Aplikasi Analisis Perhitungan Debit dan Kehilangan Energi Pada Pipa Hubungan Seri.

vii

Abstrak

Mekanika fluida adalah disiplin ilmu bagian dari bidang mekanika terapan yang mengkaji perilaku dari zat – zat cair dan gas dalam keadaan diam ataupun bergerak. Pipa biasanya memiliki penampang melintang berbentuk lingkaran yang digunakan untuk mengalirkan fluida dengan tampang aliran penuh. Fluida yang di alirkan melalui pipa bisa berupa zat cair atau gas dan tekanan bisa lebih besar atau lebih kecil dari tekanan atmosfer. Apabila zat cair di dalam pipa tidak penuh maka aliran termasuk dalam aliran saluran terbuka atau karena tekanan di dalam pipa sama dengan tekanan atmosfer. Dalam analisis pipa khususnya pipa hubungan seri perlu ditinjau tinggi energi, debit aliran, kecepatan aliran, kehilangan energi sekunder, kehilangan energi primer, dan karakteristik pipa. Sekarang ini analisis pada pipa hubungan seri masih dilakukan dengan cara manual sehingga memakan waktu yang cukup lama. Untuk itu diperlukan suatu aplikasi yang dapat mengatasi masalah tersebut. Aplikasi tersebut harus terkomputerisasi agar dapat melakukan perhitungan dengan cepat dan akurat.

viii

Abstract

Fluid mechanics is the discipline part of the field of applied mechanics that studies the behavior of substances - liquids and gases in a state of rest or motion. Pipe usually has a circular cross section which is used to drain the fluid with a look full flow. Fluid is introduced through the pipe could be liquids or gases and pressure may be greater or less than atmospheric pressure. If the liquid in the pipe is not full then streams including in open channel flow or the pressure in the pipe with atmospheric pressure. In the analysis of the relationship plumbing pipe especially series needs to be High energy, flow rate, flow velocity, secondary loss of energy, loss of primary energy, and pipe characteristics. Now this series analyzes the relationship pipes are still done manually so it takes a long time. It required an application that can resolve the issue. The application should be computerized in order to perform calculations quickly and accurately.

ix

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ... ii

PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN PENELITIAN ... iii

PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN PENELITIAN ... iv

PRAKATA ... v

ABSTRAK ... vii

ABSTRACT ... viii

DAFTAR ISI ... ix

DAFTAR GAMBAR ... xi

DAFTAR TABEL ... xiii

DAFTAR LAMPIRAN ... xiv

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Pembahasan ... 2

1.4 Ruang Lingkup Kajian... 2

1.5 Sumber Data ... 2

1.6 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II KAJIAN TEORI ... 5

2.1 Mekanika Fluida ... 5

2.2 Aliran Pada Saluran Tertutup (Pipa) ... 6

2.3 Kehilangan Energi (head losses) ... 12

2.4 Pipa Halus ... 14

2.5 Perubahan Penampang Pipa ... 15

2.6 Pipa Hubungan Seri ... 19

2.7 Unified Modelling Languange (UML) ... 20

2.8 Use Case Diagram ... 21

2.9 Activity Diagram ... 23

2.10 Class Diagram ... 24

2.11 Java ... 26

2.12 File System ... 27

BAB III ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM ... 31

3.1 Use Case... 31

3.2 Activity Diagram ... 33

3.3 Class Diagram ... 41

3.4 Penyimpanan file ... 42

3.5 Rancangan Desain Antar Muka ... 43

BAB IV HASIL PENELITIAN... 51

4.1 Implementasi ... 51

BAB V PEMBAHASAN DAN UJI COBA PENELITIAN ... 63

5.1 Pembahasan ... 63

5.2 Uji Coba Perhitungan Manual ... 67

5.3 Uji user ... 71

x

BAB VI SIMPULAN DAN SARAN ... 72

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Aliran Laminar, Transitional, Turbulent ... 8

