Fixture dan sambungan peralatan: keran, katup henti, selang fleksibel, mesin cuci, mesin pencuci piring, unit RO, dan celah udara

Sebuah laundry rumah sakit menerima mesin cuci baru. Teknisi kontraktor menyambung selang air mesin langsung ke keran dinding yang lama tanpa katup henti di dekat mesin, memasukkan ujung selang buang dalam-dalam ke pipa tegak buangan sampai terendam, lalu pergi. Di dapur sebelahnya, unit RO untuk air minum dipasang dengan selang buangan yang disambung ke pipa di belakang perangkap wastafel.

Dalam tiga minggu, tiga hal terjadi. Selang air mesin pecah pada malam hari, air menggenang di lantai sampai pagi, dan katup yang dapat ditutup ternyata ada di ruang pompa di lantai lain. Petugas mengeluh bahwa sebagian cucian berbau air buangan. Dapur berbau selokan setiap kali unit RO berhenti membuang air. Ketiganya berasal dari sambungan di sisi gedung, bukan dari mesinnya. Bab ini menjelaskan cara sambungan itu seharusnya dibuat dan diperiksa.

Batas pembahasan

Bab ini membahas fixture plambing, keran dan katup henti, sambungan ulir dan kompresi, selang fleksibel, permukaan luapan dan celah udara, sambungan air dan buangan mesin cuci, mesin pencuci piring, dan unit RO, serta stasiun bilas mata, dari sisi gedung.

Sisi mesin sudah dibahas di bab lain: washer-extractor di Bab 10 · Laundry, pemasangan mesin pencuci piring di Bab 10 · Dishwashing, hidrolika dan bahan selang unit RO di Bab 9 · Air & Pengolahan Air, dan palu air di Bab 10 · Air & Pengolahan Air tentang proteksi tekanan pada instalasi RO. Perangkap dan ven ada di Bab 6 tentang air buangan, perangkap, dan ven. Pencegahan aliran balik secara lengkap, termasuk pemutus vakum, katup periksa ganda, RPZ, dan dispenser kimia, dibahas di Bab 11 tentang pencegahan aliran balik, di tingkat berikutnya rak ini. Jarak celah udara, tinggi pipa tegak, ukuran sambungan, dan syarat stasiun bilas mata diatur SNI 8153-2015, peraturan setempat, dan petunjuk pabrik; angkanya tidak disalin.

Fixture: penerima air dan pembuang

Fixture plambing (plumbing fixture) adalah perlengkapan yang menerima air bersih, memakainya, dan membuang air bekasnya ke sistem buangan: kloset, wastafel, bak cuci, pancuran, saluran lantai, dan bak cuci peralatan. Kloset (water closet) adalah fixture yang menerima kotoran manusia dan membuangnya melalui pipa buangan dengan air sebagai media pembawa.

Bak cuci dapur komersial umumnya lebih besar dan lebih dalam daripada bak cuci dapur rumah, dan fixture yang bukan bak cuci dapur dan bukan bak cuci servis digolongkan sebagai bak cuci saja. Bahan fixture beragam: porselen, baja tahan karat, besi tuang berlapis email, dan plastik. Plastik adalah golongan umum untuk berbagai bahan sintetis yang dipakai pada fixture.

Tiga syarat umum fixture yang berlaku dari sisi gedung:

1. Perangkap yang cukup. Ukuran perangkap untuk setiap fixture harus cukup untuk mengosongkan fixture dengan cepat.
2. Saringan di lubang keluar. Saringan awet dianjurkan di lubang keluar semua fixture kecuali yang perangkapnya menyatu.
3. Paking yang tahan. Dempul dan gips tidak cocok sebagai paking fixture karena larut terbawa air selama pemakaian.

Keran dan katup henti

Keran (faucet) adalah katup yang mengatur aliran air pada bak cuci, bak mandi, atau pancuran. Keran tekan berpaking karet menutup aliran dengan menekan paking ke dudukan; ketika menetes, paking atau dudukannya perlu diganti. Mengganti paking keran adalah pekerjaan yang relatif sederhana, dan batang katup harus dilepas untuk mengganti paking atau dudukan. Keran kartrid keramik dan keran bola bekerja dengan prinsip lain, dan suku cadangnya mengikuti pabrik.

