MAKALAH
Sistem Penyediaan dan Distribusi Air Bersih Air Baku PDAM
dan
Pressure Tank
disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Otomasi
Gedung Komersial II
Disusun oleh:
Faisal Arrasyid R. (131364009)
Faris Muhammad Fajar (131364008)
Fikri Fadhila (131364009)
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
TAHUN 2016
DAFTAR ISI
Halaman Judul...1
Daftar isi...2
1. Pengertian Sistem Penyediaan dan Distribusi Air Bersih Bangunan ...3
2. Ruang Lingkup Sistem...4
3. Elemen dasar dan Jariangan Sistem...6
4. Model-model sistem ...11
5. Posisi Utilitas Sistem pada Bangunan...12
6. Mekanisme utilitas sistem...12
7. Hardware...13
8. Software...15
9. HMI...19
1. Pengertian Sistem Penyediaan dan Distribusi Air Bersih Bangunan
Air bersih adalah air yang digunakan untuk keperluan sehari-hari dan akanmenjadi air minum setelah dimasak terlebih dahulu. Sebagai batasannya, air bersihadalah air yang memenuhi persyaratan bagi sistem penyediaan air minum. Adapunpersyaratan yang dimaksud adalah persyaratan dari segi kualitas air yang meliputikualitas fisik, kimia, biologi dan radiologis, sehingga apabila dikonsumsi tidakmenimbulkan efek samping (Ketentuan Umum Permenkes No.416/Menkes/PER/IX/1990) dan penyediaan air bersih yang layak untuk dikonsumsiharus memenuhi Permenkes No. 173/Menkes/Per/VII/1977.
Sistem adalah seperangkat elemen atau komponen yang saling bergantungatau berinteraksi satu dengan lain menurut pola tertentu dan membentuk satukesatuan untuk mencapai tujuan tertentu (Sinulingga, 2008).
Plambing adalah seni dan teknologi pemipaan dan peralatan untuk menyediakan air bersih, baik dalam hal kualitas, kuantitas dan kontinuitas yang memenuhi syarat dan pembuang air bekas atau air kotor dari tempat-tempat tertentu tanpa mencemari bagian penting lainnya untuk mencapai kondisi higienis dan kenyamanan yang diinginkan.
Perencanaan sistem plambing dalam suatu gedung, guna memenuhi kebutuhan air bersih sesuai jumlah penghuni dan penyaluran air kotor secara efesien dan efektif (drainase), sehingga tidak terjadi kerancuan dan pencemaran yang senantiasa terjadi ketika saluran mengalami gangguan.
Fungsi utama peralatan plumbing gedung adalah menyediakan air bersih dan atau air panas ke tempat-tempat tertentu dengan tekanan cukup, menyediakan air sebagai proteksi kebakaran dan menyalurkan air kotor dari tempat-tempat tertentu tanpa mencemari lingkungan sekitarnya.
(soft), tidak terjadi lonjakan, dan Untuk mengurangi efek palu air (water hammering), saat kran air di matikan tiba tiba atau saat pompa mati tiba tiba.
2. Ruang lingkup Sistem PDAB
2.1 Persyaratan Dalam Penyediaan Air Bersih
Terdapat beberapa persyaratan dalam penyediaan air bersih, diantaranya:
1. Persyaratan Kualitas
Secara fisik air bersih harus jernih, tidak berbau dan tidak berasa. Selain itu juga suhu air bersih sebaiknya sama dengan suhu udara atau kurang lebih 25oC, dan apabila terjadi perbedaan maka batas yang diperbolehkan adalah 25oC ± 3oC.
3. Persyaratan Kimiawi
Air bersih tidak boleh mengandung bahan-bahan kimia dalam jumlah yang melampaui batas. Beberapa persyaratan kimia antara lain adalah: pH yang diperbolehkan berkisar antara 6,5-8,5, total solid, zat organik, CO2 agresif, kesadahan, kalsium (Ca), besi (Fe), mangan (Mn), tembaga (Cu), seng (Zn), chloride (Cl), nitrit, flourida (F), serta logam berat.
