BAB II revisi2 yg diperiksa

TINJAUAN PUSTAKA

II. Dasar Teori II.1 Fluida

Fluida adalah sub-himpunan dari fase benda, termasuk cairan, gas, plasma, dan padat plastik. Fluida memiliki sifat tidak menolak terhadap perubahan bentuk dan kemampuan untuk mengalir (atau umumnya kemampuannya untuk mengambil bentuk dari wadah mereka). Sifat ini biasanya dikarenakan sebuah fungsi dari ketidakmampuan mereka mengadakan tegangan geser (shear stress) dalam ekuilibrium statik. Konsekuensi dari sifat ini adalah hukum Pascal yang menekankan pentingnya tekanan dalam mengarakterisasi bentuk fluid. Dapat disimpulkan bahwa fluida adalah zat atau entitas yang terdeformasi secara berkesinambungan apabila diberi tegangan geser walau sekecil apapun tegangan geser itu.

Fluid dapat dikarakterisasikan sebagai:  Fluida Newtonian

 Fluida Non-Newtonian

Fluida juga dibagi menjadi cairan dan gas. Cairan membentuk permukaan bebas (yaitu, permukaan yang tidak diciptakan oleh bentuk wadahnya), sedangkan gas tidak (id.wikipedia.org).

II.1.1 Fluida Newtonian

Fluida Newtonian (istilah yang diperoleh dari nama Isaac Newton) adalah suatu fluida yang memiliki kurva tegangan/regangan yang linier. Contoh umum dari fluida yang memiliki karakteristik ini adalah air. Keunikan dari fluida newtonian adalah fluida ini akan terus mengalir sekalipun terdapat gaya yang bekerja pada fluida. Hal ini disebabkan karena viskositas dari suatu fluida newtonian tidak berubah ketika terdapat gaya yang bekerja pada fluida. Viskositas dari suatu fluida newtonian hanya bergantung pada temperatur dan tekanan. Viskositas sendiri merupakan suatu konstanta yang menghubungkan besar tegangan geser dan gradien kecepatan pada persamaan

Dengan :

adalah tegangan geser fluida [Pa]

adalah viskositas fluida – suatu konstanta penghubung [Pa•s]

adalah gradien kecepatan yang arahnya tegak lurus dengan arah geser [s−1_] (id.wikipedia.org).

II.1.2 Fluida statis

Hukum-hukum Dasar Fluida Statis 1. Hukum Pokok Hidrostatika

Hukum pokok hidrostatika menyatakan bahwa semua titik yang terletak pada suatu bidang datar di dalam suatu jenis zat cair memiliki tekanan yang sama.

2. Hukum Pascal

Tekanan yang diberikan kepada zat cair dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala arah.

Untuk dua pengisap yang kedudukannya sama berlaku:

F2:A2 = F1:A1 F2 = (A2:A1)F1 = (D2:D1)2 F1

Dengan A adalah luas penampang pengisap dan D adalah diameter pengisap. 3. Hukum Archimedes

Gaya apung adalah gaya yang berarah ke atas yang dikerjakan fluida pada benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya dalam fluida.

Fa = wbu – wbf Dimana:

Fa = Gaya Apung (N)

wbu = Selisih antara berat benda di udara (N) wbf = Benda dalam fluida (N)

Bunyi Hukum Archimedes:

Gaya apung yang bekerja pada suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya ke dalam suatu fluida sama dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut.

Dengan f adalah massa jenis fluida dan Vbf adalah volum benda yang tercelup dalam fluida.

(Anonim, 2006)

4. Persamaan umum Bernoulli

Gambar II.1 Aplikasi Hukum Bernoulii

Di mana:

v = Kecepatan fluida (ft/s)

g = Percepatan gravitasi bumi (ft/s2₎

h = Ketinggian relatif terhadap suatu referensi (ft) P = Tekanan fluida (psi)

ρ = Densitas fluida (lb/ft3₎

Persamaan umum di atas berlaku untuk aliran tak termampatkan dengan asumsi-asumsi sebagai berikut:

 Aliran bersifat steady state  Tidak terdapat gesekan (inviscid) (id.wikipedia.org).

