Studi Kehandalan Reliability Study of Water Nasta Rofika a*, Loufzarahma T. Nazar b, Eddy S. Soedjono c Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 60111 * Email : nasta_fika@enviro.its.ac.id Abstrak air merupakan unit distribusi untuk mengukur jumlah air yang digunakan oleh pelanggan dari perusahaan air minum. air memiliki peranan sebagai sistem akuntabilitas dan berpengaruh terhadap kehilangan air. air yang digunakan dalam instalasi sebaiknya dalam kondisi yang handal dan akurat. Untuk mengetahui tingkat kehandalan meter air dilakukan pengujian kehilangan tekanan, akurasi, dan pengaruh starting flow terhadap kepekaan meter air. Pengujian ini berdasarkan SNI 2418.3:2009. Batas H meter air yang diijinkan sebesar 0,25 bar. Nilai penyimpangan akurasi meter pada Qmin-Qt ±5%. Pada Qt-Qn dengan temperatur <30 o C, nilai penyimpangan <3%. Sedangkan pada Qt-Qn dengan temperatur >30 o C, tidak dapat melebihi 3%. Untuk pengujian starting flow, indikasi kepekaan meter air berdasarkan nilai error yang paling rendah. Nilai kehilangan tekanan meter minimum dihasilkan oleh meter air merk C sebesar 0,071 bar. Nilai error akurasi minimum, dihasilkan oleh meter tipe B sebesar -3,8%, -2,5%, - 0,87%. Starting flow meter air merk A, B, dan C usia 0 tahun sebesar 28%, 90%, dan 50%. Dari aspek sensitivitas, memiliki sensitivitas maksimum dengan nilai error sebesar 28%. Setelah dilakukan penilaian pada ketiga aspek tersebut, meter air merk A, B, dan C memiliki skor masing-masing sebesar 7,15; 6,92; dan 7,14.. Kata Kunci: meter air, kehandalan, kehilangan tekanan, akurasi, starting flow Abstract Water meter is a distribution unit for measuring the amount of water used by customer of a water company. Water meter has a role as a measuring system and may affect water losses. An installed water mater must be reliable and accurate. To determine the level of reliability, water meter should be tested by pressure loss, accuracy, and starting flow testing of water meter sensitivity. This testing was based on SNI 2418.3:2009. Pressure loss limit of water meter is 0,25 bar. Error value of water meter in range of minimum flow (Qmin up to Qt) must be less than 5%. The same error value between transition flow and nominal flow (Qt up to Qn) must be less than 3%. Starting flow tests, water meter sensitivity based on the lowest error value. Pressure loss water meter was from type C water meter, e.a:0,071 bar, respectively. Minimum error value of accuration in term Qmin up to Qn, was from type B water meter, e.a: -3,8%, -2,5%, -0,87%, respectively. Starting flow error value from water meter types A, B, and C was 28%, 90%, and 50%, respectively. In term of sensitivity, meter typea has the lowest error value of starting flow. In term of reliability meter type A, B, and C has the score of 7.15, 6,92, and 7.14, respectively. Keyword: water meter, realibility, headloss, accuracy, starting flow
1. Pendahuluan International Water Association (IWA) menyebutkan bahwa permasalahan abad 21 mendatang adalah kehilangan air. Setiap perusahaan air minum wajib menurunkan tingkat kehilangan air hingga 20%. air merupakan salah satu unit distribusi yang berfungsi sebagai sistem akuntabilitas dan memiliki pengaruh terhadap kehilangan air dari segi non fisik. Spesifikasi kemampuan meter air memiliki pengaruh terhadap tingkat kehilangan air yang akan berdampak pada tingkat pendapatan PDAM maupun pengeluaran bagi pelanggan. Menurut PP No. 16 Tahun 2005 tentang Pengembangan Sistem Penyediaan Minum, untuk menjamin keakurasian, meter air wajib ditera/kalibrasi secara berkala oleh instansi yang berwenang. