Pengujian dan komisioning instalasi plumbing: uji tekan, uji air dan asap, pembilasan, disinfeksi klorin, sampel, dan serah terima

Kontraktor sebuah klinik baru memompa jaringan air bersih sampai tekanan uji pada pagi hari, lalu kembali pada siang hari dan melihat jarum manometer tidak turun. Catatan uji ditulis "lulus", dinding ditutup, dan ubin dipasang. Sebulan kemudian, plafon di bawah satu kamar mandi basah, dan sampel air pertama dari keran wastafel gagal uji bakteri.

Pemeriksaan ulang menunjukkan dua hal. Siang hari, air di pipa yang terjemur di atap memanas, sehingga tekanan naik dan menutupi kebocoran kecil di sambungan yang sudah terkubur. Pipa juga tidak pernah dibilas dan didisinfeksi; air yang dipakai untuk uji tekan dibiarkan diam di dalamnya selama berminggu-minggu. Bab ini menjelaskan cara menguji dan menyerahkan instalasi sehingga hasil uji dapat dipercaya.

Batas pembahasan

Bab ini membahas tahapan uji, uji tekan pipa air bersih, pengaruh suhu dan udara pada hasil uji, uji air dan uji asap pipa buangan, pembilasan, disinfeksi klorin, sampel, uji fungsi, dan serah terima. Sumber pemilik adalah narasi disiplin Teknik Bangunan dan Fasilitas, terutama bagian Sistem Plumbing Gedung Lanjutan tentang pengujian instalasi, yang merujuk Practical Plumbing Engineering, serta kutipan ASPE Vol 1 dan buku matematika untuk operator sistem air.

Klorin tersedia dan redoks ada di Kimia 203, stoikiometri di Kimia 186, mikroba di Bab 1 · Biologi & Mikrobiologi, dan kecocokan bahan dengan klorin di Kimia 212. Uji alat pencegah aliran balik ada di bab pencegahan aliran balik, katup pengaman dan tangki muai di bab katup, dan air panas di bab air panas gedung. Tekanan uji, lama uji, kebocoran yang diizinkan, dosis dan waktu kontak disinfeksi, batas klorin sisa, parameter dan laboratorium uji mutu air, dan cara membuang air berklorin diatur SNI 8153-2015, spesifikasi proyek, pedoman kesehatan yang berlaku, dan izin lingkungan; angkanya tidak disalin. Angka dari buku Amerika ditulis sebagai contoh dari buku sumber, dan angka lain diberi tanda angka latihan.

Tahapan uji dan komisioning

Pengujian dilakukan bertahap, dan setiap tahap punya alasan:

1. Uji kasar, setelah pipa terpasang tetapi sebelum ditutup dinding, plafon, atau lantai, sehingga setiap sambungan masih terlihat dan dapat diperbaiki.
2. Uji akhir, setelah fixture terpasang, untuk sambungan fixture dan peralatan.
3. Pembilasan dan disinfeksi pipa air minum sebelum air dipakai.
4. Uji fungsi, yaitu komisioning: pompa, tangki, katup penurun tekanan, pemanas, pencegah aliran balik, dan saluran buangan diuji bekerja seperti rancangan.
5. Serah terima, dengan dokumen uji, gambar terpasang, dan petunjuk pemeliharaan.

Practical Plumbing Engineering dalam sumber mencatat bahwa sambungan harus mampu menahan tekanan terbesar yang dapat bekerja padanya, dan uji tekan adalah cara membuktikannya sebelum sambungan tidak terlihat lagi. ASPE Vol 1 dalam sumber mencatat bahwa dokumen yang baru memuat bagian operasi dan pemeliharaan fasilitas, perbaikan, dan komisioning, menandakan bahwa komisioning adalah bagian dari pekerjaan, bukan tambahan.

