungan debit dengan headloss per 100 m disajikan pada gambar 16, 17, dan 18.

30

Gambar 17. Hubungan debit dengan headloss per 100 m berdasarkan persamaan Hazen-William

31

Gambar 19. Hubungan debit dengan headloss per 100 m berdasarkan persamaan De Chezy-Manning Gambar 17, 18, dan 19 menyajikan hubungan debit dengan headloss berdasarkan persamaan Hazen-William, Darcy-Weisbach, dan De Chezy-Manning pada jaringan pipa primer. Dari ketiga gambar di atas terlihat bahwa besarnya nilai headloss akan meningkat seiring dengan meningkatnya debit. Selain itu, dari gambar di atas terlihat bahwa diameter yang lebih besar mempunyai nilai headloss lebih kecil dibandingkan dengan diameter yang lebih kecil. Hubungan debit dengan headloss per 100 m pada diameter 0.3 m, 0.2 m, dan 0.1 m disajikan pada lampiran 8.

Gambar 20. Hubungan headloss per 100 m dengan kemiringan jaringan pipa (gradient) pada jaringan pipa sekunder

32

Gambar 19 menyajikan hubungan headloss dengan kemiringan jaringan pipa (gradient) pada jaringan pipa sekunder. Nilai gradient diperoleh dari perbandingan antara perbedaan elevasi dengan panjang pipa. Dari Gambar 19 dapat diketahui bahwa nilai headloss akan meningkat seiring dengan meningkatnya nilai gradient.. Dari gambar 19 diperoleh persamaan regresi polinomial yaitu y = -0.002x2 + 0.030x – 0.017 menyatakan hubungan antara headloss dengan gradient. Persamaan tersebut sesuai untuk analisis regresi dimana nilai R2 lebih dari 67.50 % yaitu 0.894 dan 1.

Head statis yang dimiliki PDAM Tirta Pakuan untuk memenuhi kebutuhan pelanggan pada Taman Yasmin Sektor Enam adalah 80 m. Nilai head statis selanjutnya digunakan untuk menentukan nilai sisa tekan. Sisa tekan merupakan salah satu dasar untuk menentukan suatu sistem distribusi. Sisa tekan menentukan kelayakan suatu sistem distribusi dapat dilaksanakan dengan sistem gravitasi atau dengan sistem pompa. Menurut Dinas Pekerjaan umum, syarat minimum untuk memakai sistem

gravitasi yaitu mempunyai sisa tekan ≥ 10 m atau memiliki tekanan ≥ 1 bar. Berdasarkan hasil

perhitungan, sisa tekan yang ada pada Inlet Taman Yasmin Sektor Enam adalah 1.76 m. Dengan nilai sisa tekan tersebut maka sistem gravitasi yang dipakai oleh PDAM Tirta Pakuan untuk memenuhi kebutuhan pelanggan di Perumahan Taman Yasmin Sektor Enam layak.

5.3 DEBIT DAN TEKANAN

Debit merupakan salah satu parameter yang digunakan untuk menghitung nilai headloss. Pada jaringan perpipaan terjadi perbedaan debit pada jaringan pipa primer, jaringan pipa sekunder, dan jaringan pipa pelayanan. Perbedaan ini disebabkan oleh perbedaan dimensi jaringan pipa. Besarnya nilai debit pada jaringan pipa primer dan jaringan pipa sekunder disajikan pada Tabel 18 dan 19.

Tabel 18. Hasil perhitungan debit tiap ruas pada jaringan pipa primer Ruas Diameter

(m)

Panjang pipa

(m) Elevasi (m) Slope

Kecepatan

(m/s) Debit (m

3_/s)

R-N1 0.9 1,044.2 267 0.022 0.51 0.322

N1-N2 0.7 1,938.5 262 0.003 0.14 0.052

N2-N3 0.5 1,137.5 251 0.009 0.23 0.044

N3-N4 0.3 4,105.1 224 0.007 0.13 0.009

N4-N5 0.2 174.0 220 0.023 0.20 0.006

N5-N6 0.2 1,114.9 212 0.007 0.11 0.003

Tabel 19. Hasil perhitungan debit tiap ruas pada jaringan pipa sekunder Ruas Diameter

(m)

Panjang pipa

(m) Elevasi (m) Slope

Kecepatan

(m/s) Debit (m

3_/s)

