Macam-macam Sistem Penyediaan Air Bersih

Ada beberapa sistem penyediaan air bersih antara lain :

1. Sistem Sambungan Langsung
2. Sistem Tangki Atap
3. Sistem Tangki Tekan
4. Sistem Tanpa Tangki
   
   

Sistem Sambungan Langsung

Pada sistem sambungan Langsung, pipa distribusi dalam gedung disambung langsung dengan pipa utama penyediaan air bersih. Sistem ini dapat diterapkan untuk perumahan dan gedung-gedung kecil dan rendah, karena pada umumnya pada perumahan dan gedung kecil tekanan dalam pipa utama terbatas dan dibatasinya ukuran pipa cabang dari pipa utama. Ukuran pipa cabang biasanya diatur dan ditetapkan oleh Perusahaan Air Minum.

Sistem Tangki Atap

Pada sistem Tangki Atap air ditampung lebih dahulu dalam tangki bawah. (dipasang pada lantai terendah bangunan atau dibawah muka tanah), kemudian dipompakan ke suatu tangki atas yang biasanya dipasang di atas atap atau di atas lantai tertinggi bangunan. Dari tangki ini, air didistribusikan ke seluruh bangunan. Sistem  Tangki Atap diterapkan karena alasan-alasan sebagai berikut :

1. Selama airnya digunakan, perubahan tekanan yang terjadi pada alat plambing hampir tidak berarti. Perubahan tekanan ini hanyalah akibat perubahan muka air dalam tangki atap.
2. Sistem pompa yang menaikkan air ke tangki atap bekerja secara   otomatik dengan cara yang sangat sederhana sehingga kecil sekali kemungkinan.
3. Timbulnya kesulitan. Pompa biasanya dijalankan dan dimatikan oleh alat yang mendeteksi muka dalam tangki atap.
4. Perawatan tangki atap sangat sederhana dibandingkan dengan misalnya tangki tekan

Sistem Tangki Tekan

Prinsip sistem ini adalah sebagai berikut : air yang telah ditampung dalam tangki bawah, dipompakan ke dalam suatu bejana (tangki) tertutup sehingga udara di dalamnya terkompresi.air dari tangki tersebut dialirkan ke dalam sistem distribusi bangunan. Pompa bekerja secara otomatik yang diatur oleh suatu dtektor tekanan, yang menutup/membuka saklar motor listrik penggerak pompa : pompa berhenti bekerja kembali setelah tekanan mencapai suatu batas maksimum yang ditetapkan dan bekerja kembali setelah tekanan mencapai suatu batas maksimum tekanan yang ditetapkan juga. Daerah fluktuasi biasanya ditetapkan 1-1.5 kg/cm2. Sistem tangki tekan biasanya dirancang sedemikian rupa agar volume udara tidak lebih dari 30% terhadap volume tangki dan 70% volume tangki berisi air. Jika awalnya tangki  tekan berisi udara bertekanan atmosfer, kemudian diisi air, maka volume aur yang akan mengalir hanya 10% volume tangki. Untuk mengatasi hal ini, dimasukkan udara kempa bertekanan lebih besar daripada tekanan atmosfer.

Kelebihan Sistem Tangki Tekan adalah:

1. Dari segi estetika tidak menyolok jika dibandingkan dengan tangki atap.
2. Mudah perawatannya karena dapat dipasang dalam ruang mesin bersama pompa-pompa lainnya.
3. Harga awal lebih rendah dibandingkan dengan tangki yang harus dipasang di atas menara.

Kekurangannya adalah pompa akan sering bekerja sehingga menyebabkan keausan pada saklar lebih cepat.

Sistem Tanpa Tangki

Dalam sistem Tanpa Tangki tidak digunakan tangki apapun, baik tangki bawah, tangki tekan maupun tangki atap. Air dipompakan langsung ke sistem distribusi bangunan dan pompa menghisap air langsung dari pipa utama (misal : pipa utama PDAM).