Uji tekan pipa air bersih

Bagian pengujian dalam narasi menyusun langkah uji pipa air bersih dari Practical Plumbing Engineering:

1. Pasang keran pengisi di titik terendah dan keran pelepas udara di titik tertinggi.
2. Tutup rapat semua lubang sambungan fixture.
3. Isi sistem dengan air bersih sampai udara terdorong keluar dari semua keran pelepas.
4. Tutup keran pelepas, pasang pompa uji dan manometer.
5. Naikkan tekanan sampai tekanan uji dan pertahankan tanpa penurunan selama waktu yang ditetapkan.

Narasi mencatat konflik sumber pada besarnya tekanan uji. Buku sumber tahun 1998 itu memakai yang lebih besar di antara sepuluh kali tekanan kerja atau 125 psi, sedangkan spesifikasi yang lebih baru umumnya memakai sekitar 1,25 sampai 1,5 kali tekanan kerja dengan batas minimum tertentu. Narasi menyarankan angka sepuluh kali diperlakukan sebagai rujukan historis buku itu, bukan angka umum. Contoh 1 menunjukkan mengapa: tekanan sepuluh kali dapat melampaui kelas tekanan pipa plastik dan peralatan, seperti di bab material pipa. Tekanan uji yang dipakai diambil dari spesifikasi proyek dan SNI 8153-2015, dan tidak boleh melampaui kelas tekanan komponen yang terpasang. Peralatan yang tidak dirancang untuk tekanan uji, seperti pemanas air, tangki tekan, dan katup penurun tekanan, diisolasi atau dilepas selama uji.

Membaca hasil uji tekan

Manometer yang tidak turun belum tentu berarti tidak ada kebocoran, dan manometer yang turun belum tentu berarti bocor. Tiga hal memengaruhi pembacaan:

1. Suhu. Air yang memanas di pipa memuai dan menaikkan tekanan; air yang mendingin menurunkan tekanan. Pada pipa yang terjemur, perubahan suhu beberapa derajat dapat menutupi atau meniru kebocoran (Contoh 3). Uji dibaca pada suhu yang sama, misalnya awal dan akhir pada jam yang sama atau di tempat teduh, dan suhu air dicatat.
2. Udara terjebak. Kantong udara termampatkan ketika tekanan naik, sehingga pompa harus mendorong lebih banyak air dan tekanan turun lebih lambat ketika ada kebocoran (Contoh 4). Itu sebabnya keran pelepas udara di titik tertinggi dalam langkah buku sumber.
3. Pipa plastik yang melar. Pipa plastik melar perlahan di bawah tekanan, sehingga tekanan turun sedikit pada jam pertama walaupun tidak bocor. Prosedur pabrik pipa plastik biasanya memakai tahap penyesuaian sebelum pembacaan dimulai.

Cara yang lebih dapat dipercaya adalah mengukur air tambahan: setelah waktu uji, air dipompa kembali sampai tekanan awal dan volumenya diukur. Volume itu dibandingkan dengan batas yang ditetapkan spesifikasi (Contoh 5). Buku plumbing dan pemanas sentral dalam sumber mengingatkan bahwa kebocoran di bawah lapisan semen lantai termasuk yang paling sulit ditemukan, alasan lain untuk menguji sebelum lantai dicor.

Uji air dan uji asap pipa buangan

Pipa buangan dan ven tidak bertekanan, sehingga diuji dengan kolom air atau asap. Narasi mencatat dari buku sumber bahwa uji air memakai kolom air setara sekurang-kurangnya 10 ft atau 3 m dan tidak lebih dari setara 100 ft atau 30 m, didiamkan sekurang-kurangnya 15 menit sebelum diperiksa, dan bahwa uji asap memakai tekanan setara satu inci kolom air. Angka-angka itu contoh dari buku sumber; nilai yang berlaku diambil dari ketentuan.

