sistem aliran tertutup (paper praktikum mekanika fluida kelompok 1) teknik pertanian unsri
Post on 28-Jul-2015
1.156 Views
Preview:
TRANSCRIPT
PAPER PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDASISTEM ALIRAN TERTUTUP
“ PENGARUH PEMBELOKAN (ELBOW) TERHADAP KEHILANGAN ENERGI PADA SALURAN PIPA GALVANIS ”
DISUSUN OLEH :
FEBRI IRAWAN ( 05091002006 )
SEPTI EFRIKA SARI ( 05091002011 )
NOVITA SARI INDAWAN ( 05091002022 )
AFFAN BUDIAWAN ( 05091002002 )
AHMAD ARTANTO ( 05091002040 )
DERY SAPUTRA ( 05071006035 )
DITO GUSTIANTO ( 05061006017 )
KELOMPOK 1
PROGRAM STUDI TEKNIK PERTANIAN
JURUSAN TEKNOLOGI PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SRIWIJAYA
INDERALAYA
2010
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Tuhan yang telah menolong hamba-Nya menyelesaikan
Paper ini dengan penuh kemudahan. Tanpa pertolongan Dia mungkin penyusun tidak
akan sanggup menyelesaikan dengan baik.
Paper ini disusun agar pembaca dapat memperluas ilmu tentang mekanika
fluida, yang kami sajikan berdasarkan dari berbagai sumber. Paper ini di susun oleh
penyusun dengan berbagai rintangan. Baik itu yang datang dari diri penyusun
maupun yang datang dari luar. Namun dengan penuh kesabaran dan terutama
pertolongan dari Tuhan akhirnya paper ini dapat terselesaikan.
Paper ini memuat tentang “PENGARUH PEMBELOKAN (ELBOW)
TERHADAP KEHILANGAN ENERGI PADA SALURAN PIPA GALVANIS ”.
Walaupun paper ini mungkin kurang sempurna tapi juga memiliki detail yang
cukup jelas bagi pembaca.
Semoga paper ini dapat memberikan wawasan yang lebih luas kepada
pembaca. Walaupun paper ini memiliki kelebihan dan kekurangan. Penyusun mohon
untuk saran dan kritiknya. Terima kasih.
Palembang, 03 Desember 2010
Penyusun
DAFTAR ISI
COVER…..………………………………………………………..........................….1
KATA PENGANTAR…………………………………………………………….….2
DAFTAR ISI ……………………………………………...……………………….…3
BAB I PENDAHULUAN ……………………………..…………………………..…4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA…………………………………………….……….8
BAB III PEMBAHASAN……………………………………………….….………32
BAB IV PENUTUP…………………………………………………………………48
DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………………….50
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sistem jaringan pipa digunakan oleh perusahaan- perusahan sebagai
pendistribusian air minum, minyak maupun gas bumi. Demikian juga dengan
keperluan air pada rumah tangga, sistem jaringan pipa ini paling banyak
digunakan baik untuk penyaluran air bersih maupun sanitasi.
Jaringan pipa air bersih atau instalasi air bersih adalah suatu jaringan pipa
yang digunakan untuk mengalirkan atau mendistribusikan air, baik itu dari sumber
air ke penampungan air maupun dari provider ke konsumen. Dimana pada aliran
normal terjadi karena adanya perbedaa n tinggi tekanan/perbedaan elevasi muka
air. Sedangkan pada aliran mekanik digunakan pompa air, sehingga dapat
mengalirkan air dari tempat yang rendah ke tempat yang lebih tinggi.
Pipa yang paling banyak digunakan adalah pipa besi (galvanis) dimana
pipa galvanis, lebih kuat, tahan terhadap temperatur tinggi, tidak mudah pecah
atau bocor dan mudah dipasang, serta tahan lama. Pipa ini tersedia dipasaran
dengan berbagai merek baik yang diproduksi oleh industri dalam negeri maupun
dari produk impor.
Pada aliran air salah satu gangguan atau hambatan yang sering terjadi dan
tidak dapat diabaikan pada aliran air yang menggunakan pipa adalah kehilangan
energi akibat gesekan (mayor lose) dan minor lose (adanya perubahan arah,
perubahan penampang serta gangguan- gangguan lain yang mengganggu aliran
normal. Hal ini menyebabkan energi aliran air semakin lemah dan mengeci).
Kebutuhan air yang harus dipenuhi akan menentukan ukuran dan tipe
sistem distribusi yang di inginkan misalnya dipakai kebutuhan 1000 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.
Panjangnya jarak tempuh pendistribusian air, mengakibatkan timbulnya
pemasalahan pada perencanaan instalasi perpipaan, diantaranya adanya kontur
tanah/lahan yang tidak rata, gedung- gedung, jalan raya, serta instalasi-instalasi
lainnya. Untuk itu perlu pembelokan arah pipa agar tidak mengganggu instalasi-
instalasi lainnya.