Sistem penyediaan air bersih yang dipakai untuk Hotel umumnya adalah sistem tangki atap sistem tangki atap digunakan dengan pertimbangan :

1. Dengan adanya Roof tank maka ketersediaan air akan terjaga setiap waktu khususnya pada saat pemakaian puncak.
2. Perubahan tekanan yang terjadi tidak begitu berarti, hanya akibat perubahan muka air dalam tangki.
3. Menghemat kerja pompa

sumber : https://www.ilmutekniksipil.com/utilitas-gedung/macam-macam-sistem-penyediaan-air-bersih

Metode Cross

Dari Gambar diatas dapat dilihat bahwa :

• Terdapat 4 batang yang menyatu pada salah satu ujungnya dengan membentuk silang.
• Pada titik E dikunci / dijepit
• Pada batang AE terdapat gaya yang bekerja sebesar P
• Pada batang AE timbul Momen (FEM = Fixed End Momen / Momen jepit-jepit) yang menyebabkan kelengkungan pada batang dengan sudut kelengkungan θAE
• Akibat beban P maka di titik E timbul momen (FEM = Fixed End Momen / Momen jepit-jepit) pada setiap batangnya sebesar M
• Untuk menghilangkan M dan θAE maka diberi M’ pada tiap Batangnya.
• M’ yang ditahan oleh tiap batang sesuai dengan faktor kekakuan batangKekakuan batang tergantung pada :- Bahan- Dimensi- Panjang Batang

• Jika dukungan yang ada di seberangnya adalah jepit maka akan ada momen induksi untuk dukungan seberang sesuai COF (Carry Over Factor)
  
  

SF (stifnes factor)

• SF untuk ujung jauh jepitSF = (4 E I) / L

• SF untuk ujung jauh sendiSF = (3 E I) / L
  
  

FEM (Fixed End Momen)

Rumus yang digunakan dalam menghitung FEM (fixed end momen) tergantung kepada jenis tumpuan yang digunakan. Berikut ini beberapa bentuk tumpuan yang digunakan dalam struktur.

Jenis 1

Rumus yang digunakan adalah

Jenis 2

Rumus yang digunakan adalah

Jenis 3

Rumus yang digunakan adalah

Jenis 4

Rumus yang digunakan adalah

Jenis 5

Rumus yang digunakan adalah

Jenis 6

Rumus yang digunakan adalah

sumber : https://www.ilmutekniksipil.com/mekanika-struktur/metode-cross

Jenis Tumpuan dan Beban Pada Struktur Bangunan

Dalam sebuah perhitungan struktur kita mengenal istilah tumpuan. Tumpuan adalah tempat bersandarnya konstruksi dan tempat bekerjanya reaksi. Jenis tumpuan yang digunakan berpengaruh terhadap jenis konstruksi. Jenis tumpuan yang sering digunakan dalam bangunan adalah tumpuan sendi, rol, dan jepit.

Tumpuan Sendi

Tumpuan sendi dapat menerima gaya dari segala arah tetapi tidak mampu menahan momen. Dengan demikian tumpuan sendi hanya mempunyai dua gaya reaksi yaitu reaksi vertikal RV dan reaksi horisontal RH.

Tumpuan Sendi

Tumpuan Rol

Tumpuan rol hanya dapat menerima gaya tegak lurus, dan tidak mampu menahan momen. Dengan demikian tumpuan rol hanya dapat menahan satu gaya reaksi yang tegak lurus dengan RV.

Tumpuan Rol

Tumpuan Jepit

Tumpuan jepit dapat menahan gaya ke segala arah dan dapat menahan momen. Dengan demikian jepit mempunyai tiga reaksi yaitu reaksi vertikal RV, reaksi horisontal RH dan reaksi momen RM.

Tumpuan Jepit

Selanjutnya gaya dan beban apa saja yang mempengaruhi jenis tumpuan diatas? Dalam perhitungan struktur kita mengenal beberapa jenis beban. Beban pada struktur tersebut digunakan untuk menyederhanakan di dalam perhitungan analisis dan desain struktur.