Practical Plumbing Engineering dalam sumber menyebut tekanan dari kolom air ini sebagai head hidrostatis. Pada pipa tegak gedung tinggi, kolom air penuh dari atap menimbulkan tekanan besar di sambungan terbawah (Contoh 6), sehingga pipa tegak diuji per bagian dengan sumbat uji. Uji asap memakai tekanan sangat rendah (Contoh 7) dan dipakai untuk mencari kebocoran gas saluran di gedung yang sudah dipakai, karena asap terlihat keluar dari celah yang menimbulkan bau.

Pembilasan

Pipa baru berisi serpihan potongan pipa, sisa lem dan pasta, pasir, dan kadang serangga atau kotoran yang masuk selama pemasangan. Pembilasan dilakukan sebelum disinfeksi, karena kotoran melindungi bakteri dari klorin dan menghabiskan klorin. Bab 10 · Dishwashing mencatat bahwa pipa yang tidak dibilas sebelum disambung adalah salah satu sebab gangguan mesin pencuci piring pada bulan pertama.

Pembilasan yang baik dilakukan dari dekat sumber ke ujung terjauh, cabang demi cabang, dengan kecepatan yang cukup untuk mengangkat endapan, sampai air keluar jernih. Saringan peralatan, aerator keran, dan katup penurun tekanan dibersihkan setelah pembilasan, karena kotoran yang terbawa menumpuk di sana.

Disinfeksi klorin

ASPE Vol 1 dalam sumber mencatat bahwa salah satu syarat yang paling umum adalah pembersihan dan disinfeksi sistem air minum. Narasi mencatat bahwa setelah lulus uji tekan, sistem air minum harus didisinfeksi dengan klorin, dibilas sampai bersih, lalu disampel dan diuji laboratorium sebelum dinyatakan aman diminum. Practical Plumbing Engineering dalam sumber mencatat sifat disinfektan yang baik, antara lain stabil dan tetap efektif selama proses disinfeksi.

Dosis dihitung dengan neraca massa:

$m_\text{Cl} = C \times V$

dengan $C$ konsentrasi klorin yang dituju dalam mg/L atau g/m³ dan $V$ volume air di pipa dan tangki. Bila sumbernya larutan natrium hipoklorit, massa larutan adalah $m_\text{Cl}$ dibagi kadar klorin tersedianya, seperti dijelaskan di Kimia 203 (Contoh 8). Narasi Fluida & Termal mengutip buku matematika untuk operator sistem air yang menghitung disinfeksi pipa air dengan gas klorin, dan satu buku pengolahan air mencatat bahwa pH 7,5 ideal untuk disinfeksi bakteri. Klorin bekerja lebih baik pada pH yang lebih rendah karena bagian asam hipoklorit lebih besar, seperti di Kimia 203.

Klorin sisa diukur di beberapa titik setelah waktu kontak. Penurunan klorin sisa dibanding dosis awal menunjukkan kebutuhan klorin dari kotoran di pipa; bila sisanya terlalu rendah, pipa dibilas dan didisinfeksi ulang. ASPE Vol 4 dalam sumber mengingatkan bahwa ada organisme sangat kecil yang tahan terhadap klorinasi biasa, sehingga disinfeksi tidak menggantikan pemasangan yang bersih.

Air berklorin tinggi tidak boleh dibuang begitu saja ke saluran atau IPAL biologis, karena membunuh bakteri pengolah dan mencemari badan air. Air itu dinetralkan dengan reduktor, misalnya natrium sulfit atau natrium tiosulfat, dengan jumlah dari stoikiometri dan petunjuk pemasok (Contoh 9), lalu dibuang menurut izin yang berlaku. Bab 17 · Laundry membahas IPAL laundry.

Sampel dan serah terima

Setelah pembilasan akhir, sampel diambil dari titik yang mewakili, termasuk titik terjauh, dengan wadah steril dan cara yang ditetapkan laboratorium. ASPE Vol 1 dalam sumber mencatat bahwa laboratorium pengujian harus melaporkan hasil uji dengan segera dan tertulis kepada kontraktor dan perencana. Narasi mencatat bahwa sebelum hasil laboratorium keluar, setiap keran diberi tanda peringatan bahwa airnya belum layak minum.

