APLIKASI INSTALASI PENGOLAHAN AIR
KONSTRUKSI FIBER RESIN PLASTIK (IPA-FRP)
The Application Of Fibre Resin Plastic Construction Water Treatment Plant
Atang Sarbini
Pusat Litbang Permukiman, Badan Litbang Kementerian Pekerjaan Umum Jl. Panyaungan, Cileunyi Wetan, Kabupaten Bandung 40393
E-mail : atangsarbini@yahoo.com
Abstrak
Komposit Fiber dan Resin Plastic menjadi salah satu alternatif dalam pembuatan Instalasi Pengolahan Air, yang dikenal dengan IPA-FRP. Hal ini dikarenakan dari beberapa keunggulan Struktur Komposit FRP seperti tahan terhadap korosi, tahan terhadap konsentrasi bahan kimia tertentu, mudah dibentuk sesuai dengan yang direncanakan, sehingga relatif lebih mudah untuk membuat ukuran yang diperlukan. Komponen instalasi dapat dicetak dan diproduksi secara modular di pabrik dan di lapangan. Pembuatan di pabrik/workshop dapat di lakukan dengan kriteria teknis struktur dan konstruksi IPA-FRP sesuai standar antara lain seperti; ukuran IPA secara detail dapat dibuat sesuai dengan rencana kapasitas instalasi dan kekuatan struktur tertentu pula. Untuk merancang IPA-FRP yang mempunyai kapasitas dan kekuatan tertentu, susunan serat gelas, jumlah lapisan, penguat pada dinding dan sambungan antara panel, sambungan pipa dengan dinding dan dudukan instalasi harus mendapat perhatian khusus dalam penentuan kriteria teknisnya serta diperlukan keahlian pekerja dan pengawasan yang memadai.
Kata kunci : IPA-FRP, fiber, resin, kriteria teknis, kualitas, pengawasan Abstract
Fiber resin plastic composite is one of the alternative materials in making water treatment plant, known as IPA-FRP.The excellences of this composite are it is resistant to corrosion, resistant to particular chemical concentration, and is easy to set up as planned.By using this composite, it is relatively easier to produce the needed size. Plant component can be molded and produced modular lyin factory and field. The production in the factory or workshop can conducted with technic criteria of structure and construction IPA-FRP according to standard, such as; detail size of IPA can be made based on plant capacity planning and strength of structure. To design IPA-FRP with a particular capacity and strength, arrangement of glass fiber, the number of layers, bearing wall, joints between panel, connector between pipe and wall, and installation holder must be well considered in determining its technical criteria. This needs skillful worker(s) and an adequate supervision.
Keywords : IPA-FRP, fiber, resin, technical criteria, quality, supervision PENDAHULUAN
Pada tahun 2010 telah dilaksanakan Pengkajian Penerapan Pengelolaan IPA-FRP Berbasis Kinerja4 dengan tujuan mendapatkan data teknis perencanaan IPA-FRP berbasis kinerja. Kapasitas produksi air minum yang tersedia saat ini baru mencapai 105 m3/ detik, sedangkan kebutuhan air minum berdasarkan jumlah penduduk Indonesia saat ini minimal harus tersedia produksi air minum sebesar 250 m3/detik. Sedangkan potensi kuantitas dan kualitas air baku yang terdapat di berbagai sumber saat ini cenderung
menurun drastis, baik kuantitas maupun kualitas, sehingga diperlukan upaya untuk menyediakan air minum yang memenuhi kuantitas dan kualitas yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhan air minum tersebut.
Instalasi Pengolahan Air Konstruksi Fibreglass Plastik (FRP) telah banyak pula dibangun hingga kapasitas pengolahan 50 l/detik. Tetapi dalam penerapannya dilapangan, masih dikeluhkan oleh Pemakai IPA-FRP, karena banyak ditemui berbagai permasalahan yang dapat mengganggu produksi air minum, terutama
dari segi kuantitas produksi, akibat kelemahan konstruksi yang menyebabkan bocor. Sedangkan bila dengan menggunakan konstruksi beton atau baja, banyak daerah-daerah memiliki kondisi tanahnya kurang mendukung untuk konstruksi beton, begitu pula konstruksi baja yang kurang tahan terhadap pengaruh korosi.
Pada tahun 2010 telah dilakukan pula kajian terhadap kinerja Instalasi Pengolahan Air Fibreglass Reinforced Plastic ( IPA-FRP) yang telah dibangun di lapangan dengan bentuk persegi empat dan silinder. Dari hasil identifikasi kinerja4) diperoleh berbagai data teknis yang mendukung penerapan Model IPA-FRP antara lain :
1) IPA adalah unit produksi air minum sesuai dengan standar yang ditentukan
2) IPA dapat mengacu pada standar yang berlaku 3) Salah satu konstruksi alternatif IPA
4) FRP adalah struktur komposit dengan spesifikasi dan kekuatan tertentu
5) Hasil kajian pada tahun 2010 telah banyak di temukan berbagai hal yang berkaitan dengan struktur dan konstruksi instalasi yang mengganggu operasional.