4. Persyaratan bakteriologis
5. Persyaratan radioaktifitas
Persyaratan radioaktifitas mensyaratkan bahwa air bersih tidak boleh mengandung zat yang menghasilkan bahan-bahan yang mengandung radioaktif, seperti sinar alfa, beta dan gamma.
2.2 Persyaratan Kuantitas (Debit)
Persyaratan kuantitas dalam penyediaan air bersih adalah ditinjau dari banyaknya air baku yang tersedia. Artinya air baku tersebut dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan sesuai dengan kebutuhan daerah dan jumlah penduduk yang akan dilayani. Persyaratan kuantitas juga dapat ditinjau dari standar debit air bersih yang dialirkan ke konsumen sesuai dengan jumlah kebutuhan air bersih. Kebutuhan air bersih masyarakat bervariasi, tergantung pada letak geografis, kebudayaan, tingkat ekonomi, dan skala perkotaan tempat tinggalnya.
2.3 Persyaratan Kontinuitas
Air baku untuk air bersih harus dapat diambil terus menerus dengan fluktuasi debit yang relatif tetap, baik pada saat musim kemarau maupun musim hujan. Kontinuitas juga dapat diartikan bahwa air bersih harus tersedia 24 jam per hari, atau setiap saat diperlukan, kebutuhan air tersedia. Akan tetapi kondisi ideal tersebut tidak dapat dipenuhi pada setiap wilayah di Indonesia, sehingga untuk menentukan tingkat kontinuitas pemakaian air dapat dilakukan dengan cara pendekatan aktifitas konsumen terhadap prioritas pemakaian air. Prioritas pemakaian air yaitu minimal selama 12 jam per hari, yaitu pada jam-jam aktifitas kehidupan, yaitu pada pukul 06.00 – 18.00. yang tidak ditentukan. Karena itu, diperlukan reservoir pelayanan dan fasilitas energi yang siap setiap saat.
tertentu. Kecepatan dalam pipa tidak boleh melebihi 0,6-1,2 m/dt. Ukuran pipa harus tidak melebihi dimensi yang diperlukan dan juga tekanan dalam sistem harus tercukupi. Dengan analisis jaringan distribusi, dapat ditentukan dimensi atau ukuran pipa yang diperlukan sesuai dengan tekanan minimum yang diperbolehkan agar kuantitas aliran terpenuhi.
Kontinuitas aliran sangat penting ditinjau dari dua aspek. Pertama adalah kebutuhan konsumen. Sebagian besar konsumen memerlukan air untuk kehidupan dan pekerjaannya, dalam jumlah yang tidak ditentukan. Karena itu, diperlukan pada waktu yang tidak ditentukan. Karena itu, diperlukan reservoir pelayanan dan fasilitas energi yang siap setiap saat.
2.4 Persyaratan Tekanan Air
Konsumen memerlukan sambungan air dengan tekanan yang cukup, dalam arti dapat dilayani dengan jumlah air yang diinginkan setiap saat. Untuk menjaga tekanan air akhir pipa di seluruh daerah layanan, pada titik awal distribusi diperlukan tekanan yang lebih tinggi untuk mengatasi kehilangan tekanan karena gesekan, yang tergantung pada kecepatan aliran, jenis pipa, diameter pipa, dan jarak jalur pipa tersebut.
rendah maka akan menyebabkan terjadinya kontaminasi air selama aliran dalam pipa distribusi.
3. Elemen Dasar dan Jaringan Sistem PDAB
3.1 Elemen Dasar
Pompa Transfer, berfungsi untuk memompa air bersih dari ground water
tank ke roof tank melalui pipa transfer. Beberapa jenis pompa transfer yang sering dipakai, antara lain :
o End Suction Pump
o Horizontal Split Case Pump
o Multi Stage Pump
o Centrifugal Pump
Pressure Tank, berfungsi untuk meringankan kerja pompa dari keadaan
start-stop yang terlalu sering. Beberapa jenis pressure tank yang sering dipakai, antara lain :
o Diaphragma Pressure Tank
o Non Diaphragma Pressure Tank atau Well Pressure Tank
Peralatan pengaturan dan ukur, meliputi :
o Check Valve, penahan aliran balik air didalam instalasi pipa.
o Gate Valve, pengatur buka-tutup aliran air didalam pipa.
o Ball Valve, pengatur jumlah aliran air didalam pipa.
o Butterfly Valve, pengatur buka-tutup aliran air di dalam pipa.
o Floating Valve, klep pengatur buka-tutup aliran air ke tanki.
o Strainer, berfungsi sebagai filter air.
o Flexible Joint, penahan getaran dan gerakan.
o Pressure Gauge, pengukur tekanan.
o Pressure Switch, alat kontak hubung-putus akibat tekanan.
o Flow Switch, alat kontak hubung-putus akibat aliran.
o Water Meter, pengukur debit air.