II.2 POMPA

Pompa adalah alat untuk menggerakan cairan atau adonan. Pompa menggerakan cairan dari tempat bertekanan rendah ke tempat dengan tekanan yang lebih tinggi, untuk mengatasi perbedaan tekanan ini maka diperlukan tenaga (energi). Pompa untuk udara biasa disebut Kompresor, kecuali untuk beberapa aplikasi bertekanan rendah, seperti diventilasi, pemanas, dan pendingin ruangan maka sebutanya menjadi fan atau penghembus (Blower).

(id.wikipedia.org).

1. Memindahkan cairan dari satu tempat ke tempat lainnya (misalnya air dari aquifer bawah tanah ke tangki penyimpan air).

2. Mensirkulasikan cairan sekitar sistem (misalnya air pendingin atau pelumas yang melewati mesin-mesin dan peralatan).

(Rina, 2012).

Komponen utama sistem pemompaan adalah:  Pompa

 Mesin penggerak: motor listrik, mesin diesel atau sistem udara.  Perpipaan, digunakan untuk membawa fluida.

 Kran (valve), digunakan untuk mengendalikan aliran dalam sistem.  Sambungan (fitting), pengendalian dan instrumentasi lainnya.

 Peralatan pengguna akhir, yang memiliki berbagai persyaratan (misalnya tekanan, aliran) yang menentukan komponen dan mompaan. Contohnya adalah alat penukar panas, tangki dan mesin hidrolik.

(Rina, 2012).

II.2.1 Jenis-jenis Pompa

1. Pompa perpindahan positif

Pompa perpindahan positif dikenal dengan caranya beroperasi : cairan diambil dari salah satu ujung dan pada ujung lainnya dialirkan secara positif untuk setiap putarannya. Pompa perpindahan positif digunakan secara luas untuk pemompaan fluida selain air, biasanya fluida kental. Pompa perpindahan positif selanjutnya digolongkan berdasarkan cara perpindahannya :

Pompa Reciprocating jika perpindahan dilakukan oleh maju mundurnya jarum piston. Pompa reciprocating hanya digunakan untuk pemompaan cairan kental dan sumur minyak. Pompa Rotary jika perpindahan dilakukan oleh gaya putaran sebuah gir, cam atau baling-baling dalam sebuah ruangan bersekat pada casing yang tetap. Pompa rotary selanjutnya digolongkan sebagai gir dalam, gir luar, lobe, dan baling-baling dorong, dll.

Pompa-pompa tersebut digunakan untuk layanan khusus dengan kondisi khusus yang ada di lokasi industri. Pada seluruh pompa jenis perpindahan positif, sejumlah cairan yang sudah ditetapkan dipompa setelah setiap putarannya. Sehingga jika pipa pengantarnya tersumbat, tekanan akan naik ke nilai yang sangat tinggi dimana hal ini dapat merusak pompa (Rina, 2012).

2. Pompa Dinamik

Pompa dinamik juga dikarakteristikkan oleh cara pompa tersebut beroperasi: impeler yang berputar mengubah energi kinetik menjadi tekanan atau kecepatan yang diperlukan

untuk memompa fluida.

Terdapat dua jenis pompa dinamik :

Pompa sentrifugal merupakan pompa yang sangat umum digunakan untuk

pemompaan air dalam berbagai penggunaan industri. Biasanya lebih dari 75% pompa yang dipasang di sebuah industri adalah pompa sentrifugal. Untuk alasan ini, pompa ini

dijelaskan selanjutnya di bawah. Pompa dengan efek khusus terutama digunakan untuk kondisi khusus di lokasi industry

(Rina, 2012).

Gambar II.2 Klasifikasi Pompa (Perry & Green, 2008).