Gambar 2.2 Kehilangan Energi ... 11

Gambar 2.3 Pengaruh Kekasaran Pada Sub Lapis ... 12

Gambar 2.4 Pipa yang Mengalami Pembesaran Penampang Tiba-tiba ... 15

Gambar 2.5 Pipa Yang Masuk kedalam Reservoir mengalami pembesaran Tiba-tiba ... 16

Gambar 2.6 Pipa Yang Mengalami Pengecilan Penampang Secara Tiba-tiba .. 17

Gambar 2.7 Pipa Yang Mengalami Kontraksi Tiba-tiba ... 18

Gambar 2.8 Reservoir Yang dihubungkan dengan Pipa Yang Mengalami Kontrasksi Tiba-tiba ... 19

Gambar 2.9 Pipa Hubungan Seri ... 19

Gambar 2.10 Diagram UML ... 20

Gambar 2.11 Simbol Actor ... 21

Gambar 2.12 Simbol Use Case ... 22

Gambar 2.13 Contoh Use Case Diagram ... 23

Gambar 2.14 Contoh Activity Diagram ... 24

Gambar 2.15 Contoh Class Diagram ... 26

Gambar 2.16 Penerjemahan dan Pengeksekusian Program Java ... 27

Gambar 3.1 Use Case Aplikasi Analisis Pipa Hubungan Seri ... 31

Gambar 3.2 Activity Diagram Proyek Baru ... 34

Gambar 3.3 Activity Diagram Buka File ... 35

Gambar 3.4 Activity Diagram Bantuan ... 36

Gambar 3.5 Activity Diagram Keluar ... 37

Gambar 3.6 Activity Diagram Melakukan Analisis ... 38

Gambar 3.7 Activity Diagram Simpan File ... 39

Gambar 3.8 Activity Diagram Laporan ... 40

Gambar 3.9 Class Diagram Aplikasi Pipa Seri ... 41

Gambar 3.10 Data file input dalam notedpad ... 42

Gambar 3.11 Tampilan Utama ... 44

Gambar 3.12 Tampilan frame analisis baru untuk memilih jumlah pipa ... 44

Gambar 3.13 Tampilan pesan peringatan ... 45

Gambar 3.14 Tampilan Frame Input dua pipa ... 45

Gambar 3.15 Tampilan Frame Input tiga pipa ... 46

Gambar 3.16 Tampilan Pesan Peringatan ... 46

Gambar 3.17 Tampilan open dialog ... 47

Gambar 3.18 Tampilan Peringatan jika terdapat nama file yang sama ... 48

Gambar 3.19 Tampilan Save Dialog ... 48

Gambar 3.20 Tampilan Frame input memberikan peringatan ... 49

Gambar 3.21 Tampilan Frame output ... 50

Gambar 4.1 Tampilan Awal ... 51

Gambar 4.2 Tampilan Frame Analisis baru untuk memilih jumlah pipa ... 52

Gambar 4.3 Tampilan Frame Analisis baru menampilkan peringatan ... 52

Gambar 4.4 Tampilan Frame input baru ... 53

Gambar 4.5 Tampilan Dialog box tombol baru ditekan ... 54

Gambar 4.6 Pesan peringatan pada frame input ... 55

Gambar 4.7 Tampilan Open Dialog ... 55

Gambar 4.8 Tampilan Save Dialog ... 56

Gambar 4.9 Tampilan Hasil Perhitungan ... 57

Gambar 4.10 Tampilan hasil Analisis, detail gambar ... 58

xii

Gambar 4.12 Tampilan dialog box untuk menampilkan laporan ... 59

Gambar 4.13 Contoh format laporan ... 60

Gambar 4.14 Tombol bantuan ... 61

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Sifat Air (Viskositas Kinematik) pada tekanan atmosfer ... 7

Tabel 2.2 Nilai KC Untuk Berbagai Nilai D2/D1 ... 18

Tabel 2.3 Simbol-Simbol Activity Diagram... 24

Tabel 2.4 Indikator ... 25

Tabel 5.1 Tampilan Utama ... 63

Tabel 5.2 Frame Input ... 64

Tabel 5.3 Frame Output ... 65

Tabel 5.4 Perbandingan Perhitungan dua pipa ... 68

Tabel 5.5 Perbandingan Perhitungan dua pipa ... 70

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

74

LAMPIRAN RIWAYAT HIDUP

Data Diri

Nama : Joseph Augustinus N

Jenis Kelamin : Laki-laki

Tempat Lahir : Kuningan

Tanggal Lahir : 29 Agustus 1990

Alamat Lengkap : Jl. H.Abdul Zaenal no.41 rt.04 rw.01 desa nanggela Kec.Cidahu Kab.Kuningan Prov.Jawa Barat.