3.2 Jaringan Sistem PDAB
Pola jaringan sistem perpipaan distribusi air bersih umumnya, dapat diklasifikasikan menjadi :
Sistem jaringan melingkar (Grid System/Loop).
Sistem jaringan cabang ( Branch System).
Sistem kombinasi dri kedua sistem tersebut.
Bentuk sistem jaringan perpipaan tergantung pada pola jalan yang ada dan jalan rencana, topografi, pola perkembangan daerah pelayanan dan lokasi instalasi pengolahan. Gambar berikut dapat memberikan ilustrasi tentang bentuk dan sistem jaringan pipa distribusi tersebut.
Gambar Sistem Cabang
Gambar Sistem Gabungan
1. Sistem Jaringan Perpipaan Melingkar
Sistem jaringan perpipaan melingkar terdiri dari pipa pipa induk dan pipa cabang yang saling berhubungan satu sama lainnya dan membentuk loop (melingkar), sehingga terjadi sirkulasi air ke seluruh jaringan distribusi. Dari pipa induk dilakukan penyambungan (tapping) oleh pipa cabang dan selanjutnya dri pipa cabang dilakukan pendistribusian untuk konsumen.
diperlukan pipa yang lebih panjang, katup dan diameter pipa yang bervariasi. Sedangkan dari segi hidrolis (pengaliran) sisten ini lebih baik karena jika terjadi kerusakan pada sebagian blok dan selama diperbaiki, maka yang lainnya tidak mengalami gangguan aliran karena masih dapat pengaliran dari loop lainnya
Sistem jaringan perpipaan melingkar digunakan untuk daerah dengan karakteristik sebagai berikut :
Bentuk dan perluasannya menyebar ke seluruh arah
Pola jaringan jalannya berhubungan satu dengan lainnya
Elevasi tanahnya relatif datar
2. Sistem Jaringan Bercabang
Sistem jaringan bercabang terdiri dari pipa induk utama (main feeder) disambungkan dengan pipa sekunder, lalu disambungkan lagi dengan pipa cabang lainnya, sampai akhirnya pada pipa yang menuju ke konsumen.
Dari segi ekonomis sistem ini menguntungkan, karena panjang pipa lebih pendek dan diameter pipa kecil. Namun dari segi teknis pengoperasian mempunyai keterbatasan, diantaranya :
Timbulnya rasa, bau akibat adanya ”air mati” pada ujung-ujung
pipa cabang. Untuk mengatasi hal tersebut diperlukan pengurasan secara berkala dan menyebabkan khilangan air yang cukup banyak.
Jika terjadi kerusakan akan terdapat blok daerah pelayanan yang
tidak mendapatkan suplai air, karena tidak adanya sirkulasi air.
Jika terjadi kebakaran, suplai air pada hidran kebakaran lebih
sedikit, karena alirannya satu arah.
Bentuk dan arah perluasan memanjang dan terpisah.
Pola jalur jalannya tidak berhubungan satu sama lainnya.
Luas daerah pelayanan relatif kecil.
Elevasi permukaan tanah mempunyai perbedaan tinggi dan
menurun secara teratur.
3. Sistem Jaringan Perpipaan Kombinasi
Sistem jaringan perpipaan kombinasi merupakan gabungan dari sistem melingkar dan sistem bercabang. Sistem ini diterapkan untuk daerah pelayanan dengan karakteristik:
Kota yang sedang berkembang.
Bentuk perluasan kota yang tidak teratur, demikian pula jaringan
jalannya tidak berhubungan satu sama lain pada bagian tertentu.
Terdapat daerah pelayanan yang terpencil dan elevasi tanah yang bervariasi.
