## ANALISIS UNJUK KERJA JARINGAN PIPA SIPHON
Ir. Dedeng Herlan, MSi
Dosen Tetap Program Studi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Jakarta Email: herlandoang@gmail.com
ABSTRAK: Dalam makalah ini dijelaskan tentang kemampuan jaringan pipa siphon memindahkan sejumlah air dari satu reservoir ke reservoir lain. Konsep teknik pemindahan air ini, sama seperti halnya dengan irigasi yang sudah  lazim  digunakan.  Perbedaan  diantara  keduanya  terletak  pada  jaringan  pipa  siphon  dibentangkan mengikuti  halangan  dengan  ketinggian  tertentu.  Hasil-hasil  yang  dicapai  berdasarkan  pengukuran  dari berbagai  ukuran  dan bentangan  pipa siphon, diuraikan  dalam  makalah  ini.  Volume  air  keluaran  yang secara teoritis berbanding langsung dengan laju aliran  air, ternyata banyak  juga dipengaruhi oleh dimensi fisik.
Kata kunci: Pipa PVC,  sistem siphon, laju aliran, rugirugi, debit
ABSTRACT: In  this  paper  explained  about  the  ability  tp  move  a  number  of    pipeline  siphon  water  from      one reservoir to other  reservoir. The concept of   water displacement technique, as well as  irrigation which has been commonly used.   The different between lies in following the laid pipeline siphon obstacles  to a certain height. The result achieved in the measurement of siphon pipe lines, described in this paper. The volume of water that theoretically the output  is directly  proportional to the rate of water flow , but many are also influenced by the physical dimensions.
Keywords : PVC-pipe, Siphon system, Rate flow, head loss, discharge

## PENDAHULUAN
Untuk  memenuhi  kebutuhan  air    bagi  lahan- lahan  pertahian,  usaha-usaha  yang  lazim dilakukan    masyarakat  adalah  membangun saluran-saluran  air  yang  disebut    selokan. Demikian  juga  usaha-usaha  pembangunan infrastruktur  pertanian    yang  dilakukan pemerintah,  mencakup  waduk  serba  guna, bendung dan saluran irigasi.. Struktur saluran irigasi  ini  baik  primer,  sekunder  maupun tersier    membentang  mulai  dari  sumber  air berupa  waduk  atau  sungai  yang  dibendung terlebih dulu .(Bambang P. et.al, 2000).
Dengan  disain  yang  khas,  saluran    irigasi  ini dibentuk  dengan  kemiringan  tertentu  sampai tujuan akhir dimana air dibutuhkan. Irigasi ini disebut  juga  dengan  irigasi  gravitasi,  karena
pengambilan  pengaliran  airnya  berdasarkan pengaruh  gravitasi.  Secara  teknis,  pemidahan air dengan cara ini tidak dapat dilakukan jika jalur  yang  ditempuh  oleh  saluran  irigasi mendapat  rintangan.  Rintangan  ini  dapat berupa tebing-tebing atau bukit-bukit dengan ketinggian  tertentu  yang  melintang    diantara sumber air dan lahan-lahan yang membutuhkan  air.  Dengan  keadaan  yang demikian maka langkah yang dilakukan dalam membangun  irigasi  tersebut  yaitu  membuka lahan  dilereng  sepanjang  perbukitan  atau tebing. Secara teoritis jangkauan pemindahan air  dengan  mengikuti  lereng  perbukitan, selain  lebih  jauh  juga  membutuhkan  biaya lebih  besar.  Untuk  mengatasi  masalah tersebut, dalam pekerjaan teknik sipil dengan
kekhususan  teknik  hidrolika  dipakai  metode pipa siphon [Santosh, khumar garg,1981].
Jaringan  pipa  siphon  adalah  satu  bentangan pipa  yang  berfungsi  sebagai  jembatan. Pemindahan    sejumlah  air  dengan  tetap menggunakan  prinsip  alamiah  yaitu  titik muka air masuk lebih tinggi dibandingkan titk muka air keluar. Bentangan pipa ini diletakan sedemikian  rupa  mengikuti    kontor  muka tanah  bukit  dengan  ketinggian  tertentu (Khurmi, 1976). Dalam prakteknya, jaringan pipa  siphon  jarak  pendek  banyak  dipakai, antara  lain  pada  persimpangan  dua  kanal, jaringan  pipa  gas  atau  jaringan  pipa  air  yang ditopang rangka baja  melintas di atas  sungai. Demikian  juga  saluran  hantar  pada  pusat listrik tenaga air jenis run off river, pipa tipe U dipakai  untuk    mengatasi  rintangan  berupa jurang  relatip  dangkal  dengan  celah  sempit. Pemakaian  jaringan  pipa  siphon  jarak  jauh relatip  tidak  ada.  Hal  ini  adanya  beberapa anggapan  yang  menyatakan  bahwa  dari  segi teknis  tidak praktis dan   dari segi unjuk kerja tidak memuaskan.

