Memahami Kehilangan Air Fisik By : SUPIAN, ST, MT CENTER OF EXCELENT Modul N-3 : Kehilangan Air Fisik dan Non Fisik

KEHILANGAN AIR FISIK POSISI KEHILANGAN AIR FISIK PADA NERACA AIR INPUT SISTEM KONSUMSI RESMI KONSUMSI RESMI BEREKENING KONSUMSI MELALUI METER BISA DIREKENINGKAN AIR BISA DIREKENINGKAN (ABR) KONSUMSI TANPA METER BISA DIREKENINGKAN KONSUMSI RESMI TAK BEREKENING KONSUMSI MELALUI METER TIDAK BISA DIREKENINGKAN AIR TAK BISA DIREKENINGKAN (ATBR) atau NRW (NON REVENUE WATER) KONSUMSI TANPA MELALUI METER TIDAK BISA DIREKENINGKAN KEHILANGAN AIR KEBOCORAN NON FISIK (KOMERSIAL) KONSUMSI TAK RESMI METER TAK AKURAT DAN KESALAHAN DATA KEBOCORAN FISIK KEBOCORAN PADA PERPIPAAN DAN PERALATANNYA KEBOCORAN PADA PIPA DINAS SAMPAI METER PELANGGAN LUAPAN PADA TANGKI DAN RESERVOAR

PENYEBAB KEHILANGAN AIR FISIK pada PIPA Konstruksi yang tidak sesuai dengan ketentuan standart ( galian, perakitan, urugan, dll ). Cacat pada pipa ( retak, dll ) Water hammer Tekanan internal tinggi ( terutama saat tekanan statis maksimum ) Tekanan ekternal tinggi ( karena aktifitas di atas pipa ) Kecepatan air yang tinggi Kualitas air yang disalurkan Kualitas tanah disekitar timbunan Kualitas bahan pipa dan asesoris Usia jaringan Pemeliharaan yang tidak terencana.

KLASIFIKASI KEBOCORAN FISIK Berdasarkan infrastruktur yang terkena. Kebocoran pada perpipaan (transmisi –distribusi) & peralatannya. Kebocoran pada pipa dinas sampai meter pelanggan. Kebocoran dan luapan pada tangki dan reservoir. Berdasarkan karakteristik kebocorannya. Kebocoran yang dilaporkan (Reported Bursts)  biasanya karena terlihat dan dilaporkan segera oleh masyarakat atau staf PDAM. Waktu respon kebocoran singkat. Kebocoran yang tidak dilaporkan (Unreported Bursts)  terjadi di bawah tanah sehingga tidak terlihat, biasanya ditemukan saat survey kebocoran. Waktu respon kebocoran lama. Kebocoran kecil (background leakage)  kebocoran yang sangat kecil sehingga tidak efektif dan efisien untuk diperbaiki.

Three Common Types of Water Loss Background leakage Reported breaks Unreported 보고순서는 국내외 물 산업 현황에 이어 수자원공사의 주요성과와 기술 경쟁력순으로 보고드리겠습니다. At 50m Pressure, Events ≥ 500L/h  = Bursts(Break), Events < 500L/h   = Leakage Events < 250L/h   = Background leakage 5 5

DAMPAK KEBOCORAN FISIK Aspek Kuantitas Kuantitas menurun (debit tidak cukup) - Kekurangan Air pada jam puncak - Reservoir cepat habis - Sulit menambah sambungan baru Aspek Kualitas Kualitas menurun (efek shypon) Kebocoran pada pipa / sambungan pada saat pemakaian maksimum ( jam puncak ) di mana terjadi tekanan minimum dapat mengakibatkan efek syphon, yaitu air dari luar pipa tersedot masuk ke dalam pipa karena ada tekanan negatif di dalam pipa sehingga mengakibatkan kualitas air menurun karena tercampur dengan air dari luar pipa.