I-S1 0.1 99.8 204 0.08 2.55 0.020

S1-S2 0.1 44.4 201 0.07 2.33 0.018

S1-S6 0.1 154.9 202 0.01 0.95 0.007

S6-S7 0.1 82.3 201 0.01 0.92 0.007

S6-S8 0.1 88.4 194 0.09 2.73 0.021

S7-S3 0.1 48.6 200 0.02 1.23 0.009

S3-S5 0.1 97.2 199 0.01 0.84 0.006

Dari Tabel 18 dan Tabel 19 dapat diketahui bahwa debit pada masing-masing ruas berbeda. Perbedaan ini disebabkan oleh perbedaan slope dan dimensi pipa yang digunakan. Debit tertinggi pada jaringan pipa primer terdapat pada ruas Reservoir(R) - Node 1(N1) yaitu 0.322 m3/s dan debit terendah pada Node 5(N5) – Node 6(N6) yaitu 0.003 m3/s. Pada jaringan pipa sekunder, debit

33

tertinggi terdapat pada ruas Sekunder 6(S6) – Sekunder 8(S8) yaitu 0.021 m3/s dan debit terendah terdapat pada ruas Sekunder 3(S3) – Sekunder 5(S5) yaitu 0.006 m3/s. Debit rata-rata hasil pengukuran pada jaringan pipa pelayanan yaitu 0.0002 m3/s. Hasil pengukuran lebih lengkap disajikan pada Tabel 20.

Tabel 20. Hasil pengukuran debit pada jaringan pipa pelayanan

Pelanggan

Diameter (m) Panjang pipa

(m) Elevasi (m) Debit (m

3_/s)

Pelanggan 1

0.01

3.17

200

0.0003

Pelanggan 2

0.01

3.56

200

0.0003

Pelanggan 3

0.01

3.20

196

0.0003

Pelanggan 4

0.01

5.03

199

0.0002

Pelanggan 5

0.01

3.55

198

0.0002

Pelanggan 6

0.01

7.10

196

0.0002

Pelanggan 7

0.01

6.89

185

0.0002

Debit rata-rata berdasarkan data sekunder pada Inlet Taman Yasmin Sektor Enam adalah 0.008 m3/s. Hal ini masih berada di atas debit yang seharusnya ada untuk memenuhi kebutuhan pelanggan yaitu 0.002 m3/s. Dengan debit 0.008 m3/s maka diperoleh nilai kecepatan pada titik ini adalah 1.044 m/s. Nilai kecepatan pada titk ini masih berada dalam kriteria perencanaan. Menurut Dharmasetiawan (2004), asumsi kecepatan dalam perencanaan berada dalam rentang 0.8 m/s – 1.5 m/s. Asumsi kecepatan yang terlalu rendah akan menyebabkan terjadinya endapan dalam pipa, sedangkan asumsi kecepatan yang terlalu tinggi menyebabkan tekanan kerja pipa meningkat dan mengakibatkan biaya pengaliran tinggi dan pipa rawan terhadap kebocoran teknis.

Berdasarkan hasil perhitungan, terjadi perbedaan debit pada Inlet Taman Yasmin sektor Enam. Nilai debit berdasarkan data sekunder adalah 0.008 m3/s sedangkan debit berdasarkan pengukuran langsung dilapangan adalah 0.006 m3/s. Perbedaan nilai debit juga terjadi pada jaringan pipa pelayanan. Hasil perhitungan menghasilkan nilai debit rata-rata pada jaringan pelayanan adalah 0.0005 m3/s dan debit rata-rata hasil pengukuran pada jaringan pipa pelayanan adalah 0.0002 m3/s. Perbedaan ini terjadi karena data sekunder pada inlet Taman Yasmin yang digunakan merupakan rata-rata hasil pengukuran sepanjang hari sedangkan hasil pengukuran langsung hanya dilakukan pada waktu tertentu.

Tekanan mempunyai kaitan erat dengan debit aliran. Aliran yang mempunyai tekanan cukup akan mampu mengalirkan air dengan baik. Akan tetapi, apabila tekanan dalam pipa tidak mencukupi dapat menyebabkan air tidak dapat mengalir. Besarnya tekanan rata-rata pada Inlet Taman Yasmin Sektor Enam adalah 2.89 bar dan rata-rata pada pelanggan adalah 1.57 bar. Data nilai tekanan pada Inlet Taman Yasmin Sektor Enam disajikan pada lampiran 3 sedangkan hasil pengukuran tekanan pada pelanggan disajikan pada Tabel 21. Tekanan pada jaringan pipa distribusi berada pada rentang syarat yaitu 1.2 – 2 bar sehingga dapat dipastikan memenuhi syarat tekanan dan air dapat mengalir dengan lancar. Hubungan nilai tekanan dan debit dapat dilihat pada Gambar 20.