4. Model-model Sistem PDAB
Sistem penyediaan air bersih dalam suatu bangunan gedung terdiri dari 3 (tiga) Sistem, yaitu :
1) Sistem sambungan langsung
5.1 Sistem sambungan langsung
Sistem sambungan langsung adalah sistem dimana, pipa distribusi kebangunan langsung dengan pipa cabang dari sistem penyediaan air minum secara kolektif (daiam hal ini pipa cabang distribusi PDAM).
Karena terbatasnya tekanan air di pipa distribusi PDAM, maka sistem ini hanya bisa untuk bangunan kecil atau bangunan rumah sampai dengan 2 (dua) lantai.
Pada umumnya sumber air yang digunakan pada sistem, ini adalah, air yang berasal dan pipa cabang sistem penyediaan air minum secara kolektif (dalam hal ini pipa cabang distribusi PDAM).
5.2 Sistem tangki tekan
Biasanya sistem ini digunakan bila air yang akan masuk kedalam bangunan, pengalirannya menggunakan pompa.
Prinsip kerja sistem ini dapat dijelaskan sebagai berikut: Air dari PDAM atau yang telah ditampung dalam tangki bawah dipompakan ke dalam suatu bejana (tangki) tertutup, sehingga air yang ada didalam tangki tertutup tersebut dalam keadaan terkompresi. Air dan tangki tertutup tersebut dialirkan ke dalam sistem distribusi bangunan.
Pompa bekerja secara otomatis yang diatur oleh suatu detektor tekanan, yang menutup/membuka saklar motor listlik penggerak pompa. Pompa berhenti bekeria kalau tekanan dalam tangki telah mencapai suatu batas maksimum yang ditetapkan, dan bekerja kembali setelah tekanan dalam tangki mencapai suatu batas minimum yang ditetapkan. Daerah fluktuasi tekanan biasanya ditetapkan antard 1,00 kg/cm2 sampai 1,50 kg/cm2
5.3 Sistem tangki atap
Apabila sistem sambungan langsung oleh berbagai hal tidak dapat diterapkan, maka dapat diterapkan sistem tangki atap.
Dalain sistem ini, air ditampung leriebih dahulu pada tangki bawah, lalu dipompakan ke tangki atas. Tangki atas dapat berupa tangki yang di simpan di atas atap atau dibangunan yang tertinggi, dan bisa juga berupa menara air.
Pada umumnya sumber air yang digunakan pada sistem ini adalah air yang berasal dari reservoir bawah (yang sumbernya bisa dari PDANI atau dari sumur atau dari PDAM dan sumur) atau langsung dari sumur (air tanah).
Untuk lebih jelasnya sistem ini dapat dilihat pada Gambar 4, dan Gambar 5. Agar supaya system penyediaan air minum di dalam bangunan gedung (plumbing air minum) dapat berfungsi secara optimal, maka perlu memenuhi beberapa persyaratan diantaranya adalah :
a) Syarat kualiitas
b) Syarat kuantitas
c) Syarat tekanan
6. Posisi Utilitas (PDAB) dalam Sistem Otomasi Bangunan
7. Perangkat Keras Kendali Utilitas Dalam Jaringan Otomasi Bangunan 7.1 Perangkat Keras Kendali Sistem PDAB
Software yang digunakan adalah Epanet, dalam perangkat lunak ini terintegrasi dengan komponen-komponen lainnya atau perangkat keras. Epanet memodelkan sebuah sistem distribusi air berupa serangkaian jalur-jalur yang dihubungkan dengan titik-titik. Sebuah jalur-jalur bisa mewakili pipa, pompa, dan katup. Sedangkan titik mewakili junction (persimpangan), tank (bak penampung) dan reservoir.
- Junctions adalah titik – titik yang merupakan tempat penyambungan antar links (pipa, pompa dan katup) sekaligus penanda masuk maupun keluarnya air dalam jaringan distribusi dengan format input pada junction
- Reservoir merupakan titik yang mewakili sumber luar tak hingga atau cekungan air dalam jaringan distribusi misalnya danau, sungai dan akuifer air tanah.
- Tank merupakan node dengan kapasitas tampungan yang dapat beragam selama waktu simulasi (running).