Gambar II.3 Kurva Karakteristik Pompa Sentrifugal II.2.2 Pompa Sentrifugal

Pompa sentrifugal adalah salah satu anggota kelompok Variable Displacement Pump. Sifat dari variable displacement pump adalah volume air per menit yang dihantarkan tidak sama dengan volume air yang dihisap setiap menitnya. Hal ini disebabkan adanya losses pada komponen-komponen utamanya seperti : impeler, casing dan mechanical seals. Losses yang terjadi di impeler dan casing dapat diakibatkan oleh disain geometri impeler dan geometri casingnya.

(Agung, 2003).

Gambar II.4 Pompa Sentrifugal Prinsip Kerjanya

Zat cair masuk melalui sambungan isap yang konsentrik dengan sumbu suatu elemen putar berkecepatan tinggi yang disebut impeler. Impeler ini mempunyai sudu-sudu radial yang dicorkan pada impeler tersebut. Zat cair mengalir ke luar di dalam ruang-ruang antara sudu, dan meninggalkan impeler dengan kecepatan yang jauh lebih besar daripada waktu masuk. Bila pompa bekerja dengan baik, ruang di antara sudu-sudu terisi penuh oleh zat cair yang mengalir tanpa kavitasi. Zat cair yang meninggalkan keliling luar impeler

dikumpulkan di dalam rumahan berbentuk spiral yang dinamakan volute dan meninggalkan pompa melalui sambungan buang yang arahnya tangensial. Dalam volute itu tinggi-tekan kecepatan zat cair dari impeler diubah menjadi tinggi-tekan tekanan. Daya diberikan kepada fluida oleh impeller dan ditransmisikan ke impeler oleh momen puntir poros penggerak, yang biasanya digerakkan dengan motor yang dihubungkan langsung. Pompa sentrifugal merupakan salah satu peralatan yang paling sederhana dalam berbagai proses pabrik.

Cara pompa jenis ini beroperasi :

Cairan dipaksa menuju sebuah impeler oleh tekanan atmosfir, atau dalam hal jet pump oleh tekanan buatan. Baling-baling impeler meneruskan energi kinetik ke cairan, sehingga menyebabkan cairan berputar. Cairan meninggalkan impeler pada kecepatan tinggi. Impeler dikelilingi oleh volute casing atau dalam hal pompa turbin digunakan cincin diffuser stasioner. Volute atau cincin diffuser stasioner mengubah energi kinetik menjadi energi tekanan. Motor itu berputar dengan kecepatan konstan.

Gambar 5. Lintasan Aliran Pompa Sentrifugal Bagian –bagian Pompa Sentrifugal

Berikut ini adalah bagian-bagian suatu pompa sentrifugal, dapat dilihat pada dibawah ini:

Gambar II.6 Bagian-bagian Pompa Sentrifugal Tabel II.1 Bagian-bagian Pompa Sentrifugal

1 1A 1B 2 4 6 7 8 9 11 13 14 15 17 19 20 33 35 Casing Casing (lower) Casing (upper) Impeller Propeller Pump Shaft Casing ring Impeller ring Suction cover Stuffing box Packing Shaft sleeve Disch. bowl Gland Frame Shaft nut Bearing housing Bearing cover 36 40 44 46 50 52 59 68 72 78 85 89 91 101 103 123 125 127 Propeller key Deflector Coupling (pump) Coupling key Copling lock Coupling pin Handhole cover Shaft collar Thrust collar Bearing space Shaft tube Seal Suct. bowl Column pipe Connector Bearing Grease Seal pipe (Karassik, 2008)

II.2.3 Pompa Peripheral

Pompa peripheral atau pompa regeneratif merupakan pompa sentrifugal dengan roda bergerak sehingga disebut sebagai bentuk peripheral.

Gambar II.7 Bagian-bagian Pompa Peripheral Keterangan :

1. Pump Body 5. Motor Shaft

2. Pump Body Back-Plate 6. Mechanical Seal

3. Motor Bracket 7. Bearing

4. Impeller 8. Capacitor

Pompa ini memiliki beberapa kelebihan dibanding dengan pompa sentrifugal biasa, yaitu :

• Pompa periferal dapat mengendalikan cairan dengan kandungan 20% gas. Pada kondisi yang sama, pompa sentrifugal akan terbentuk rongga udara.