Dalam melakukan permodelan, analisis dan desain struktur, perlu ada gambaran mengenai perilaku besar beban yang bekerja pada struktur tersebut.

1. Gaya statis adalah gaya yang bekerja secara terus menerus pada struktur dan mempunyai karakter steady states.

2. Gaya dinamis adalah gaya yang bekerja secara tiba-tiba pada struktur.

Berikut ini adalah macam-macam beban yang bekerja pada suatu struktur bangunan :

1. Beban Mati

Beban mati adalah bagian struktur yang bersifat tetap, termasuk dalam hal ini berat sendiri struktur. Sebagai contoh adalah berat kolom, balok, lantai, atap, dinding dan lain sebagainya.

2. Beban Hidup

Beban hidup adalah semua beban yang bersifat berpindah pindah (beban berjalan) atau beban yang bersifat sementara yang ditempatkan pada suatu tempat tertentu.

Contoh beban hidup adalah beban kendaraan pada area parkir, beban air pada kolam renang dan tangki, dan lain sebagainya

3. Beban Gempa

Beban gempa adalah beban yang bekerja pada suatu struktur akibat pergerakan tanah yang disebabkan karena adanya gempa bumi.

Gempa mengakibatkan beban pada struktur  karena interaksi tanah dengan struktur dan karakteristik respons struktur.

Selain itu definisi lain beban gempa adalah beban percepatan tanah yang berupa satuan rekaman percepatan tanah untuk suatu gempa tertentu, sehingga untuk setiap waktu tertentu akan mempunyai percepatan tanah tertentu.

4. Gempa Angin

Beban angin adalah beban yang bekerja pada suatu struktur, akibat pengaruh struktur yang memblok arah aliran angin, sehingga energi kinetik angin akan dikonversi menjadi tekanan potensial, yang menyebabkan terjadinya beban angin. Beban angin yang menekan atau mengisap bangunan adalah tidak menentu dan sukar dipastikan. Faktor-faktor penting yang mempengaruhi beban angin adalah kecepatan angin, kepadatan udara, permukaan bidang dan bentuk dari bangunan.

sumber : https://www.ilmutekniksipil.com/mekanika-struktur/jenis-tumpuan-dan-beban-pada-struktur-bangunan

Sifat-sifat Zat Cair

1. Rapat Massa, ρ (rho)

ρ = M / V

Keterangan :

ρ : Rapat Massa

M : Massa

V : Volume

2. Berat Jenis, γ (gamma)

Keterangan :

γ : Berat jenis

W : Berat

V : Volume

g : Gravitasi

3. Rapat Relatif (S)

4. Kemampatan zat cair (K)

Keterangan :

dp : Pertambahan tekanan

dV : Pengurangan volume

V : Volume awal

5. Kekentalan zat cair

Keterangan :

ν : Kekentalan dinamik

μ : Kekentalan kinematik

6. Tegangan geser

Keterangan :

du / dy : Gradien kecepatan

7. Kapilaritas

Keterangan :

h : kenaikan kapilaritas

σ : Tegangan permukaan

r : jari-jari

θ : 0° untuk air dan 140° untuk air raksa

Contoh Soal 1 :

Satu liter minyak mempunyai berat 7,02 N. Hitung berat jenis, rapat massa, dan rapat relatif.

Penyelesaian :

Contoh Soal 2 :

Ruang antara dua plat paralel berjarak 21 mm diisi air dengan kekentalan dinamis 1,12 x 10-3 Nd/m². Plat datar dengan ukuran 200×200 mm² dan tebal 1 mm ditarik melalui ruang tersebut sedemikian sehingga satu permukaannya paralel pada jarak 5 mm dari dinding. Dianggap bahwa profil kecepatan antara plat dan dinding adalah linier. Tentukan gaya yang diperlukan oleh plat agar supaya kecepatan plat adalah 125 mm/d. Tahanan yang terjadi pada sisi depan plat diabaikan.