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, maka diperlukan penelitian untuk menguji kehandalan meter air. 2. Metodologi Pada penelitian ini dilakukan pengujian terhadap kehilangan tekanan, akurasi, dan pengaruh debit rendah (starting flow) pada meter air berdasarkan SNI 2418.3:2009 dan SNI 2547:2008. Pengujian starting flow dilakukan untuk mengetahui tingkat sensitivitas meter air. Variasi yang digunakan adalah debit dan jenis meter air. 1. Variable tetap yang akan digunakan adalah usia pakai meter air 0,3, dan 6 tahun untuk meter type A dan 0 dan 9 tahun untuk meter type B dan C. Debit yang digunakan adalah debit minimum (Qmin) 0,46 L/menit, debit transisi (Qt) 0,7 L/menit, dan debit nominal (Qn) 3,5 L/menit. Sedangkan pengujian starting flow dilakukan pada debit 0,2 L/menit. (Tahun) Tabel 1. Jumlah Sampel Jenis (Unit) A B C 0 5 5 5 3 5 - - 6 5 - - 9-3 3 Jumlah 15 8 8 Keterangan : A. Reservoir B. Manometer C. yang diuji Gambar 1. Sistem Alat Uji E. Pompa F. air reference G. By Pass (Over Flow/Pressure Check) D. Penampung/Labu Ukur air yang akan diuji dipasang pada sistem alat uji pada gambar 1 diatas. Sebelum dilakukan pengujian dilakukan kalibrasi terhadap manometer, meter air reference, dan
neraca sebagai alat ukur. Pengujian dilakukan dengan mengalirkan air selama 5 menit pada masing-masing debit. Pada saat pengujian, dilakukan pengukuran terhadap kehilangan tekanan dengan membaca jarum pada manometer. Nilai kehilangan tekanan yang diijinkan berdasarkan SNI 2418.2:2009 maksimal sebesar 0,5 bar. Kehilangan tekanan didapatkan dengan rumus sebagai berikut: H meter= H (meter+pipa)- H pipa. (1) H (meter+pipa) didapatkan dengan membaca selisih pada kedua manometer pada sistem uji pada saat pengaliran air. Sedangkan H pipa didapatkan pada saat pengujian tanpa adanya instalasi meter air didalamnya. H pipa dapat dihitung dengan rumus Hazen-William sebagai berikut: Hf Keterangan: Hf = Kehilangan tekanan (m) Q = Debit air (m3/detik) L = panjang pipa (discharge dan suction) D = Diameter pipa (m) C = Koefisien kekasaran pipa Q 1,85 xl 0,00155xD 2,63 xc 1,85 (2) Pada pengujian akurasi dan starting flow, dilakukan pencatatan angka stan pada meter uji dan meter air reference sebelum dialirkan air selama 5 menit. Setelah dilakukan pengujian selama 5 menit, didapatkan angka stan pada meter uji dan meter reference. Besar volume yang terbaca oleh meter didapatkan dari selisih meter air setelah pengujian dan sebelum pengujian. Volume (L) =(angka stan akhir-angka stan awal)x 1000...(3) Untuk mengetahui nilai error dari masing-masing meter yag diuji, dilakukan perhitungan sebagai berikut: % Error= Vc-Vi x 100...(4) Vi Dimana : Vi = volume aktual oleh meter air Reference atau yang tertampung Vc = volume yang ditunjukkan oleh meter air pelanggan Nilai error pada pengujian akurasi yang diijinkan sebesar ±5% pada Qmin-Qt. Pada Qt-Qn dengan temperature <30 o C, nilai error <±3%. Sedangkan pada Qt-Qn dengan temperatur >30 o C, nilai error maksimal 3%. Gambar 2 Kehilangan Tekanan Pada Gambar 3. Error Curve Sensitivitas meter air didapatkan dari pengujian starting flow pada debit 0,2 L/menit. Indikasi senstivitas diketahui dengan memperhatikan putaran jarum pada meter air selama pengujian dan perhitungan nilai error seperti pada rumus (3). Semakin kecil nilai error, semakin baik sensitivitas meter air.