• Jika sumber fluida mengering, rongga pompa periferal mempertahankan isinya yang berupa fluida, tidak seperti pompa sentrifugal.

(McCabe, 1993)

Namun alat ini memiliki kekurangan, yaitu biaya perawatannya yang mahal. (McCabe, 1993)

II.3.1 Valve

Valve tidak hanya digunakan untuk mengatur aliran fluida dalam sistem perpipaan namun juga untuk meng-isolasi suatu pipa atau peralatan lainnya untuk perbaikan tanpa mengganggu/membongkar sambungan lainnya.

(McCabe, 1993)

Beberapa contoh jenis valve adalah sebagai berikut: a) Globe Valve

Globe valve ini pada umumnya sama dengan gate valve namun valve ini harga pressure drop-nya tinggi dan direkomendasikan untuk pengaturan aliran fluida.

(McCabe, 1993)

Gambar II.8 Globe Valve

b) Gate Valve

Gate valve biasanya digunakan untuk menurunkan harga pressure drop dalam keadaan terbuka dan untuk lebih kuat menahan laju aliran saat tertutup. Namun valve ini tidak di rekomendasikan untuk mengatur suatu aliran fluida karena biasanya valve ini hanya diijinkan untuk keadaan menutup penuh atau terbuka penuh.

(McCabe, 1993)

Gambar II.9 Gate Valve

c) Plug Cocks

yang digunakan untuk proses kimia. Pressure drop yang disebabkan minimal saat valve ini terbuka.

(McCabe, 1993) d) Check Valve

Valve ini hanya diperbolehkan untuk satu arah aliran aliran saja. Valve ini terbuka oleh tekanan fluida yang sedang mengalir dan jika aliran dihentikan valve akan tertutup sendiri karena gaya gravitasi atau disebabkan oleh suatu tekanan yang melawan lempengan valve. (McCabe, 1993)

Gambar II.10 Check Valve

II.3.2 Fitting

Fitting yang biasanya disebut sambungan merupakan suatu pipa yang mempunyai fungsi tersendiri.

Beberapa contoh jenis fitting :

 Elbow

Aliran suatu fluida saat di elbow menjadi lebih turbulen, karena hal itu akan cepat terjadi korosi dan erosi.

(McCabe, 1993)

Gambar II.11 Elbow

 Tee

Jenis ini memiliki aliran line dan branch. Pada aliran branch sering dijumpai ukuran mengecil saat keluar ataupun sama dengan ukuran masuk. Jenis ini banyak dijumpai dan tidak susah unuk dicari, selain mudah jenis ini ekonomis dan tidak mudah terkikis.

Gambar II.12 Tee

 Union

Union biasanya digunakan untuk ukuran pipa yang kecil.

Gambar II.13 Union

 Coupling

Ada banyak macam sambungan coupling, coupling kebanyakan untuk kekedapan terhadap fluida dengan mengencangkan suatu packing karet elastis.

Gambar II.14 Coupling

 Reducer

Jenis ini memiliki sudut kemiringan yang membentuk aliran semakin horizontal, karena itu jenis ini untuk mengalirkan fluida secara horizontal dan menghilangkan aliran bebas dari suatu gas.

(McCabe, 1993)

Gambar II.15 Reducer

II.3.3 Impeller

Impeller merupakan cakram bulat dari logam dengan lintasan untuk aliran fluida yang sudah terpasang. Impeller biasanya terbuat dari perunggu, polikarbonat, besi tuang atau stainless steel, namun bahan-bahan lain juga digunakan. Sebagaimana kinerja pompa

tergantung pada jenis impelernya, maka penting untuk memilih rancangan yang cocok dan mendapatkan impelier dalam kondisi yang baik.