Gambar 20 menunjukan hubungan tekanan harian dan debit harian pada Inlet Taman Yasmin Sektor Enam. Dari kurva di atas diperoleh persamaan regresi polinominal y = -0.000x2 + 0.000x + 0.010 dengan nilai R2 = 0.912. Persamaan di atas sesuai untuk analisis regresi dimana nilai R2 lebih dari 67.50 %. Kurva di atas menunjukan bahwa nilai tekanan berpengaruh terhadap debit. Nilai tekanan rendah terjadi pada saat debit pemakaian tinggi dan sebaliknya, nilai tekanan tinggi terjadi pada saat debit pemakaian rendah. Hal ini sesuai dengan gambar 8 yang menunjukan hubungan yang

34

sama yaitu tekanan dalam pipa akan meningkat apabila debit pemakaian menurun dan akan menurun apabila debit pemakaian air meningkat.

Tabel 21. Hasil pengukuran debit dan tekanan pada jaringan pipa pelayanan

Pelanggan Tekanan (bar)

Pelanggan 1 1.40

Pelanggan 2 1.30

Pelanggan 3 1.50

Pelanggan 4 1.35

Pelanggan 5 1.45

Pelanggan 6 1.50

Pelanggan 7 2.05

Gambar 21. Kurva hubungan tekanan harian dengan debit harian pada Inlet Taman Yasmin Sektor Enam

5.4 KINERJA PELAYANAN TERHADAP PELANGGAN

Berdasarkan data sekunder, kondisi aliran di lapangan mengalir selama 24 jam. Pemakaian tertinggi terjadi pada pukul 09.00-10.00 sebesar 0.011 m3/s dan pemakaian air terendah terjadi pada pukul 01.00-02.00 sebesar 0.004 m3/s. Berdasarkan Gambar 8, terjadi peningkatan pemakaian air yang signifikan dimulai pada pukul 04.00-06.00 dan penurunan pemakaian air pada pukul 10.00 dan 19.00. berdasarkan hasil pengukuran dilapangan dapat diketahui bahwa karakteristik pola pemakaian air bersih pada Perumahan Taman Yasmin Sektor Enam terjadi pemakaian air pada kondisi puncak pada waktu pagi hari dan sore hari, yaitu pada jam 09.00-10.00 yaitu dan jam 18.00-19.00. Fluktuasi kebutuhan debit tersebut harus mampu terpenuhi oleh PDAM Tirta Pakuan.

Menurut Dinas Pekerjaan Umum (2007), kebutuhan pemakaian air untuk rumah adalah 120 -200 l/org/hari. Sedangkan menurut Kimpraswil (-2003), debit miminum yang seharusnya terpenuhi untuk kota besar adalah 170 lt/orang/hari. Kebutuhan pemakaian air di Perumahan Taman Yasmin

35

Sektor Enam apabila setiap pelanggan mempunyai empat orang anggota keluarga maka kebutuhan rata-rata kebutuhan perorang sebesar 0.002 m3/s. Menurut hasil analisa, kebutuhan pelanggan yang berada pada Perumahan Taman Yasmin Sektor Enam dapat terpenuhi dengan kontinuitas air selama 24 jam. Hal ini ditunjukan dengan debit dan tekanan rata-rata pada Inlet Taman Yasmin Sektor Enam yaitu masing-masing 0.008 m3/s dan 3.654 bar.

Tekanan merupakan salah satu faktor penting yang mendukung kepuasan pelanggan terhadap pelayanan yang diberikan oleh PDAM. Hal ini berkaitan dengan kontinuitas air PDAM. Berdasarkan hasil pengukuran dilapangan, tekanan rata-rata jaringan pipa pada Inlet Taman Yasmin Sektor Enam adalah 3.654 bar dan tekanan rata-rata pada jaringan pipa pelayanan 1.507 bar. Tekanan maksimum terjadi pada pukul 00.45 sebesar 6.80 bar dan tekanan minimum berada pada pukul 07.00 sebesar 1.16 bar. Fluktuasi tekanan terjadi sepanjang waktu. Data lebih lengkap tersaji pada lampiran 3. Berdasarkan data tersebut, tekanan yang ada pada sistem masih berada pada rentang syarat tekanan aliran dalam pipa yaitu 1.2-2 bar. Hal ini menunjukan bahwa air dapat mengalir dalam sistem secara berkelanjutan. Meskipun demikian, faktor tekanan harus diperhatikan karena apabila tekanan yang ada pada sistem melebihi batas maka akan terjadi kerusakan pipa akibat teknis seperti pipa pecah sehingga mengakibatkan kebocoran.