Pada tahun 2011 sebagai kelanjutan dari kegiatan tersebut di atas telah dilaksanakan pembuatan model IPA-FRP dengan kapasitas masing-masing 1 l/detik untuk mengetahui tahapan pembuatan dan pengaruhnya terhadap fungsi instalasi dan struktur dari instalasi pengolahan air tersebut. Dengan tujuan untuk mendapat kriteria teknis struktur IPA FRP yang memadai dan sesuai dengan kriteria teknis yang berlaku.
Pada tahun 2012 sebagai studi kasus peninjauan dan evaluasi terhadap penerapan IPA-FRP 20 l/detik telah dilksanakan di Provinsi Gorontalo dan di Kota Pangkalan Bun Kalimatan Tengah.
Peninjauan difokuskan terhadap pengaruh mutu struktur IPA terhadap kinerja instalasi, hasil evaluasi menunjukkan berbagai masalah teknis struktur sangat berpengaruh terhadap fungsi instalasi dan kinerjanya. METODE PELAKSANAAN KEGIATAN
Metode yang digunakan adalah evaluasi dan pengujian struktur konstruksi Instalasi Pengolahan
Air yang menggunakan bahan Fibre Resin Plastic (FRP). Fiber berfungsi sebagai bahan tulangan dan resin sebagai bahan pengikat. Pengumpulan data melalui survei yang diawali dengan penelusuran pustaka melalui media elektronik, survei instansional, dan konsultasi dengan pakar dan praktisi. Informasi yang digali dari survei tersebut meliputi penerapan FRP di bidang infrastruktur untuk pengolahan air dan penampungan. Konsultasi dengan praktisi ditujukan untuk menggali pengalaman yang berhubungan dengan struktur dan konstruksi serta pemeliharaan bangunan yang menggunakan FRP.
Pembuatan model IPA-FRP adalah untuk menemu kenali struktur dan konstruksi IPA-FRP berkaitan erat dengan unsur-unsur pembentuk komposit yang dibuat berupa lembaran dinding atau sambungan antara lembar FRP tersebut, sambungan antara pipa dengan dinding IPA, dudukan IPA, dan lain-lain. Mutu dari struktur dan konstruksi komposit FRP ditentukan sejak dari perencanaan, pelaksanaan dan pengawasan baik secara pabrikasi ataupun perakitan di lapangan. Analisis data dilakukan secara kualitatif dengan metode mengambil pengalaman para praktisi. Metode tabulasi digunakan untuk memetakan persoalan-persoalan dan merumuskan faktor faktor penyebab masalah dan merumuskan alternatif solusi yang biasa dilakukan dalam praktek. Pendekatan sistem juga digunakan acuan untuk acuan analisis masalah dan perumusan solusinya.
Evaluasi terhadap struktur IPA-FRP yang mengalami kerusakan dilakukan di Gorontalo dan di Kota Pangkalan Bun dengan maksud untuk menambah data teknis yang perlu diperhatikan dalam perencanaan instalasi serta pembuatannya, khususnya berkaitan dengan kekuatan struktur IPA yang harus diperhatikan, sehingga struktur dan konstruksi IPA dapat mendukung sepenuhnya fungsi IPA maupun kinerjanya, sesuai dengan kapasitas yang direncanakan.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Identifikasi dan Evaluasi Lapangan
Dari sisi struktur konstruksi bangunan IPA FRP yang ada di lapangan dan dioperasikan lebih dari 1(satu) tahun, sudah menunjukkan adanya perubahan bentuk dan masalah yang mempengaruhi.
a. Bocor pada sambungan
Pada instalasi pengolahan air dari bahan FRP bentuk persegi, panel dinding instalasi dibuat dengan sambungan mur-baut ditempatkan di bagian luar, ini dikenal dengan sambungan flens. Jarak pemasangan baut 10 – 19 cm. Dengan diameter baut 10 mm. Pada bagian dalam sambungan dilapis dengan serat gelas dan resin sejenis dengan panelnya sambungan flens yang di-lining pada bagian dalam memang secara struktural mempunyai kekuatan yang memadai dan juga dari sisi kekedapan air menjadi solusi untuk penanggulangan bocor pada setiap sambungan. Kelemahan sistem ini adalah konstruksi menjadi agak mahal dan jika instalasi akan dilakukan
pemindahan, lapisan penutup sambungan pada bagian dalam harus dibuka kembali. Pada sambungan flens yang kekedapan sambungannya mengandalkan packing karet, diperlukan jenis packing yang baik dan permukaan flens yang rata. Sistem penyambungan ini agak rawan bocor dan banyak terjadi di lapangan setelah instalasi dipasang dalam waktu tertentu. Keuntungan sambungan flens yang menggunakan packing hanya ada kemudahan untuk bongkar pasang. Kerugian sistem sambungan flens memerlukan permukaan panel yang rata dan kelurusan lubang mur dan baut harus akurat, agar tidak menimbulkan bocor. Data yang diperoleh dari lapangan secara ringkas dapat dilihat pada tabel berikut;
Tabel 1 Ringkasan Data Lapangan IPA-FRP
No. Lokasi Kap. L/s Bentuk Kondisi Tebal Panel Masalah Perbaikan
1 Solo 50 Bulat Jalan (5-30 mm) Media pasir lolos melalui
kasa penahan pasir pada unit saringan.