(McCabe, 1993)

Gambar II.16 Impeller

II.3.4 Casing pompa sentrifugal

Casing pompa sentrifuga didesain berbentuk sebuah diffuser yang mengelilingi impeller pompa. Diffuser ini lebih sering dikenal sebagai volute casing. Sesuai dengan fungsi diffuser, volute casing berfungsi untuk mmenurunkan kecepatan aliran (flow) fluida yang masuk ke dalam pompa. Menuju sisi outlet pompa, volute casing didesain membentuk corong yang berfungsi untuk mengkonversikan energy kinetic menjadi tekanan dengan jalan menurunkan dan menaikan tekanan, hal ini juga membantu menyeimbangkan tekanan hidrolik pada shaft pimpa

II.4 Karakteristik Sistem Pemompaan 1. Tahanan sistem (head)

Tekanan diperlukan untuk memompa cairan melewati sistem pada laju tertentu. Tekanan ini harus cukup tinggi untuk mengatasi tahanan sistem, yang juga disebut head. Head total merupakan jumlah dari head statik dan head gesekan/ friksi.

a) Head statik

Head statik merupakan perbedaan tinggi antara sumber dan tujuan dari cairan yang dipompakan. Head statik merupakan aliran yang independen. Head statik pada tekanan tertentu tergantung pada berat cairan dan dapat dihitung dengan persamaan berikut:

Head statik terdiri dari:

Head hisapan statis (head static/hs): dihasilkan dari pengangkatan cairan relatif terhadap garis pusat pompa. hS nilainya positif jika ketinggian cairan diatas garis

pusat pompa, dan negative jika ketinggian cairan berada dibawah garis pusat pompa (juga disebut “ pengangkat hisapan”).

Head pembuangan statis (head discharge/hd): jarak vertikal antara garis pusat pompa dan permukaan cairan dalam tangki tujuan.

(Anonim, 2006)

Gambar II.17 Head Statik

Gambar II.18 Static Suction Head dan Static Discharge Head

Dalam hampir kebanyakan kasus, head total sistem merupakan gabungan antara head statik dan head gesekan seperti diperlihatkan dalam gambar dibawah ini.

Gambar II.20 Sistem dengan Head Statik Rendah

b) Head gesekan/ friksi (hf)

Merupakan kehilangan yang diperlukan untuk mengatasi tahanan untuk mengalir dalam pipa dan sambungan-sambungan. Head ini tergantung pada ukuran, kondisi dan jenis pipa, jumlah dan jenis sambungan, debit aliran, dan sifat dari cairan. Head gesekan / friksi sebanding dengan kwadrat debit aliran. Loop tertutup sistem sirkulasi hanya menampilkan head gesekan/ friksi (bukan head statik).

(Anonim, 2006) Faktor Friksi

Dalam mencari sebuah friksi atau head loss pada pipa lurus, faktor friksi dibutuhkan. Salah satu contoh faktor friksi, yaitu :

1. Faktor Friksi Persamaan Chen (pada kondisi faktor friksi darcy)

 

2 4 10

10 .log

Re 0452 , 5 7065 , 3 / log 2 / 1                                              A N D f 

Jika, pada kondisi faktor friksi fanning maka faktor friksi persamaan Chen yaitu :

2. Faktor Friksi Persamaan Chen (pada kondisi faktor friksi fanning)

 

2 4 10

10 .log

Re 0452 , 5 7065 , 3 / log 4 / 1                                              A N D f  Dimana :

f = Faktor friksi persamaan Chen ɛ = Kekasaran Pipa (ft)

A4 =

(Anonim, 2009)

Friksi Pipa Lurus

Kehilangan friksi dikarenakan gesekan yang dialami oleh gerakan fluida dalam pipa yang biasanya dapat dihitung melalui hubungan persamaan Darcy-Weisbach sebagai berikut:

Dimana :

F = Friksi pada pipa lurus (ft) f = Faktor friksi Darcy L = Panjang Pipa Lurus (ft) D= Diameter Pipa dalam (ft) V= Kecepatan Linier Fluida (ft/s) g = Percepatan Gravitasi (ft/s2₎ (Anonim, 2009)

Friksi Pada Valve dan Fitting

Valve dan Fitting mempunyai pengaruh kehilangan friksi pada suatu aliran sistem perpompaan dengan masing-masing koefisien friksi yang dimiliki, biasanya dapat dihitung melalui persamaan :

Dimana :

Hf = Head loss atau friksi pada fitting (ft) Kf = Koefisien friksi

v = Kecepatan linier (ft/s) g = Percepatan gravitasi (ft/s2₎

= Velocity head (ft)

(Anonim, 2012)

Friksi Pada Perbedaan Pipa

Perbedaan pipa terbagi menjadi 2, yaitu sudden enlargement dan sudden contraction.