- Pipa merupakan penghubung yang membawa air dari satu titik ke titik lainnya dalam jaringan distribusi.
- Pompa merupakan penghubung yang memberi energi ke fluida (air) sehingga fluida tersebut bertambah nilai tinggi hidrolik (hydraulic head). - Katup merupakan penghubung yang membatasi tekanan atau aliran pada
7.2 Aktuator dan Sensor
Aktuator pada sistem utilitas yaitu katup. Katup adalah suatu link yang membatasi tekanan ataupun aliran pada suatu titik tertentu pada jaringan. Yang menjadi parameter input untuk katup adalah:
- Awal dan akhir node - Diameter
- Setting - Status
Output hasil perhitungan untuk sebuah katup adalah rata-rata aliran dan headloss. Berbagai tipe katup yang disediakan oleh Epanet (perangkat lunak utilitas) adalah
Sensor yang digunakan pada sistem utilitas yaitu:
- Resistance Temperature Detectors (RTDs) adatah sebuah transduser temperatur yang dibuat dari elemen kawat konduktif. Jenis kawat yang banyak digunakan dalam RTDS adalah platinum, nickel, copper, dan nickel-iron. Seluruh permukaan kawat diberi selubung pengaman. Dalam RTD, resistansi dari kawat naik secara linier dengan naiknya temperatur yang diukur, oleh karena RTD disebut mempunyai koefisien temperatur positif (Temperature positive coefficient).
- Pressure sensor (sensor tekanan) merupakan alat yang digunakan untuk mengukur tekanan, yaitu dengan cara mengubah tegangan mekanis menjadi sinyal listrik
fisika (sesuai dengan klasifikasi sensor). Sensor yang digunakan adalah dengan menggunakan d/p transmitter.
8. Perangkat Lunak Jaringan Kendali
Dengan penjelasannya pada tiap bagian (input,prosess dan output) yaitu : 1. Membuat jaringan sistem distribusi atau mengimport file jaringan
(dalam bentuk text file). Maksudnya adalah dalam tampilan windows EPANET dapat dibuat skema jaringan pendstribusianyang dikehendaki maupun dapat dilakukan dengan mengambil jaringan yang sudah ada (tersimpan dalam format/program lain) misalnya computer aided drawing (CAD)
2. Mengedit sifat objek atau komponen fisik yang terlihat dalam sistem distribusi. Yang termasuk komponen fisik dalam sistem distribusi diantaranya:
- Junctions adalah titik – titik yang merupakan tempat penyambungan antar links (pipa, pompa dan katup) sekaligus penanda masuk maupun keluarnya air dalam jaringan distribusi dengan format input pada junction
- Reservoir merupakan titik yang mewakili sumber luar tak hingga atau cekungan air dalam jaringan distribusi misalnya danau, sungai dan akuifer air tanah.
- Tank merupakan node dengan kapasitas tampungan yang dapat beragam selama waktu simulasi (running).
- Pipa merupakan penghubung yang membawa air dari satu titik ke titik lainnya dalam jaringan distribusi.
- Pompa merupakan penghubung yang memberi energi ke fluida (air) sehingga fluida tersebut bertambah nilai tinggi hidrolik (hydraulic head).
3. Pengaturan dan pengoperasian sistem lebih ditekankan sebagai editing pada komponen yang tidak nampak dalam sistem (non-visual components), terdiri atas :
- Curve editor ditujukan untuk mengatur bagaimana link (pompa) maupun node bekerja sesuai standar atau keadaan yan dikehendaki. Curve editor diantaranya hubungan tinggi tekan dengan debit (pump curve), biaya atas pengunaan energi/hubungan efisiensi dengan debit (effisiency curve), hubungan volume dengan kedalaman air (volume curve) dan hubungan kehilangan energi dengan debit (headloss curve).
- Pattern editor ditujukan untuk mengatur pola distribusi air bila dilakukan simulasi berjangka (extended period simulation) sesuai dengan waktu yang dikehendaki.
- Controls editor merupakan pengaturan yang dilakukan terhadap node dan links pada saat simulasi terjadi, apakah dikehendaki tertutup, terbuka maupun keadaan lainnya.