Dokumen serah terima memuat:

1. Catatan uji tekan dengan tanggal, tekanan, lama, suhu, air tambahan, dan nama penguji.
2. Catatan uji air atau asap pipa buangan per bagian.
3. Catatan pembilasan, dosis disinfeksi, waktu kontak, klorin sisa, dan penetralan.
4. Laporan laboratorium mutu air.
5. Catatan uji fungsi peralatan dan uji alat pencegah aliran balik.
6. Gambar terpasang dengan nomor katup dan daftar aset, untuk bab pemeliharaan dan diagnosis plumbing yang menyusul.

Uji fungsi

Komisioning membuktikan bahwa sistem bekerja, bukan hanya tidak bocor:

1. Pompa dan tangki tekan: tekanan nyala dan mati, tekanan awal udara, arus motor, dan bunyi, seperti di bab tekanan dan pompa.
2. Katup penurun tekanan: tekanan hilir pada debit nol dan saat beberapa titik dibuka, seperti di bab katup.
3. Air panas: suhu keluaran, suhu kembali pipa edar, suhu di titik terjauh, katup pencampur, dan katup pengaman, seperti di bab air panas gedung.
4. Pencegah aliran balik: uji awal dengan alat ukur beda tekanan.
5. Buangan: uji aliran dari fixture terjauh, segel perangkap setelah pengurasan mesin, dan ujung ven di atap, seperti di bab air buangan.
6. Tekanan di titik terjauh: tekanan statis dan dinamis dicatat sebagai data awal.

Uji pada perbaikan dan perluasan

Teknisi lapangan lebih sering menyambung pipa baru ke jaringan yang sudah dipakai daripada menguji gedung baru, misalnya menambah cabang untuk mesin cuci, mesin pencuci piring, atau unit RO. Prinsip yang sama berlaku dalam skala kecil:

1. Bagian baru diuji sendiri. Pipa baru diisolasi dari jaringan dengan katup atau sumbat, diuji tekan, dan baru disambung setelah lulus. Menguji bersama jaringan lama membuat kebocoran di bagian lama tercampur dengan hasil bagian baru.
2. Bagian baru dibilas dan didisinfeksi. Cabang air minum yang baru dibilas, lalu didisinfeksi dengan cara dan dosis yang ditetapkan pedoman sebelum disambung ke peralatan dan fixture.
3. Jaringan lama dibilas setelah gangguan. Membuka jaringan lama melepaskan endapan dan dapat memasukkan kotoran, sehingga cabang di sekitar sambungan dibilas dan saringan peralatan diperiksa.
4. Dicatat. Tanggal, tekanan uji, lama, dan hasil dicatat di daftar aset bersama sambungan baru.

Langkah ini mencegah keluhan bulan pertama pada mesin yang baru dipasang, seperti dibahas di Bab 10 · Dishwashing.

Contoh kerja

Contoh 1. Konflik tekanan uji. Tekanan kerja 4 bar, sekitar 58 psi. Aturan buku sumber: yang lebih besar di antara $10 \times 58 = 580$ psi dan 125 psi, yaitu 580 psi atau sekitar 40 bar. Aturan 1,5 kali: 6 bar. Pipa PPR PN10 atau PN16 dan banyak katup akan rusak pada 40 bar, sehingga angka buku sumber tidak dapat dipakai tanpa diperiksa terhadap kelas komponen dan spesifikasi.

Contoh 2. Volume air uji. Jaringan berisi 200 m pipa berdiameter dalam 25 mm dan 50 m pipa 50 mm: $V = \pi/4 \times (0{,}025^2 \times 200 + 0{,}05^2 \times 50) = 0{,}196$ m³ atau sekitar 196 L. Volume ini juga dipakai untuk dosis disinfeksi.