Sudden Enlargement

(Perbedaan pipa dari pipa berdiameter kecil ke besar)

Sudden Contraction

A2

(Perbedaan pipa dari pipa berdiameter besar ke kecil) Dimana :

A = Luas Penampang (ft2₎ (Geankoplis, 1997)

2. Kecepatan Alir Fluida

Ada 2 macam kecepatan alir fluida: a) Kecepatan Linier

Merupakan jarak yang ditempuh oleh fluida yang mengalir tiap satuan waktu tertentu dan tidak dipengaruhi oleh faktor luas penampang. Satuan v adalah (m/sec) dan (cm/sec).

Keterangan :

v = Kecepatan Linier (ft/s) Q = Kecepatan Volumetrik (ft3_/s) A = Luas Penampang (ft2₎ (Geankoplis, 1997)

b) Kecepatan Volumetrik (Debit/Q)

Merupakan ukuran banyaknya volume air yang mengalir yang dapat ditampung selama waktu tertentu dan dipengaruhi oleh faktor geometris, luas penampang dari tempat fluida mengalir.

Debit direpresentasikan oleh persamaan berikut:

Keterangan : V = Volume (ft3_/s) t = Waktu (s)

(Geankoplis, 1997)

3. Bilangan Reynold

Dimana :

D = Diameter Pipa (ft) ρ = Densitas (lbm/ft3₎ v = Kecepatan Linier (ft/s) μ = Viskositas (lbm/ft.s)

(Geankoplis, 1997) 4. Horse Power (hp)

Suatu kerja yang dilakukan oleh pompa saat memindahkan sejumlah fluida pada tekanan yang diberikan disebut horse power (hp).

Dalam sistem perpompaan horse power dibagi menjadi 2 yaitu:  Water Horse Power (WHP)

 Brake Horse Power (BHP)

(Wahren, 1997)

Dimana:

BHP = Break Horse Power (hp) Γ = Torsi

Γ :

Dimana: Γ = Torsi

ρ = Densitas (lbm/ft3₎

Q = Kecepatan volumetric (ft3_/s) Ri = Jari-jari Impeler (ft)

(Darby, 2001)

5. Efisiensi

Efisiensi dinyatakan sebagai persentase yang mana WHP (output) dibagi dengan BHP (input).

Dimana :

WHP= Water Horse Power (hp) BHP = Brake Horse Power (hp)

(Wahren, 1997)

6. Barometer Bourdon Pressure Gauge

Bourdon pressure gauge adalah alat yang digunakan untuk mengukur tekanan cairan dan gas termasuk uap, air dan udara sampai dengan tekanan sebesar 100000 pound per inchi persegi.

(Rina P. Siregar, 2012)

Gambar II.21 Bourdon Pressure Gauge

Prinsip Kerja

Perubahan yang dihasilkan sebanding dengan besarnya tekanan yang diberikan. Perubahan tekanan yang dideteksi oleh tabung Bourdon akan menyebabkan tabungnya bergerak. Kemudian gerakan tabung tersebut ditransmisikan untuk menggerakkan jarum meter. Biasanya skala tekanan ini dikalibrasikan dalam beberapa ukuran antara lain : psi, kPa, bar, dan kg/cm2_.