Katup henti (shutoff valve) adalah katup kecil di pipa suplai setiap fixture atau peralatan, di antara pipa dinding dan selang peralatan. Fungsinya satu: memungkinkan satu peralatan dimatikan untuk perbaikan atau keadaan darurat tanpa mematikan seluruh cabang. Pada kasus pembuka, tidak adanya katup henti di dekat mesin membuat kebocoran berlangsung sampai pagi (Contoh 3). Syarat praktisnya:

1. Dapat dijangkau. Katup henti berada di tempat yang dapat dicapai tanpa membongkar peralatan atau lemari.
2. Diberi tanda. Katup air panas dan air dingin diberi tanda, dan katup cabang ruangan dicatat lokasinya di gambar terpasang. Di ruang laundry, daftar katup henti dan katup cabang ruangan dicatat di gambar terpasang dengan nomor dan lokasi, sehingga petugas jaga tahu katup mana yang ditutup ketika satu peralatan bocor.
3. Diuji berkala. Katup yang tidak pernah diputar dapat macet atau bocor di batangnya ketika akhirnya dibutuhkan. Memutarnya beberapa kali setahun menjaga katup tetap bekerja.

Sambungan ulir dan kompresi

Katup henti dan selang peralatan biasanya disambung dengan ulir atau mur kompresi. Sambungan dorong tersedia sebagai sambungan lurus, T, siku, dan bahkan katup henti. Sambungan kompresi (compression fitting) adalah sambungan yang menyatukan pipa atau tabung dengan tekanan atau gesekan. Sambungan ini mengunci pipa dengan cincin yang ditekan mur ke badan sambungan. Urutan pemasangannya: mur kompresi lalu cincin kompresi dimasukkan ke ujung pipa, lalu cincin dan mur didorong ke ulir katup, dan pasta sambungan pipa dioleskan pada ulir katup henti atau mur kompresi.

Kesalahan umum pada sambungan kompresi adalah mengencangkan berlebihan, sehingga cincin memipihkan pipa tembaga atau pipa plastik, dan memakai ulang cincin lama pada pipa yang sudah berubah bentuk. Sambungan ulir lurus pada selang peralatan menyegel dengan paking karet di dalam mur, bukan dengan ulirnya; pita atau pasta di ulir tidak menggantikan paking yang hilang. Kecocokan bahan pasta dan paking dengan pipa plastik dibahas di Bab 22 · Kimia tentang polimer dan elastomer, dan pemilihan bahan pipa dan alat sambung di Bab 4 tentang material pipa dan alat sambung.

Selang fleksibel peralatan

Selang fleksibel (flexible hose) adalah selang yang menghubungkan katup henti ke peralatan yang bergetar atau perlu dipindahkan untuk servis: mesin cuci, mesin pencuci piring, unit RO, dan pemanas air. Selang bekerja di bawah tekanan jaringan setiap saat, termasuk ketika mesin tidak dipakai, sehingga kegagalannya terjadi tanpa peringatan dan sering pada malam hari.

Penyebab umum selang pecah:

1. Umur bahan. Karet di dalam selang menua karena panas, klorin, dan tekanan berulang. Petunjuk pabrik biasanya memberi masa ganti; selang yang lebih tua daripada itu diganti walaupun tampak baik.
2. Tekukan tajam. Selang yang ditekuk melewati radius minimumnya, atau terjepit di antara mesin dan dinding, retak di titik tekuk.
3. Lonjakan tekanan. Katup isi mesin cuci menutup cepat dan menimbulkan palu air (Contoh 2), yang berulang ratusan kali sehari di laundry. Palu air (water hammer) adalah lonjakan tekanan yang timbul ketika aliran air di pipa dihentikan dengan cepat.
4. Mur yang terlalu kencang atau berkarat. Mur logam berkarat dan mur plastik yang dikencangkan dengan kunci retak setelah beberapa waktu.

Selang air panas diberi kelas suhu yang sesuai. Selang yang menggembung, retak, atau berkarat di murnya diganti sebelum dipakai.

Permukaan luapan dan celah udara

Permukaan luapan (flood level rim) adalah titik tempat air meluap dari fixture atau peralatan. Celah udara (air gap) adalah jarak tegak terbuka antara lubang keluar air bersih dan permukaan luapan itu. Karena tidak ada sambungan fisik, air kotor di bawahnya tidak mungkin tertarik kembali ke pipa air bersih ketika tekanan pipa turun.

Di antara metode proteksi aliran balik, celah udara adalah yang paling kuat, dan celah udara melindungi dari sifon balik. Tekanan balik tidak mungkin terjadi melalui celah udara karena tidak ada sambungan fisik. Pemutus vakum atmosferik (atmospheric vacuum breaker) adalah alat yang di bagian atasnya memiliki lubang untuk memasukkan udara ke pipa. Alat ini alternatif yang lebih lemah karena hanya melindungi dari sifon balik.

