## Jurnal Dinamis
Vol. 10, No. 1, Juni 2022 | 48-54
ISSN : 0216-7492, e-ISSN : 2809-3410
Homepage : https://talenta.usu.ac.id/dinamis

## PERANCANGAN DAN KONSTRUKSI INSTALASI AIR MINUM DARI KAPASITAS 500 LPS MENJADI 900 LPS DI PDAM TIRTANADI CEMARA
Alfian Hamsi 1 , Muhammad Taufik 2
Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, Padang Bulan, Medan, 20155, Indonesia
*Email : mtshrp@gmail.com

## ABSTRAK
Instalasi  air  minum  adalah  Jaringan  atau  sistem  pendistribusian  air  minum  dari  sumber  air  melalui komponen penyalur dan penyambungnya untuk pemenuhan kebutuhan air dalam kehidupan sehari-hari. Perancangan ini dilakukan untuk penambahan kapasitas air minum di PDAM Tirtanadi Cemara dari 500 lps menjadi 900 lps dengan menggunakan perhitungan analitik metode Hazen William. Adapun parameter  perancangannya  yaitu  diameter  pipa  outlet  ke  jaringan  distribusi,  kapasitas  reservoir,  dan kapasitas  pompa  yang  digunakan.  Pada  hasil  perhitungan  didapatkan  diameter  Pipa  outlet  ke  IPA Martubung  adalah ∅ 0,8  m,  jalur  Pancing ∅ 0,5  m,  dan  jalur  Karakatau ∅ 0,5  m.  Untuk  Kapasitas Reservoir yang dibutuhkan adalah 4536 m 3 dengan diameter 16 m dan tinggi  12,5 m. Pada distribusi air minum ke IPA Martubung dibutuhkan 3 unit Pompa Booster dengan masing-masing kapasitas 300 KW, jalur pancing dibutuhkan 1 unit Pompa Booster dengan kapasitas 240 KW, dan jalur Karakatau dibutuhkan  1  unit  Pompa  Booster  dengan  kapasitas  225  KW,  dan  1  unit  Pompa  Booster  cadangan dengan kapasitas 240 KW. Hasil Simulasi menggunakan aplikasi Epanet berupa: Pressure dengan nilai maksimum  =  1,37257952  Bar,  nilai  minimum  =  0  Bar,  dan  Rata-rata  =  0,836440156  Bar. Velocity dengan nilai maksimum = 1,0 m/s, nilai minimum = 0 m/s, dan Rata-rata = 0,632926829 m/s. Headloss dengan nilai maksimum = 26,03 m/km, nilai minimum = 0 m/km, dan Rata-rata = 2,939268293 m/km.
Kata Kunci : Pipa, Reservoir, Pompa Booster.

## ABSTRACT
Drinking water installation is a network or system for distributing drinking water from water sources through its components and connectors to meet water needs in daily life. This design was carried out to increase the capacity of drinking water in PDAM Tirtanadi Cemara from 500 lps to 900 lps by using analytical calculations using the Hazen William method. The design parameters are the diameter of the outlet  pipe  to  the  distribution  network,  reservoir  capacity,  and  the  capacity  of  the  pump  used.  The calculation results show that the diameter of the outlet pipe to the IPA Martubung is ∅ 0.8 m, Pancing line  is ∅ 0.5  m,  and    Karakatau  line  is ∅ 0.5  m.  The  required  reservoir  capacity  is 4536 m 3 with  a diameter of 16 m and a height of 12.5 m. In the distribution of drinking water to IPA Martubung,       3 units of Booster Pump are needed with a capacity of 300 KW, Pancing line requires 1 unit of Booster Pump  with  a  capacity  of  240  KW,  and  the  Karakatau  line  requires  1  unit  of  Booster  Pump  with  a capacity of 225 KW, and 1 unit Backup Booster Pump with of capacity 240 KW. Simulation results using the Epanet application is: Pressure with a maximum value = 1.37257952 Bar,  a minimum value = 0 Bar, and an average = 0.836440156 Bar. Velocity with maximum value = 1.0 m/s, minimum value = 0 m/s, and Average = 0.632926829 m/s. Headloss with maximum value = 26.03 m/km, minimum value = 0 m/km, and average = 2,939268293 m/km.
Keywords: Pipe, Reservoir, Booster Pump.