Penyelesaian :

Untuk aliran laminier tegangan geser pada setiap titik dalam fluida diberikan oleh :

Contoh Soal 3 :

Tangki baja berisi minyak A dan air B. Diatas minyak terdapat udara yang bisa diubah tekanannya. Dimensi yang ada pada gambar adalah pada tekanan atmosfer. Apabila tekanan dinaikkan sampai 1 Mpa, berapakah penurunan permukaan air dan minyak. Modulus elastisitas zat cair adalah 2050 MN/m² untuk minyak dan 2075 MN/m² untuk air. Dianggap tangki tidak mengalami perubahan.

Penyelesaian :

sumber : https://www.ilmutekniksipil.com/hidrolika/sifat-sifat-zat-cair

Dasar Hidrolika

Hidrolika adalah Ilmu terapan yang berurusan dengan sifat mekanis fluida, mempelajari perilaku air, secara mikro ataupun makro. Dalam tenaga fluida, hidrolika digunakan untuk pembangkit, kontrol, dan perpindahan tenaga dengan fluida yang dimampatkan.

Sifat dari zat cair :

• Tidak mempunyai bentuk tetap, dan selalu menyesuaikan bentuk yang ditempatinya
• Zat cair tidak bisa dikompresi
• Meneruskan tekanan ke segala arah

Hidrolik bisa dinyatakan sebagai alat yang memindahkan tenaga dengan mendorong sejumlah cairan tertentu. Pembangkit aliran fluida bertekanan disebut pompa, dan komponen pengubah tekanan hidrolik menjadi gerak mekanik (lurus / rotasi ) disebut elemen kerja (silinder/ motor hidrolik).

Keuntungan sistem Hidrolik :

• Fleksibel dalam penempatan transmisi tenaga
• Gaya yang kecil dapat digunakan untuk mengangkut gaya yang besar
• Penerus gaya (oli) bisa berfungsi sebagai pelumas
• Beban dapat dengan mudah dikontrol dengan katup pengatur tekanan (relief valve)
• Dapat digunakan dengan kecepatan yang berubah-ubah
• Arah operasi bisa dibalik dengan seketika
• Jika beroperasi dengan beban berlebih bisa lebih aman
• Tenaga dapat disimpan dalam akumulator.

Kelemahan sistem hidrolik :

Sistem hidrolik membutuhkan suatu lingkungan yang benar-benar bersih, karena komponennya sangat peka akan kotoran dan bisa mudah rusak yang diakibatkan debu, korosi, kotoran, maupun panas yang bisa mempengaruhi sifat minyak hidrolik.

Fungsi fluida hidrolik :

• Sebagai pemindah/penerus gaya.
• Pelumas bagian-bagian yang bergesekan.
• Pengisi celah (seal) jarak antara dua bidang yang bergesekan
• Sebagai pendingin atau penyerap panas yang timbul karena gesekan.

Syarat fluida hidrolik :

• Mampu mencegah korosi atau kontaminasi.
• Mampu mencegah adanya pembentukan endapan.
• Tidak mudah membentuk buih-buih oli.
• Stabil & mampu menjaga nilai kekentalan.
• Dapat memisahkan kandungan air.
• Sesuai atau cocok dengan penyekat/seal dan gasket yang dipakai pada komponen.

RUMUS DASAR :

P = F / A = Tekanan adalah gaya per-satuan luas penampang

P : Presure/ Tekanan (Pascal)

F : Force/ Gaya (Newton)

A : Area/ Luas (meter²)

Q = V/ t = Kapasitas adalah jumlah aliran per-satuan waktu

Q : Kapasitas/ Debit (Meter³/dt)

V: Volume Fluida (Meter³)

t : Waktu (dt)

Atau

Q = A x V

A : Luas (meter²).
V : Kecepatan Fluida (M/dt).