Email : jsph_nababan@yahoo.co.id

Judul Tugas Akhir : Aplikasi Analisis Perhitungan Pada Pipa Yang Dihubungkan Secara Seri

Pendidikan

1996 – 2002 SD Negeri 1 Nanggela

2002 – 2005 SLTP Negeri 1 Ciawi Gebang

2005– 2008 SMA Negeri 2 Kuningan

2008 – sekarang Double Degree (Teknik Sipil – Sistem Informasi) Universitas Kristen Maranatha

Pengalaman Organisasi

2009 – 2010 Himpunan Mahasiswa Double Degree sebagai

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Mekanika fluida adalah disiplin ilmu bagian dari bidang mekanika terapan yang mengkaji perilaku dari zat – zat cair dan gas dalam keadaan diam ataupun bergerak. Bidang mekanika ini jelas mencakup berbagai persoalan yang sangat bervariasi, mulai dari kajian mengenai aliran darah di saluran–saluran kapiler (yang hanya berdiameter beberapa micron) sampai pada kajian aliran minyak mentah yang melewati Alaska melalui pipa berdiameter 4ft sepanjang 800 mil.

Pipa biasanya memiliki penampang melintang berbentuk lingkaran yang digunakan untuk mengalirkan fluida dengan tampang aliran penuh (Triatmojo 1996 : 25). Fluida yang dialirkan melalui pipa bisa berupa zat cair atau gas dan tekanan bisa lebih besar atau lebih kecil dari tekanan atmosfer. Apabila zat cair di dalam pipa tidak penuh maka aliran termasuk dalam aliran saluran terbuka atau karena tekanan di dalam pipa sama dengan tekanan atmosfer, aliran temasuk dalam pengaliran terbuka. Karena mempunyai permukaan bebas, maka fluida yang dialirkan adalah zat cair. Tekanan dipermukaan zat cair disepanjang saluran terbuka adalah tekanan atmosfer.

Dalam analisis pipa kususnya pipa hubungan seri perlu ditinjau tinggi energi, debit aliran, kecepatan aliran, kehilangan energi sekunder, dan karakteristik pipa. Sekarang ini analisis pada pipa hubungan seri masih dilakukan dengan cara manual sehingga memakan waktu yang cukup lama. Untuk itu diperlukan suatu aplikasi yang dapat mengatasi masalah tersebut. Aplikasi tersebut harus terkomputerasi agar dapat melakukan perhitungan dengan cepat dan akurat.

2

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang, maka perumusan masalah yang akan diteliti adalah bagaimana membuat aplikasi analisis pipa hubungan seri secara terkomputerisasi.

1.3 Tujuan Pembahasan

Dari permasalahan yang dikemukan, tujuan yang ingin dicapai adalah membuat aplikasi analisis pipa hubungan seri secara terkomputerisasi agar dapat melakukan perhitungan dengan cepat dan akurat

1.4 Ruang Lingkup Kajian

Untuk memfokuskan penelitian pada Tugas Akhir ini maka pembahasan dibatasi sebagai berikut:

1. Digunakan pipa tipe PVC dengan diameter pipa 5”, 6”, 8”, dan 10”. 2. Jumlah Pipa yang digunakan minimal 2 Pipa dan maksimal 4 Pipa. 3. Pipa PVC dianggap pipa halus (smooth pipe) yang memiliki rentang

koefisien gesekan 0,0015 – 0,009 sehingga koefisien gesekan yang digunakan yaitu 0,0067, 0,007, dan 0,0078.