## PENDAHULUAN
Air  merupakan  salah  satu  sumber daya  alam  yang  memiliki  fungsi  sangat  vital  bagi  kehidupan makhluk hidup yang ada di muka bumi. Untuk itu air perlu dilindungi agar dapat tetap bermanfaat bagi kehidupan  manusia  serta  mahluk  hidup  lainnya.  Tanpa  adanya  air  maka  kehidupan  tidak  akan  dapat berlangsung. Kebutuhan akan penyediaan dan pelayanan air bersih dari waktu ke waktu semakin meningkat yang terkadang tidak diimbangi oleh kemampuan pelayanan. Peningkatan kebutuhan air tersebut jika tidak diimbangi dengan peningkatan jumlah produksi air bersih akan menimbulkan masalah dimana air bersih
yang  tersedia  tidak  akan  cukup  untuk  memenuhi  kebutuhan  masyarakat  pada  wilayah  tersebut.  Hal  ini dikarenakan masih kurangnya pelayanan pendistribusian air, sistem perpipaan yang kurang memadai, dan kapasitas reservoir yang masih kurang [1]. Perancangan instalasi air minum berkapasitas 900 lps di PDAM Tirtanadi Cemara ini bermaksud agar terpenuhinya jumlah konsumsi air pada masyarakat secara merata. Pada mulanya Instalasi Air Minum ini berkapasitas 500 lps  di upgrade menjadi 900 lps di PDAM Tirtanadi Cemara. Konsep perancangan yang dipakai adalah rekonstruksi dengan berbagai pertimbangan struktural dan fungsional instalasi air minum.
Rumusan  masa7lah  dalam  perancangan  ini  adalah  mengenai  skema  instalasi  jaringan  pipa,  perhitungan kapasitas  reservoir,  perhitungan  daya  pompa  booster,  perhitungan  tekanan  distribusi  air  minum,  dan perhitungan velocity dan headloss pada jalur distribusi air minum.
Tujuan dari perancangan ini adalah untuk mendapatkan kapasitas air minum 900 lps di PDAM Tirtanadi Cemara serta memperoleh kinerja pompa booster yang efisien untuk proses distribusi air bersih di PDAM Tirtanadi Cemara.