Kelebihan :

a. Bersifat portabel ( bisa dibawa kemana-mana ). b. Ketelitian cukup tinggi

c. Tidak mudah terpengaruh perubahan temperatur.

d. Baik dipakai untuk mengukur tekanan antara 30 – 100.000 Psi. Kekurangan :

a. Pengukuran terbatas pada tekanan statis. b. Dipengaruhi shock dan vibrasi.

c. Pada tekanan rendah 0 – 30 psi kurang sensitif. (Rina P. Siregar, 2012)

 Gauge Pressure (psig)

Tekanan Gauge adalah selisih antara tekanan yang tidak diketahui dengan tekanan atmosfer (tekanan udara luar). Nilai tekanan yang diukur oleh alat pengukur tekanan adalah tekanan gauge

(Rina P. Siregar, 2012)

 Absolut Pressure (psia)

Tekanan atmosfir adalah tekanan pada titik manapun di atmosfer bumi. Umumnya tekanan atmosfir hampir sama dengan tekanan hidrostatik yang disebabkan oleh berat udara diatas titik pengukuran. Berikut adalah rumus pendekatan untuk tekanan atmosfer:. Sehingga:

(Rina P. Siregar, 2012)

II-14

Gambar II.20 Sistem dengan Head Statik Rendah

b) Head gesekan/ friksi (hf)

Merupakan kehilangan yang diperlukan untuk mengatasi tahanan untuk mengalir dalam pipa dan sambungan-sambungan. Head ini tergantung pada ukuran, kondisi dan jenis pipa, jumlah dan jenis sambungan, debit aliran, dan sifat dari cairan. Head gesekan / friksi sebanding dengan kwadrat debit aliran. Loop tertutup sistem sirkulasi hanya menampilkan head gesekan/ friksi (bukan head statik).

(Anonim, 2006) Faktor Friksi

Dalam mencari sebuah friksi atau head loss pada pipa lurus, faktor friksi dibutuhkan. Salah satu contoh faktor friksi, yaitu :

1. Faktor Friksi Persamaan Chen (pada kondisi faktor friksi darcy)

 

2 4 10

10 .log

Re 0452 , 5 7065 , 3 / log 2 / 1                                              A N D f 

Jika, pada kondisi faktor friksi fanning maka faktor friksi persamaan Chen yaitu : 2. Faktor Friksi Persamaan Chen (pada kondisi faktor friksi fanning)

 

2 4 10

10 .log

Re 0452 , 5 7065 , 3 / log 4 / 1                                              A N D f  Dimana :

f = Faktor friksi persamaan Chen

ɛ = Kekasaran Pipa (ft) D = Diameter dalam Pipa (ft)

A4 =

(Anonim, 2009)

Friksi Pipa Lurus

Kehilangan friksi dikarenakan gesekan yang dialami oleh gerakan fluida dalam pipa yang biasanya dapat dihitung melalui hubungan persamaan Darcy-Weisbach sebagai berikut:

Dimana :

F = Friksi pada pipa lurus (ft) f = Faktor friksi Darcy L = Panjang Pipa Lurus (ft) D= Diameter Pipa dalam (ft) V= Kecepatan Linier Fluida (ft/s) g = Percepatan Gravitasi (ft/s2₎

(Anonim, 2009)

Friksi Pada Valve dan Fitting

Valve dan Fitting mempunyai pengaruh kehilangan friksi pada suatu aliran sistem perpompaan dengan masing-masing koefisien friksi yang dimiliki, biasanya dapat dihitung melalui persamaan :

Dimana :

Hf = Head loss atau friksi pada fitting (ft) Kf = Koefisien friksi

v = Kecepatan linier (ft/s) g = Percepatan gravitasi (ft/s2₎

= Velocity head (ft) (Anonim, 2012)

Friksi Pada Perbedaan Pipa

Perbedaan pipa terbagi menjadi 2, yaitu sudden enlargement dan sudden contraction.

Sudden Enlargement

(Perbedaan pipa dari pipa berdiameter kecil ke besar) Sudden Contraction

A2

II-16

(Perbedaan pipa dari pipa berdiameter besar ke kecil) Dimana :

A = Luas Penampang (ft2₎

(Geankoplis, 1997)

2. Kecepatan Alir Fluida

Ada 2 macam kecepatan alir fluida: a) Kecepatan Linier

Merupakan jarak yang ditempuh oleh fluida yang mengalir tiap satuan waktu tertentu dan tidak dipengaruhi oleh faktor luas penampang. Satuan v adalah (m/sec) dan (cm/sec).