Akibat dari perubahan tekanan pada saat pencucian media filter.
Mengganti kasa penahan pasir.
2 Bangkalan
Madura
20 Persegi Rusak (5-15 mm) Bocor pada sambungan
antara panel dinding dengan sambungan flens. Sambungan antar panel yang direkat dengan resin lepas dan komponennya tidak dapat difungsikan, sehingga instalasi tidak dapat dioperasikan sebagaimana mestinya.
Tidak ada
3 Bantul 10 Persegi Jalan (5-12 mm) Lendutan pada dinding dengan
luasan tertentu.
Perubahan bentuk dan ukuran berubah dari kondisi semula.
Menopang dengan balok kayu pada dinding IPA memperkuat stiffner yang semula.
4 Kutai Barat 20 Persegi Belum (5-15 mm) Lendutan pada dinding dengan
luasan tertentu, menunjukkan indikasi tebal pelat dinding sangat tipis dan tidak dapat menerima beban dinamis air.
Perkuatan dengan pelat besi dan resin serta serat gelas.
5 Melak 10 Persegi Jalan (5-12 mm) Bocor pada sambungan flens,
karena packing-nya sudah tidak fleksibel dan pada sambungan di bagian dalam tidak diberi overlay yang memadai.
Menopang dengan balok kayu ulin pada sekeliling instalasi sehingga diperlukan penyesuaian ulang sesuai dengan ketahanan konstruksi IPA.
6 Bonebolang 20 Persegi Pecah (7,8-15 mm) Pecah pada bagian dasar unit
flokulator, karena tekanan air dan lumpur flok secara dinamis menekan dinding
stiffner vertikal tidak kuat menerima beban bertikal.
Belum di lakukan perbaikan yang memadai, instalasi belum dapat dioperasikan.
Sistem sambungan flens dengan mur-baut dan kekedapan sambungan dilakukan pelapisan dengan resin dan serat gelas. Juga terdapat kelemahan yang menimbulkan bocor ketika terjadi perubahan bentuk dan dimensi akibat tekanan internal di dalam instalasi.
Bocor pada sambungan tersebut disebabkan oleh beberapa faktor yaitu :
a) Pengaruh fluktuasi tekanan air b) Adanya getaran dan pergerakan tanah
c) Mutu panel komposit FRP kurang mampu menahan tekanan yang timbul dari pergerakan air
d) Mutu sambungan panel FRP kurang mendukung fungsi bak sebagai konstruksi bangunan yang menuntut kedap air
e) Sambungan yang lepas, terjadi pada sistem penyambungan antara panel.
b. Lendutan
Banyak dijumpai pada IPA-FRP persegi kapasitas 10 l/detik dan 20 l/detik, terutama pada dinding vertikal bagian luar dan lantai horizontal. Hal ini terjadi karena beberapa faktor tebal plat komposit FRP tidak mendukung beban yang ditimbulkan oleh air, terjadinya perubahan dimensi instalasi karena rancangan instalasi tidak dilengkapi dengan perkuatan di bagian dalam. Kekuatan menahan tekanan internal air hanya diterima oleh dinding. Lendutan terjadi pada dinding yang rata dengan luasan tertentu.
Tebal dinding IPA-FRP untuk kapasitas 10 l/ detik dan 20 l/detik bervariasi antara 5 – 12 mm. Penerapan dilapangan dibuat tebal 5 – 10 mm, tetapi jumlah serat yang digunakan sebagai bagian dari komposit baik di dalam standar maupun pada penerapannya tidak dicantumkan sebagai spesifikasi tebal dinding/pelat.
c. Pecah
IPA yang dibangun di PDAM Bonebolango, kondisinya pecah pada bagian dasar unit flokulator, disebabkan beberapa hal yaitu : - Perkuatan awal berupa stiffner sirip sambungan
flens dari bahan sejenis (FRP)
- Perkuatan pada panel horizontal dengan besi kanal U yang disambung pada stiffner vertikal - Tebal pelat relatif tipis
- Kuat tarik panel hasil uji laboratorium = 22,56 N/mm2 < 103 N/mm2
- Susunan serat gelas kurang memadai untuk menahan beban yang tinggi
IPA Bentuk Persegi
IPA-FRP kapasitas 20 l/detik terdiri dari : unit koagulasi, unit clarifier (flokulator dan sedimentasi) dan unit filter (filter dan bak penampung filtrat). Bentuk instalasi dibuat persegi empat dan proses pengolahan di dalamnya berlangsung secara hidrolis. Konstruksi IPA-FRP sambungan antar plat dengan sistem mur-baut, dari atas ke bawah. Tebal plat pada bagian bawah pada hasil rancang bangunnya lebih tebal dibandingkan dengan bagian atas. Pada pelat dinding dipasang penguat/stiffner yang ditempatkan dengan jarak bervariasi. Stiffner dipasang horizontal dengan ukuran setara dengan dua kali tebal dinding, sedangkan penguat atau stiffner kearah vertikal dipasang kearah vertikal di setiap sisi plat. Sejajar dengan penguat/stiffner yaitu sambungan flens dengan mur–baut dipasang berjarak 10 cm dengan diameter baut 10 mm. Pada sambungan antar plat di tutup dengan fibreglass kembali, sehingga berfungsi juga sebagai penguat. Kondisi tersebut yang ditemui di lapangan, bahkan instalasi tidak dioperasikan karena faktor tersebut. Penguatan dan perbaikan terhadap permasalahan tersebut yaitu dengan cara memperkuat struktur dinding dengan penambahan plat besi atau besi siku pada setiap titik-titik tersebut di atas yang diperkuat dengan mur dan baut, juga dilining dengan resin dan serat gelas pada bagian dalam dinding instalasi. Tetapi kebocoran masih juga terjadi walaupun tidak banyak. Permasalahan rendahnya mutu struktur-konstruksi IPA-FRP persegi walaupun sudah ada upaya perbaikan masih tampak, karena lendutan dan kebocoran masih terjadi disana-sini, terutama terjadi kebocoran dari sambungan dan dari sambungan mur dan baut dengan pelat FRP yang tidak homogeni.