4. Pada Sambungan pipa ditentukan terjadi perubahan diameter pipa secara mendadak.

5. Jenis cairan yang digunakan adalah air.

6. Suhu cairan yang digunakan adalah 4oC dengan massa jenis cairan 1000 kg/m3.

7. Tekanan pada sambungan Pipa tidak dihitung atau diabaikan. 8. Aliran pada pipa dianggap linear atau laminer.

3

1.5 Sumber data

Sumber data untuk penelitian ini diperoleh berdasarkan litelatur dari buku dan internet.

1.6 Sistematika Penulisan

Secara garis besar laporan kerja praktek ini terdiri dari tiga bagian, yaitu bagian awal, isi, dan akhir.

Bagian awal berisi halaman judul, lembar pengesahan, kata pengantar, lembar pernyataan persetujuan publikasi karya ilmiah, surat pernyataan orisinalitas karya, abstrak, daftar isi, daftar gambar, daftar tabel, dan daftar lampiran.

Bagian isi terdiri enam bab yaitu: Bab I Pendahuluan

Pada bab ini akan dibahas secara singkat mengenai latar

belakang, rumusan masalah, tujuan pembahasan,

ruanglingkupkajian, sumber data, dan sistematika penulisan secara global.

Bab II Landasan Teori

Pada bab ini akan diuraikan mengenai landasan teorotis tentang tujuan pelaporan. Kemudian dibahas juga mengenai unsur-unsur serta teori-teori yang terlibat dalam pembuatan sistem berbasis desktop.

Bab III Analisis dan Perancangan Sistem

Pada bab ini, akan dibahas mengenai Proses Bisnis, Entity Relationship Diagram dan Entity Relation To Table, Use Case Diagram beserta Scenario, Activity Diagram, Class Diagram, serta rancangan tampilan (User Interface)Aplikasi.

Bab IV Implementasi

Pada bab ini, akan dibahas mengenai implementasi dari user interface.

4

Bab V Evaluasi

Pada bab ini, akan diperlihatkan pengujian sistem oleh target userdan pembahasan hasil kuesioner.

Bab VI Penutup

Bab ini berisi simpulan dan saran-saran yang berguna unruk pengembangan penelitian berikutnya.

72

BAB VI SIMPULAN DAN SARAN

6.1 Simpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pengujian dapat disimpulkan sebagai berikut:

1. Aplikasi Analisis perhitungan Pipa Seri bekerja dengan cara mengolah data-data mengenai karakteristik pipa, jenis cairan, suhu cairan, dan masalah dengan berbagai tampilan.

2. Keuntungan dengan adanya aplikasi analisis pipa hubungan seri ini adalah untuk membantu perhitungan dalam perkuliahan mekanika fluida.

3. Pemilihan Diameter dan Panjang Pipa mempengaruhi besarnya kehilangan energi primer dan sekunder, dan juga mempengaruhi besarnya Debit aliran dan Kecepatan aliran pada rangkaian Pipa .

4. Penentuan kombinasi pemasangan Pipa berdasarkan Diameter Pipa seperti Besar – Kecil, ataupun Kecil – Besar mempengaruhi besarnya kehilangan energi primer dan sekunder, dan juga mempengaruhi besarnya Debit aliran dan Kecepatan aliran pada rangkaian Pipa.

5. Perbedaan hasil perhitungan antara perhitungan manual dan perhitungan aplikasi sangat kecil yaitu kurang dari 1% sehingga tidak mempengaruhi perhitungan secara keseluruhan dan dapat diabaikan.

6.2 Saran

Adapun saran dari laporan Tugas Akhir ini adalah aplikasi ini dapat dikembangkan lagi dengan menambah suatu fitur dalam aplikasi yang dapat memilih rangkaian pipa baik seri maupun parallel dan juga dapat menambahkan turbin untuk pengganti reservoir pada ujung pipa B .

73

DAFTAR PUSTAKA

Ambler, Scott W. (2004). Agile Model Driven Development with UML 2. Cambridge: Cambridge University Press.

Chonoles, Michael Jesse and James A. Schardt. (2003). UML 2 for Dummies. New York: Wiley Publishing, Inc.

Kadir, Abdul. (2003). Pengenalan Sistem Informasi. Yogyakarta: Andi Offset.