Contoh 3. Pengaruh suhu. Air di bagian pipa yang terjemur memanas 5 K. Dengan koefisien muai volume air sekitar $2{,}6 \times 10^{-4}$ K⁻¹ dan kompresibilitas $4{,}6 \times 10^{-10}$ Pa⁻¹ (nilai literatur), pada pipa kaku tekanan dapat naik sampai $2{,}6 \times 10^{-4} \times 5 / 4{,}6 \times 10^{-10} = 2{,}8 \times 10^6$ Pa, atau sekitar 28 bar. Pipa yang melentur menurunkan angka itu jauh, tetapi kenaikan beberapa persepuluh bar sudah cukup untuk menutupi kebocoran kecil seperti pada kasus pembuka.

Contoh 4. Udara terjebak. Kantong udara 2 L pada tekanan atmosfer dimampatkan ke 6 bar(g): volumenya menjadi $2 \times 1{,}013 / 7{,}013 = 0{,}29$ L. Pompa harus mendorong tambahan 1,71 L, dan ketika ada kebocoran, kantong itu memuai perlahan dan memperlambat turunnya tekanan, sehingga kebocoran tampak lebih kecil.

Contoh 5. Air tambahan. Setelah dua jam, tekanan turun 0,3 bar. Untuk mengembalikan tekanan, dipompa 0,4 L air. Laju kebocoran $0{,}4 / 2 = 0{,}2$ L per jam. Bila spesifikasi mengizinkan, misalnya, 0,1 L per jam untuk panjang pipa itu (angka latihan), sistem tidak lulus dan sambungan diperiksa satu per satu.

Contoh 6. Uji air pipa tegak. Kolom air 3,05 m menimbulkan $1.000 \times 9{,}81 \times 3{,}05 = 30$ kPa. Pipa tegak 30 m yang diisi penuh menimbulkan 294 kPa di sambungan terbawah, sepuluh kali lebih besar, sehingga pipa tegak gedung tinggi diuji per bagian.

Contoh 7. Tekanan uji asap. Satu inci kolom air: $1.000 \times 9{,}81 \times 0{,}0254 = 249$ Pa, setara beda tekanan yang ditahan segel perangkap 25 mm dan sekitar separuh segel 50 mm. Segel perangkap fixture harus terisi selama uji asap agar asap tidak keluar dari perangkap yang sehat.

Contoh 8. Dosis klorin. Pipa 196 L dan tangki 2.000 L, total 2.196 L. Bila dosis yang ditetapkan 50 mg/L (angka latihan; nilai yang berlaku dari pedoman), massa klorin $2{,}196 \times 50 = 110$ g. Larutan natrium hipoklorit dengan klorin tersedia 10 persen massa dan massa jenis 1,16 kg/L (angka latihan dari lembar data pemasok) memerlukan $110 / 0{,}10 = 1{,}1$ kg atau sekitar 0,95 L.

Contoh 9. Penetralan sebelum dibuang. Natrium sulfit bereaksi dengan klorin menurut $\text{Na}_2\text{SO}_3 + \text{Cl}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4 + 2\,\text{HCl}$. Perbandingan massanya $126 / 71 = 1{,}78$, sehingga 110 g klorin memerlukan secara teori $110 \times 1{,}78 = 196$ g natrium sulfit. Jumlah nyata ditambah kelebihan menurut petunjuk pemasok, dan klorin sisa diukur nol sebelum air dibuang.

