MODUL 4 KEHILANGAN TEKANAN KARENA GESEKA
BAB I
PENDAHULUAN
A. Judul Percobaan
Kehilangan Tekanan Akibat Gesekan (friction loss)
B. Tujuan Percobaan
Mempelajari dasar-dasar dinamika fluida
Mempelajari sifat fluida Inkompressible dalam jaringan pipa,
khususnya kehilangan tekanan akibat gesekan fluida
Memberikan motif untuk penghematan energi dalam operasi pabrik.
C. Latar Belakang
Dinamika fluida merupakan cabang disiplin ilmu dari mekanika fluida.
Dinamika fluida adalah salah satu disiplin ilmu yang mengkaji perilaku
dari zat cair dan gas dalam keadaan diam ataupun bergerak dan interaksinya
dengan benda padat.. Ia hanya membahas tentang gerak aliran fluida. Aliran
ini terbagi menjadi 2 tipe, antaranya :
1. Aliran lurus (laminer)
2. Aliran Bergolak (turbulen)
Aliran laminer terjadi apabila aliran lancer, sehingga aliran fluida –
fluida yang saling mengalir dengan lancar. Sedang aliran turbulen terjadi jika
diatas kecepatan tertentu, dimana tergantung pada sejumlah faktor, maka
aliran akan bergolak.
Solusi untuk
masalah
dinamika
fluida
biasanya
melibatkan
perhitungan berbagai property dari fluida seperti :
- Kecepatan
- Tekanan
- Densitas, dan
- Suhu, sebagai fungsi ruang dan waktu.
BAB II
LANDASAN TEORITIS
A. PENGERTIAN KEHILANGAN TEKANAN
Ilmu pengetahuan dan teknologi akan berkembang apabila
dibarengi dengan mengadakan penelitian, pengujian dan analisa pada berbagai
92
disiplin ilmu pengetahuan. Mekanika
fluida sebagai bagian dari ilmu
pengetahuan merupakan salah satu contoh yang perlu mendapat perhatian karena
penerapannya luas.
Setiap hari kita semua selalu berhubungan dengan fluida hampir tanpa
sadar. Banyak gejala alam yang indah dan menakjubkan, seperti bukit-bukit dan
ngarai-ngarai yang dalam, terjadi akibat gaya-gaya yang ditimbulkan oleh aliran
fluida. Semua fluida mempunyai atau menunjukkan sifat-sifat atau karateristik
yang penting dalam dunia rekayasa.
Penerapan pinsip-prinsip mekanika fluida dapat dijumpai pada bidang
industry, transportasi maupun bidang keteknikan lainnya. Namun dalam
penggunaannya selalu terjadi kerugian energi. Dengan mengetahui kerugian
energi pada suatu sistem yang memanfaatkan fluida mengalir sebagai media,
akan menentukan tingkat efesiensi penggunaan energi.
Bentuk-bentuk kerugian energi pada aliran fluida antara lain dijumpai
pada aliran dalam pipa. Kerugian-kerugian tersebut diakibatkan oleh adanya
gesekan dengan dinding, perubahan luas penampang, sambungan, katup-katup,
belokan pipa dan kerugian-kerugian khusus lainnya. Pada belokan pipa
ataulengkungan, kerugian energi aliran yang terjadi lebih besar dibandingkan
dengan pipa lurus.
Dengan mengetahui kehilangan atau kerugian energi dalam suatu sistem
atau instalasi perpipaan yang memanfaatkan fluida mengalir sebagai media,
efisiensi penggunaan energi dapat ditingkatkan sehingga diperoleh keuntungan
yang maksimal. Salah satu bagian dari instalasi perpipaan yang dapat
menyebabkan kerugian-kerugian adalah belokan pipa dengan sudut-sudut
0
0
0
tertentu misalnya sudut 45 , sudut 90 dan sudut 180 .
Pada perubahan bentuk penampang baik itu perluasan ataupun
penyempitan jarang kita lihat pada suatu instalasi pipa pada suatu belokan dalam
dunia industri ataupun rumah tangga.
Sistem jaringan pipa merupakan komponen utama dari sistem distribusi air
bersih atau air minum suatu perkotaan. Dalam perkembanganya sistem instalasi
93
pipa memerlukan pengawasan dan perawatan yang kontinyu, hal ini untuk
mengurangi kerugian-kerugian akibat kondisi instalasi yang salah satunya
dipengaruhi umur pipa. Permasalahan-permasalahan yang sering timbul akibat
kurangnya perawatan dan umur pipa antara lain : a) kebocoran, b) lebih sering
terjadi kerusakan pipa atau komponen lainnya, c) besarnya tinggi energi yang
hilang dan d) penurunan tingkat layanan penyediaan air bersih untuk konsumen
(Kodoatie, 2002: 262). Permasalahan-permasalahan di atas diperparah lagi dengan
meningkatnya sambungan-sambungan baru di daerah permukiman
industri dengan tanpa memperhatikan
kemampuan
maupun
ketersediaan air dan
kemampuan sistem jaringan air minum tersebut.
Jaringan pipa air bersih atau instalasi air bersih adalah suatu jaringan pipa
yang digunakan untuk mengalirkan atau mendistribusikan air ke masyarakat.
Aliran terjadi karena adanya perbedaan tinggi tekanan dikedua tempat, tekanan
terjadi karena adanya perbedaan elevasi muka air atau karena digunakannya
pompa yang lebih sering untuk mengalirkan air dari tempat yang rendah ketempat
yang lebih tinggi. Penggunaan pompa dapat pula bertujuan untuk mengurangi
adanya faktor gesekan antara aliran air dengan dinding basah pipa yang timbul di
sepanjang saluran pipa sebagai akibat adanya viskositas cairan.
Pada saat ini, masih banyak digunakan pipa besi (galvanis ) dan pipa jenis
polivinil chlorida (PVC) oleh masyarakat, pipa-pipa tersebut tersedia dipasaran
dengan berbagai merek baik yang diproduksi oleh industri dalam negeri maupun
dari produk impor. Penggunaan pipa oleh masyarakat tentunya dengan berbagai
pertimbangan sesuai dengan kebutuhan, misalnya : saluran pipa harus lebih tahan
terhadap korosi, tahan terhadap temperatur tinggi, tidak mudah pecah atau bocor
dan mudah dipasang secara flexible.
Salah satu gangguan atau hambatan yang sering terjadi dan tidak dapat
diabaikan pada aliran air yang menggunakan pipa adalah kehilangan energi akibat
gesekan dan perubahan penampang atau pada tikungan serta gangguan–gangguan
lain yang mengganggu aliran normal. Hal ini menyebabkan aliran air semakin
lemah dan mengecil.
94
Perencanaan sistem distribusi air didasarkan pada 2 (dua) faktor utama
yaitu kebutuhan air dan tekanan (Brebbia & Ferrante, 1983 dalam Triatmojo
1996 : 58). Kebutuhan air yang harus dipenuhi akan menentukan ukuran dan tipe
sistem distribusi yang di inginkan misalnya dipakai kebutuhan 125 liter / orang
untuk suatu jaringan, maka kita harus merencanakan debit dan tekanan yang akan
diberikan. Sedangkan tekanan menjadi penting karena tekanan rendah akan
mengakibatkan masalah dalam distribusi jaringan pipa, namun bila tekanan besar
akan memperbesar kehilangan energi. (Triatmojo 1996 : 58).
Kehilangan energi adalah besar tingkat kehilangan energi yang dapat
mengakibatkan berkurangnya kecepatan aliran air dalam saluran. Secara umum
kehilangan energi dikelompokan menjadi 2 (dua) :
1. Kehilangan energi akibat gesekan.
Kehilangan energi akibat gesekan disebut juga kehilangan energi primer
(Triatmojo, 1996 : 58) atau major loss (Kodoatie 2002 : 245). Terjadi pada pipa
lurus berdiameter konstan.
2. Kehilangan energi akibat perubahan penampang dan aksesoris lainnya.
Kehilangan energi akibat perubahan penampang dan aksesoris lainnya
disebut juga kehilangan energi skunder (Triatmojo 1996 : 58) atau minor loss
(Kodoatie 2002 : 245). Misalnya terjadi pada pembesaran tampang (expansion),
pengecilan penampang (contraction), belokan atau tikungan.