IPA Silinder
Instalasi Pengolahan Air konstruksi FRP yang sudah di bangun di lapangan, kapasitas 20 dan 50 l/detik dan telah beroperasi. Unit Paket IPA-FRP bentuk silinder didesain menggunakan bahan panel FRP dengan tebal dinding bervariasi 8 – 30 mm. Semua kerangka FRP dan struktur perlengkapannya dikerjakan di workshop dan di lapangan. Penyambungan antar panel sistem flens menggunakan mur dan baut dan di-lining dengan fiber di bagian dalam1 dikerjakan di lapangan. Secara umum konstruksi panel bentuk silinder relatif tidak banyak bermasalah, walaupun secara umum fungsi unit belum optimal karena tidak didukung oleh keahlian operator dan peralatan penunjang pengoperasian instalasi yang memadai. Pengoperasian instalasi perlu didukung oleh peralatan laboratorium yang cukup agar proses dan kinerja instalasi dapat berjalan dengan baik.
Gambar 2 IPA-FRP Bentuk Silinder yang Ditinjau Penanganan Lendutan Dinding IPA-FRP
Di Lapangan
Lendutan pada unit IPA-FRP terjadi pada 1/3 ketinggian dinding diukur dari bawah1. Perkuatan dilakukan dengan penambahan stiffner besi siku atau pelat yang dilekatkan pada dinding luar menggunakan mur dan baut secara horizontal dan disambung dengan sirip sambungan flens vertikal, sedangkan stiffner vertikal berupa sirif sambungan flens tidak diperkuat dengan besi, sehingga banyak dijumpai terjadi lendutan pada sambungan flens kearah vertikal. Perkuatan dinding selain penambahan stiffner horizontal, dibagian dalam di tambah pula tulangan tarik yang dilekat ke dinding dengan sistem sambungan mur dan baut, kemudian mur dan baut bagian dalam ditutup dengan resin dan serat fibreglass. Tetapi masih banyak ditemui pada sambungan ini rembesan air dan menimbulkan praises korosi pada mur dan baut. Perkuatan menggunakan pelat ataupun besi siku dengan sistem mur dan baut
ini pada prakteknya dilapangan, masih terdapat mur dan baut yang tidak dilapisi resin dan serat fibreglass, sehingga terjadi karat dan menimbulkan bocor pada titik sambungan tersebut. Dinding yang menerima beban tekan air yang besar tetapi tidak dipasang perkuatan dibagian dalam umumnya mengalami perubahan bentuk maupun dimensi, oleh karena itu penempatan penguat harus ditentukan jarak penempatannya dengan interval yang relatif harus merata pada titik-titik tertentu. Perkuatan internal dapat di gantikan dengan stiffner yang langsung menempel pada dinding mendatar. Stiffner harus dipasang pada jarak yang sama baik kearah vertikal maupun kearah horizontal. Pemasangan stiffner/ penguat harus dilakukan sejak perencanaan, harus sudah ditentukan baik kekuatannya maupun penempatan dan jarak antar stiffner-nya.
Perkuatan dilakukan di lapangan, juga dengan kayu ulin pada bagian yang mengalami lendutan kemudian dibaut ke dalam dinding. Upaya ini bersifat sementara, tampaknya ada kesulitan perkuatan terhadap IPA yang sudah jadi dengan menambahkan komponen perkuatan dari bahan yang tidak dapat bersatu secara homogen dengan bahan resin dan fibreglass.
Fakta di lapangan menunjukkan bahwa penempatan perkuatan pada dinding dengan luasan yang kecil tidak terjadi lendutan karena jumlah perkuatannya (stiffner-nya) banyak dan jaraknya kecil. Bidang atau luasan permukaan dinding yang menerima beban dari tekanan air harus diperhitungkan untuk di tahan selain oleh tebal dinding juga oleh stiffner atau penguat pada sambungan antar dinding. Tekanan yang diterima oleh dinding, semakin ke bawah semakin besar. Pada dinding IPA-FRP semakin ke bawah, penempatan serat fiber harus lebih banyak. Perkuatan pada model dipilih sistem sambuk dengan bahan sejenis karena ukuran tangki relatif kecil. Sedangkan untuk tangki IPA-FRP dengan kapasitas besar diperlukan pembagian segmen dinding dan dengan sambungan sistem flens, sehingga perkuatan dibagian dalam bak dengan baja atau stainless steel diperlukan sesuai dengan tingkat pembebanan tekanan intenal.