## TEORI
Instalasi Pendistribusian Air minum merupakan suatu sistem yang mengkombinasikan proses perpipaan, reservoir,  dan  pompa  serta  dilengkapi  dengan  pengontrolan  proses  juga  instrument  pengukuran  yang dibutuhkan Instalasi ini harus didesain untuk menghasilkan cakupan air yang memadai untuk digunakan masyarakat bagaimanapun kondisi cuaca dan lingkungan. Selain itu, sistem dan subsistem dalam instalasi yang akan didesain harus sederhana, efektif, dapat diandalkan, tahan lama, dan murah dalam pembiayaan. Sistem distribusi air minum terdiri atas perpipaan, katup-katup, dan pompa yang membawa air yang telah diolah  dari  instalasi  pengolahan  menuju  pemukiman,  perkantoran  dan  industri  yang  mengkonsumsi  air. Juga termasuk dalam sistem ini adalah fasilitas penampung air yang telah diolah (reservoir distribusi), yang digunakan saat kebutuhan air lebih besar dari suplai instalasi, meter air untuk menentukan banyak air yang digunakan,  dan  keran  kebakaran  [3].  Adapun  analisis  jaringan  pipa  menggunakan  persamaan  Hazern William sebagai berikut.
Kehilangan tekanan dalam pipa dihitung menggunakan persamaan 1 sebagai berikut.
h f = 10,675L. Q 1,852
C 1,852 . D 4,87
dengan:
h f = kehilangan tekanan (m)
L = panjang pipa (m)
Q
= debit ( m 3 /s)
C = koefisien Hazen William untuk pipa
D
= diameter pipa (m)
Kecepatan aliran dihitung dengan menggunakan persamaan 2 sebagai berikut.
v = 0,849. C. R 0,63 . S 0,54
dengan:
v = kecepatan aliran (m/s)
C
= koefisien Hazen William untuk pipa
R = jari-jari pipa (m)
S
= slope/kemiringan hidrolis
Debit aliran dihitung dengan persamaan 3 sebagai berikut.
Q =  0,27853 C. D 2,63 . S 0,54
dengan:
Q = debit air dalam pipa ( m 3 /s )
C = koefisien Hazen William untuk pipa D
= diameter pipa (m)
S = slope /kemiringan hidrolis
Kehilangan  tekanan  yang  ekivalen  dengan  panjang  pipa  atau  sebagai  fungsi  dari head kecepatan  pada persamaan 4 berikut ini.
Panjang Ekuivalen Pipa =   K 1 . d
Sedangkan head loss minor dihitung dengan persamaan 5 berikut ini.
h m = K 2 v 2 2. g
dengan:
𝐾 1 𝑑𝑎𝑛𝐾 2 = konstanta, dapat dilihat pada Lampiran C Tabel 𝐾 1 𝑑𝑎𝑛 𝐾 2 untuk kehilangan tekanan minor D = diameter fitting (m) V = kecepatan aliran (m/s) g = percepatan gravitasi, dalam (m/ s 2 )
Total head pompa ( H ) dihitung sesuai persamaan 6 sebagai berikut.
H = H s +   H l +   H 0
Untuk mencari Total head loss dihitung dengan persamaan berikut.
H l = H f + H m
dengan :
H s = total head statis (m)
H l = total head loss (m)
H 0
= sisa tekanan
H f = head loss mayor akibat friksi/gesekan
H m = head loss minor akibat selain gesekan, antara lain akibat aksesoris
Daya pompa yang diperlukan dihitung dengan persamaan 7 sebagai berikut.

## P = Q. H. ρ. g 1000
dengan :
P = daya pompa (KW) 𝜌
= masa jenis air ( Kg/m 3 ) g = percepatan gravitasi ( m/s 2 ) Q = debit air ( m 3 /s )
H = total head pompa (m)
Perkiraan efisiensi pompa berkisar antara 90% sampai 95%. Efisiensi motor 10% lebih rendah dari efisiensi pompa [2-4].