Keterangan :

v = Kecepatan Linier (ft/s) Q = Kecepatan Volumetrik (ft3_/s)

A = Luas Penampang (ft2₎

(Geankoplis, 1997)

b) Kecepatan Volumetrik (Debit/Q)

Merupakan ukuran banyaknya volume air yang mengalir yang dapat ditampung selama waktu tertentu dan dipengaruhi oleh faktor geometris, luas penampang dari tempat fluida mengalir.

Debit direpresentasikan oleh persamaan berikut:

Keterangan : V = Volume (ft3_/s)

t = Waktu (s) (Geankoplis, 1997) 3. Bilangan Reynold

Dimana :

D = Diameter Pipa (ft) ρ = Densitas (lbm/ft3₎

v = Kecepatan Linier (ft/s) μ = Viskositas (lbm/ft.s)

(Geankoplis, 1997) 4. Horse Power (hp)

Suatu kerja yang dilakukan oleh pompa saat memindahkan sejumlah fluida pada tekanan yang diberikan disebut horse power (hp).

Dalam sistem perpompaan horse power dibagi menjadi 2 yaitu:  Water Horse Power (WHP)

 Brake Horse Power (BHP)

(Wahren, 1997)

Dimana:

BHP = Break Horse Power (hp) Γ = Torsi

Γ : Dimana:

Γ = Torsi

ρ = Densitas (lbm/ft3₎

Q = Kecepatan volumetric (ft3_/s)

Ri = Jari-jari Impeler (ft)

(Darby, 2001)

5. Efisiensi

Efisiensi dinyatakan sebagai persentase yang mana WHP (output) dibagi dengan BHP (input).

II-18 Dimana :

WHP= Water Horse Power (hp) BHP = Brake Horse Power (hp) (Wahren, 1997)

6. Barometer Bourdon Pressure Gauge

Bourdon pressure gauge adalah alat yang digunakan untuk mengukur tekanan cairan dan gas termasuk uap, air dan udara sampai dengan tekanan sebesar 100000 pound per inchi persegi.

(Rina P. Siregar, 2012)

Gambar II.21 Bourdon Pressure Gauge Prinsip Kerja

Perubahan yang dihasilkan sebanding dengan besarnya tekanan yang diberikan. Perubahan tekanan yang dideteksi oleh tabung Bourdon akan menyebabkan tabungnya bergerak. Kemudian gerakan tabung tersebut ditransmisikan untuk menggerakkan jarum meter. Biasanya skala tekanan ini dikalibrasikan dalam beberapa ukuran antara lain : psi, kPa, bar, dan kg/cm2_.

Kelebihan :

a. Bersifat portabel ( bisa dibawa kemana-mana ). b. Ketelitian cukup tinggi

c. Tidak mudah terpengaruh perubahan temperatur.

d. Baik dipakai untuk mengukur tekanan antara 30 – 100.000 Psi. Kekurangan :

a. Pengukuran terbatas pada tekanan statis. b. Dipengaruhi shock dan vibrasi.

c. Pada tekanan rendah 0 – 30 psi kurang sensitif. (Rina P. Siregar, 2012)

 Gauge Pressure (psig)

Tekanan Gauge adalah selisih antara tekanan yang tidak diketahui dengan tekanan atmosfer (tekanan udara luar). Nilai tekanan yang diukur oleh alat pengukur tekanan adalah tekanan gauge

(Rina P. Siregar, 2012)

 Absolut Pressure (psia)

Tekanan atmosfir adalah tekanan pada titik manapun di atmosfer bumi. Umumnya tekanan atmosfir hampir sama dengan tekanan hidrostatik yang disebabkan oleh berat udara diatas titik pengukuran. Berikut adalah rumus pendekatan untuk tekanan atmosfer:. Sehingga:

(Rina P. Siregar, 2012) .