Penanganan Bocor
Bocor yang terjadi pada sambungan antar segmen dinding panel atau karena adanya retakan pada dinding dan lendutan. Untuk bocor yang terjadi
pada sambungan segmen dinding dapat dilakukan dengan beberapa cara :
1) Perkuatan dengan mur dan baut, kemudian bagian dalam sambungan dilapisi dengan bahan yang sama untuk panel.
2) Pergantian gasket/packing karet pada sambungan, pada bagian dalam di-lining dengan serat fiber dan resin ditambah lapisan anti korosi/gellcoat. 3) Penambahan tebal panel/pelat dinding dengan
penambahan lining baru dengan bahan yang sama dengan bahan sebelumnya. Penambahan/overlayer harus dilakukan dibagian dalam sehingga dapat menahan tekanan air dan kekedapan konstruksi yang optimal.
Struktur Konstruksi FRP
Jumlah beban yang akan dipikul oleh dinding/lantai didistribusikan kepada serat gelas yang diperlukan. Sesuai dengan spesifikasi serat gelas yang dipilih akan menentukan jumlah lapisan/layer serat gelas yang diperlukan dan jumlah layer serat gelas tersebut akan menentukan tebal dinding bak yang diperlukan. Kekuatan struktur dinding dan stiffner tidak dapat secara khusus ditentukan dari jumlah serat gelas yang dipasang tetapi harus dibuktikan secara laboratorium dari uji lentur, uji tarik dan modulus elastisitas.
Gambar, 3. Susunan Serat Gelas Di Dalam Panel Dari Lapangan
Bahwa kondisi unit-unit IPA dari bahan FRP yang sudah di bangun di lapangan dengan berbagai permasalahan yang terjadi seperti lendutan pada dinding unit IPA, bocor pada sambungan, bocor pada sambungan antara pipa PVC dengan badan unit IPA, dan sebagainya. Terjadinya lendutan disebabkan jumlah lapisan dan kuat tekan serat gelas di dalam pelat kurang dapat menahan beban tekanan air. Hal ini harus didukung dengan uji struktur dengan parameter kuat tarik, kuat lentur dan modulus elastisitas. Sedangkan kebocoran pada sambungan disebabkan beberapa hal antara lain; permukaan yang tidak rata, sekalipun sudah dilengkapi gasket, rembesan air keluar melalui lubang mur dan baut. Umumnya disebabkan pengerjaan yang kurang baik ketika pemadatan.
Pembuatan Model
Model telah dibuat sebanyak 2 (dua) jenis bentuk IPA-FRP yaitu IPA-FRP persegi dan silinder. Sistem pengolahan air dalam model terdiri dari :
1) Unit pembubuhan bahan kimia dengan menggunakan pompa dosing.
2) Unit flokulasi untuk model IPA-FRP berbentuk persegi dibuat terpisah dari unit sedimentasi. Model IPA bentuk silinder, unit flokulasi ditempatkan dibawah zona sedimentasi membentuk ruangan terpadu, sistem ini dikenal clarifier, agar diperoleh hasil pengolahan yang optimal, maka pada bagian atas clarifier dipasang pelat setler.
3) Unit sedimentasi pada model persegi terpisah dari unit flokulator
4) Unit filter dan bak penampung air hasil olahan, untuk model bentuk persegi maupun bentuk silinder dibuat sama yaitu dengan aliran air secara gravitasi. Air dilewatkan melalui media pasir kuarsa yang sudah diaktifkan, kemudian di tampung di dalam bak air hasil olahan, selanjutnya dialirkan secara gravitasi ke reservoar. Spesifikasi struktur dan konstruksi model IPA-FRP ditentukan sedemikian rupa (hitungan terlampir) untuk kapasitas maksimum 2 l/detik. Tebal pelat FRP masih tetap mengacu pada SNI 6773-2008 yaitu 5 mm. Kecuali tebal pada pada sambungan antara dinding. Jumlah layer atau lapisan serat gelas yang di pasang pada dinding dan dasar bak, disesuaikan dengan kebutuhan tekanan dan tinggi permukaan air pada instalasi yang dibuat dan jenis bahan yang digunakan.
IPA-FRP Bentuk Silinder
Model IPA-FRP berbentuk silinder telah dibuat untuk kapasitas maksimum 2 l/detik, sistem pengolahannya mengacu clarifier, dimana proses flokulasi dan sedimentasi disatukan di dalam clarifier. Tangki clarifier dibuat dalam dua segmen yaitu bagian atas dan bawah. Masing-masing disambung dengan sistem mur dan baut atau sambungan flens dan diantara kedua segmen dipasang packing karet supaya kedap air.