Pemakaian jaringan pipa dalam bidang teknik sipil terdapat pada sistem
distribusi jaringan air minum. Sistem jaringan ini merupakan bagian yang paling
mahal dari suatu perusahaan air minum. Oleh karena itu harus dibuat perencanaan
yang teliti untuk mendapatkan sistem distribusi yang efisien. Jumlah atau debit air
yang disediakan tergantung pada jumlah penduduk dan industri yang dilayani,
serta perlu diperhitungkan pertumbuhannya dimasa yang akan datang.
Dalam perencanaan jaringan pipa air bersih di tentukan oleh kebutuhan air
dan tekanan aliran yang diperlukan. Tekanan akan menimbulkan energi aliran,
95
tekanan kecil akan mengakibatkan masalah dalam distribusi, sedang bila tekanan
besar akan mempertinggi kehilangan energi.
Perlunya penelitian mengenai kehilangan energi pada pipa lurus maupun
adanya perubahan penampang terutama pada pipa jenis polivinil chlorida (PVC)
berdiameter ½ “dan ¾”, hal ini mengingat pipa jenis ini masih banyak
dipergunakan pada pemukiman penduduk maupun industri. Selain itu pipa jenis
PVC sangatlah berbeda dengan pipa jenis lainya sehingga sangat dibutuhkan
informasi tentang berapa besar kehilangan energi pada pipa jenis ini.
B. TEORI HIDROLIK
1. Sistem Hidrolik
Sistem hidrolik adalah suatu sistem pemindahan tenaga dengan
mempergunakan zat cair atau fluida sebagai perantara. Dalam system hidrolik
fluida cair berfungsi sebagai penerus gaya, minyak mineral adalah jenis fluida cair
yang umum dipakai. Pada prinsipnya bidang hidromekanik (mekanika fluida)
dibagi menjadi dua bagian seperti berikut :
1. Hidrostatik, yaitu mekanika fluida yang diam, disebut juga teori
persamaan kondisi-kondisi dalam fluida.
2. Hidrodinamik, yaitu mekanika fluida yang bergerak, disebut juga teori
aliran (fluida yang mengalir).
Prinsip dasar dari pada hidrolik adalah karena sifatnya yang sangat
sederhana. Zat cair tidak mempunyai bentuk yang tetap, zat cair hanya bisa
membuat bentuk menyesuaikan dengan yang ditempati. Zat cair pada prakteknya
mempunyai sifat tidak dapat terkompresi, beda dengan fluida gas yang sangat
mudah sekali dikompresi. Hal ini sangat didukung oleh sifatnya yang selalu
menyesuaikan bentuk yang ditempatinya dan tidak dapat dikompresi. Untuk
menjamin bahwa pesawat hidrolik harus aman dalam operasinya, hal ini dipenuhi
oleh sifat zat cair yang tidak dapat dikompresi. Gambar 2.2 menunjukkan, apabila
tuas itu ditekan kuat-kuat ke arah botol yang tertutup rapat, maka botol itu akan
96
pecah dalam waktu yang singkat. Hal ini disebabkan oleh sifat zat cair yang
meneruskan gaya ke segala arah.
Gambar 2.2. Zat cair tidak kompresibel
Gambar 2.3 memperlihatkan dua buah silinder yang berukuran sama,
kedua silinder dihubungkan oleh pipa, kemudian silinder diisi dengan minyak oli
hingga mencapai batas sama. Dua buah torak ditaruh di atas kedua permukaan
minyak oli, kemudian salah satu silinder ditekan dengan gaya tekan yang ringan
tetapi gaya tekan itu akan diteruskan menjadi gaya dorong yang besar. Tekanan ini
diteruskan keseluruh system, dan dipakai ke torak yang lain hingga naiklah torak
tersebut.
Gambar 2.3 Zat cair meneruskan tekanan kesegala arah
Prinsip ini dipakai pada alat-alat pengangkat. Dengan membuat
perbandingan diameter yang berbeda akan mempengaruhi gaya angkat dan gaya
penekannya. Diameter silinder penekan dibuat lebih kecil dari pada silinder
penerima beban (Gambar 2.3) memberikan gaya tekan yang ringan tetapi gaya
tekan itu akan diteruskan menjadi gaya dorong yang besar.
97
Secara diagram, gerak perpindahan hidrolik adalah seperti terlihat pada
gambar 2.4 yang mengubah dari energi listrik atau panas menjadi energi hidrolik
hingga mekanik. Hidrolik dapat dinyatakan sebagai alat yang memindahkan
tenaga dengan mendorong sejumlah cairan tertentu. Komponen pembangkit
minyak bertekanan disebut pompa, dan sebaliknya, komponen pengubah tekanan
hidrolik (minyak bertekanan) menjadi gerak mekanik disebut elemen kerja. Pada
prinsipnya elemen kerja ini dapat menghasilkan dua macam gerakan utama,
gerakan linier (lurus) dihasilkan dari elemen kerja silinder, dan gerakan putar
dihasilkan dari elemen kerja motor hidrolik.
PEMBANGKIT
Energi listrik
Motor listrik
atau
atau
energi panas
Motor bakar
Gambar 2.4 Diagram Aliran Sistem Hidrolik
Sebagai penggerak pompa hidrolik dapat digunakan motor listrik atau
motor bakar sebagai penggerak utamanya. Setelah minyak hidrolik dipompa pada
tekanan tertentu, kemudian disalurkan ke katup pengarah yang bertugas mengatur
arah cairan hidrolik mengalir. Hal ini terlihat sekali pada suatu alat yang terdiri
dari beberapa elemen kerja, elemen kerja pada gambar 2.4 disebutkan sebagai
pemakai (user), sampai disini baru didapatkan hasil gerakan mekanik saja, yang
akhirnya diteruskan menjadi gerakan yang dimanfaatkan sebagai gaya pengangkat
suatu benda, misalnya pada fork-lift. Peralatan hidrolik memerlukan ketelitian
gerakan, keamanan dan keselamatan, dan hemat energi dalam pengoperasiannya,
seluruh persyaratan yang dituntut itu dapat dipenuhi dengan melengkapi
komponen-komponen tertentu yang disebut katup-katup pengatur. Pada gambar
2.5, minyak hidrolik ditampung dalam reservoar 2, dari reservoar ini dipompa
pada debit dan tekanan tertentu, tergantung pada beban dan kecepatan gerak
beban tarsebut. Semakin besar beban yang diangkat, dipres, atau di tekan pada
tekanan tertentu akan memerlukan tekanan yang relatif tinggi.
98
Sebagai pertimbangan berikut akan diuraikan tentang kerugian dan
keuntungan bila memakai tenaga hidrolik.
1. Keuntungannya :
a. Dalam sistem hidrolik, gaya yang sangat kecil dapat digunakan untuk
menggerakan atau mengangkat beban yang sangat berat dengan cara mengubah
system perbandingan luas penampang silinder.
b. Sistem hidrolik menggunakan minyak mineral sebagai media pemindah
gayanya. Pada system ini bagian-bagian yang bergesekan terselimuti oleh lapisan
minyak (oli).
c. Beban dengan mudah dikontrol memakai katup pengatur tekanan (relief
valve), dengan peralatan pencegah beban lebih pada sistem-sistem yang lain.
Karena apabila ada beban lebih tidak segera diatasi akan merusak komponenkomponen itu sendiri.
2. Kerugiannya.
Sistem hidrolik membutuhkan suatu lingkungan yang betul-betul bersih.
Komponen-komponennya sangat peka terhadap kerusakan-kerusakan yang
diakibatkan oleh debu, korosi, dan kotoran-kotoran lain, serta panas yang
mempengaruhi sifat-sifat minyak hidrolik. Dengan demikian kebocorankebocoran akan timbul sehingga menurukan efisiensi.