Celah udara juga dipakai di sisi buangan. Buangan tidak langsung (indirect waste) berarti pipa buangan peralatan berakhir di atas penerima yang berperangkap, misalnya pipa tegak terbuka, bak penampung, atau saluran lantai, dengan celah terbuka di antaranya. Bila saluran gedung tersumbat atau meluap, air buangan tidak dapat naik ke dalam peralatan. Dalam langkah pemasangan mesin pencuci piring, sebagian ketentuan mewajibkan pemasangan perlengkapan celah udara untuk tujuan ini.

Sambungan air dan buangan mesin cuci

Sisi air. Mesin cuci komersial membutuhkan air dingin dan sering air panas, masing-masing dengan katup henti yang dapat dijangkau, saringan di lubang masuk mesin, dan tekanan dinamis dalam rentang yang ditulis pabrik. Tekanan dinamis (flow pressure) adalah tekanan di lubang masuk mesin ketika mesin mengisi, yaitu tekanan statis di katup henti dikurangi rugi tekan di pipa cabang, katup henti, selang, dan saringan masuk. Bila saringan masuk tersumbat, rugi tekan naik, tekanan dinamis turun, dan mesin lambat mengisi. Katup isi mesin adalah katup solenoid yang menutup cepat. Bunyi palu air di gedung kadang terjadi selama tahap cuci dan bilas mesin cuci atau mesin pencuci piring, dan alat komersial untuk meredam lonjakan itu disebut peredam palu air. Bab 10 · Air & Pengolahan Air tentang proteksi tekanan pada instalasi RO menjelaskan cara palu air dihitung dan diredam.

Sisi buangan. Mesin besar membuang air melalui katup buang secara gravitasi ke saluran lantai atau parit, seperti di Bab 10 · Laundry tentang washer-extractor; mesin dengan pompa buang mengalirkan air ke pipa tegak terbuka atau bak penampung berperangkap. Tiga hal diperiksa:

1. Celah udara di ujung selang. Ujung selang buang berada di atas permukaan air di pipa tegak, tidak terendam. Bila terendam, air buangan di pipa tegak dapat tersedot kembali ke mesin ketika mesin mengisi air atau ketika selang menyifon. Ini sebab bau air buangan pada cucian di kasus pembuka.
2. Tinggi ujung dan lengkung selang. Tinggi ujung keluaran selang buang, biasanya bibir pipa tegak, dan puncak lengkungnya mengikuti petunjuk pabrik. Lengkung yang tinggi mencegah air drum mengalir keluar sendiri selama selang belum terisi, tetapi tidak menghentikan sifon yang sudah berjalan: bila selang penuh air dan ujungnya lebih rendah dari permukaan air di drum, air tetap mengalir melewati puncak lengkung. Pencegahnya adalah ujung keluaran yang lebih tinggi dari permukaan air drum, atau pemutus sifon berupa lubang atau katup udara di puncak lengkung bila disyaratkan pabrik (Contoh 1).
3. Kapasitas penerima. Pipa tegak dan perangkapnya harus mampu menerima debit puncak pompa atau katup buang tanpa meluap (Contoh 5). Bab 6 tentang air buangan, perangkap, dan ven menunjukkan bahwa buangan berdeterjen dalam jumlah besar juga menimbulkan zona busa di pipa tegak.

Sambungan mesin pencuci piring

Mesin pencuci piring di bawah meja disambung ke katup henti air panas atau dingin sesuai petunjuk pabrik, dan buangannya ke saluran berperangkap dengan celah udara atau lengkung tinggi yang disyaratkan. Kaki penyetel dipasang di keempat sudut ketika mesin masih rebah, lalu buangan dan air disambung. Mesin konveyor dan mesin pintu angkat di dapur komersial mengikuti persyaratan pabrik yang lebih rinci, termasuk tinggi selang buang, sifon, dan kapasitas saluran, yang sudah disusun di Bab 10 · Dishwashing tentang instalasi dan komisioning mesin pencuci piring.

Dari sisi gedung, yang perlu disiapkan adalah katup henti yang dapat dijangkau, tekanan dan suhu air yang sesuai, saluran buang berperangkap yang tahan panas, dan, bila dispenser bahan kimia dipasang, sambungan air dispenser yang dilindungi dari aliran balik seperti di Bab 4 · Dispensing Kimia tentang dispenser mesin pencuci piring.

