Kecepatan dan Kapasitas Aliran Fluida Jenis Aliran Fluida

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Metode Pendistribusian Air

Didalam pendistribusian air diperlukan suatu metode pendistribusian agar air dapat mengalir dari sumber air ke para pelanggang. Adapun metode pendistribusian air terdiri dari tiga tipe sistem yaitu :

2.1.1 Sistem Gravitasi

Metode pendistribusian dengan sistem gravitasi bergantung pada topografi sumber daya air yang ada dan daerah pendistribusiannya. Biasanya sumber air ditempatkan pada daerah yang tinggi dari daerah distribusinya. Air yang didistribusikan dapat mengalir dengan sendirinya tanpa pompa. Adapun keuntungan dengan sistem ini yaitu energi yang dipakai tidak membutuhkan biaya, system pemeliharaannya murah.

2.1.2 Sistem Pemompaan

Metode ini menggunakan pompa dalam mendistribusikan air menuju daerah distribusi. Pompa langsung dihubungkan dengan pipa yang menangani pendistribusian. Dalam pengoperasiannya pompa terjadwal untuk beroperasi sehingga dapat menghemat pemakaian energi. Keuntungan dari metode ini yaitu tekanan pada daerah distribusi dapat terjaga.

2.1.3 Sistem gabungan keduanya

Metode ini merupakan gabungan antara metode gravitasi dan pemompaan yang biasa digunakan untuk daerah distribusi yang berbukit-bukit.

2.2. Kecepatan dan Kapasitas Aliran Fluida

Penentuan kecepatan disejumlah titik pada suatu penampang memungkinkan untuk membantu dalam menentukan besarnya kapasitas aliran sehingga pengukuran kecepatan merupakan fase yang sangat penting dalam menganalisa suatu aliran fluida. Kecepatan dapat diperoleh dengan melakukan pengukuran terhadap waktu yang dibutuhkan suatu partikel yang dikenali untuk bergerak sepanjang jarak yang telah ditentukan. Universitas Sumatera Utara Besarnya kecepatan aliran fluida pada suatu pipa mendekati nol pada dinding pipa dan mencapai maksimum pada tengah-tengah pipa. Kecepatan biasanya sudah cukup untuk menempatkan kekeliruan yang tidak serius dalam masalah aliran fluida sehingga penggunaan kecepatan sesungguhnya adalah pada penampang aliran. Bentuk kecepatan yang digunakan pada aliran fluida umumnya menunjukkan kecepatan yang sebenarnya jika tidak ada keterangan lain yang disebutkan. Gambar 2.1. Kecepatan Aliran Melalui Saluran Tertutup Gambar 2.2. Kecepatan Melalui Saluran Terbuka Besarnya kecepatan akan mempengaruhi besarnya fluida yang mengalir dalam suatu pipa. Jumlah dari aliran fluida mungkin dinyatakan sebagai volume, berat atau massa fluida dengan masing-masing laju aliran ditunjukkan sebagai laju aliran volume m 3 s, laju aliran berat Ns dan laju aliran massa kgs. Kapasitas aliran Q untuk fluida yang inkompresibel menurut [3] yaitu: Q = A . v dimana: Q = laju aliran volume m 3 s A = luas penampang aliran m 2 v = kecepatan aliran fluida ms Laju aliran berat fluida W menurut [3] dirumuskan sebagai: W = γ . A . v dimana: W = laju aliran berat fluida Ns γ = berat jenis fluida Nm 3 Universitas Sumatera Utara Laju aliran massa M menurut [3] dinyatakan sebagai: M = ρ . A . v dimana: M = laju aliran massa fluida kgs ρ = massa jenis fluida kgm 3

2.3. Jenis Aliran Fluida

Aliran fluida dapat dibedakan atas 3 jenis yaitu aliran laminar, aliran transisi, dan aliran turbulen. Jenis aliran ini didapatkan dari hasil eksperimen yang dilakukan oleh Osborne Reynold tahun 1883 yang mengklasifikasikan aliran menjadi 3 jenis. Jika air mengalir melalui sebuah pipa berdiameter d dengan kecepatan rata-rata V maka dapat diketahui jenis aliran yang terjadi. Berdasarkan eksperimen tersebut maka didapatkan bilangan reynold dimana bilangan ini tergantung pada kecepatan fluida, kerapatan, viskositas, dan diameter. Aliran dikatakan laminar jika partikel-partikel fluida yang bergerak teratur mengikuti lintasan yang sejajar pipa dan bergerak dengan kecepatan sama. Aliran ini terjadi apabila kecepatan kecil dan atau kekentalan besar. Aliran disebut turbulen jika tiap partikel fluida bergerak mengikuti lintasan sembarang di sepanjang pipa dan hanya gerakan rata-rata saja yang mengikuti sumbu pipa. Aliran ini terjadi apabila kecepatan besar dan kekentalan zat cair kecil. Bilangan Reynold Re menurut [6] dapat dihitung dengan menggunakan persamaan: µ ρ V d. . Re = dimana: ρ = massa jenis fluida kgm 3 d = diameter pipa m V= kecepatan aliran fluida ms µ = viskositas dinamik fluida Pa.s Karena viskositas dinamik dibagi dengan massa jenis fluida merupakan viskositas kinematik v maka bilangan Reynold menurut [6] dapat juga dinyatakan: ρ µ = v sehingga v V d. Re = Universitas Sumatera Utara Menurut [6], berdasarkan percobaan aliran didalam pipa, Reynolds menetapkan bahwa untuk angka Reynolds dibawah 2000, gangguan aliran dapat diredam oleh kekentalan zat cair maka disebut aliran laminar. Aliran akan menjadi turbulen apabila angka Reynolds lebih besar dari 4000. Apabila angka Reynolds berada di antara kedua nilai tersebut 2000 Re 4000 disebut aliran transisi.

2.4. Energi dan Head