2.Aliran Dalam Hidrodinamik
Hubungan-hubungan antara debit, luas penampang, kecepatan aliran fluida
dalam suatu luas penampang tertentu disebut mekanika fluida bergerak
(hidrodinamik). Apabila fluida mengalir melalui pipa dengan ukuran diameter
yang berbeda-beda, volume fluida yang sama mengalir dalam waktu yang sama
pula, tetapi yang berubah adalah kecepatan volume aliran.
Menurut persamaan Bernoulli yang dipakai pada suatu fluida yang
mengalir dinyatakan bahwa : jumlah energi dari fluida yang mengalir akan
berubah selama energi tidak diberikan dari luar atau dipakai ke luar. Fluida dalam
system hidrolik terdiri dari energi-energi, energi kinetic yang disebabkan oleh
baret fluida sebenarnya dan kecepatan fluida itu melakukan gerak, dan energi
potensial dalam bentuk tekanan.
99
3. Fluida Hidrolik
Pada prinsipnya fluida dapat berbentuk cair atau gas. Istilah fluida dalam
hidrolik datang dari istilah umum yang berbentuk cair dan digunakan sebagai
media pemindah daya atau tenaga. Fluida hidrolik dalam aplikasinya mempunyai
empat tujuan utama, yaitu; (1) sebagai pemindah (penerus) gaya; (2) pelumas
pada bagian-bagian yang bergesekan; (3) pengisi celah; (4) sebagai pendingin atau
penyerap panas yang timbul akibat gesekan.
Sifat-sifat zat cair atau fluida antara lain adalah :
1. Mengalir dari tekanan tinggi ke tekanan yang lebih rendah atau dari
permukaan yang tinggi ke permukaan yang lebih rendah.
2. Bentuknya selalu berubah-ubah sesuai dengan tempatnya.
BAB III
MATERI DAN METODE
A. Materi
Alat
1. Pipa Orifice
2. Pipa Nozzle
3. Pipa Venturi
4. Thermometer
5. Manometer U Terbalik
Bahan
1. Air
6. Rotameter
7. Katup
8. Vent Valve
9. Drain Valve
10. Pompa
B. Metode
100
1.
2.
3.
Prosedur Kerja
Menutup semua vent valve dan drain valve, kemudian di buka semua.
Menjalankan pompa sirkulasi.
Mengukur beda tegangan tekanan dengan manometer U terbalik,
dengan laju arus aktual di ukur dengan rota meter.
4. Tekanan keluar dan laju arus dapat di ubah, diulangi pengukuran
sampai 3 kali, lalu diambil data yang paling stabil.
5. Kemudian udara di purging melalui vent valve.
C. Gambar Rangkaian
101
BAB IV
HASIL KERJA PRAKTEK DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Kerja Praktek
1. TABEL 1 ( PIPA )
PERCOBAAN
LAJU ARUS
Q (m3/jam)
1
PERBEDAAN TEKANAN
TEMPERATUR
℃
Pipa ½”
(25 – 26)
Pipa ¾ “
(23 – 24)
Pipa 1”
(21 – 22)
0,4
60
55
40
32
2
0,5
20
31
31
32
3
0,6
20
20
27
32
2. TABEL 2 ( SAMBUNGAN )
PERCOBAAN
Laju Arus
Q (m3/jam)
TEMPERATUR
1
0,4
2
0,5
℃
PERBEDAAN TEKANAN
Elbow
1-2
Reducer
3-4
Reducer
5-6
Gate
7-8
Globe
9-10
V cock V
11-12
Elbow
27-28
Tiba”
29-30
Tiba”
31-32
32
60
80
88
87
66
81
85
75
81
32
45
40
45
44
38
40
29
38
35
102
3
0,6
32
31
25
25
25
19
10
15
10
20
3. TABEL 3 ( KATUB )
PERCOBAAN
LAJU ARUS
Q (m3/jam)
TEMPERATUR
1
0,4
2
3
d1/2
d3/4
d1
d11/2
do
dv
dn
L
=
=
=
=
=
=
=
=
℃
PERBEDAAN TEKANAN (mmHg)
Orifice
17 - 18
Venturi
15 - 16
Nozzle
13 - 14
32
68
78
15
0,5
32
28
31
12
0,6
32
15
20
30
0,0161 m
0,0216 m
0,0296 m
0,0416 m
0,0147 m
0,0119 m
0,0131 m
2m
103
B.PEMBAHASAN
1.Mengubah laju arus aktual Q (m3 /dtk)
Q1 = 0,5 m3 x
Jam
1 Jam
= 1,3 x 10-4 m3/dtk
3600dtk
2. Mencari kecepatan air ( m/ detik )
V1/2 =
Q1
π/4(d1/2) 2
=
1,3 x 10-4 m3/dtk
=
3,14/4 (0,0161m) 2
V3/4 =
1,3 x 10-4 m3/dtk
= 0,6823 m/dtk
2,03 x 10-4 m2
Q1
π/4(d3/4) 2
=
1,3 x 10-4 m3/dtk
=
3,14/4 (0,02616m) 2
V1 =
1,3 x 10-4 m3/dtk
= 0,3970 m/dtk
3,6 x 10-4 m2
Q1
π/4(d1) 2
=
1,3 x 10-4 m3/dtk
3,14/4 (0,0296m) 2
=
1,3 x 10-4 m3/dtk
= 0,2018 m/dtk
6,8 x 10-4 m2
104
3. Mencari factor Gesekan
h ½ = 20 mmHg x 13,6 mmH2O x 0,001 mH20 = 0,272 mH20
1 mmHg
1mmH2O
h ¾ = 31 mmHg x 13,6 mmH2O x 0,001 mH20 = 0,421 mH20
1 mmHg
1mmH2O
h 1 = 31 mmHg x 13,6 mmH2O x 0,001 mH20 = 0,421 mH20
1 mmHg
1mmH2O
½ =
2.g.h½.d ½
( V ½ )2 .L
=
¾ =
2.g.h½.d ½
=
1 =
( 2,019 m/dtk )2 .( 2m )
0,2194
( V ½ )2 .L
= 2(9,8 m/dtk)( 0,272 mH20).( 0,0161m)
= 2(9,8 m/dtk)( 0,421 mH20).( 0,0216m)
( 1,138 m/dtk )2 .( 2m )
0,6204
2.g.h½.d ½
( V ½ )2 .L
=
= 2(9,8 m/dtk)( 0,421 mH20).( 0,0296m)
( 0,602 m/dtk )2 .( 2m )