Olson, Reuben M and Steven J. Wright (1993). Dasar-Dasar Mekanika Fluida Teknik. Jakarta: PT. Gramedia Pustaka Utama.

Bambang Triatmodjo Prof.Dr.Ir.CES.DEA. 2003. Hidrolika I & II . Beta Offset.

Soewarno.2000 Hidrologi Operasional PT.Citra Aditya Bakti.

Fox, W.Robert, and Mc Donald, Alan T, 1998. Introductions to Fluid Mechanics, 5th edition, John Wiley and Sons, Inc., Canada.

Munson, Bruce R., Young, Donald F., and Okiishi, Theodore H. 2003. Mekanika Fluida Jilid 2. Jakarta : Erlangga.

H. Shames Irving, 2005. Mechanis of Fluids, 4th edition, Mc Graw Hill White, Frank M. 2003. Fluid Mechanics Fifth Edition. University Rhode

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Mekanika fluida adalah disiplin ilmu bagian dari bidang mekanika terapan yang mengkaji perilaku dari zat – zat cair dan gas dalam keadaan diam ataupun bergerak. Bidang mekanika ini jelas mencakup berbagai persoalan yang sangat bervariasi, mulai dari kajian mengenai aliran darah di saluran–saluran kapiler (yang hanya berdiameter beberapa micron) sampai pada kajian aliran minyak mentah yang melewati Alaska melalui pipa berdiameter 4ft sepanjang 800 mil.

Pipa biasanya memiliki penampang melintang berbentuk lingkaran yang digunakan untuk mengalirkan fluida dengan tampang aliran penuh (Triatmojo 1996 : 25). Fluida yang dialirkan melalui pipa bisa berupa zat cair atau gas dan tekanan bisa lebih besar atau lebih kecil dari tekanan atmosfer. Apabila zat cair di dalam pipa tidak penuh maka aliran termasuk dalam aliran saluran terbuka atau karena tekanan di dalam pipa sama dengan tekanan atmosfer, aliran temasuk dalam pengaliran terbuka. Karena mempunyai permukaan bebas, maka fluida yang dialirkan adalah zat cair. Tekanan dipermukaan zat cair disepanjang saluran terbuka adalah tekanan atmosfer.

Dalam analisis pipa kususnya pipa hubungan seri perlu ditinjau tinggi energi, debit aliran, kecepatan aliran, kehilangan energi sekunder, dan karakteristik pipa. Sekarang ini analisis pada pipa hubungan seri masih dilakukan dengan cara manual sehingga memakan waktu yang cukup

2

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang, maka perumusan masalah yang akan diteliti adalah bagaimana membuat aplikasi analisis pipa hubungan seri secara terkomputerisasi.

1.3 Tujuan Pembahasan

Dari permasalahan yang dikemukan, tujuan yang ingin dicapai adalah membuat aplikasi analisis pipa hubungan seri secara terkomputerisasi agar dapat melakukan perhitungan dengan cepat dan akurat

1.4 Ruang Lingkup Kajian

Untuk memfokuskan penelitian pada Tugas Akhir ini maka pembahasan dibatasi sebagai berikut:

1. Digunakan pipa tipe PVC dengan diameter pipa 5”, 6”, 8”, dan 10”. 2. Jumlah Pipa yang digunakan minimal 2 Pipa dan maksimal 4 Pipa. 3. Pipa PVC dianggap pipa halus (smooth pipe) yang memiliki rentang

koefisien gesekan 0,0015 – 0,009 sehingga koefisien gesekan yang digunakan yaitu 0,0067, 0,007, dan 0,0078.

4. Pada Sambungan pipa ditentukan terjadi perubahan diameter pipa secara mendadak.

5. Jenis cairan yang digunakan adalah air.

6. Suhu cairan yang digunakan adalah 4oC dengan massa jenis cairan 1000 kg/m3.

7. Tekanan pada sambungan Pipa tidak dihitung atau diabaikan. 8. Aliran pada pipa dianggap linear atau laminer.

1.5 Sumber data

Sumber data untuk penelitian ini diperoleh berdasarkan litelatur dari buku dan internet.