Persamaan Boyle :
P1 x V1 = P2 x V2

P : Tekanan
V : Volume

Persamaan Kontinuitas :
Q1 = Q2 A1 x V1 = A2 x V2

Konversi satuan :

• 1 Pascal = 1 newton/ meter² (Pa = N/M²)
• 1 Bar = 105 Pa = 100 kPa = 14.7 Psi (Lbf/ in²) = 1 kgf/ cm²
• 1 m³/dt = 60 m³/menit
• 1 m³/menit = 1000 LPM (liter/menit)

sumber : https://www.ilmutekniksipil.com/hidrolika/dasar-hidrolika 

Percobaan Venturi Meter

Tujuan percobaan venturi meter ini adalah untuk mengukur kecepatan dan laju aliran inkompresibel menggunakan venturi meter. Venturi meter seperti gambar di bawah terdiri dari sebuah penyempitan yang dikenal sebagai tenggorokan. Jika fluida mengalir melalui penyempitan, maka fluida harus mengalami pertambahan kecepatan pada nilai hulunya (upstream). Pertambahan kecepatan disertai oleh penurunan tekanan statik pada tenggorokan. Perbedaan antara tekanan statik upstream dan tenggorokan kemudian diukur dan dihubungkan dengan laju aliran. Semakin besar laju aliran, maka semakin besar pula jatuh tekanan Δp. Jadi perbedaan tekanan Δh (=Δp / ρg) dapat dicari sebagai fungsi dari laju aliran.

Dengan menggunakan persamaan hidrostatik yang diaplikasikan pada manometer dalam gambar diatas, jatuh tekanan dan kehilangan head dihubungkan melalui (setelah penyederhanaan) :

Dengan menggabungkan persamaan kontinuitas :

dengan persamaan bernoulli :

dan mensubtitusikan dari persamaan hidrostatik, maka dapat ditunjukkan bahwa laju aliran volume melalui venturi meter diketahui dengan (persamaan 1) :

Persamaan di atas mewakili laju aliran volume teoritis melalui venturi meter. Perlu diingat bahwa persamaan tersebut diturunkan dari persamaan bernoulli yang tidak dimasukkan efek gesekan ke dalam perhitungan.

Di dalam venturi meter, terdapat kehilangan tekanan yang kecil akibat efek kekentalan (atau gesekan). Jadi untuk setiap perbedaan tekanan, laju aliran aktual sedikit lebih kecil dari nilai teoritis yang didapatkan dengan persamaan 1 di atas. Untuk setiap Δh, didefinisikan koefisien pengeluaran (discharge) Cv sebagai

untuk aliran turbulen. Untuk masing-masing dan setiap laju aliran teoritis yang diukur melalui venturi meter, dapat digunakan untuk menghitung laju aliran volume aktual, bilangan reynolds dan koefisien pengeluaran. Bilangan reynolds diketahui dengan (persamaan 2) :

dimana V2 adalah kecepatan pada tenggorokan meteran (= Qak / A2) dan v adalah viskositas kinematis fluida

sumber : https://www.ilmutekniksipil.com/hidrolika/percobaan-venturi-meter

Hydrostatic Pressure

Pengujian Hydrostatic Pressure adalah pengujian yang bertujuan untuk :

• Untuk mengetahui tekanan hidrostatik dari garis aksi pada permukaan air
• Untuk mengetahui posisi dari garis aksi dan membandingkan posisi dalam percobaan dengan posisi dalam teori
• Untuk mengetahui ketinggian muka air dengan cara menyeimbangkan tekanan yang diberikan dari setiap massa.
  
  

Dasar teori dari pengujian Hydrostatic Pressure adalah :

• Dinding tegak terendam sebagian

Berikut adalah gambar dari percobaan tekanan air pada dinding tegak dengan dinding tegak terendam sebagian.