0,4216
4. Mencari Bilangan Reynold.
X – X1 = Y - Y1
X2 – X1 Y2-Y1
32-30 =
Y – 0,00796
35-30
0,00724 – 0,00796
2
5
=
Y - 0,00796
- 0,0072
5Y - 0,0398 = - 0,00144
5Y
Y
= -0,00144 + 0,0398
= 0,03836
105
5
Y = 0,007816
Maka U 32 oC = 0,00816x10-4 m2/dtk
Red ½ = d ½ . V ½
U
= 0,0161m . 2,019 m/dtk
= 14058,8
0,007816x10-4 m2/dtk
Red ¾
= d¾ .V¾
U
= 0,0216m . 1,138 m/dtk
= 10481,4
0,007816x10-4 m2/dtk
Red 1
= d1.V1
U
= 0,0296 m . 0,602 m/dtk
= 7648,2
0,007816x10-4 m2/dtk
5. Menghitung laju arus teoritis untuk orifice, nozzle, dan venturi
106
Orifice (ho) =
12mmhg x 0,0136 mH2O = 0,1632 mH2O
1 mmhg
QO = π/4 x do2
2 x g x ho
= 3,14/4 x (0,0147m)2 x
2 x(9,8m/dtk) x 0,1632 mH2O
= 0,000294 m3/dtk
venturi (hv) = 31mmhg x 0,0136 mH2O = 0,4216 mH2O
1 mmhg
Qv = π/4 x dv2
2 x g x hv
= 3,14/4 x (0,0119m)2 x
2 x(9,8m/dtk) x 0,4216 mH2O
= 0,00028 m3/dtk
Nozzle (hn) =
28 mmhg x 0,0136 mH2O = 0,3808 mH2O
1 mmhg
Qn = π/4 x dn2
2 x g x hn
= 3,14/4 x (0,0131m)2 x
2 x(9,8m/dtk) x 0,3808 mH2O
= 0,00035 m3/dtk
6. Menghitung koefisien arus dari orifice, nozzle dan venturi
Orifice = Co = Q1
Qo
107
0,1388 m3/dtk
=
= 0,4721
0,000294 m3/dtk
Venturi = Cv =
Q1
Qv
=
0,1388 m3/dtk
= 0,495
0,00028 m3/dtk
Nozzle = Cn = Q1
Qn
=
0,1388 m3/dtk
= 0,396
0,00035 m3/dtk
7. Menghitung koefisien of head loss across
Elbow h 1-2
h1-2 = 45mmHg x 13,6 mmH2O x 0,001 mH20 = 0,612 mH20
1 mmHg
1mmH2O
E1-2 =
h1-2
=
0,612 mH20
(V1)22.g (0,602 m/dtk)2.2.(9,8 m/dtk)
=
294,5776
Reducer h 3-4
h3-4 = 40 mmHg x 13,6 mmH2O x 0,001 mH20 = 0,544 mH20
1 mmHg
1mmH2O
E3-4 =
h3-4
(V1.V½ )22.g
=
=
0,544 mH20
(3,1x10-1.0,602 m/dtk)2.2.(9,8 m/dtk)
352,126
108
H5-6 = 45 mmhg x 0,0136mH2O
1 mmhg
= 0,612 mH2O
E5-6 = h5-6
(V’1’) 22.g
= 294,577
Gate h 7-8
h7-8 = 44 mmHg x 13,6 mmH2O x 0,001 mH20 = 0,5984 mH20
1 mmHg
1mmH2O
E7-8 =
h7-8
=
0,5984 mH20
(V1)22.g (0,602 m/dtk)2.2.(9,8 m/dtk)
=
288,0314
Globe 9-10
h9-10 = 38 mmHg x 13,6 mmH2O x 0,001 mH20 = 0,5168 mH20
1 mmHg
1mmH2O
E 9-10 =
h 9-10
=
(V1)22.g
0,5168 mH20
(0,602 m/dtk)2.2.(9,8 m/dtk)
= 248,754
Vcock 11-12
h11-12 = 40 mmHg x 13,6 mmH2O x 0,001 mH20 = 0,544 mH20
1 mmHg
1mmH2O
E11-12 =
h11-12
(V1)22.g
=
0,544 mH20
(0,602 m/dtk)2.2.(9,8 m/dtk)
= 261,846
Elbow 27-28
109
h27-28 = 29 mmHg x 13,6 mmH2O x 0,001 mH20 = 0,3944 mH20
1 mmHg
1mmH2O
E27-28 =
h27-28
=
(V1)22.g
0,3944 mH20
(0,602 m/dtk)2.2.(9,8 m/dtk)
= 189,838
Tiba-tiba h29-30
h29-30 = 38 mmHg x 13,6 mmH2O x 0,001 mH20 = 0,5168 mH20
1 mmHg
1mmH2O
E29-30 = h29-30
=
(V1)22.g
0,544 mH20
(0,602 m/dtk)2.2.(9,8 m/dtk)
= 248,754
Tiba-tiba h31-32
H31-32 = 35 mmHg x 13,6 mmH2O x 0,001 mH20 = 0,476 mH20
1 mmHg
1mmH2O
E31-32 = h31-32
(V1)22.g
=
0,476 mH20
(0,602 m/dtk)2.2.(9,8 m/dtk
= 229,115
C. Grafik
110
111
D. Tabulasi Data
1. TABEL 1 (PIPA)
PERCOBAAN
LAJU ARUS
Q (m3/jam)
PERBEDAAN TEKANAN
Pipa ½”
Pipa ¾ “
(25 – 26)
(23 – 24)
Pipa 1”
(21 – 22)
1
0,4
60
55
40
32
2
0,5
20
31
31
32
3
0,6
20
20
27
32
TEMPERATUR
0
C
Lanjutan tabel 1
KECEPATAN AIR DALAM PIPA
(m/dtk)
FAKTOR GESEKAN
Pipa ½
Pipa ¾
Pipa 1
λ½
λ¾
λ1
Red
½ (104)
Red
¾ (104)
Red
1 (104)
0,5
0,3
0,16
0,514
1,7588
5,680
1,0x104
8,16x104
6,2 x104
0,6
0,37
0,201
0,219
0,6204
0,4216
1,4x104
1,04x104
7,6 x104
0,008
0,008
0,004
565,9
1308,7
474,48
0,03x104
0,00364
0,003658
BILANGAN REYNOLD
2. TABEL 2 (SAMBUNGAN)
112
PERCOBAAN
Laju
Arus
Q
(m3/jam)
TEMPERATUR
℃
1
0,4
2
3
PERBEDAAN TEKANAN
Elbow
1-2
Reducer
3-4
Reducer
5-6
Gate
7-8
Globe
9-10
V cock V
11-12
Elbow
Tiba’’
Tiba”
32
60
80
88
87
66
81
85
75
81
0,5
32
45
40
45
44
38
40
29
38
35
0,6
32
31
25
25
25
19
10
15
10
20
Lanjutan tabel 2
COEFFICIENT OF HEAD LOSS
Elbow
Reducer
Gate
Globe
V cock V
Elbow
Tiba”
Tiba”
382,857
2720
845,428
641,1428
786,1571
825,7142
728,5714
786,8571
294,5776
352,126
288,0314
248,754
261,846
189,838
248,754
229,115
37568,09
302909
3029,0909
230210,90
12163,63
18145,45
121165,63
2473,27
3. TABEL 3 (KATUB)
113
PERBEDAAN TEKANAN (mmHg)
KOEFISIEN ARUS (-)
Orifice
17 - 18
Venturi
15 - 16
Nozzle
13 - 14
Co
Cv
Cn
32
68
78
15
0,2948
0,1972
0,1743
0,5
32
28
31
12
0,4721
0,396
0,495
0,6
32
15
20
30
0,1506
0,4293
0,8166
PERCOBAAN
LAJU ARUS
Q (m3/jam)
TEMPERATUR
℃
1
0,4
2
3
114
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. KESIMPULAN
Adapun kesimpulan yang diperoleh dari percobaan yaitu :
1. Terjadinya perbedaan tegangan tekanan akibat terjadi penyempitan luas
penampang pipa yang berbeda sehingga besar tekanan yang diberikan pada
laju arus menjadi hilang diakibatkan karena factor gesekan.
2. Besar tegangan tekanan akibat fitting atau penyambungan pipa yang
berbeda jenis mengakibatkan perubahan tekanan yang semakin kecil
sehingga tekanan menjadi terabaikan dengan aliran air memiliki laju arus
yang berbeda.
3. Tekanan yang terjadi pada pipa yaitu pada fitting pipa orifice, venture, dan
nozzle mengakibatkan kehilangan tekanan yang sangat signifikan sehingga
laju arus semakin kecil pada setiap pipa.
B. SARAN
Adapun saran yang perlu diperhatikan dalam melakukan percobaan yaitu :
1. Perhatikan kondisi air pada tangki air harus terisi penuh apabila tidak
terisi penuh udara akan masuk melalui pipa dan data akan menjadi salah.
2. Pastikan laju air pada pipa tidak mengalami tekanan dari luar.
3. Periksa apakah semua valve sudah tertutup saat alat dijalankan.
DAFTAR PUSTAKA
115
Crristie, J. Geankoplis.(1997).“Transport Process and Unit Operation”.3rd Ed.,
Prentice-Hall Of India.
Paranita, Darni.2013.”Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia 1.Medan:PTKI
Medan.
Rahmat Sugi dan Adhe Irawan. 2010. Analisa Kerugian Head Akibat Perluasan
dan Penyempitan pada Penampang 900 . Makassar : Universitas
Hasanuddin.
Stanley, M. Walas.(1988).“ Chemical Process Equipment “. 10th Butterworth
Publisher USA.
Warren, L, Mc Cabe, Julian C. Smith, dan Peter harriot.(1999). ”Operasi Teknik
Kimia”.Jilid 1, Cetakan ke-4.Jakarta:PT. Erlangga.
