Mengingat begitu besarnya bahaya yang dapat ditimbulkan oleh radioaktif maka untuk menghindari efek buruk, perlu ditetapkan standar radioaktif yang
boleh terkandung dalam air bersihminum.
2.5 Aliran Melalui Pipa
Pipa pada umumnya berpenampang lingkaran yang berfungsi untuk mengalirkan zat cair atau gas. Pipa dianggap saluran tertutup jika zat cair yang
dialirkan memenuhi pipa namun apabila zat cair yang dialirkan tidak memenuhi pipa dengan kata lain terdapat udara pada pipa, maka aliran tersebut digolongkan
aliran pada saluran terbuka dikarenakan tekanan didalam pipa sama dengan tekanan atmosfer.
2.5.1 Aliran Laminer dan Turbulen
Zat cair memiliki viskositas kekentalan yang dipengaruhi oleh temperatur. Untuk air, viskositas terjadi pada temperatur tertentu yang
memberikaan sifat air viskositas kinematik pada tekanan atmosfer dan beberapa temperatur ditunjukan oleh tabel 2.2. Akibat adanya pengaruh viskositas tersebut,
menyebabkan adanya perbedaan tipe aliran. Aliran tersebut dibedakan menjadi 2 dua tipe yaitu aliran laminar dan aliran turbulen.
Dalam aliran laminer partikel-partikel zat cair bergerak teratur mengikuti lintasan yang saling sejajar. Aliran ini terjadi apabila kecepatan kecil dan atau
kekentalan besar. Pengaruh kekentalan adalah sangat besar sehingga dapat meredam
gangguan yang dapat menyebabkan aliran menjadi turbulen. Dengan
Universitas Sumatera Utara
berkurangnya kekentalan dan bertambahnya kecepatan aliran maka daya redam terhadap gangguan akan berkurang, yang sampai pada suatu batas tertentu akan
menyebabkan terjadinya perubahan aliran dari laminer ke turbulen. Tabel 2.3 Kekentalan Kinematik Air Menurut Temperatur
Temperatur Air
o
C 5
10 15
20 25
m
2
detik x 10
-6
1.79 1.52
1.31 1.15
1.01 0.90
Sumber : Twort,C.Alan, Don D. Ratnayaka and Malcolm J.Brandt 2006
Reynodls menunjukan bahwa aliran laminer dan turbulen dapat diklasifikasikan berdasarkan suatu angka tertentu yang disebut dengan bilangan
Reynolds Re. Aliran laminer terjadi jika Re 2000, aliran turbulen terjadi jika Re 4000, sedangkan jika 2000 Re 4000 aliran yang terjadi digolongkan pada
aliran transisi. Bilangan Reynolds dapat ditentukan melalui persamaan 2.16 berikut:
2.16 Dimana:
Re : Bilangan Reynolds V : Kecepatan aliran mdetik
D : Diameter pipa m : Kekentalan Kinematik, untuk air lihat tabel 2.3
2.5.2 Kehilangan Energi Head Loss pada Pipa
Adanya kekentalan pada fluida akan menyebabkan terjadinya tegangan geser pada waktu bergerak. Tegangan geser ini akan merubah sebagian energi
Universitas Sumatera Utara
aliran menjadi bentuk energi lain seperti panas, suara dan sebagainya. Pengubahan bentuk energi tersebut menyebabkan terjadinya kehilangan energi.
Secara umum didalam suatu instalasi jaringan pipa dikenal dua macam kehilangan energi Head Loss:
a. Major Head loss, yang diakibatkan oleh gesekan air terhadap pipa.
Untuk menghitungnya digunakan persamaan Darcy-Weisbach berikut:
2.17 Dimana:
H
fa
: Kehilangan Energi akibat gesekan m f
: faktor gesek L : panjang pipa
V : Kecepatan aliran D : Diameter pipa
g : percepatan gravitasi, 9.81 md
2
Bagi aliran laminer menurut Darcy-Weisbach, faktor gesek f memiliki persamaan sebagai berikut:
2.18 Dimana:
f : faktor gesek Re : Bilangan Reynolds
Bagi aliran turbulen, nilai faktor gesek f didapatkan dari grafik Moody pada gambar 2.16 melalui perbandingan bilangan Reynolds
Universitas Sumatera Utara
dan Kekasaran Relatif. Kekasaran Relatif dapat dihitung menggunakan persamaan 2.19 berikut ini:
2.19 Dimana:
K : Tinggi kekasaran pipa lihat tabel 2.4 D : Diameter pipa
Tabel 2.4 Nilai Kekasaran Pipa K untuk Berbagai Jenis Pipa
Jenis Pipa Nilai K mm
Kaca Besi dilapis aspal
Besi Tuang Plester Semen
Beton Baja
Baja keling Pasangan Batu
0,0015 0,06 – 0,24
0,18 – 0,90 0,27 – 1,20
0,30 – 3,00 0,03 – 0,09
0,90 – 9,00
6
Sumber: Bambang Triatmodjo 2003
Gambar 2.16 Grafik Moody
Universitas Sumatera Utara
Untuk pipa halus dengan aliran turbulensi sempurna menurut Nikuradse, nilai faktor kekasaran pipa f dapat ditentukan dengan
cara trial-error melalui persamaan 2.20 berikut: 2.20
Dimana: f : faktor gesek
Re : Bilangan Reynolds
b. Minor Head loss, yang diakibatkan oleh asesoris pipa seperti
perubahan ukuran penampang, sambungan dan belokan pipa. Untuk menghitungnya digunakan persaman 2.21 berikut:
2.21 Dimana:
H
fb
: Kehilangan energy minor m Kc : koefisien, tergantung pada sambungan, jenis
belokan dan perbesaran pipa V : Kecepatan aliran mdetik
g : percepatan gravitasi 9.81 md
2
Nilai Kc untuk perbesaran pipa, belokan pipa dan sambungan pipa dapat ditentukan melalui tabel dibawah ini:
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.17 Perbesaran Pipa Secara Berangsur
Tabel 2.5 Nilai Kc untuk Perbesaran Pipa
α 10
o
20
o
30
o
40
o
50
o
60
o
75
o
Kc 0,078
0,31 0,49
0,60 0,67
0,72 0,72
Sumber: Bambang Triatmodjo 2003
Gambar 2.18 Belokan Pipa
Tabel 2.6 Nilai Kc untuk Belokan Pipa
α 20
o
40
o
60
o
80
o
90
o
Kc 0,05
0,14 0,36
0,74 0,98
Sumber: Bambang Triatmodjo 2003
Gambar 2.19 Nilai Kc untuk Sambungan Pipa
V1 V2
? A1
A2
α
α
Kc = 0.08
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.20 Belokan Berangsur 90
o
Tabel 2.7 Nilai Kc untuk Belokan Berangsur 90
o
RD 1
2 4
6 10
16 20
Kc 0,35
0,19 0,17
0,22 0,32
0,38 0,42
Sumber: Bambang Triatmodjo 2003
Selain karena gesekan, Head Loss juga dipengaruhi oleh elevasi Head Loss statis sehingga persamaan Total Head loss menjadi:
Ht = Hs + Hf 2.22
Dimana: Ht : Head loss total m
Hs : Head loss statis akibat elevasi m Hf : Head loss friction m
2.5.3 NPSHa dan NPSHr Pompa