Kontaminasi Akibat Syphon PADA TEKANAN RENDAH selang PEMAKAIAN JAM PUNCAK SR

Kontaminasi Akibat Kebocoran Pada saat TEKANAN RENDAH MUKA TANAH SALURAN BUANGAN INDUSTRI MUKA AIR TANAH AIR KOTOR MASUK AIR KOTOR MASUK BOCORAN AIR PIPA RETAK

DAMPAK KEBOCORAN FISIK Aspek Kontinuitas Tekanan menurun (tekanan rendah)

DAMPAK KEBOCORAN FISIK Aspek Keuangan Operasional tinggi Kebocoran meningkatkan biaya operasi terutama pada sistem pemompaan dan pengolahan lengkap. Konsekuensi logisnya adalah bahwa kebocoran akan menurunkan pendapatan Perusahaan (PDAM). Operasional >> , Penghasilan <<

DAMPAK KEBOCORAN FISIK Aspek Sosial Kepercayaan pelanggan menurun Secara psikologis, tingginya angka kebocoran dapat mempengaruhi kepercayaan sehingga pelanggan enggan membayar rekening dan memacu sambungan liar atau pencurian air, sebagai dampak buruknya pelayanan. Aspek Lingkungan Merusak Fasilitas Umum Bocoran air bertekanan tinggi yang keluar dari pipa sangat berpotensi merusak susunan tanah di sekitarnya. Tanah menjadi terkikis, jalan (aspal) di atasnya menjadi rusak. Jika kebocoran ini terjadi pada tanah yang miring / tebing / lereng, maka dapat menyebabkan longsor.

PROGRAM PENGENDALIAN KEHILANGAN AIR FISIK TUJUAN Menjaga 3 K Menjaga Kredibilitas Perusahaan Menunda kenaikan tarif Mengurangi biaya produksi Meningkatkan pendapatan air (Sambungan baru) Menunda investasi baru (IPAM / Sumur bor)

PROGRAM PENGENDALIAN KEHILANGAN AIR FISIK PENCEGAHAN KEBOCORAN FISIK Konstruksi trenching dan pipe assembling harus sesuai dengan persyaratan teknis Pemilihan bahan dan kekuatan pipa yang benar sesuai peruntukannya. Pemasangan asesoris pengendali tekanan dan water hammer. Network cleaning & flushing yang terencana Pengawasan dan penggantian secara bertahap pipa-pipa tua yang berusia > 30 tahun.

MEMAHAMI KEBOCORAN (2) KURVA VOLUME KEHILANGAN AIR korosi pipa tua penurunan tanah Q “ burst” pemasangan, cacat pipa, gaya eksternal “ creeping leak” waktu

MEMAHAMI KEBOCORAN (3) PENGHEMATAN AIR Kehilangan air tanpa pengendalian PROGRAM PENURUNAN KEHILANGAN AIR Q batas kehilangan air yang bisa ditoleransi Air yang bisa diselamatkan kehilangan air dengan pengendalian waktu

TANTANGAN PENANGANAN KEBOCORAN Kebanyakan kebocoran tidak terlihat karena terjadi di bawah tanah. Kebanyakan kebocoran tidak sampai ke permukaan tanah sehingga waktu kesadaran atas kebocoran menjadi lama. Kebanyakan kebocoran terjadi pada pipa dinas. Tidak ada program deteksi kebocoran tidak terlihat secara aktif merupakan indikasi tingginya tingkat kebocoran.

STRATEGI PENURUNAN KEHILANGAN AIR FISIK Kehilangan Fisik Yg Berpotensi Dipulihkan Pengelolaan Tekanan Aset dan Rebab, Penggantian, pemeliharaan Pengendalian Kebocoran Aktif Kecepatan Dan Kualitas Perbaikan Tingkat Ekonomi Kehilangan Fisik Kehilanagan fisik tahunan yg tdk terhindarkan 보고순서는 국내외 물 산업 현황에 이어 수자원공사의 주요성과와 기술 경쟁력순으로 보고드리겠습니다. 17 17