116
PENDAHULUAN
A. Judul Percobaan
Kehilangan Tekanan Akibat Gesekan (friction loss)
B. Tujuan Percobaan
Mempelajari dasar-dasar dinamika fluida
Mempelajari sifat fluida Inkompressible dalam jaringan pipa,
khususnya kehilangan tekanan akibat gesekan fluida
Memberikan motif untuk penghematan energi dalam operasi pabrik.
C. Latar Belakang
Dinamika fluida merupakan cabang disiplin ilmu dari mekanika fluida.
Dinamika fluida adalah salah satu disiplin ilmu yang mengkaji perilaku
dari zat cair dan gas dalam keadaan diam ataupun bergerak dan interaksinya
dengan benda padat.. Ia hanya membahas tentang gerak aliran fluida. Aliran
ini terbagi menjadi 2 tipe, antaranya :
1. Aliran lurus (laminer)
2. Aliran Bergolak (turbulen)
Aliran laminer terjadi apabila aliran lancer, sehingga aliran fluida –
fluida yang saling mengalir dengan lancar. Sedang aliran turbulen terjadi jika
diatas kecepatan tertentu, dimana tergantung pada sejumlah faktor, maka
aliran akan bergolak.
Solusi untuk
masalah
dinamika
fluida
biasanya
melibatkan
perhitungan berbagai property dari fluida seperti :
- Kecepatan
- Tekanan
- Densitas, dan
- Suhu, sebagai fungsi ruang dan waktu.
BAB II
LANDASAN TEORITIS
A. PENGERTIAN KEHILANGAN TEKANAN
Ilmu pengetahuan dan teknologi akan berkembang apabila
dibarengi dengan mengadakan penelitian, pengujian dan analisa pada berbagai
92
disiplin ilmu pengetahuan. Mekanika
fluida sebagai bagian dari ilmu
pengetahuan merupakan salah satu contoh yang perlu mendapat perhatian karena
penerapannya luas.
Setiap hari kita semua selalu berhubungan dengan fluida hampir tanpa
sadar. Banyak gejala alam yang indah dan menakjubkan, seperti bukit-bukit dan
ngarai-ngarai yang dalam, terjadi akibat gaya-gaya yang ditimbulkan oleh aliran
fluida. Semua fluida mempunyai atau menunjukkan sifat-sifat atau karateristik
yang penting dalam dunia rekayasa.
Penerapan pinsip-prinsip mekanika fluida dapat dijumpai pada bidang
industry, transportasi maupun bidang keteknikan lainnya. Namun dalam
penggunaannya selalu terjadi kerugian energi. Dengan mengetahui kerugian
energi pada suatu sistem yang memanfaatkan fluida mengalir sebagai media,
akan menentukan tingkat efesiensi penggunaan energi.
Bentuk-bentuk kerugian energi pada aliran fluida antara lain dijumpai
pada aliran dalam pipa. Kerugian-kerugian tersebut diakibatkan oleh adanya
gesekan dengan dinding, perubahan luas penampang, sambungan, katup-katup,
belokan pipa dan kerugian-kerugian khusus lainnya. Pada belokan pipa
ataulengkungan, kerugian energi aliran yang terjadi lebih besar dibandingkan
dengan pipa lurus.
Dengan mengetahui kehilangan atau kerugian energi dalam suatu sistem
atau instalasi perpipaan yang memanfaatkan fluida mengalir sebagai media,
efisiensi penggunaan energi dapat ditingkatkan sehingga diperoleh keuntungan
yang maksimal. Salah satu bagian dari instalasi perpipaan yang dapat
menyebabkan kerugian-kerugian adalah belokan pipa dengan sudut-sudut
0
0
0
tertentu misalnya sudut 45 , sudut 90 dan sudut 180 .
Pada perubahan bentuk penampang baik itu perluasan ataupun
penyempitan jarang kita lihat pada suatu instalasi pipa pada suatu belokan dalam
dunia industri ataupun rumah tangga.
Sistem jaringan pipa merupakan komponen utama dari sistem distribusi air
bersih atau air minum suatu perkotaan. Dalam perkembanganya sistem instalasi
93
pipa memerlukan pengawasan dan perawatan yang kontinyu, hal ini untuk
mengurangi kerugian-kerugian akibat kondisi instalasi yang salah satunya
dipengaruhi umur pipa. Permasalahan-permasalahan yang sering timbul akibat
kurangnya perawatan dan umur pipa antara lain : a) kebocoran, b) lebih sering
terjadi kerusakan pipa atau komponen lainnya, c) besarnya tinggi energi yang
hilang dan d) penurunan tingkat layanan penyediaan air bersih untuk konsumen
(Kodoatie, 2002: 262). Permasalahan-permasalahan di atas diperparah lagi dengan
meningkatnya sambungan-sambungan baru di daerah permukiman
industri dengan tanpa memperhatikan
kemampuan
maupun
ketersediaan air dan
kemampuan sistem jaringan air minum tersebut.
Jaringan pipa air bersih atau instalasi air bersih adalah suatu jaringan pipa
yang digunakan untuk mengalirkan atau mendistribusikan air ke masyarakat.
Aliran terjadi karena adanya perbedaan tinggi tekanan dikedua tempat, tekanan
terjadi karena adanya perbedaan elevasi muka air atau karena digunakannya
pompa yang lebih sering untuk mengalirkan air dari tempat yang rendah ketempat
yang lebih tinggi. Penggunaan pompa dapat pula bertujuan untuk mengurangi
adanya faktor gesekan antara aliran air dengan dinding basah pipa yang timbul di
sepanjang saluran pipa sebagai akibat adanya viskositas cairan.
Pada saat ini, masih banyak digunakan pipa besi (galvanis ) dan pipa jenis
polivinil chlorida (PVC) oleh masyarakat, pipa-pipa tersebut tersedia dipasaran
dengan berbagai merek baik yang diproduksi oleh industri dalam negeri maupun
dari produk impor. Penggunaan pipa oleh masyarakat tentunya dengan berbagai
pertimbangan sesuai dengan kebutuhan, misalnya : saluran pipa harus lebih tahan
terhadap korosi, tahan terhadap temperatur tinggi, tidak mudah pecah atau bocor
dan mudah dipasang secara flexible.
Salah satu gangguan atau hambatan yang sering terjadi dan tidak dapat
diabaikan pada aliran air yang menggunakan pipa adalah kehilangan energi akibat
gesekan dan perubahan penampang atau pada tikungan serta gangguan–gangguan
lain yang mengganggu aliran normal. Hal ini menyebabkan aliran air semakin
lemah dan mengecil.
94
Perencanaan sistem distribusi air didasarkan pada 2 (dua) faktor utama
yaitu kebutuhan air dan tekanan (Brebbia & Ferrante, 1983 dalam Triatmojo
1996 : 58). Kebutuhan air yang harus dipenuhi akan menentukan ukuran dan tipe
sistem distribusi yang di inginkan misalnya dipakai kebutuhan 125 liter / orang
untuk suatu jaringan, maka kita harus merencanakan debit dan tekanan yang akan
diberikan. Sedangkan tekanan menjadi penting karena tekanan rendah akan
mengakibatkan masalah dalam distribusi jaringan pipa, namun bila tekanan besar
akan memperbesar kehilangan energi. (Triatmojo 1996 : 58).
Kehilangan energi adalah besar tingkat kehilangan energi yang dapat
mengakibatkan berkurangnya kecepatan aliran air dalam saluran. Secara umum
kehilangan energi dikelompokan menjadi 2 (dua) :
1. Kehilangan energi akibat gesekan.
Kehilangan energi akibat gesekan disebut juga kehilangan energi primer
(Triatmojo, 1996 : 58) atau major loss (Kodoatie 2002 : 245). Terjadi pada pipa
lurus berdiameter konstan.
2. Kehilangan energi akibat perubahan penampang dan aksesoris lainnya.
Kehilangan energi akibat perubahan penampang dan aksesoris lainnya
disebut juga kehilangan energi skunder (Triatmojo 1996 : 58) atau minor loss
(Kodoatie 2002 : 245). Misalnya terjadi pada pembesaran tampang (expansion),
pengecilan penampang (contraction), belokan atau tikungan.