Gambar dinding tegak terendam sebagian

dimana :

d   = kedalaman dinding terendam

F   = gaya tekan air yang menekan pada dinding tegak

h   = kedalaman titik berat dinding tegak

h ’ = kedalaman dari pusat gaya tekan

h ” = jarak antara pusat gaya tekan yang bekerja pada dinding tegak dengan sumbu keseimbangan

dari gambar diatas maka F dapat dihitung dengan rumus

F = ρ g A h (Newtons)

dimana :

A = B d

h = C = d/2

sehingga

F = pg (Bd2 / 2)

Untuk menentukan jarak pusat tekanan P dari sumbu keseimbangan (h”) dengan data hasil percobaan dilakukan dengan langkah sebagai berikut.

Momen dapat ditentukan dengan rumus :

M = Fh” (Nm)

Momen keseimbangan terjadi karena berat, W, yang diberikan pada bandul pemberat pada ujung lengan keseimbangan. Momen yang terjadi berbanding lurus dengan panjang lengan keseimbangan.

Untuk kondisi keseimbangan statis kedua momen adalah seimbang.

Sehingga  Fh” = WL = mgL

Dengan melakukan subtitusi dengan rumus F maka h” dapat dihitung dengan rumus :

Untuk menentukan jarak pusat tekanan P dari sumbu keseimbangan (h”) secara teoritis dilakukan dengan langkah sebagai berikut.

Kedalaman dari pusat tekanan h’ secara teori dapat dihitung dengan rumus :

dimana :

Ix adalah momen kelembaman dari bagian yang terendam yang bersumbu di

bagian permukaan bebas. Ix dapat dihitung dengan rumus :

Ix = Ic + Ah

Jarak pusat gaya tekan dari sumbu keseimbangan adalah :

h” = h’ + H – d

dengan subtitusi dari persamaan-persamaan diatas maka didapat :

h” = H – (d/3)

• Dinding tegak terendam penuh (tenggelam)

Berikut adalah gambar dari percobaan tekanan air pada dinding tegak dengan dinding tegak terendam seluruhnya atau tenggelam.

Gambar dinding tegak terendam penuh (tenggelam)

dimana :

d   = kedalaman terendam

F   = gaya tekan air yang menekan pada dinding tegak

h   = kedalaman titik berat dinding tegak

h ’ = kedalaman dari pusat gaya tekan

h ” = Jarak antara pusat gaya tekan yang bekerja pada dinding tegak dengan sumbu keseimbangan

Dari gambar diatas maka gaya tekan yang bekerja pada dinding tegak dapat dihitung dengan rumus :

Untuk menentukan jarak pusat tekanan P dari sumbu keseimbangan (h”) dengan data hasil percobaan dilakukan dengan langkah sebagai berikut.

Momen dapat ditentukan dengan rumus :

M = Fh” (Nm)

Momen keseimbangan terjadi karena berat, W, yang diberikan pada bandul pemberat pada ujung lengan keseimbangan. Momen yang terjadi berbanding lurus dengan panjang lengan keseimbangan.

Untuk kondisi keseimbangan statis kedua momen adalah seimbang.

Sehingga  Fh” = WL = mgL

Dengan melakukan subtitusi dengan rumus F maka h” dapat dihitung dengan rumus :

Untuk menentukan jarak pusat tekanan P dari sumbu keseimbangan (h”) secara teoritis dilakukan dengan langkah sebagai berikut.

Kedalaman dari pusat tekanan h’ secara teori dapat dihitung dengan rumus :

h’ = Ix / Ah

dimana :

Ix adalah momen kelembaman dari bagian yang terendam yang bersumbu di bagian permukaan bebas. Ix dapat dihitung dengan rumus :

Ix = Ic + Ah

Jarak pusat gaya tekan dari sumbu keseimbangan adalah :

h” = h’ + H – d

dengan subtitusi dari persamaan-persamaan diatas maka didapat :

sumber : https://www.ilmutekniksipil.com/hidrolika/hydrostatic-pressure