IPA-FRP kemudian diisi air hingga penuh dan diamati kekedapannya. Pengujian pada model di atas difokuskan pada ketahanan sambungan dengan sistem flens dengan mur- baut.
Hasil uji terhadap penyambungan sistem flens ini masih terjadi kebocoran pada sambungan dinding yang terjadi pada hubungan mur dan baut.
Gambar 4 Model IPA-FRP Bentuk Silender Kapasitas Maksimum 2 l/detik
Bocor pada sambungan flens dengan packing karet, akibat adanya perubahan bentuk packing juga kurang didukung dengan permukaan flens yang rata. Tebal flens dibuat antara 7-8 mm dengan jumlah lapisan serat gelas terdiri dari M= 5 lapis dan WR = 2 lapis. Tekanan air terhadap sambungan sekitar 0,1 Bar. Air bocor pada bagian lubang mur dan baut, umumnya merembes dan menetes.
Penyebab bocor oleh beberapa hal yaitu : - Permukaan flens kurang halus dan kurang rata - Permukaan packing berubah karena tekanan - Adanya lubang kapiler pada sambungan.
Untuk mengatasi bocor pada sambungan flens, pada bagian dalam sambungan kemudian di tutup dengan lapisan resin dan serat gelas hingga permukaannya rata dan halus. Cara ini ternyata efektif untuk penanggulangan bocor pada sambungan sistem flens dan packing.
Model IPA-FRP Bentuk Persegi
Model IPA-FRP bentuk persegi atau kotak dibuat kompak, tanpa sambungan flens, instalasi dicetak langsung tanpa penyambungan dengan sistem mur-baut, karena pelat dinding relatif tipis dan dikhawatirkan terjadi kebocoran atau melendut oleh tekanan air dari dalam, tujuannya adalah untuk mencari solusi terhadap kasus yang terjadi Pada IPA persegi di lapangan yaitu adanya lendutan dan melenting serta kebocoran pada sambungan flens antara dinding panel.
Pada model ini dilengkapi dengan stiffner/penguat dari bahan yang sama, penguat/stiffner dibentuk berupa sabuk mengelilingi tangki persegi secara horizontal dan vertikal, penguat ditempatkan pada jarak 50 cm, sehingga membentuk kotak yang kompak. Sambungan yang ada hanya antara dinding dan sistem perpipaan dan sekat-sekat di dalam tangki.
Gambar 5 IPA-FRP Kotak Dalam Finishing Dan Perakitan
Pengujian Mutu Struktur dan Konstruksi Panel Uji tarik dan uji lentur dilaksanakan sesuai dengan standar yang berlaku seperti British Standar atau ASME. Begitu pula mengenai uji bakar terhadap komposit untuk mengetahui jumlah lapisan yang terpasang, temperatur uji antara 300o – 700o C. Uji komposit FRP pelat/panel dilakukan uji tarik dan lentur serta uji bakar. Uji bakar dimaksudkan untuk mengetahui jumlah layer serat gelas yang terpasang sekaligus juga untuk mengetahui jenisnya. a) Uji bakar untuk sampel pelat FRP yang sudah jadi dan belum diketahui susunan dan jumlah serat gelasnya.
Hasil uji bakar terhadap sampel plat FRP seperti pada gambar berikut :
M = 9 lembar WR = 2 lembar M = 5 lbr. WR = 2 lbr d = 15,47 mm d = 10,71 mm Gambar 6 Struktur Laminasi Panel yang Diuji
Bakar b) Uji Tarik Panel
Uji tarik panel FRP dengan ukuran panjang 30 cm dan lebar 3 cm. Pada bagian tengah di buat ukuran lebih kecil dari kedua ujung benda uji dengan tujuan untuk mempercepat proses uji.
Tabel 2 Hasil Uji Tarik Sampel Panel FRP
No Tebal Pelat
mm
Luas Bidang Tarik mm2
Beban Putus N
Kuat Tarik Komposit (N/mm2) 1 6.1 - 7 50,05 3070 45,6 -61,34 2 10,40 - 10,50 166,40 -166,95 13000 -13500 78,13- 80,86 3 12,40- 13,50 270,32 - 287,5 11700 - 12000 41,73 - 43,28 4 15,10 - 15,75 266,1 - 283,17 13800 - 14000 48,73 - 52,60 5 10,70 250,00 21810 - 23820 142,8-156 6 12,60-13,10 250,00 30170-30730 134-142,5 7 15,60 250,00 41540 128
Sumber : Laboratorium Bahan Bangunan Pusat Litbang Permukiman 2011
Tabel 3 Hasil Uji Tarik Komponen Panel Dinding IPA-FRP Bentuk Bulat
No Luas Bidang Tarik(mm2) Beban Putus Kuat Tarik (N/mm
2)
Masing-masing Rata-rata
1 340-353 31800 - 34600 92 - 102 95,3
2 627- 650 7700- 85800 120 - 137 125
2 687 - 695 687 - 695 72- 87 78
Sumber : Laboratorium Bahan Bangunan Pusat Litbang Permukiman
Uji bakar adalah salah satu cara untuk mengidentifikasi jumlah dan jenis serat gelas yang dibentuk komposit dan untuk membandingkan spesifikasi serat gelas yang digunakan serta tebal komposit yang terbentuk dari susunan serat gelas dan resin.