Pemakaian jaringan pipa dalam bidang teknik sipil terdapat pada sistem
distribusi jaringan air minum. Sistem jaringan ini merupakan bagian yang paling
mahal dari suatu perusahaan air minum. Oleh karena itu harus dibuat perencanaan
yang teliti untuk mendapatkan sistem distribusi yang efisien. Jumlah atau debit air
yang disediakan tergantung pada jumlah penduduk dan industri yang dilayani,
serta perlu diperhitungkan pertumbuhannya dimasa yang akan datang.
Dalam perencanaan jaringan pipa air bersih di tentukan oleh kebutuhan air
dan tekanan aliran yang diperlukan. Tekanan akan menimbulkan energi aliran,
95
tekanan kecil akan mengakibatkan masalah dalam distribusi, sedang bila tekanan
besar akan mempertinggi kehilangan energi.
Perlunya penelitian mengenai kehilangan energi pada pipa lurus maupun
adanya perubahan penampang terutama pada pipa jenis polivinil chlorida (PVC)
berdiameter ½ “dan ¾”, hal ini mengingat pipa jenis ini masih banyak
dipergunakan pada pemukiman penduduk maupun industri. Selain itu pipa jenis
PVC sangatlah berbeda dengan pipa jenis lainya sehingga sangat dibutuhkan
informasi tentang berapa besar kehilangan energi pada pipa jenis ini.
B. TEORI HIDROLIK
1. Sistem Hidrolik
Sistem hidrolik adalah suatu sistem pemindahan tenaga dengan
mempergunakan zat cair atau fluida sebagai perantara. Dalam system hidrolik
fluida cair berfungsi sebagai penerus gaya, minyak mineral adalah jenis fluida cair
yang umum dipakai. Pada prinsipnya bidang hidromekanik (mekanika fluida)
dibagi menjadi dua bagian seperti berikut :
1. Hidrostatik, yaitu mekanika fluida yang diam, disebut juga teori
persamaan kondisi-kondisi dalam fluida.
2. Hidrodinamik, yaitu mekanika fluida yang bergerak, disebut juga teori
aliran (fluida yang mengalir).
Prinsip dasar dari pada hidrolik adalah karena sifatnya yang sangat
sederhana. Zat cair tidak mempunyai bentuk yang tetap, zat cair hanya bisa
membuat bentuk menyesuaikan dengan yang ditempati. Zat cair pada prakteknya
mempunyai sifat tidak dapat terkompresi, beda dengan fluida gas yang sangat
mudah sekali dikompresi. Hal ini sangat didukung oleh sifatnya yang selalu
menyesuaikan bentuk yang ditempatinya dan tidak dapat dikompresi. Untuk
menjamin bahwa pesawat hidrolik harus aman dalam operasinya, hal ini dipenuhi
oleh sifat zat cair yang tidak dapat dikompresi. Gambar 2.2 menunjukkan, apabila
tuas itu ditekan kuat-kuat ke arah botol yang tertutup rapat, maka botol itu akan
96
pecah dalam waktu yang singkat. Hal ini disebabkan oleh sifat zat cair yang
meneruskan gaya ke segala arah.
Gambar 2.2. Zat cair tidak kompresibel
Gambar 2.3 memperlihatkan dua buah silinder yang berukuran sama,
kedua silinder dihubungkan oleh pipa, kemudian silinder diisi dengan minyak oli
hingga mencapai batas sama. Dua buah torak ditaruh di atas kedua permukaan
minyak oli, kemudian salah satu silinder ditekan dengan gaya tekan yang ringan
tetapi gaya tekan itu akan diteruskan menjadi gaya dorong yang besar. Tekanan ini
diteruskan keseluruh system, dan dipakai ke torak yang lain hingga naiklah torak
tersebut.
Gambar 2.3 Zat cair meneruskan tekanan kesegala arah
Prinsip ini dipakai pada alat-alat pengangkat. Dengan membuat
perbandingan diameter yang berbeda akan mempengaruhi gaya angkat dan gaya
penekannya. Diameter silinder penekan dibuat lebih kecil dari pada silinder
penerima beban (Gambar 2.3) memberikan gaya tekan yang ringan tetapi gaya
tekan itu akan diteruskan menjadi gaya dorong yang besar.
97
Secara diagram, gerak perpindahan hidrolik adalah seperti terlihat pada
gambar 2.4 yang mengubah dari energi listrik atau panas menjadi energi hidrolik
hingga mekanik. Hidrolik dapat dinyatakan sebagai alat yang memindahkan
tenaga dengan mendorong sejumlah cairan tertentu. Komponen pembangkit
minyak bertekanan disebut pompa, dan sebaliknya, komponen pengubah tekanan
hidrolik (minyak bertekanan) menjadi gerak mekanik disebut elemen kerja. Pada
prinsipnya elemen kerja ini dapat menghasilkan dua macam gerakan utama,
gerakan linier (lurus) dihasilkan dari elemen kerja silinder, dan gerakan putar
dihasilkan dari elemen kerja motor hidrolik.
PEMBANGKIT
Energi listrik
Motor listrik
atau
atau
energi panas
Motor bakar
Gambar 2.4 Diagram Aliran Sistem Hidrolik
Sebagai penggerak pompa hidrolik dapat digunakan motor listrik atau
motor bakar sebagai penggerak utamanya. Setelah minyak hidrolik dipompa pada
tekanan tertentu, kemudian disalurkan ke katup pengarah yang bertugas mengatur
arah cairan hidrolik mengalir. Hal ini terlihat sekali pada suatu alat yang terdiri
dari beberapa elemen kerja, elemen kerja pada gambar 2.4 disebutkan sebagai
pemakai (user), sampai disini baru didapatkan hasil gerakan mekanik saja, yang
akhirnya diteruskan menjadi gerakan yang dimanfaatkan sebagai gaya pengangkat
suatu benda, misalnya pada fork-lift. Peralatan hidrolik memerlukan ketelitian
gerakan, keamanan dan keselamatan, dan hemat energi dalam pengoperasiannya,
seluruh persyaratan yang dituntut itu dapat dipenuhi dengan melengkapi
komponen-komponen tertentu yang disebut katup-katup pengatur. Pada gambar
2.5, minyak hidrolik ditampung dalam reservoar 2, dari reservoar ini dipompa
pada debit dan tekanan tertentu, tergantung pada beban dan kecepatan gerak
beban tarsebut. Semakin besar beban yang diangkat, dipres, atau di tekan pada
tekanan tertentu akan memerlukan tekanan yang relatif tinggi.
98
Sebagai pertimbangan berikut akan diuraikan tentang kerugian dan
keuntungan bila memakai tenaga hidrolik.
1. Keuntungannya :
a. Dalam sistem hidrolik, gaya yang sangat kecil dapat digunakan untuk
menggerakan atau mengangkat beban yang sangat berat dengan cara mengubah
system perbandingan luas penampang silinder.
b. Sistem hidrolik menggunakan minyak mineral sebagai media pemindah
gayanya. Pada system ini bagian-bagian yang bergesekan terselimuti oleh lapisan
minyak (oli).
c. Beban dengan mudah dikontrol memakai katup pengatur tekanan (relief
valve), dengan peralatan pencegah beban lebih pada sistem-sistem yang lain.
Karena apabila ada beban lebih tidak segera diatasi akan merusak komponenkomponen itu sendiri.
2. Kerugiannya.
Sistem hidrolik membutuhkan suatu lingkungan yang betul-betul bersih.
Komponen-komponennya sangat peka terhadap kerusakan-kerusakan yang
diakibatkan oleh debu, korosi, dan kotoran-kotoran lain, serta panas yang
mempengaruhi sifat-sifat minyak hidrolik. Dengan demikian kebocorankebocoran akan timbul sehingga menurukan efisiensi.