## DESKRIPSI PIPA SIPHON
Jaringan  pipa  siphon  sebagai  alat  pemindah air, merupakan pompa alami untuk memindahkan air dari satu tempat ke tempat lain  melalui  satu  ketinggian  tertentu  dimana pipa tersebut diletakan.  Jaringan pipa siphon dipakai untuk keperluan lahan-lahan pertanian,  penyediaan  air  minum  penduduk dan  peternakan. (Selwyn  et.al,  2002) . Berdasarkan kajian-kajian ilmiah, baik [Lance  Brown,  2006] maupun [Richard Fowley,  2000], mengungkapkan  bahwa terdapat kesamaan teknik dalam hal tata cara dan  prinsip  operasi.  Langkah-langkah  yang sangat    mendasar    dalam  permulaan  operasi,
yaitu  jaringan  pipa  siphon  harus  diisi  air terlebih dahulu. Pengisian air harus diusahakan  sedemikian  rupa  sehingga  tidak ada udara yang terjebak didalamnya.
Dalam  kaitan  ini, [Richard  Fowley,  2000] memberikan penjelasan secara singkat bahwa pada  titik  puncak  pipa  siphon  dipasang  satu pompa    vakum.  Pompa  ini  digerakan  oleh motor  listrik  dengan  kapasitas  tertentu  dan bertujuan untuk mengektraksi udara yang ada dalam  pipa  itu.  Hal  lain  yang  diungkapkan yaitu      puncak  jaringan  pipa  siphon  yang dilihat  dari  titik  muka  air  masuk,  harus disesuaikan  dengan  suhu  dan  tekanan  udara lingkungan.
Gambar 1. Sketsa jaringan pipa siphon
Sketsa  jaringan  pipa  siphon  seperti  tertera pada  Gambar.1.  terbagi  menjadi  3  (tiga) bagian  utama.  Bagian  pertama  yaitu      bagian pipa  naik  dengan  kelengkapan  terdiri  dari klep  masuk,  katup  masuk  K 1 ,  ukuran  pipa  d 2 dan  panjang  bentangan  pipa  L n .  Klep  masuk adalah  klep  satu  arah,  berfungsi  untuk menahan  air  agar  tidak  terbuang  kembali sebelum  katup  masuk  K 1 dioperasikan
menutup.    Bagian  kedua  yaitu  bagian pemrosesan laju air awal dengan kelengkapan terdiri  dari  tangki  atas  sebagai  reservoir cadangan  dan    katup  atas  K 2 .  Semuanya ditempatkan pada puncak system pipa siphon. Bagian  ketiga  adalah  bagian  pipa  turun  yang terdiri  dari  ukuran  pipa  d 1 ,  panjang bentangan  pipa  L 1 ,  panjang  pipa  level  L  dan katup  keluar  K 3 .  Pipa  level  adalah  pipa  turun yang  berada  diantara  garis  level  dan  garis datum.  Sedangkan  tinggi  level  S  adalah  beda potensial gravitasi antara muka air masuk dan muka air keluar yang dibatasi oleh garis level dan  garis  datum.  Tinggi  jatuh  air  H t adalah tinggi  puncak  jaringan  pipa  siphon  yang dinyatakan oleh titik persambungan pipa naik dan pipa turun yang diukur dari garis datum.

## METODE EKSPERIMEN
Proses  pelaksanaan  operasi  pipa  siphon  ini terdiri  dari  tiga  tahap  sebagai berikut  :  tahap pertama  klep  masuk  dan  katup  keluar  K 3 dalam keadaan tertutup sedangkan katup atas K 2 dan  penutup  tangki  dibuka,    selanjutnya pipa siphon ini diisi air sampai penuh.
Gambar 2. Rancangan Pipa siphon dengan tinggi jatuh 3 meter
Tahap  kedua  adalah  tahap  awal  beroperasi. Mula-mula  katup  masuk  K 1 dibuka  tetapi  air pada  pipa  naik  tetap  tertahan  oleh  klep masuk.  Karena  katup  buang  dibuka  maka dalam  keadaan  menerima  tarikan  gravitasi bumi,  air  pada  tangki  dan  pipa  turun  akan mengalir  deras  .  Tahap  ketiga,  setelah  jangka waktu  tertentu  dan  kecepatan  aliran    air dianggap  tetap,  maka  penutup  tangki  dan katup  atas  K 2 ditutup  secara  mendadak bersama-sama.  Pada  kondisi  ini,  air  dalam tangki  dan  air  disepanjang  pipa  turun  akan tertahan sesaat. Sementara itu aliran air yang tertahan  akan  menimbulkan  gaya  dinamik yang lebih besar dari gaya statik air pada pipa naik.  Selisih  kedua  gaya-gaya  ini  merupakan gaya tarik yang tersedia pada pipa turun yang berada di garis level dan garis datum. Karena gaya pada sisi pipa turun lebih besar,maka air
yang  berada  pada    sisi  pipa  naik  akan  ditarik pada  kecepatan  tertentu  dan  berpindah tempat.  Kecepatan  aliran  ini  bergerak  secara transisi  menuju  pada  kecepatan  aliran  yang tetap setelah beberapa waktu.