1.6 Sistematika Penulisan

Secara garis besar laporan kerja praktek ini terdiri dari tiga bagian, yaitu bagian awal, isi, dan akhir.

Bagian awal berisi halaman judul, lembar pengesahan, kata pengantar, lembar pernyataan persetujuan publikasi karya ilmiah, surat pernyataan orisinalitas karya, abstrak, daftar isi, daftar gambar, daftar tabel, dan daftar lampiran.

Bagian isi terdiri enam bab yaitu: Bab I Pendahuluan

Pada bab ini akan dibahas secara singkat mengenai latar belakang, rumusan masalah, tujuan pembahasan, ruanglingkupkajian, sumber data, dan sistematika penulisan secara global.

Bab II Landasan Teori

Pada bab ini akan diuraikan mengenai landasan teorotis tentang tujuan pelaporan. Kemudian dibahas juga mengenai unsur-unsur serta teori-teori yang terlibat dalam pembuatan sistem berbasis desktop.

Bab III Analisis dan Perancangan Sistem

Pada bab ini, akan dibahas mengenai Proses Bisnis, Entity

Relationship Diagram dan Entity Relation To Table, Use Case

4

Bab V Evaluasi

Pada bab ini, akan diperlihatkan pengujian sistem oleh target

userdan pembahasan hasil kuesioner. Bab VI Penutup

Bab ini berisi simpulan dan saran-saran yang berguna unruk pengembangan penelitian berikutnya.

6.1 Simpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pengujian dapat disimpulkan sebagai berikut:

1. Aplikasi Analisis perhitungan Pipa Seri bekerja dengan cara mengolah data-data mengenai karakteristik pipa, jenis cairan, suhu cairan, dan masalah dengan berbagai tampilan.

2. Keuntungan dengan adanya aplikasi analisis pipa hubungan seri ini adalah untuk membantu perhitungan dalam perkuliahan mekanika fluida.

3. Pemilihan Diameter dan Panjang Pipa mempengaruhi besarnya kehilangan energi primer dan sekunder, dan juga mempengaruhi besarnya Debit aliran dan Kecepatan aliran pada rangkaian Pipa .

4. Penentuan kombinasi pemasangan Pipa berdasarkan Diameter Pipa seperti Besar – Kecil, ataupun Kecil – Besar mempengaruhi besarnya kehilangan energi primer dan sekunder, dan juga mempengaruhi besarnya Debit aliran dan Kecepatan aliran pada rangkaian Pipa.

5. Perbedaan hasil perhitungan antara perhitungan manual dan perhitungan aplikasi sangat kecil yaitu kurang dari 1% sehingga tidak mempengaruhi perhitungan secara keseluruhan dan dapat diabaikan.

DAFTAR PUSTAKA

Ambler, Scott W. (2004). Agile Model Driven Development with UML 2. Cambridge: Cambridge University Press.

Chonoles, Michael Jesse and James A. Schardt. (2003). UML 2 for

Dummies. New York: Wiley Publishing, Inc.

Kadir, Abdul. (2003). Pengenalan Sistem Informasi. Yogyakarta: Andi Offset.

Olson, Reuben M and Steven J. Wright (1993). Dasar-Dasar Mekanika Fluida Teknik. Jakarta: PT. Gramedia Pustaka Utama.

Bambang Triatmodjo Prof.Dr.Ir.CES.DEA. 2003. Hidrolika I & II . Beta Offset.

Soewarno.2000 Hidrologi Operasional PT.Citra Aditya Bakti.

Fox, W.Robert, and Mc Donald, Alan T, 1998. Introductions to Fluid

Mechanics, 5th edition, John Wiley and Sons, Inc., Canada.

Munson, Bruce R., Young, Donald F., and Okiishi, Theodore H. 2003.

Mekanika Fluida Jilid 2. Jakarta : Erlangga.

H. Shames Irving, 2005. Mechanis of Fluids, 4th edition, Mc Graw Hill White, Frank M. 2003. Fluid Mechanics Fifth Edition. University Rhode