2.Aliran Dalam Hidrodinamik
Hubungan-hubungan antara debit, luas penampang, kecepatan aliran fluida
dalam suatu luas penampang tertentu disebut mekanika fluida bergerak
(hidrodinamik). Apabila fluida mengalir melalui pipa dengan ukuran diameter
yang berbeda-beda, volume fluida yang sama mengalir dalam waktu yang sama
pula, tetapi yang berubah adalah kecepatan volume aliran.
Menurut persamaan Bernoulli yang dipakai pada suatu fluida yang
mengalir dinyatakan bahwa : jumlah energi dari fluida yang mengalir akan
berubah selama energi tidak diberikan dari luar atau dipakai ke luar. Fluida dalam
system hidrolik terdiri dari energi-energi, energi kinetic yang disebabkan oleh
baret fluida sebenarnya dan kecepatan fluida itu melakukan gerak, dan energi
potensial dalam bentuk tekanan.
99
3. Fluida Hidrolik
Pada prinsipnya fluida dapat berbentuk cair atau gas. Istilah fluida dalam
hidrolik datang dari istilah umum yang berbentuk cair dan digunakan sebagai
media pemindah daya atau tenaga. Fluida hidrolik dalam aplikasinya mempunyai
empat tujuan utama, yaitu; (1) sebagai pemindah (penerus) gaya; (2) pelumas
pada bagian-bagian yang bergesekan; (3) pengisi celah; (4) sebagai pendingin atau
penyerap panas yang timbul akibat gesekan.
Sifat-sifat zat cair atau fluida antara lain adalah :
1. Mengalir dari tekanan tinggi ke tekanan yang lebih rendah atau dari
permukaan yang tinggi ke permukaan yang lebih rendah.
2. Bentuknya selalu berubah-ubah sesuai dengan tempatnya.
BAB III
MATERI DAN METODE
A. Materi
Alat
1. Pipa Orifice
2. Pipa Nozzle
3. Pipa Venturi
4. Thermometer
5. Manometer U Terbalik
Bahan
1. Air
6. Rotameter
7. Katup
8. Vent Valve
9. Drain Valve
10. Pompa
B. Metode
100
1.
2.
3.
Prosedur Kerja
Menutup semua vent valve dan drain valve, kemudian di buka semua.
Menjalankan pompa sirkulasi.
Mengukur beda tegangan tekanan dengan manometer U terbalik,
dengan laju arus aktual di ukur dengan rota meter.
4. Tekanan keluar dan laju arus dapat di ubah, diulangi pengukuran
sampai 3 kali, lalu diambil data yang paling stabil.
5. Kemudian udara di purging melalui vent valve.
C. Gambar Rangkaian
101
BAB IV
HASIL KERJA PRAKTEK DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Kerja Praktek
1. TABEL 1 ( PIPA )
PERCOBAAN
LAJU ARUS
Q (m3/jam)
1
PERBEDAAN TEKANAN
TEMPERATUR
℃
Pipa ½”
(25 – 26)
Pipa ¾ “
(23 – 24)
Pipa 1”
(21 – 22)
0,4
60
55
40
32
2
0,5
20
31
31
32
3
0,6
20
20
27
32
2. TABEL 2 ( SAMBUNGAN )
PERCOBAAN
Laju Arus
Q (m3/jam)
TEMPERATUR
1
0,4
2
0,5
℃
PERBEDAAN TEKANAN
Elbow
1-2
Reducer
3-4
Reducer
5-6
Gate
7-8
Globe
9-10
V cock V
11-12
Elbow
27-28
Tiba”
29-30
Tiba”
31-32
32
60
80
88
87
66
81
85
75
81
32
45
40
45
44
38
40
29
38
35
102
3
0,6
32
31
25
25
25
19
10
15
10
20
3. TABEL 3 ( KATUB )
PERCOBAAN
LAJU ARUS
Q (m3/jam)
TEMPERATUR
1
0,4
2
3
d1/2
d3/4
d1
d11/2
do
dv
dn
L
=
=
=
=
=
=
=
=
℃
PERBEDAAN TEKANAN (mmHg)
Orifice
17 - 18
Venturi
15 - 16
Nozzle
13 - 14
32
68
78
15
0,5
32
28
31
12
0,6
32
15
20
30
0,0161 m
0,0216 m
0,0296 m
0,0416 m
0,0147 m
0,0119 m
0,0131 m
2m
103
B.PEMBAHASAN
1.Mengubah laju arus aktual Q (m3 /dtk)
Q1 = 0,5 m3 x
Jam
1 Jam
= 1,3 x 10-4 m3/dtk
3600dtk
2. Mencari kecepatan air ( m/ detik )
V1/2 =
Q1
π/4(d1/2) 2
=
1,3 x 10-4 m3/dtk
=
3,14/4 (0,0161m) 2
V3/4 =
1,3 x 10-4 m3/dtk
= 0,6823 m/dtk
2,03 x 10-4 m2
Q1
π/4(d3/4) 2
=
1,3 x 10-4 m3/dtk
=
3,14/4 (0,02616m) 2
V1 =
1,3 x 10-4 m3/dtk
= 0,3970 m/dtk
3,6 x 10-4 m2
Q1
π/4(d1) 2
=
1,3 x 10-4 m3/dtk
3,14/4 (0,0296m) 2
=
1,3 x 10-4 m3/dtk
= 0,2018 m/dtk
6,8 x 10-4 m2
104
3. Mencari factor Gesekan
h ½ = 20 mmHg x 13,6 mmH2O x 0,001 mH20 = 0,272 mH20
1 mmHg
1mmH2O
h ¾ = 31 mmHg x 13,6 mmH2O x 0,001 mH20 = 0,421 mH20
1 mmHg
1mmH2O
h 1 = 31 mmHg x 13,6 mmH2O x 0,001 mH20 = 0,421 mH20
1 mmHg
1mmH2O
½ =
2.g.h½.d ½
( V ½ )2 .L
=
¾ =
2.g.h½.d ½
=
1 =
( 2,019 m/dtk )2 .( 2m )
0,2194
( V ½ )2 .L
= 2(9,8 m/dtk)( 0,272 mH20).( 0,0161m)
= 2(9,8 m/dtk)( 0,421 mH20).( 0,0216m)
( 1,138 m/dtk )2 .( 2m )
0,6204
2.g.h½.d ½
( V ½ )2 .L
=
= 2(9,8 m/dtk)( 0,421 mH20).( 0,0296m)
( 0,602 m/dtk )2 .( 2m )