STRATEGI PENURUNAN KEHILANGAN AIR FISIK 1. Pengendalian kebocoran aktif

BERALIH PENGENDALIAN KEBOCORAN DARI CARA PASIF KE CARA AKTIF PENGENDALIAN KEBOCORAN CARA PASIF cara pasif mengandalkan laporan masyarakat atau petugas dan temuan langsung di lapangan. Laporan dari masyarakat dapat berupa temuan kebocoran atau keluhan tentang turunnya tekanan air /debit di wilayah mereka. PENGENDALIAN KEBOCORAN CARA AKTIF cara aktif  upaya terpadu menemukan sumber dan lokasi kebocoran melalui perencanaan yang sistematis dan terintegrasi dengan melibatkan seluruh sumber daya yang ada.

TIGA TAHAP PENGENDALIAN KEBOCORAN AKTIF TAHAP PERTAMA  Melakukan tindakan nyata (sederhana dan murah): Mengidentifikasi , menemukan dan memperbaiki kebocoran – kebocoran yang kelihatan TAHAP KEDUA  Menemukan dan memperbaiki kebocoran – kebocoran yang tidak kelihatan (peralatan pendengar). TAHAP KETIGA  Upaya lanjutan dan berkelanjutan : Menetapkan daerah meterisasi (DMAs) dan menggunakan manajemen tekanan

TAHAP PERTAMA PENGENDALIAN AKTIF: Atasi kebocoran yang nyata terlihat Mendeteksi, melaporkan kebocoran – kebocoran yang kelihatan : Kewaspadaan umum, hubungan telepon yang langsung dan cepat Pembaca meter mencari tanda – tanda kebocoran Pemeriksaan sistem secara rutin Langkah – langkah ini sederhana, jelas, tidak mahal tetapi membutuhkan :: Kapasitas teknik , organisasi, standar, prosedur, komitmen yang terus menerus Perbaikan dari pihak luar adalah pilihan yang menarik

Program rutin untuk menemukan dan mengetahui kebocoran TAHAP KEDUA PENGENDALIAN AKTIF: Temukan & atasi kebocoran yang tidak terlihat Program rutin untuk menemukan dan mengetahui kebocoran Banyak teknik dan peralatan yang digunakan : Tongkat pendengar Mikropon tanah Leak noise correlator Noise Loggers Seberapa sering anda harus mendeteksi kebocoran? Sekali setiap tiga tahun Volume kehilangan fisik Biaya pengawasan kebocoran Sekali setiap dua tahun Sekali setahun Sekali setiap enam bulan Sekali setiap empat bulan

TAHAP KETIGA PENGENDALIAN AKTIF: Terapkan zoning & daerah meterisasi (DMA)

STRATEGI PENURUNAN KEHILANGAN AIR FISIK 2. Pengelolaan tekanan

HUBUNGAN ANTARA TEKANAN DAN KEBOCORAN (1) Tingkat kehilangan air berubah-ubah sesuai dengan tekanan Secara sederhana kebocoran merupakan aliran dari dalam pipa melalui lubang Q = Cd x A x V Q = Cd x A x (2gh)0.5 Dimana: Q = volume air yang keluar (m3/dt) A = luas lubang (m2) V = kecepatan (m/dt) Cd = koefisien g = gravitasi h = tekanan (m) Q = A X PELATIHAN PENYUSUNAN PROGRAM PENURUNAN KEHILANGAN AIR

HUBUNGAN ANTARA TEKANAN DAN KEBOCORAN (2) diameter lubang = 1.5 mm P = 30 m 1.630 l/hari diameter lubang = 6.0 mm Pada soal no 1: cd = 0,44 dan soal no. 2 cd = 5,58 P = 60 m 49.000 l/hari PELATIHAN PENYUSUNAN PROGRAM PENURUNAN KEHILANGAN AIR