## METODOLOGI PERANCANGAN
Perancangan  ini  memerlukan  beberapa  data  di  lapangan  untuk  acuan  dalam  pembuatan  gambaran  dari skema instalasi. Metode pengambilan data pada perancangan ini sebagai berikut.
1) Observasi PDAM Tirtanadi Cemara untuk mengetahui kondisi dan instalasi distribusi air bersih pada unit tersebut.
2) Wawancara dengan operator pompa booster di PDAM Tirtanadi Cemara untuk menanyakan siklus kapasitas aliran air bersih.
3) Data  spesifikasi  pompa,  ukuran  pipa  inlet  dan  otlet,  serta  ukuran  reservoir  di  PDAM  Tirtanadi Cemara.
4) Foto dokumentasi instalasi unit distribusi air bersih yaitu pipa distribusi, reservoir tank, dan pompa booster.
Dalam 51ontro penyediaan air bersih yang baik, diperlukan suatu pasokan air yang baik dan dalam jumlah yang  cukup.  Faktor  kinerja  ( performance )  suatu  51ontro  jaringan  air  bersih  juga  penting  untuk dipertimbangkan,  karena  dengan  meninjau  parameter-parameter  kinerja  serta  51ontro-faktor  yang mempengaruhinya, maka dapat dilihat tingkat keberhasilan dari suatu kota/51ontrol [5].
Tingkat keefektifan kineja dari tiap unit 51ontro distribusi seperti pompa booster, 51ontro aliran pipa, dan penampungan/reservoir  akan  sangat  mempengaruhi  keberhasilan  suatu  51ontro  jaringan  distribusi  air bersih. Adapun parameter yang dikaji pada perancangan ini sebagai berikut.
1) Pipa
a) Diameter pipa inlet dari Limau Manis adalah 800 mm
b) Diameter pipa outlet ke IPA Martubung adalah 800 mm
c) Diameter pipa outlet Jalur Pancing adalah 500 mm
d) Diameter pipa outlet Jalur Karakatau adalah 500 mm
Jarak pipa air bersih yang akan di distribusikan sebagai berikut.
a) Jarak pipa outlet Cemara ke IPA Martubung adalah 12 KM
b) Jarak pipa outlet Cemara ke Jalur Pancing adalah 7 KM
c) Jarak pipa outlet Cemara ke Jalur Karakatau adalah 5 KM
2) Reservoir Tank
Reservoir  yang  di  rancang  dengan  tipe ground  storage  51ontrol51r. Reservoir  pada  PDAM  Tirtanadi Cemara kapasitas 500 lps adalah 4000 m 3 . 3) Pompa Booster
Pompa booster yang digunakan pada kapasitas 500 lps di PDAM Tirtanadi Cemara sebanyak 3 unit dengan daya masing-masing 224 KW. Pompa tersebut bekerja dengan 51ontro 51ontrol PLC.
4) Valve dan Fitting
Berdasarkan data pada kapasitas 500 lps di PDAM Tirtanadi Cemara ada beberapa valve dan fitting yang digunakan diantaranya sebagai berikut.
Jumlah valve dan fitting ke IPA Martubung sebagai berikut.
a) Valve Butterfly = 8 Unit
b) Fitting elbow 45 ° 2 Piece = 5 Unit
c) Fitting elbow 90 ° 2 Piece = 6 Unit
d) Fitting elbow 90 ° 3 Piece = 7 Unit
e) Fitting elbow 90 ° 4 Piece = 5 Unit
Jumlah valve dan fitting Jalur Pancing sebagai berikut.
a) Valve Butterfly = 5 Unit
b) Fitting elbow 45 ° 2 Piece = 3 Unit
c) Fitting elbow 90 ° 2 Piece = 3 Unit
d) Fitting elbow 90 ° 3 Piece = 5 Unit
e) Fitting elbow 90 ° 4 Piece = 4 Unit
Jumlah valve dan fitting Jalur Karakatau sebagai berikut.
a) Valve Butterfly = 5 Unit
b) Fitting elbow 45 ° 2 Piece = 3 Unit
c) Fitting elbow 90 ° 2 Piece = 3 Unit
d) Fitting elbow 90 ° 3 Piece = 4 Unit
e) Fitting elbow 90 ° 4 Piece = 3 Unit

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  dari  perhitungan  menggunakan  persamaan  metode  Hazen  William  disajikan  pada  Tabel  sebagai berikut ini.
No. Jalur Distribusi Diameter Pipa (m) Jumlah Pompa Booster (Unit) Daya Pompa Booster (KW) 1 IPA Martubung 0,8 3 300/unit 2 Pancing 0,5 1 240 3 Karakatau 0,5 1 225
Reservoir di desain dengan tipe ground storage reservoir. Untuk kapasitas efektif reservoir sebeagai berikut ini.
Kapasitas Reservoir = 10% x Q Max/day
Kapasitas Reservoir = 10% x (0,9 x 3600 x 14) Kapasitas Reservoir = 0,1 x 45360 Kapasitas Reservoir = 4536 m 3
Simulasi  yang  dipakai  untuk  perhitungan  distribusi  air  minum  adalah  Aplikasi  Epanet.  Skema  simulasi yang  dirancang  ini  merupakan  jaringan  distribusi  air  minum  di  PDAM  Tirtanadi  Cemara  menuju  IPA Martubung sesuai dengan topografi yang diambil dari google earth. Jumlah katup ( valve) yang digunakan serta junction. Untuk data jarak pipa distribusi adalah 12000 meter, jumlah pompa booster sebanyak 3 unit, jumlah katup jenis PRV sebanyak 8 unit, dan 38 junction
Gambar 1. Skema Simulasi Jaringan Distribusi Air minum di PDAM Tirtanadi Cemara menuju IPA Martubung
Hasil dari pressure pada pipa distribusi air minum di PDAM Tirtanadi Cemara menuju IPA Martubung bervariasi dinominasi dari 40 data jaringan distribusi dimana nilai tekanannya sebagai berikut.
Maksimum : 1,37257952 Bar Minimum   : 0 Bar Rata-rata    : 0,836440156 Bar Hasil  dari velocity distribusi  air  minum  di  PDAM  Tirtanadi  Cemara  menuju  IPA  Martubung  bervariasi dinominasi dari 41 data jaringan distribusi dimana nilai velocity nya sebagai berikut.
Maksimum : 1,0 m/s Minimum   : 0 m/s Rata-rata    : 0,632926829 m/s Hasil dari Headloss distribusi air minum di PDAM Tirtanadi Cemara menuju IPA Martubung bervariasi dinominasi dari 41 data jaringan distribusi dimana nilai Headloss nya sebagai berikut.
Maksimum : 26,03 m/km
Minimum   : 0 m/km Rata-rata    : 2,939268293 m/km