0,4216
4. Mencari Bilangan Reynold.
X – X1 = Y - Y1
X2 – X1 Y2-Y1
32-30 =
Y – 0,00796
35-30
0,00724 – 0,00796
2
5
=
Y - 0,00796
- 0,0072
5Y - 0,0398 = - 0,00144
5Y
Y
= -0,00144 + 0,0398
= 0,03836
105
5
Y = 0,007816
Maka U 32 oC = 0,00816x10-4 m2/dtk
Red ½ = d ½ . V ½
U
= 0,0161m . 2,019 m/dtk
= 14058,8
0,007816x10-4 m2/dtk
Red ¾
= d¾ .V¾
U
= 0,0216m . 1,138 m/dtk
= 10481,4
0,007816x10-4 m2/dtk
Red 1
= d1.V1
U
= 0,0296 m . 0,602 m/dtk
= 7648,2
0,007816x10-4 m2/dtk
5. Menghitung laju arus teoritis untuk orifice, nozzle, dan venturi
106
Orifice (ho) =
12mmhg x 0,0136 mH2O = 0,1632 mH2O
1 mmhg
QO = π/4 x do2
2 x g x ho
= 3,14/4 x (0,0147m)2 x
2 x(9,8m/dtk) x 0,1632 mH2O
= 0,000294 m3/dtk
venturi (hv) = 31mmhg x 0,0136 mH2O = 0,4216 mH2O
1 mmhg
Qv = π/4 x dv2
2 x g x hv
= 3,14/4 x (0,0119m)2 x
2 x(9,8m/dtk) x 0,4216 mH2O
= 0,00028 m3/dtk
Nozzle (hn) =
28 mmhg x 0,0136 mH2O = 0,3808 mH2O
1 mmhg
Qn = π/4 x dn2
2 x g x hn
= 3,14/4 x (0,0131m)2 x
2 x(9,8m/dtk) x 0,3808 mH2O
= 0,00035 m3/dtk
6. Menghitung koefisien arus dari orifice, nozzle dan venturi
Orifice = Co = Q1
Qo
107
0,1388 m3/dtk
=
= 0,4721
0,000294 m3/dtk
Venturi = Cv =
Q1
Qv
=
0,1388 m3/dtk
= 0,495
0,00028 m3/dtk
Nozzle = Cn = Q1
Qn
=
0,1388 m3/dtk
= 0,396
0,00035 m3/dtk
7. Menghitung koefisien of head loss across
Elbow h 1-2
h1-2 = 45mmHg x 13,6 mmH2O x 0,001 mH20 = 0,612 mH20
1 mmHg
1mmH2O
E1-2 =
h1-2
=
0,612 mH20
(V1)22.g (0,602 m/dtk)2.2.(9,8 m/dtk)
=
294,5776
Reducer h 3-4
h3-4 = 40 mmHg x 13,6 mmH2O x 0,001 mH20 = 0,544 mH20
1 mmHg
1mmH2O
E3-4 =
h3-4
(V1.V½ )22.g
=
=
0,544 mH20
(3,1x10-1.0,602 m/dtk)2.2.(9,8 m/dtk)
352,126
108
H5-6 = 45 mmhg x 0,0136mH2O
1 mmhg
= 0,612 mH2O
E5-6 = h5-6
(V’1’) 22.g
= 294,577
Gate h 7-8
h7-8 = 44 mmHg x 13,6 mmH2O x 0,001 mH20 = 0,5984 mH20
1 mmHg
1mmH2O
E7-8 =
h7-8
=
0,5984 mH20
(V1)22.g (0,602 m/dtk)2.2.(9,8 m/dtk)
=
288,0314
Globe 9-10
h9-10 = 38 mmHg x 13,6 mmH2O x 0,001 mH20 = 0,5168 mH20
1 mmHg
1mmH2O
E 9-10 =
h 9-10
=
(V1)22.g
0,5168 mH20
(0,602 m/dtk)2.2.(9,8 m/dtk)
= 248,754
Vcock 11-12
h11-12 = 40 mmHg x 13,6 mmH2O x 0,001 mH20 = 0,544 mH20
1 mmHg
1mmH2O
E11-12 =
h11-12
(V1)22.g
=
0,544 mH20
(0,602 m/dtk)2.2.(9,8 m/dtk)
= 261,846
Elbow 27-28
109
h27-28 = 29 mmHg x 13,6 mmH2O x 0,001 mH20 = 0,3944 mH20
1 mmHg
1mmH2O
E27-28 =
h27-28
=
(V1)22.g
0,3944 mH20
(0,602 m/dtk)2.2.(9,8 m/dtk)
= 189,838
Tiba-tiba h29-30
h29-30 = 38 mmHg x 13,6 mmH2O x 0,001 mH20 = 0,5168 mH20
1 mmHg
1mmH2O
E29-30 = h29-30
=
(V1)22.g
0,544 mH20
(0,602 m/dtk)2.2.(9,8 m/dtk)
= 248,754
Tiba-tiba h31-32
H31-32 = 35 mmHg x 13,6 mmH2O x 0,001 mH20 = 0,476 mH20
1 mmHg
1mmH2O
E31-32 = h31-32
(V1)22.g
=
0,476 mH20
(0,602 m/dtk)2.2.(9,8 m/dtk
= 229,115
C. Grafik
110
111
D. Tabulasi Data
1. TABEL 1 (PIPA)
PERCOBAAN
LAJU ARUS
Q (m3/jam)
PERBEDAAN TEKANAN
Pipa ½”
Pipa ¾ “
(25 – 26)
(23 – 24)
Pipa 1”
(21 – 22)
1
0,4
60
55
40
32
2
0,5
20
31
31
32
3
0,6
20
20
27
32
TEMPERATUR
0
C
Lanjutan tabel 1
KECEPATAN AIR DALAM PIPA
(m/dtk)
FAKTOR GESEKAN
Pipa ½
Pipa ¾
Pipa 1
λ½
λ¾
λ1
Red
½ (104)
Red
¾ (104)
Red
1 (104)
0,5
0,3
0,16
0,514
1,7588
5,680
1,0x104
8,16x104
6,2 x104
0,6
0,37
0,201
0,219
0,6204
0,4216
1,4x104
1,04x104
7,6 x104
0,008
0,008
0,004
565,9
1308,7
474,48
0,03x104
0,00364
0,003658
BILANGAN REYNOLD
2. TABEL 2 (SAMBUNGAN)
112
PERCOBAAN
Laju
Arus
Q
(m3/jam)
TEMPERATUR
℃
1
0,4
2
3
PERBEDAAN TEKANAN
Elbow
1-2
Reducer
3-4
Reducer
5-6
Gate
7-8
Globe
9-10
V cock V
11-12
Elbow
Tiba’’
Tiba”
32
60
80
88
87
66
81
85
75
81
0,5
32
45
40
45
44
38
40
29
38
35
0,6
32
31
25
25
25
19
10
15
10
20
Lanjutan tabel 2
COEFFICIENT OF HEAD LOSS
Elbow
Reducer
Gate
Globe
V cock V
Elbow
Tiba”
Tiba”
382,857
2720
845,428
641,1428
786,1571
825,7142
728,5714
786,8571
294,5776
352,126
288,0314
248,754
261,846
189,838
248,754
229,115
37568,09
302909
3029,0909
230210,90
12163,63
18145,45
121165,63
2473,27
3. TABEL 3 (KATUB)
113
PERBEDAAN TEKANAN (mmHg)
KOEFISIEN ARUS (-)
Orifice
17 - 18
Venturi
15 - 16
Nozzle
13 - 14
Co
Cv
Cn
32
68
78
15
0,2948
0,1972
0,1743
0,5
32
28
31
12
0,4721
0,396
0,495
0,6
32
15
20
30
0,1506
0,4293
0,8166
PERCOBAAN
LAJU ARUS
Q (m3/jam)
TEMPERATUR
℃
1
0,4
2
3
114
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. KESIMPULAN
Adapun kesimpulan yang diperoleh dari percobaan yaitu :
1. Terjadinya perbedaan tegangan tekanan akibat terjadi penyempitan luas
penampang pipa yang berbeda sehingga besar tekanan yang diberikan pada
laju arus menjadi hilang diakibatkan karena factor gesekan.
2. Besar tegangan tekanan akibat fitting atau penyambungan pipa yang
berbeda jenis mengakibatkan perubahan tekanan yang semakin kecil
sehingga tekanan menjadi terabaikan dengan aliran air memiliki laju arus
yang berbeda.
3. Tekanan yang terjadi pada pipa yaitu pada fitting pipa orifice, venture, dan
nozzle mengakibatkan kehilangan tekanan yang sangat signifikan sehingga
laju arus semakin kecil pada setiap pipa.
B. SARAN
Adapun saran yang perlu diperhatikan dalam melakukan percobaan yaitu :
1. Perhatikan kondisi air pada tangki air harus terisi penuh apabila tidak
terisi penuh udara akan masuk melalui pipa dan data akan menjadi salah.
2. Pastikan laju air pada pipa tidak mengalami tekanan dari luar.
3. Periksa apakah semua valve sudah tertutup saat alat dijalankan.
DAFTAR PUSTAKA
115
Crristie, J. Geankoplis.(1997).“Transport Process and Unit Operation”.3rd Ed.,
Prentice-Hall Of India.
Paranita, Darni.2013.”Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia 1.Medan:PTKI
Medan.
Rahmat Sugi dan Adhe Irawan. 2010. Analisa Kerugian Head Akibat Perluasan
dan Penyempitan pada Penampang 900 . Makassar : Universitas
Hasanuddin.
Stanley, M. Walas.(1988).“ Chemical Process Equipment “. 10th Butterworth
Publisher USA.
Warren, L, Mc Cabe, Julian C. Smith, dan Peter harriot.(1999). ”Operasi Teknik
Kimia”.Jilid 1, Cetakan ke-4.Jakarta:PT. Erlangga.
116