3. Hasil dan Pembahasan 3.1. Kehilangan Tekanan Pengujian kehilangan tekanan dilakukan untuk mengetahui kehilangan tekanan yang terjadi akibat adanya meter air dalam suatu instalasi distribusi air rumah tangga. Tekanan aliran sebesar ±2 bar berdasarkan kondisi referensi yang ditentukan oleh SNI. Pengujian ini dilakukan pada 5 sampel selama 5 menit. Total kehilangan tekanan pada pipa tanpa meter air didapatkan dengan pengukuran menggunakan manometer. Kemudian dari hasil perbedaan nilai pada ketiga manometer tersebut didapatkan selisih tekanan yang disebut dengan kehilangan tekanan. Nilai kehilangan tekanan pada pipa masing-masing debit pada tabel 2 sebagai berikut: Tabel 2. Nilai Kehilangan Tekanan Pada Pipa Debit Trial M1 M2 M3 H pipa 0.46 0.7 3.5 1 2 1.99 1.955 0.045 2 2.02 1.99 1.965 0.055 3 2 1.99 1.955 0.045 4 2.02 2 1.965 0.055 0.050 1 2 1.99 1.945 0.055 2 2 1.99 1.945 0.055 3 2.02 2 1.975 0.045 0.052 1 2 1.98 1.915 0.085 2 2.02 2 1.935 0.085 3 2.02 1.99 1.925 0.095 Sumber : Hasil Perhitungan 0.088 Setelah dilakukan pengukuran dan perhitungan terhadap kehilangan tekanan, pada masing-masing meter air didapatkan H meter sebagai berikut: a. Jenis A Tabel 3. H meter Jenis A Kehilangan Tekanan (bar) A 0 0.059 0.076 0.085 0.073 3 0.073 0.083 0.094 0.083 6 0.078 0.088 0.095 0.087 Sumber : Hasil Pengamatan Gambar 4. H meter Jenis A b. Jenis B Tabel 4. H meter Jenis B Kehilangan Tekanan (bar) B 0 0.063 0.073 0.080 0.072 9 0.084 0.095 0.106 0.095 Sumber : Hasil Pengamatan Gambar 5. H meter Jenis B
c. Jenis C Tabel 4. H meter Jenis C Kehilangan Tekanan (bar) C 0 0.062 0.071 0.080 0.071 9 0.085 0.095 0.105 0.095 Sumber : Hasil Pengamatan Gambar 6. H meter Jenis C Dari hasil pengujian kehilangan tekanan, secara umum masing-masing meter air menunjukkan data yang konsisten. Semakin besar debit, nilai H meter semakin besar. Secara matematis, nilai kehilangan tekanan kurang dari 0,25 bar. Nilai kehilangan rata-rata minimum dihasilkan oleh meter air jenis C usia 0 tahun. Jika ditinjau dari perubahan usia, semakin besar usia pemakaian meter air nilai kehilangan tekanan semakin besar. Nilai tersebut merupakan indikasi kualitas meter air yang semakin menurun. Semakin tua usia, meter air semakin tidak presisi. Untuk itu, peremajaan meter air sebaiknya dilakukan pada usia yang optimum untuk meminimisasi kerugian. 3.2. Akurasi dan Sensitivitas Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui akurasi meter air berdasarkan nilai error yang ditunjukkan. Pengujian dilakukan pada tekanan ±2 bar pada suhu ±30 o C. Pengukuran dilakukan selama 5 menit pada 5 sampel. Hasil pengujian akurasi meter air sebagai berikut: Tabel 5. Nilai Error Akurasi dan Starting Flow Akurasi % Starting Flow A 0 8.87 8.57 4.69 7.38-28.38 3-8.47 4.59 6.18 5.39-46.01 6-9.73-9.70-13.41-10.95-89.21 B 0-3.80-2.50-0.87-2.39-90.84 9-51.24-43.08 5.24-29.69-93.01 C 0-3.11 2.52 6.03 1.81-50.85 9-50.15-32.96 10.71-24.13-89.97 Sumber : Hasil Pengamatan Dari hasil pengujian akurasi, pada meter air jenis A nilai error rata-rata semakin tinggi sebanding dengan meningkatnya usia. Nilai akurasi pada masing-masing debit (3) didapatkan berdasarkan