## KESIMPULAN
1. Diameter  Pipa  Outlet  yang  dibutuhkan  untuk  kapasitas  900  lps  pada  distribusi  air  minum  ke  IPA Martubung adalah ∅ 0,8 m, jalur Pancing ∅ 0,5 m, dan jalur Karakatau ∅ 0,5 m.
2. Volume Reservoir yang dibutuhkan untuk kapasitas air minum 900 lps di PDAM Tirtanadi Cemara adalah 4536 m 3 dengan diameter 16 m dan tinggi 12,5 m.
3. Daya Pompa Booster yang dibutuhkan untuk distribusi air minum 900 lps di PDAM Tirtanadi Cemara ke IPA Martubung adalah 908,2 KW (3 Pompa =   300 KW), Jalur Pancing 239,2 KW (1 Pompa = 240 KW), Jalur Karakatau 225,2 KW (1 Pompa = 225 KW), dan 1 Pompa cadangan 240 KW. Maka total Pompa Booster yang dibutuhkan sebanyak 6 unit.
4. Hasil Simulasi menggunakan aplikasi Epanet berupa output Pressure, Velocity, dan Headloss pada Pipa Distribusi menuju IPA Martubung sebagai berikut.
a) Pressure dengan nilai maksimum = 1,37257952 Bar, nilai minimum = 0 Bar, dan Rata-rata = 0,836440156 Bar.
b) Velocity dengan nilai maksimum = 1,0 m/s, nilai minimum = 0 m/s, dan Rata-rata = 0,632926829 m/s.
c) Headloss dengan nilai maksimum = 26,03 m/km, nilai minimum = 0 m/km, dan Rata-rata = 2,939268293 m/km.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]    Agustina,  Dian  Vitta.  2007.  Analisa  Kinerja  Sistem  Distribusi  Air  Bersih  PDAM  Kecamatan Banyumanik Di Perumnas Banyumanik (Studi Kasus Perumnas Banyumanik Kel. Srondol Watan) . Tesis. Universitas Diponegoro Fakultas Manajemen dan Rekayasa Instrumen Jurusan Teknik Sipil [2]    Badan  Standart  Nasional  Indonesia.  Tata  Cara  Perencanaan  Teknik  Jaringan  Distribusi  dan  Unit Pelayanan Sistem Penyediaan Air Minum. SNI 7509:2011
[3]   Fuazen, Urai Iqbal, dan Eko Sarwono. 2019. Analisa Sistem Kinerja Booster Pump Si Sepakat 2 A. Yani  Cabang  PDAM  Tirta  Khatulistiwa,  Jalan  Imam  Bonjol,  Pontianak  Selatan,  Kota  Pontianak, Kalimantan Barat. Jurnal Ilmiah. ISSN : 2579-4698
[4]  Wahyudi, Ilham. 2013. Analisis Perancangan Pompa Guna Pemenuhan Kebutuhan Air Bersih PDAM Kota Probolinggo. Skripsi. Universitas Jember Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin
[5]  Gani, Fauzi A. 2018. Efek Penambahan Debit Kebutuhan pada Daerah Layanan Terrhadap Kondisi Existing Pipa Air Bersis Kota Langsa. Teras Jurnal. 8 (1)