HUBUNGAN ANTARA TEKANAN DAN KEBOCORAN (3) Hubungan tekanan dan kebocoran dalam sistem jaringan pipa sangat kompleks Memahami hubungan tekanan dan kebocoran dalam sistem jaringan distribusi merupakan kunci untuk mengendalikan tingkat kehilangan air Dengan mengurangi tekanan, secara signifikan volume kebocoran air bisa diturunkan Tekanan maximum dan variasi tekanan (untuk jam pelayanan “intermittent”), sangat erat hubungannya dengan pipa pecah/ledakan (“burst”) Pengendalian tekanan sangat penting dalam sistem dengan tekanan rendah PELATIHAN PENYUSUNAN PROGRAM PENURUNAN KEHILANGAN AIR

Pendekatan teori tidak dapat diterapkan pada kondisi jaringan yang sebenarnya Dasar hubungan tidak dapat diterapkan pada “dunia nyata” Hanya dapat diterapkan : Pada kondisi ideal (kondisi laboratorium) Untuk lokasi yang pasti Pressure/leakage relationships in a network setting are complex; significant variations from the real world are observed due to: size, positioning, form of the opening flow regime -- laminar or turbulence flow; Reynolds number pipe material For longitudinal splits in plastic PE and PVC pipes, it can be rationally expected (and clearly observed in laboratory tests) that the orifice area varies with pressure. Therefore the theoretical equation is too much of a simplification and doesn’t work in the real network situation.

Diperlukan pendekatan empiris untuk keadaan “dunia nyata” Hubungan tekanan – kebocoran pada sistem jaringan distibusi lebih kompleks daripada teori hidrolis yang bisa digunakan : Bentuk lubang tidak sama, pola lubang yang bermacam – macam Ukuran lubang yang berubah dengan tekanan dan material pipa Solusi: Metodelogi daerah pengaliran yang tetap dan berubah – ubah (FAVAD) Fixed and Variable Area Discharge path (FAVAD) Concepts The FAVAD concepts have for the first time allowed accurate forecasting of the increase or decrease of Leakage due to a change in pressure.

FAVAD (Fixed And Variable Area Discharge) Hubungan empiris yang berhubungan dengan kehilangan dan tekanan untuk situasi bentuk jaringan yang berbeda Tingkat kebocoran L berubah-ubah sesuai dengan tekanan “PN1”, dimana nilai N1 bervariasi antara 0.5 – 2.5 Hubungan L dan P dapat dirumuskan sebagai berikut; L1/L0 = (P1/P0)N1 L1 = L0 x (P1/P0)N1

HUBUNGAN ANTARA TEKANAN DAN KEBOCORAN (4) Kebocoran pipa logam  N1 = 0,5 Kebocoran “back ground leak”, kebocoran pada sambungan, dan accessories  N1 = 1,5 Pipa non logam  N1 > 2,5 Sistem dengan campuran bahan pipa logam dan non logam, cenderung hubungan linear  N1 = 1

FAVAD: Hubungan Tekanan Kebocoran The lines show pressure:leakage relationships for different N1 values. The blue line is the theoretical, fixed size orifice. This would be true only for fixed size (for example corrosion) holes in metallic pipes. If N1=1 (the red curve) pressure increases will increase leakage much more than if the blue line (N1=0.5) applies.

KEGUNAAN FAVAD Untuk memperkirakan kebocoran dari analisis aliran malam minimum –AMM (MNF = Minimum Night Flow) AMM terjadi pada jam 2- 4 pagi Kebocoran fisik bisa diperkirakan dari AMM dikurangi konsumsi resmi Kebocoran dan konsumsi kemudian bisa dihitung dari aliran masuk dan tekanan yang diamati

Profil Pengaliran dan Tekanan dan pengaliran minimum malam hari Kesalahan yang sangat sering dibuat adalah mengalikan pengaliran malam bersih (= waktu kebocoran malam hari) dengan 24 jam untuk menghitung volume kebocoran harian. Ini hanya akan menjadi benar jika tekanan sama sepanjang hari. Apakah ini semua kebocoran? NRW - Quantifying Physical Losses

ANALISA POLA ALIRAN 24 JAM PELATIHAN PENYUSUNAN PROGRAM PENURUNAN KEHILANGAN AIR

KEBOCORAN FISIK DAN TEKANAN (1) CONTOH Konsumsi 25.000 m3/hari 40.000 sambungan Kebocoran fisik ; 5 lt/sambungan/hari/ m tekanan PELATIHAN PENYUSUNAN PROGRAM PENURUNAN KEHILANGAN AIR