Gambar.2.  merupakan    rancangan  percobaan sistem pipa siphon dengan ukuran tinggi jatuh 3  meter.  Tampak  bahwa  alatalat  yang digunakan  dalam  penelitian  terdiri  dari  alat ukur dan alat bantu sebagai berikut :
1. Pompa listrik 220V/50Hz, 125 Watt
2. Timbangan 0 – 100 kg
3. Pencatat waktu (Stop watch)
4. Pengukur suhu ruangan
5. Pengukur tekanan udara
6. Pelampung dan limit switch
7. Bak penampung atas
8. Bak penampung bawah
Pompa listrik dipakai untuk memindahkan air dari  bak  penampung    bawah  ke  bak penampung  atas    sehingga  air  yang  dipakai pada  penelitin  ini  volumenya  tetap.  Air  pada bak  penampung  bawah  ditambah  apabila selama  penelitian berlangsung terjadi  adanya penguapan. System pipa siphon ini beroperasi secara terus menerus selama waktu diperlukan.    Pompa  listrik  dan  peralatan lainnya  beroperasi  secara  siklik  yaitu  hanya beroperasi  pada  saat  pengisian    dan  berhenti beroperasi  selama  proses  pengosongan  bak penampung  atas.  Suhu    dan    tekanan  udara dicatat  bersama-sama  dengan  massa  air  dan waktu  saat  bak  penampung  atas  kosong. Diagram  alir  pengukuran  untuk  berbagai ukuran pipa seperti tertera pada Gambar3.

## HASIL PENELITIAN  DAN PEMBAHASAN
Hasil-hasil  pengukuran  yang  dilakukan  baik volume    air  yang  dapat  dipindahkan  maupun
waktu  yang  dicatat,  tertera  pada  Tabel  1. Data-data  yang  tertera  pada  Tabel  1., merupakan  akumulasi  data  dari  serangkaian pengukuran  yang  dilakukan.  Untuk  setiap bentangan  pipa,  pelaksanaan  pengukuran dilakukan    selama  5  (lima)  hari  berturut- turut.  Sedangkan  untuk  kelompok  waktu dimana  pengukuran  dilakukan,    dibagi menjadi  :  pk  06 00 -07 00 , pk  12 00 -13 00 ,  pk  18 00 - 19 00 dan pk 00 00 -01 00 . Dengan demikian untuk 4    bentangan  pipa  siphon  dengan  diameter pipa masing-masing 0,5”, 0,75”, 1,0”, 1,25” dan bentangan    untuk  tiap-tiap    diameter    pipa turun  ditetapkan  panjangnya  10,  20,  30,  40 dan  50 meter.
Selama  pengukuran  dilakukan,  penunjukan tekanan  udara  tidak  mengalami  perubahan berarti.    Demikian  juga  dengan  penunjukan suhu  udara,  tercatat  minimum    25 0 C  untuk pengukuran  pada    pk  00 00 -01 00 ,  sedangkan pada  siang  hari  pk  12 00 -13 00 tercatat maksimum  31 0 C.  Dengan  melihat  data-data pengukuran  tampak  bahwa    Kedua  besaran ini  tidak  memberi  pengaruh  terhadap  debit air. Hal ini  dapat dijelaskan sebagai berikut : pertama karena lokasi penelitian berada pada ketinggian  +  4,5  meter  dari  permukaan  laut, jadi  tekanan  udara  relatip  tidak  berubah. Kedua bahwa meskipun tekanan air pada titik puncak  menurun  sesuai  dengan  tinggi jatuhnya,  tetapi  perubahan    suhu  udara sekeliling  ini  tidak  menyebabkan  terjadinya proses penguapan air. Telah diketahui bahwa penguapan  air  dapat  terjadi  secara  alamiah yaitu penguapan permukaan pada suhu 30 0 C dan  760  mmHg.  Sedangkan  pada  kondisi abnormal,  proses penguapan air akan terjadi pada suhu 20 0 C dan tekanan uapnya sebesar 17.5  mmHg.  Dengan  demikian  agar  jaringan pipa  siphon  dapat  beroperasi  dengan  baik,
maka ukuran tinggi jatuh dan tinggi level pada pemasangan pipa siphon ini harus disesuaikan dengan kondisi topografi.