nilai rata-rata proporsi atau kecenderungan karakteristik pada kelima sampel yang sudah diuji. Sedangkan nilai rata-rata pada masing-masing usia (4), didapatkan berdasarkan rata-rata pemusatan. Sehingga dapat diketahui kecenderungan performansi masing-masing meter secara menyeluruh. Nilai error yang dihasilkan sebagian bertanda negatif dan positif. Nilai positif merupakan indikasi bahwa kerugian dikenakan pada PDAM, karena volume yang terbaca lebih kecil dari yang sebenarnya. Sebaliknya tanda positif menunjukkan kerugian dikenakan oleh pelanggan. Pada meter air jenis B dan C, nilai error mengalami peningkatan yang sangat siginifikan. Kondisi tersebut merupakan implikasi dari usia meter air yang sudah kadaluarsa terhadap kualitas meter air. Kondisi tersebut menunjukkan bahwa terdapat kerugian signifikan akibat meter air yang sudah tidak layak pakai. Berdasarkan nilai matematis, meter air jenis C usia 0 tahun memiliki nilai rata-rata yang paling minimum. Namun, untuk debit nominal meter air jenis B paling optimum dengan nilai error paling
rendah. Pada pengujian starting flow dapat diketahui bahwa meter air yang memiliki sensitivitas yang baik adalah meter air jenis A. Kondisi tersebut diketahui berdasarkan nilai error yang yang dihasilkan sebesar 28,4%. Namun, sensitivitas yang tinggi tersebut menyebabkan meter air jenis A cenderung bernilai positif yang menunjukkan volume yang terbaca melebihi volume sebenarnya. 3.3. Kehandalan Penetuan kehandalan meter air dilakukan dengan menentukan setiap skor pada masing-masing kriteria. Kriteria yang digunakan adalah akurasi dengan bobot nilai 33%, kehilangan tekanan 33% dan sensitivitas 33%. Nilai kehandalan total 9,9. Sedangkan batas kehandalan minimum sebesar 70% dari nilai total. Skor kehandalan untuk masing-masing meter pada tabel 6 air sebagai berikut: Tabel 6. Skor Kehandalan Skor Kehandalan A B C 0 7.15 3 7.14 6 5.27 0 6.92 9 5.27 0 7.14 9 5.27 Sumber: Hasil Perhitungan 4. Kesimpulan Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai kehandalan maksimum dihasilkan oleh meter air jenis A sebesar 7,15 karena sensitivitasnya yang maksimum dari dua variasi yang lain. Sedangkan meter air jenis B dan C masing-masing sebesar 6,92 dan 7,14. Masing-masing meter air memiliki kelebihan masing-masing. air jenis B memiliki nilai akurasi yang paling memenuhi syarat SNI meskipun memiliki kecenderungan pembacaan negatif. Sedangkan meter air C memiliki nilai kehilangan tekanan yang optimum dan akurasi yang relatif akurat meskipun karakteristik pembacaan cenderung kurang konsisten. 5. Daftar Pustaka Darmuji, S.F.L.E.2008.Studi Akurasi Pada Daerah Bertekanan Rendah, Sedang, dan Tinggi.Surabaya:Teknik Lingkungan ITS Surabaya SNI 2574:2008.2008.Spesifikasi Minum.Badan Standar Nasional Indonesia SNI 2418.3:2009.2009.Pengukuran Aliran Dalam Saluran Tertutup Untuk Minum - Bagian 3 : Metode Dan Peralatan Pengujian Minum.Badan Standar Nasional Indonesia Satterfield, Z.dan Vivin B.2004.Tech Brief Water. Morgantown: National Environmental Services Center at West Virginia University Soedjono, E.2002.Pengelolaan Penyediaan Bersih.Surabaya:Teknik Lingkungan ITS Surabaya