Sambungan unit RO

Osmosis balik (reverse osmosis, RO) adalah teknik yang terutama dipakai untuk menghilangkan garam dari air. Unit RO membuang sebagian air umpan sebagai air buangan pekat secara terus-menerus ketika memproduksi air (Contoh 4). Sambungan di sisi gedung terdiri atas tiga titik:

1. Air umpan dari katup henti, dengan tekanan dalam rentang unit; bila tekanan jaringan melebihi batas, katup penurun tekanan dipasang seperti di Bab 10 · Air & Pengolahan Air tentang proteksi tekanan pada instalasi RO.
2. Buangan ke pipa buangan wastafel melalui klem sadel di pipa ekor, yaitu pipa pendek di antara lubang keluar bak dan perangkap, di sisi fixture dari perangkap. Bila sadel dipasang di pipa di belakang perangkap (sisi saluran), selang buangan RO terbuka langsung ke gas saluran, dan bila buangan mesin berhenti, gas itu masuk ke dapur. Inilah bau selokan di dapur pada kasus pembuka.
3. Keran air produk di bak cuci. Sebagian keran RO memuat celah udara di badannya, sehingga selang buangan melewati celah itu sebelum turun ke pipa buangan.

Bahan selang, ukuran, dan rugi tekan jalur RO dibahas di Bab 9 · Air & Pengolahan Air tentang hidrolika jalur air unit RO.

Stasiun bilas mata di area bahan kimia

Ruang laundry dan dapur yang menyimpan dan memakai bahan kimia pekat, seperti alkali, asam, dan oksidator, memerlukan sarana bilas darurat. Stasiun bilas mata (eyewash station) adalah sarana bilas darurat untuk mata. Stasiun gabungan pancuran darurat dan bilas mata juga tersedia. Dari sisi plambing, stasiun ini membutuhkan suplai yang tidak dapat ditutup tanpa sengaja, air bersuhu suam agar korban mampu membilas cukup lama, dan buangan atau saluran lantai untuk air bilasnya. Debit, lama bilas, suhu, dan jarak dari titik bahaya diatur standar yang berlaku dan lembar data keselamatan bahan kimia; angka di Contoh 6 hanya untuk latihan hitung. Bahaya bahan kimia yang menentukan kebutuhannya dibahas di Bab 25 · Kimia tentang reaktivitas dan ketidakcocokan bahan kimia.

Stasiun bilas yang tidak pernah dialirkan berisi air diam dan dapat menumbuhkan mikroba, seperti dibahas di Bab 1 · Biologi & Mikrobiologi tentang pertumbuhan mikroba, kontaminasi, dan pengendalian. Pengaliran berkala menurut prosedur pemeliharaan menjaga mutu air dan sekaligus menguji alirannya.

Contoh kerja

Angka dalam contoh di bawah adalah angka latihan, kecuali disebut asalnya.

Contoh 1: sifon pada selang buang. Permukaan air di drum 0,50 m di atas lantai. Ujung selang buang di pipa tegak 0,40 m di atas lantai, dan puncak lengkung selang 0,90 m. Setelah pompa buang mengisi selang penuh air, beda tinggi 0,10 m antara permukaan air drum dan ujung selang mendorong sifon dengan beda tekanan $1.000 \times 9{,}81 \times 0{,}10 = 981$ Pa, sehingga drum terkuras pelan selama mengisi walaupun puncak lengkung jauh di atas drum. Menaikkan puncak lengkung saja tidak menolong, karena selang yang penuh air mengalirkan air melewati puncak selama ujungnya lebih rendah dari sumber. Sifon berhenti bila ujung keluaran dinaikkan di atas permukaan air drum, misalnya ke pipa tegak setinggi yang diminta pabrik (dalam contoh ini 0,70 m, sehingga beda tingginya berbalik menjadi 0,20 m melawan aliran), atau bila udara dapat masuk di puncak lewat pemutus sifon yang disyaratkan pabrik.

Contoh 2: palu air saat katup solenoid menutup. Air mengalir 2,0 m/s di pipa suplai. Dengan cepat rambat gelombang 1.200 m/s (untuk pipa logam), lonjakan tekanan bila katup menutup seketika: $\Delta p = \rho a \Delta v = 1.000 \times 1.200 \times 2{,}0 = 2{,}4$ MPa atau 24 bar. Pada pipa 10 m, waktu pantul $2L/a = 20/1.200 = 0{,}017$ s; katup solenoid yang menutup dalam waktu sekitar itu mendekati penutupan seketika. Lonjakan sebesar ini, yang berulang setiap kali mesin mengisi, menjelaskan mengapa selang dan sambungan cepat rusak tanpa peredam. Selang dan pipa plastik yang elastis menurunkan cepat rambat gelombang, sehingga lonjakan nyata lebih kecil daripada hitungan ini; hitungan ini adalah batas atasnya.