Kondisi berhenti

Hentikan pekerjaan bila:

1. Tekanan uji akan melampaui kelas tekanan pipa, katup, atau peralatan yang terpasang, atau pemanas, tangki tekan, dan katup penurun tekanan belum diisolasi.
2. Uji tekan akan memakai udara atau gas tanpa prosedur khusus dan izin. Udara bertekanan menyimpan energi jauh lebih besar daripada air, dan pipa plastik yang pecah dapat melontarkan pecahan. Ikuti Bab 1 · Keselamatan.
3. Dinding, plafon, atau lantai akan ditutup sebelum uji kasar lulus dan dicatat.
4. Larutan hipoklorit akan dicampur dengan asam atau bahan pembersih lain, atau ditangani tanpa pelindung mata dan kulit; lihat Kimia 219.
5. Air berklorin tinggi akan dibuang ke saluran, IPAL biologis, atau badan air tanpa penetralan dan izin.
6. Air dari jaringan baru akan dipakai untuk minum, memasak, atau peralatan medis sebelum laporan laboratorium keluar dan tanda peringatan dicabut oleh yang berwenang.

Salah tafsir yang sering terjadi

"Manometer tidak turun berarti tidak bocor." Pemanasan air dan udara terjebak dapat menutupi kebocoran kecil.

"Tekanan uji makin tinggi makin aman." Tekanan uji di atas kelas komponen merusak instalasi yang sedang diuji.

"Disinfeksi dapat menggantikan pembilasan." Kotoran menghabiskan klorin dan melindungi bakteri; bilas dulu, baru disinfeksi.

"Klorin makin banyak makin baik." Dosis berlebih merusak segel dan pipa tertentu dan menyulitkan penetralan; dosis mengikuti pedoman.

"Air bekas disinfeksi aman dibuang ke saluran." Klorin tinggi merusak IPAL biologis dan lingkungan.

"Instalasi yang tidak bocor sudah selesai." Komisioning juga membuktikan pompa, katup, pemanas, dan pencegah aliran balik bekerja seperti rancangan.

Hubungan dengan bab lain

Kimia 203 memberi klorin tersedia dan redoks, Kimia 186 stoikiometri, Bab 1 · Biologi & Mikrobiologi mikroba, Kimia 212 kecocokan bahan dengan klorin, bab pencegahan aliran balik uji alat, bab katup katup penurun tekanan dan katup pengaman, bab air panas gedung suhu dan pembilasan, bab material pipa kelas tekanan, Bab 10 · Dishwashing pembilasan sebelum sambungan mesin, Bab 17 · Laundry IPAL, bab tekanan dan pompa uji pompa, bab air buangan segel perangkap dan ven, Bab 1 · Keselamatan energi tersimpan, dan Kimia 219 bahaya pencampuran hipoklorit.

Latihan dan pembahasan

Untuk setiap soal, tuliskan rumus, hitungan, atau alasannya.

1. Berapa volume air di pipa 100 m berdiameter dalam 32 mm?
2. Berapa gram klorin untuk volume soal 1 pada dosis 50 mg/L, dan berapa gram larutan hipoklorit 5 persen?
3. Kantong udara 1 L pada tekanan atmosfer dimampatkan ke 9 bar(g). Berapa volumenya?
4. Berapa tekanan kolom air 5 m pada uji pipa buangan?
5. Mengapa keran pelepas udara dipasang di titik tertinggi saat uji tekan?
6. Mengapa air bekas disinfeksi dinetralkan sebelum dibuang?

Kunci jawaban beralasan

1. $V = \pi/4 \times 0{,}032^2 \times 100 = 0{,}080$ m³, atau sekitar 80 L air di dalam pipa.
2. $0{,}080 \times 50 = 4{,}0$ g klorin, dan $4{,}0 / 0{,}05 = 80$ g larutan hipoklorit 5 persen.
3. $1 \times 1{,}013 / 10{,}013 = 0{,}10$ L, sehingga pompa mendorong 0,9 L tambahan.
4. $p = 1.000 \times 9{,}81 \times 5 = 49$ kPa di dasar kolom air uji.
5. Udara naik ke titik tertinggi; membuangnya di sana mencegah kantong udara yang menutupi kebocoran dan menyimpan energi.
6. Klorin tinggi membunuh bakteri pengolah di IPAL dan mencemari badan air, sehingga harus direduksi sampai sisanya nol.

Referensi