Sistem jaringan distribusi yang dikembangkan oleh PDAM Tirta Pakuan telah sesuai dengan kriteria-kriteria yang ada. Minimnya keluhan dari pelanggan menunjukan bahwa kinerja PDAM telah sesuai harapan pelanggan. Meskipun demikian, prestasi tersebut harus terus dijaga dengan melakukan berbagai macam upaya. Upaya yang dapat dilakukan untuk menjaga prestasi diatas yaitu dengan menjaga performa kinerja yang telah ada dan melakukan pembaharuan sesuai dengan perkembangan jaman, melakukan checking and controlling secara rutin dan berkala, melakukan penggantian perangkat yang telah melebihi umur pemakaian, dan pengembangan jaringan menggunakan peralatan yang tahan lama dan sedikit kerusakan. Selain itu, mengingat tingginya tingkat pertumbuhan penduduk Indonesia dan meningkatnya degradasi lingkungan maka perlu dilakukan upaya antisipasi dengan kembali melakukan kajian terhadap cadangan sumberdaya air sehingga diharapkan kedepan tidak terjadi kekurangan air pada pelanggan PDAM Tirta Pakuan.

36

VI. KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 KESIMPULAN

1. Kehilangan head pada jaringan pipa penyaluran dari Reservoir Padjajaran menuju Inlet Taman Yasmin Sektor Enam adalah 78.24 m atau setara dengan 0.82 m per 100 m panjang pipa.

2. Kehilangan head pada sambungan, reducer, belokan, dan pembagi (headloss minor) jaringan pipa distribusi Reservoir Padjajaran menuju Inlet Taman Yasmin Sektor Enam adalah 7.62 m atau setara dengan 0.08 m per 100 m.

3. Kehilangan head pada jaringan pipa pelayanan Taman Yasmin Sektor Enam berkisar antara 1.52 m sampai 2.67 m atau rata-rata sebesar 2.41 m.

6.2 SARAN

1. Perlu ada stasiun pengukuran pada setiap sektor sehingga pemantauan terhadap kinerja sistem lebih mudah

2. Dengan sisa tekan kurang dari 10 m maka perlu upaya pengelolaan yang baik agar air dapat sampai kepada pelanggan dengan mencegah terjadinya kebocoran jaringan.

37

DAFTAR PUSTAKA

Agustina, Dian Vitta. 2007. Analisa Kinerja Sistem Distribusi Air Bersih PDAM Kecamatan Banyumanik di Perumnas Banyumanik. Thesis. Semarang: Program Pasca Sarjana Magister Teknik Sipil Universitas Diponegoro eprints.undip.ac.id/15472/1/Dian_Vita_Agustina.pdf [14 Februari 2012]

Badan Pusat Statistik Kabupaten Bogor [BPS Bogor]. 2010. Jumlah Penduduk dan Kepadatan Penduduk di Kota Bogor. http://bogorkota.bps.go.id/index.php/penduduk-dan-tenaga-kerja/13-jumlah-penduduk-dan-kepadatan-penduduk-menurut-kecamatan.pdf [28 Juni 2012]

Dharmasetiawan, Martin. 2004. Sistem Perpipaan Distribusi Air Minum. Jakarta:Yayasan Ekamitra Nusantara

Direktorat Jenderal Cipta Karya Departemen Pekerjaan Umum. 2007. Buku Panduan Pengembangan Air Minum. Jakarta: Direktorat Jenderal Cipta Karya

Direktorat Jenderal Cipta Karya Departemen Pekerjaan Umum. 2007. Pengembangan Air Minum. Jakarta: Direktorat Jenderal Cipta Karya

Departemen Pekerjaan Umum. 2009. Buku Pintar. Jakarta: DPU

Houghtalen, Robert J., Hwang, Ned H. C., and Akan, A. Asman. 2010. Fundamentals of Hydrolic Engineering Systems.Upper Suddle River:Pierson

Kodoatie, Robert J. 2005. Hidrolika Terapan. Jogjakarta : Andi

Mandang, Tineke. Dkk. 2010. Pedoman Penulisan Karya Ilmiah. Bogor: IPB Press

Paturahman, Tedi. 2009. Analisis Kepuasan Pelanggan Rumah Tangga dan Kualitas Penanganan Keluhan Pelanggan (Studi Kasus PDAM Tirta Pakuan Kota Bogor). Skripsi. Bogor: Departemen Manajemen Fakultas Ekonomi Manajemen IPB

Raswari. 1986. Teknologi dan Perencanaan Sistem Perpipaan. Jakarta:UI-Press

Shook, C.A and Roco, M.C. 1991. Slurry Flow:Principles and Practice. Stoneham:Butterwoth-Heinemann

38

48

Lampiran 8. Hubungan debit dengan headloss per 100 m

Hubungan debit dengan headloss per 100 m berdasarkan persamaan Hazen-William

49

Hubungan debit dengan headloss per 100 m berdasarkan persamaan De Chezy-Manning

50

Lampiran 9. Jalur Penanaman pipa jaringan distribusi air PDAM Tirta Pakuan

Sumber : Google earth 2012

51

Lampiran 10. Foto-foto kegiatan pengukuran

Alat pengukur tekanan

52

Pengukuran tekanan di lapangan

53

Lampiran 11. Diagram Hazzen-William