Contoh 3: air yang hilang ketika selang pecah. Selang pecah dan mengalirkan 0,40 L/s selama 8 jam sampai pagi: $0{,}40 \times 8 \times 3.600 = 11.520$ L atau sekitar 11,5 m³. Dengan katup henti di dekat mesin dan petugas jaga yang menutupnya dalam 10 menit, air yang hilang $0{,}40 \times 600 = 240$ L.

Contoh 4: buangan unit RO. Unit memproduksi 200 L air per hari dengan perolehan 25 persen. Air umpan $200/0{,}25 = 800$ L, buangan $800 - 200 = 600$ L per hari. Bila produksi berlangsung 10 jam, laju buangan $600/600 = 1{,}0$ L/min, kecil tetapi terus-menerus, sehingga sambungan buangan yang bocor akan membasahi lemari setiap hari.

Contoh 5: pipa tegak meluap. Pompa buang mesin mengalirkan 1,5 L/s ke pipa tegak berdiameter 50 mm setinggi 0,75 m di atas perangkap, sedangkan perangkap dan cabangnya hanya mampu menyalurkan 1,0 L/s. Volume pipa tegak $\pi/4 \times 0{,}05^2 \times 0{,}75 = 1{,}47$ L. Kelebihan 0,5 L/s mengisi pipa tegak dalam $1{,}47/0{,}5 = 2{,}9$ s, lalu air meluap ke lantai.

Contoh 6: kebutuhan air stasiun bilas mata. Debit bilas 1,5 L/min selama 15 menit: $1{,}5 \times 15 = 22{,}5$ L. Pancuran darurat dengan debit 75 L/min selama 15 menit membutuhkan 1.125 L. Bila stasiun dilayani pemanas suam terpisah, kapasitas pemanas dan tangkinya harus mampu memberi volume itu pada suhu suam.

Kondisi berhenti

Hentikan pekerjaan dan laporkan kepada pengawas atau penanggung jawab peralatan bila:

1. Selang, katup henti, atau sambungan akan dilepas sebelum katup di hulunya ditutup dan tekanan dibuang melalui keran.
2. Peralatan listrik di ruang basah akan disentuh atau dipindahkan sebelum diisolasi dari listrik; ikuti rak Kelistrikan & Kendali dan Bab 1 · Keselamatan tentang bahaya, risiko, energi tersimpan, dan kondisi berhenti.
3. Katup henti macet atau bocor di batangnya ketika diputar. Jangan dipaksa dengan kunci; tutup katup cabang di hulunya, lalu ganti katupnya.
4. Selang menggembung, retak, berkarat di murnya, atau terpuntir di belakang mesin.
5. Ujung selang buang terendam di pipa tegak, atau buangan peralatan disambung langsung ke pipa buangan tanpa celah udara yang disyaratkan pabrik.
6. Stasiun bilas mata tidak mengalir atau suplainya tertutup sementara bahan kimia pekat sedang ditangani.
7. Sambungan dispenser atau peralatan bahan kimia akan dilepas tanpa membilas jalurnya dan memakai alat pelindung diri.

Salah tafsir yang sering terjadi

Hubungan dengan bab lain

Bab 3 tentang pengeboran, material ubin, dan plumbing dasar memberi gambaran umum plumbing, Bab 4 tentang material pipa dan alat sambung memberi bahan dan alat sambung, Bab 5 tentang sistem penyediaan air bersih gedung memberi tekanan di titik pemakaian, dan Bab 6 tentang air buangan, perangkap, dan ven memberi perangkap, ven, dan zona busa. Sisi mesin ada di Bab 10 · Laundry tentang washer-extractor, Bab 10 · Dishwashing tentang instalasi dan komisioning mesin pencuci piring, Bab 4 · Dispensing Kimia tentang dispenser mesin pencuci piring, Bab 9 · Air & Pengolahan Air tentang hidrolika jalur air unit RO, dan Bab 10 · Air & Pengolahan Air tentang palu air dan katup penurun tekanan pada instalasi RO. Paking dan selang dibahas di Bab 22 · Kimia tentang polimer dan elastomer, bahaya yang menentukan stasiun bilas di Bab 25 · Kimia tentang reaktivitas dan ketidakcocokan bahan kimia, mikroba di air diam di Bab 1 · Biologi & Mikrobiologi tentang pertumbuhan mikroba dan kontaminasi, dan kondisi berhenti di Bab 1 · Keselamatan tentang bahaya, risiko, energi tersimpan, dan kondisi berhenti. Bab 11 tentang pencegahan aliran balik, di tingkat berikutnya, membahas pemutus vakum, katup periksa ganda, RPZ, dan dispenser kimia.

Latihan dan pembahasan

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