Gambar.3. Diagram alir operasi pipa siphon Tabel.1 Data hasil pengukuran debit air rata-
rata
Panjang Pipa turun (meter) Diameter pipa=0,5” Diameter pipa=0,75” Diameter pipa=1,0” Diameter pipa=1,25” 10 0,13 0,27 0,45 0,66 20 0,17 0,35 0,58 0,85 30 0,19 0,41 0,68 1,00 40 0,21 0,45 0,76 1,13 50 0,22 0,48 0,83 1,23
Laju aliran massa air (Liter/detik)
- Tekanan udara        p = 760 mmHg - Suhu keliling rerata θ = 28 0 C
Gambar  4,  menunjukan  grafik  hubungan panjang  pipa  turun  dan  debit  keluaran  yang dihasilkan  oleh  ukuran  diameter  pipa  0.75”, 1.00” dan 1,25”. Profil hubungan panjang pipa turun  terhadap  debit  air,  dapat  dijelaskan sebagai  berikut  :  kurva  debit  air  naik  dengan bertambahnya  panjang  pipa  turun  L t , meskipun tinggi level S tetap
Gambar 4. Kurva hubungan panjang pipa turun dan debit
Kenaikan debir air ini mempunyai kecenderungan  naik  secara  eksponensial untuk tiap-tiap ukuran pipa yang dipakai.
Terlihat  bahwa  untuk  panjang  pipa  turun  10 m,  pertambahan  debit  mendekati  kelipatan  2 pada  skala  tersebut.  Namun  demikian pertambahan  debit  ini  cenderung  terus menurun seiring dengan pertambahan panjang  pipa  turun.  Keadaan  ini  memberikan beberapa arti yang spesifik. Pertama
perbandingan koefisien hambat pipa terhadap massa  air  persatuan  panjang  pipa  berbeda- beda sehingga didapatkan konstanta waktunya  berbeda-beda  pula.  Berdasarkan Gambar 4. Dapat diperkirakan   debit air  akan mengalami  kejenuhan  meskipun    panjang pipa  turun  terus  ditambahkan  panjangnya. Terlihat  juga  bahwa  pada  keadaan  mantap, debit  air  cenderung  menunjukan  kelipatan  4 pada skala tersebut.
Hal  ini  berarti  bahwa  pada  jangkauan  yang sama,    unjuk  kerja  pipa  siphon  akan  naik dengan bertambahnya ukuran diameter pipa.

## KESIMPULAN
Hasil-hasil  yang  dicapai  melalui  serangkaian pengukuran terhadap laju aliran massa airdan waktu pemindahan, dapat disimpulkan bahwa:
 Pada  sistem  pipa  siphon  dengan  tinggi jatuh  H t =  3  meter,  kondisi  lingkungan sekitar  baik  tekanan  udara  yang  berkisar 760  mmHg  dan  suhu  udara  keliling  yang berkisar antara 25 0 C – 30 0 C, tidak memberi pengaruh  berarti  terhadap  karakteristik laju aliran air.
 Dengan  diameter  pipa  berbeda-beda, menunjukan bahwa :
1. Laju  aliran  air  cenderung  meningkat mendekati kelipatan 2.
2. Laju  aliran  air  mempunyai  konstanta waktu berbeda.
 Dengan  disain  yang  sesuai  dan  tepat, jaringan      pipa  siphon  tetap  mampu memindahkan    massa  air  dalam  jumlah besar.
 Laju  aliran  air  cenderung  meningkat mengikuti  kurva  eksponesial  dengan pertambahan panjang pipa turun.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Bambang Pramono, et.al, “Pengembangan Dan Pengelolaan
Irigasi” penerbit  Deputi  Bidang  Sumber Daya  air,  Departemen  Permukiman  Dan Prasarana Wilayah, Jakarta, 2000.
2. Lance  Brown,” Understanding  Gravity- Flow  Pipelines”, Livestock  Watering, Ministry  Agriculture  and  Lands,  British Colombia, January 2006.
3. Richard Fowley ,”Water Conveyance With  Syphons”, PFRA-ARAP,  Agriculture and Agrifood Canada,, Canada, 2000.
4. R.S. Khurmi , “Hydraulics Fluid
Mechanics  And  Hydraulics  Machines ” Chand & Company LTD, New Delhi, 1976. 5. Santosh, Kumar Garg, “Irrigation Engineerings And Hydraulics Structures”, Khana publisher, New Delhi, 1981.
6. Selwyn,  Fredericj,  Philip ,  “Water  Supply
Installations” World Intellectual Property Organization, WO 02/33265 A1, 25 April 2002.