- Demand editor ditujukan unutk pengaturan kebutuhan sekaligus dilakukan penggolongan kebutuhan tersebut berdasarkan kategori yang ditetapkan saat simulasi berjalan.
- Sorce quality editor merupakan pengaturan dengan memasukkan komponen water quality ketika simulasi berjalan. Editor ini dapat diabaikan bilamana ditujukan hanya untuk simulasi hidrolik.
4. Memilih analisis yang diinginkan untuk menjalankan simulasi, diperlukan untuk kesesuaian dengan penggunaan formula, sistem satuan serta karakteristik lain yang dikehendaki, apakah menggunakan formula Hazen- Williams, Darcy-Weisbach atau Chezy-Manning.
5. Menjalankan program (running) dilakukan setelah proses input terjadi, adapun komentar ketika running dilakukan diantaranya :
baik sehingga bisa dilanjutkan dengan mengetahui outputnya.
- Run was unsuccesfull. See status report for reason yang berarti bahwa proses berhenti dikarenakan beberapa hal namun dapat diketahui kesalahan yang terjadi dengan melihat komentar kesalahan tersebut.
- Warning message were generated. See status report for reason yang berarti bahwa ada beberapa input yang menyebabkan kegagalan simulasi ketika simulasi sedang berjalan. Kesalahan ini dapat terjadi misalnya karena pompa yang tidak bekerja, jaringan tidak terhubung, adanya tekanan negatif, sistem tidak seimbang serta persamaan hidrolik tidak terpecahkan.
9. Human Machine Interface (HMI)
HMI merupakan perangkat lunak antar muka berupa GUI berbasis komputer yang menjadi penghubung antara operator dengan mesin atau peralatan yang dikendalikan serta bertindak pada supervisory (GlobalSpec, 2010).
Human Machine Interface (HMI) dapat berupa pengendali dan visualisasi status baik dengan manual maupun melalui visualisasi komputer yang bersifat real time. Sistem HMI biasanya bekerja secara online dan real time dengan membaca data yang dikirimkan melalui I/O port yang digunakan oleh sistem controller-nya. A. Irawan (2010) menyebutkan bahwa secara umum HMI mempunyai fungsi-fungsi sebagai berikut:
1. Memonitori dan memberikan informasi kondisi plant kepada operator melalui GUI secara real time. Tampilan kondisi plant adalah berdasarkan hasil pembacaan input dan output dari proses yang sedang berlangsung pada plant.
4. Menyimpan kondisi alarm, sehingga dapat diketahui alasan terjadinya penyimpangan dalam sistem.
5. Menampilan grafik dari sebuah proses yang ada di plant, misalkan grafik penampilan proses kenaikan dan penurunan beban utama yang terhubung ke genarator baik secara real time maupun historikal. Trending dapat dilihat secara online real time atau historis.
termasuk sistem sanitasi, utilitas air, kota, distribusi, filtrasi, desalinasi, dan remediasi.
Berikut adalah contoh HMI pada sistem utilitas:
DAFTAR ISI
Asmadi, Khayan, dan Kasjono H. S., 2011. Teknologi Pengolahan Air Minum.Gosyen Publishing. Yogyakarta.
Joko, T., 2010. Unit Air Baku Dalam Sistem Penyediaan Air Minum. Graha Ilmu, Yogyakarta.
Joko, T., 2010. Unit Produksi Dalam Sistem Penyediaan Air Minum. Graha Ilmu, Yogyakarta.
Sinulingga, S., 2008. Pengantar Teknik Industri. Graha Ilmu, Yogyakarta. Sutrisno, T. dan Suciastuti E., 2010. Teknologi Penyediaan Air Bersih. Rineka Cipta, Jakarta. Susanto, Deki. 2007. ANALISA DISTRIBUSI AIR PADA PIPA JARINGAN
DISTRIBUSI DI SUB-ZONE SONDAKAN PDAM KOTA SURAKARTA DENGAN SIMULTANEOUS LOOP EQUATION METHOD.
https://digilib.uns.ac.id/dokumen/download/8147/MjA4MTY=/Analisa-distribusi- air-pada-pipa-jaringan-distribusi-di-sub-zone-sondakan-pdam-kota-Surakarta-dengan-simultaneous-loop-equation-method-abstrak.pdf