Hasil pengujian struktur konstruksi panel Model IPA-FRP untuk setiap tebal pelat tertentu seperti pada tabel berikut .
Tabel 4 Struktur Komposit Pada Penerapan Model Kapasitas 2 l/detik No Tebal Pelat Komposit(mm) Jenis dan Jumlah Serat Fiber(% b/b) % Resin
1 4,46 – 4,99 (4,73) M = 3 lembar WR= 1 lembar 33,62 66,38 2 4,3 -4,79 (4,54) M = 3 lembar WR= 1 lembar 33,23 66,77 3 4,49-4,95 (4,72) M = 4 lembar WR= 1 lembar 34,6 65,4 4 4,1-4,49 (4,3) M = 4 lembar WR= 1 lembar 35,48 64,52 5 4,95-6,26 (5,6) M = 4 lembar WR= 1 lembar 31,99 68,01 6 4,59-5,07 (4,83) M = 5 lembar WR= 1 lembar 34,11 65.89 7 4,9 – 5,68 (5,29) M = 5 lembar WR= 1 lembar 34,58 65,42
Berdasarkan hasil uji bakar pada tabel 4 di atas, pembuatan panel dengan sistem manual atau hand made, pada susunan serat gelas yang sama, tebal pelat komposit yang dibentuk tidak diperoleh ukuran tebal yang sama dan tidak rata.
Faktor yang Berpengaruh
Faktor yang mempengaruhi struktur konstruksi IPA-FRP bila ditinjau dari fakta lapangan dan hasil uji mutu konstruksi panel dipengaruhi oleh beberapa hal yaitu :
a. Ketahanan panel harus dirancang sesuai dengan beban dinamis tekanan dan harus diberi faktor keamanan yang memadai.
b. Tebal panel dinding IPA-FRP disesuaikan jumlah susunan serat gelas dan resinnya sehingga dapat menahan tekanan air yang timbul dan umur pakai yang cukup, tetapi tidak menghasilkan ukuran tebal yang berlebih.
c. Faktor lain yang berpengaruh adalah keahlian pengerjaan di pabrik dan di lapangan serta pengawasan mutu, ketika pembuatan dan perakitan di lapangan
d. Penentuan ukuran tebal panel dinding IPA-FRP dan jumlah susunan serat gelas harus dibuat berdasarkan spesifikasi serat gelas dan resin serta bahan tambah lainnya.
e. Kepadatan pelat, bila pembuatan tidak didukung dengan alat yang tepat dan pengawasan ketika pembuatan, dapat terjadi pelat yang berongga dan kekuatannya akan rendah.
Kriteri Teknis IPA-FRP
Dalam perencanaan struktur dan konstruksi IPA-FRP untuk setiap kapasitas adalah pembebanan internal yang harus dipikul oleh ketahanan dinding dan lantai bak. Pembebanan terhadap dinding adalah pengaruh tinggi muka air, luas penampang bak dan berat jenis air yang ditampung. Sedangkan ketahanan dinding IPA-FRP adalah dari jumlah serat yang dipilih dan dipasang sebagai bagian dari struktur pelat komposit FRP.
Setiap kapasitas IPA-FRP mempunyai tebal dinding yang berbeda. Dalam perencanaan struktur dinding dan lantai IPA dapat dipilih seperti pada tabel berikut.
Tabel 5 Kriteria Teknis Tebal Dinding dan Susunan Serat FRP No Kapasitas IPA-FRP, l/detik Tebal Pelat Dinding Rata, mm Tinggi Muka Air Pada Instalasi, m Susunan Serat Gelas, Lapisan 1 0,5 5 1,8 M450 = 2 lapis WR300 = 3 lapis 2 1 5-6 1,80 M450 = 2 lapis WR300 = 3 lapis 3 2 5-7 1,80 M450 = 2 lapis WR300 = 4 lapis
Kriteria Teknis Operasi dan Pemeliharaan
Kriteria teknis operasi dan pemeliharaan IPA secara umum telah di atur di dalam SNI 6775 – 2008. Untuk mengatasi bocor pada IPA-FRP yang timbul pada sambungan flens ataupun pada dinding, diperlukan tahapan seperti berikut :
1. Identifikasi kebocoran
2. Persiapan peralatan dan bahan untuk memperbaiki struktur dan konstruksi
3. Pelaksanaan perbaikan yang bocor
Jenis dan tipe perbaikan sambungan flens pada IPA-FRP yang sudah dibangun dapat dilakukan :
1) Pergantian packing
2) Pengencangan mur dan baut 3) Pelapisan bagian dalam sambungan
Antisipasi bocor pada sambungan flens yang baru : 1) Permukaan sambungan flens harus rata
2) Jarak mur dan baut 5 – 12 mm
3) Packing karet harus tahan terhadap tekanan tinggi Lendutan atau melenting pada dinding vertikal ataupun lantai IPA-FRP yang sudah dibangun dapat : 1. Penambahan lapisan serat gelas pada permukaan
dinding hingga dinding cukup kuat, di bagian dalam ataupun di bagian luar hingga 2 kali tebal semula.