KEBOCORAN FISIK DAN TEKANAN (2) TEKANAN RATA-RATA KEBOCORAN FISIK lt/samb/hari/ m tekanan lt/samb/hari M3/hari % 15 5 75 3000 10,7% 20 100 4000 13,6% 30 150 6000 19,3% PELATIHAN PENYUSUNAN PROGRAM PENURUNAN KEHILANGAN AIR

PENURUNAN TEKANAN vs KEBOCORAN (3) CONTOH A: Tujuan mengurangi kebocoran fisik 33,3%, dari 6000 m3 menjadi 4000 m3 , Solusi: Temukan dan perbaiki kebocoran dengan volume 2000 m3 Atau : turunkan tekanan dari 30 m menjadi 20 m CONTOH B: Tujuan menaikkan tekanan dari 15 m menjadi 20m Konsekuensi  kebocoran naik 1000 m3 / hari PELATIHAN PENYUSUNAN PROGRAM PENURUNAN KEHILANGAN AIR

PENGELOLAAN TEKANAN DARI SUDUT EKONOMI Pengurangan tekanan merupakan metoda penurunan kehilangan air yang paling “cost effectives” Lebih penting lagi mengurangi frekuensi pipa pecah Pengelolaan tekanan bisa memperpanjang umur pipa PELATIHAN PENYUSUNAN PROGRAM PENURUNAN KEHILANGAN AIR

KEBOCORAN FISIK DAN TEKANAN (4) CONTOH Konsumsi 25.000 m3/hari 40.000 sambungan Tekanan rata-rata 20 m Kebocoran fisik ; 100 lt/sambungan/hari/ m tekanan PELATIHAN PENYUSUNAN PROGRAM PENURUNAN KEHILANGAN AIR

KEBOCORAN FISIK DAN TEKANAN (5) JAM PELAYANAN KEBOCORAN FISIK lt/samb/hari/ m tekanan lt/samb/hari M3/hari % 24 100 4000 13,8% 20 83 3320 11,7% 16 67 2680 9,7% mengecoh PELATIHAN PENYUSUNAN PROGRAM PENURUNAN KEHILANGAN AIR

KEBOCORAN DAN PIPA PECAH DIHUBUNGKAN DENGAN TEKANAN Tekanan yang berlebihan adalah sumber utama dari kebocoran dan pecahnya pipa Mengatur tekanan pada sistem tekanan rendah juga bermanfaat Pengurangan tekanan mempunyai dampak langsung terhadap kebocoran yang terjadi dengan hasil cepat. Tingkat tekanan dan siklus tekanan sangat mempengaruhi frekuensi semburan.

FREKUENSI TEKANAN MENINGKAT SEIRING TEKANAN

MENGURANGI TEKANAN JARINGAN Zoning berdasarkan ketinggian Katup penutup (tidak direkomendasikan, karena memakai gate dan pengawasannya sulit) Pengawasan pompa --- kecepatan pompa yang dapat diatur Valve penurunan tekanan (PRVs), metode yang paling umum digunakan saat ini

PRINSIP DASAR PRV Fixed-outlet PRV Time-modulated PRV Flow-modulated PRV

PERBEDAAN TEKANAN PADA JAM PUNCAK Most water supply systems are designed to supply water at some minimum pressure during periods of peak demand. The peak demand normally occurs in the morning at breakfast time and during the warmest summer day. The idea is to reduce pressure to a point that acceptable pressure is maintained at the most distant (critical) point in the network Underlines the notion of zoning; don’t mix transmission with distribution