2. Penambahan penguat/stiffner dengan serat gelas yang dibentuk hollow block, dipasang pada bagian luar dinding.
3. Penambahan stiffner dengan batang besi tarik dari bagian dalam bak, dengan sistem mur-baut.
Mengantisipasi lendutan/melenting pada pemuatan komposit dinding vertikal dan lantai baru dengan cara :
1. Jumlah dan jenis susunan serat gelas sesuai dengan tingggi muka air, volume dan pembebanan P= γ H A, P= γ V H serta faktor keamanan f=11,6 2. Pemasangan stiffner/perkuatan di bagian luar
ataupun di bagian dalam dengan jarak penempatan 40 – 50 cm, untuk tebal dinding 5 – 15 mm. KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Penerapan model fisik IPA-FRP melalui kajian lapangan dan pengujian model dapat disimpulkan beberapa hal yaitu :
1. Permasalahan di lapangan yang mengganggu produksi air olahan pada Instalasi Pengolahan Air FRP yaitu bocor yang terjadi pada bagian sambungan antara dinding panel atau pada sambungan antara panel dan pipa.
2. Lendutan, umumnya terjadi pada luasan dinding yang kurang penguatannya (stiffner-nya) dan tebal dinding yang relatif tipis. Lendutan terjadi pada 1/3 bagian dinding IPA dari bawah. Jarak penempatan penguatan/stiffner di luar dinding maupun dari dalam pada jarak 40 – 50 cm untuk tebal dinding 5 – 12 mm.
3. Penguatan dinding IPA-FRP, dihitung berdasarkan pengaruh tinggi dan volume air terhadap dinding dan dasar tangki ditambah faktor keamanan. 4. Tebal pelat FRP-IPA perlu diikuti dengan
persyaratan jenis dan jumlah susunan serat gelas maupun spesifikasinya.
5. Udara yang terperangkap oleh resin dapat menimbulkan rembesan rongga udara.
6. Perencanaan struktur komponen IPA-FRP, selain harus mengacu pada kebutuhan konstruksi instalasi pengolahan, juga harus disesuaikan dengan spesifikasi serat gelas dan resin yang digunakan.
7. Pembuatan komponen instalasi IPA-FRP tidak dapat sepenuhnya dilaksanakan secara pabrikasi, tetapi sebagian komponen dikerjakan di lapangan. 8. Pengawasan yang memadai pada pelaksanaan pembuatan komponen dan perakitan IPA-FRP di lapangan.
Saran
Instalasi Pengolahan Air dengan menggunakan struktur konstruksi Komposit Serat Gelas (FRP), diperlukan perencanaan yang detail mulai dari pemilihan spesifikasi bahan dan peralatan yang digunakan serta sumber daya manusia yang memadai antara lain :
1. Pembeban internal pada instalasi
2. Pemilihan susunan struktur dan konstruksi sesuai pembebanan yang di rencanakan
3. Jenis dan jumlah serat gelas yang dapat menopang beban internal sesuai dengan pembebanan dan jumlah serat gelas yang menerima pembebanan dari dalam harus diuji mutu terlebih dahulu. 4. Faktor keamanan yang memadai, diperhitungkan
terhadap berbagai tekanan yang mempengaruhi terhadap pelat dan penguat, dibuktikan dengan uji laboratorium.
5. Pemilihan bentuk dan jenis perkuatan pada dinding IPA agar membentuk sabuk, baik untuk instalasi yang silinder maupun yang bulat. Agar diperoleh kestabilan.
6. Cetakan dengan ukuran yang tepat sesuai dengan dimensi panel yang dibentuk.
7. Susunan serat gelas diberi berlebih untuk mengantisipasi fluktuasi tekanan dari dalam instalasi, diberi faktor keamanan terhadap berbagai pengaruh diambil 11,6.
8. Peralatan untuk mendukung pengerjaan pembuatan pelat FRP harus disediakan selengkap mungkin agar diperoleh mutu produksi pelat FRP yang baik.
DAFTAR PUSTAKA
Broekel J, Scharr G., 2005, The specialities of fiber-reinforced plastics in terms of product lifecycle management, Proceeding 13th International Conference on Achievements Mechanical and Materials Engineering, 18-19 May, Rostoc Germany, 2005.
SNI 6773-2008, Spesifikasi Unit Paket Instalasi Pengolahan Air (IPA) .
Pusat Litbang Permukiman, 2010. Laporan Akhir Pengkajian Penerapan Sistem Sambung-an Rumah dan Pengembangan Teknologi dan Pengelolaan IPA untuk Air Minum dengan Bahan FRP, Bandung.
RSNI - 2008 “Spesifikasi Material Fibreglass Reinfor-ced Plastic”, Pusat Litbang Permukiman Badan Litbang Kementerian Pekerjaan Umum.
Subagyo, 2010, Diskusi Teknis Pengembangan Teknologi Berbasis Kinerja, Kajian Teknis Penerapan SR dan Kriteria Konstruksi IPA Berbahan FRP, Bandung 2010.