PERBEDAAN TEKANAN SAAT PERMINTAAN RENDAH

Penilaian, Persiapan untuk manajemen tekanan dengan zona Identifikasi zona – zona potensial berdasarkan pada wilayah atau pemetaan tekanan Permintaan, analisa pelanggan Standar tekanan Contoh hidrolis untuk menilai pengaruh dari penurunan takanan pada saat pengaliran/ waktu tekanan Analisa biaya/keuntungan yang membandingkan pemasangan PRV dengan solusi lain yang memungkinkan Spesifikasi (ukuran) PRV (penting!!!) How to assess, analyze, find pressure zones that lend themselves to pressure reduction and therefore reducing losses NRW - Reducing Physical Losses

BAHKAN PADA SITUASI TEKANAN RENDAH , MANAJEMEN TEKANAN BERMANFAAT Biasanya tidak dilakukan - PRVs dipasang secara tradisionil untuk mengurangi tekanan tinggi yang berlebihan ; tetapi: manajemen tekanan juga berguna pada situasi tekanan rendah Tekanan 15 m : setiap 3 meter pertambahan tekanan menghasilkan kira – kira 20% lebih kebocoran !! Pada jaringan yang kwalitasnya rendah tekanan meningkat disebabkan perbaikan kebocoran yang mungkin mengganti semua penghematan!

CONTOH: MENURUNKAN TEKANAN PADA MALAM HARI Potential Savings: 107 m3 NRW - Reducing Physical Losses

STRATEGI PENURUNAN KEHILANGAN AIR FISIK 3. Kecepatan dan kualitas perbaikan DURASI KEBOCORAN = FUNGSI WAKTU KESADARAN, LOKASI & PERBAIKAN Jangka waktu kebocoran (leak duration) merupakan fungsi dari tiga komponen, yaitu waktu kesadaran (awareness time), waktu penentuan lokasi (location time) dan waktu perbaikan (repair time).

VOLUME KEBOCORAN FUNGSI WAKTU DAN ALIRAN (1) VOL KEBOCORAN durasi kebocoran K L P waktu kesadaran lokalisasi perbaikan VOLUME KEBOCORAN = WAKTU (K + L + R) x ALIRAN PELATIHAN PENYUSUNAN PROGRAM PENURUNAN KEHILANGAN AIR

WAKTU RESPON PERBAIKAN KEBOCORAN YANG MEMBUAT PERBEDAAN…

VOLUME KEBOCORAN FUNGSI WAKTU DAN ALIRAN (2) 2 hari 75 Kebocoran pipa yang dilaporkan  150 m3 m3/hari 15 hari Kebocoran pada sambungan yang dilaporkan  450 m3 30 K L P m3/hari Kebocoran pada pipa dinas yang dilaporkan  > 2000 m3 100 hari m3/hari 20 K L P

PENINGKATAN KECEPATAN DAN KUALITAS PELAYANAN Kebijakan dan prosedur perbaikan yang jelas Efisiensi organisasi dari saat pemberitahuan kebocoran sampai dengan perbaikan Ketersediaan perlengkapan dan material Pembiayaan yang cukup Standar yang tepat, spesifikasi material dan pegawai Keterlibatan manajemen dan pegawai Sumber luar Pengawasan perbaikan

KUALITAS PERBAIKAN SAMBUNGAN Terlalu sering kebocoran diperbaiki dengan kualitas tidak standar, material bermutu rendah, hanya diikat dengan plastik (atau potongan dari karet ban) Kayu penyumbat Tidak memenuhi standar, perbaikan clam non-stainless steel Menandai/memetakan perbaikan – perbaikan yang sudah dilakukan – penting untuk mengetahui lokasi kebocoran dalam waktu dekat!!! Sambungan pelanggan adalah bagian yang paling lemah dalam sistem

KUALITAS PERBAIKAN SAMBUNGAN Kebocoran pada Pipa sambungan pelanggan (contoh pipa GMS yang rusak ) harus diganti dan tidak diperbaiki Pipa PVC bukan material yang cocok untuk sambungan pelanggan (lebih baik menggunakan HDPE, tembaga, stainless steel/baja tak berkarat, ...) Pipa saddle dan fitting kwalitas tinggi adalah solusi jangka panjang yang paling efektif karena rendahnya biaya perawatannya