Akibat sambungan dan pembelokan serta kurangnya perawatan dan akibat
umur pipa akan timbul permasalahan pada aliran seperti adanya : 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) , dan masih banyak permasalahan lainnya.
Kehilangan energi akibat perubahan arah pada pipa dibedakan menjadi 2
(dua) yaitu pembelokan karena adanya sambungan yang terkesan tiba-tiba/tajam,
pembelokan ini disebut Elbow dan pembengkokan secara berangsur -angsur
pembengkokan ini disebut Bends. Perbedaan kedua perubahan arah itu bisa dilihat
pada gambar berikut ini.
Gambar 1.1 Perubahan Arah Pada Pipa
Elbow adalah pembelokan yang biasanya terjadi diakibatkan adanya
sambungan pipa, sambungan yang dipakai adalah fitting /keni. Fitting yang biasa
dijual dipasaran adalah sudut 45o dan 90o.
1.2 Permasalahan
Akibat perubahan arah pipa, maka banyak permasalahan baru yang timbul
diantaranya adalah permasalahan yang diangkat dalam penelitian ini yaitu
bagimana pengaruh kehilangan energi akibat dari pembelokan tersebut?
1.3 Batasan Masalah
Dalam penelitian ini hanya akan diteliti kehilangan energi pada
pembelokan fitting elbow 45o dan elbow 90o , dengan menggunakan alat
pengukur kehilangan energi (apparatus fluid friction ) yang terbuat dari pipa
galvanis berdiameter ¾” yang dijual di pasaran. Adapun tempat penelitian
dilakukan di laboratorium hidrolika Unnes dan Polines.
1.4 Tujuan
Tujuan dari paper ini, yaitu :
1. Mengetahui pengaruh pembelokan (elbow) terhadap kehilangan energi
pada saluran pipa galvanis berdiameter ¾” dengan sudut 45o dan 90o.
2. Mengetahui besarnya kehilangan energi akibat pembelokan tersebut pada
masing-masing elbow 45o dan 90o.
1.5 Penegasan Istilah
Untuk menghindari adanya salah penafsiran dari maksud judul dari skripsi
ini, maka perlu adanya penegasan istilah pada judul sebagaimana berikut :
1.5. 1 Pengaruh
Menurut Winarno (1990:52), pengaruh adalah perubahan yang terjadi pada
suatu benda akibat suatu perlakuan tertentu terhadap benda itu. Dalam penelitian
ini yang dimaksud pengaruh adalah perubahan pembelokan terhadap kehilangan
energi pada saluran pipa galvanis berdiameter ¾” pada pembelokan dengan sudut
45o dan 90o.
1.5. 2 Pembelokan
Pembelokan (elbow ) merupakan perubahan arah dikarenakan adanya
sambungan pada instalasi perpipaan yang terlihat menyiku ataupun patahan pada
pipa, bukan perubahan arah secara berangsur-angsur. Perubahan arah pipa yang
diteliti yaitu pembelokan (elbow) 45o dan 90o.
1.5. 3 Kehilangan Energi
Kehilangan Energi (head lose ) adalah adanya energi yang berkurang pada
aliran air dalam saluran tertutup. Adapun yang dimaksud kehilangan energi dalam
penelitian ini adalah kehilangan energi sekunder akibat pengaruh pembelokan.
1.5. 4 Saluran Pipa
Saluran pipa merupakan saluran tertutup aliran fluida dengan tampang
aliran penuh. Perbedaan mendasar dengan saluran terbuka adalah adanya
permukaan bebas berupa udara pada saluran terbuka. Saluran terbuka mempunyai
kedalaman air 'y' sedang pada pipa air tersebut ditransformasikan berupa 'p/?'.
1.5. 5 Pipa Galvanis
Pipa galvanis adalah saluran tertutup yang biasanya berpenampang
lingkaran terbuat dari bahan besi tuang yang digunakan untuk mengalirkan zat
cair atau gas di bawah tekanan (Triatmojo, 1996:5 8).
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Landasan Teori
2.1 .1 Fluida
Fluida adalah zat cair yang bisa mengalir menempati ruangan, mempunyai
partikel yang mudah bergerak dan berubah bentuk tanpa pemisahan massa
(Triatmodjo, 1993:9). Tahanan fluida terhadap perubahan bentuk sangat kecil,
sehingga fluida dapat dengan mudah mengikuti bentuk dan ruang serta tempat
yang membatasinya. Pada fluida kental (viscous) maupun fluida cair (liquid )
apabila ada gaya geser yang bekerja padanya akan mengalami pergerakan antara
satu bagian terhadap bagian lainnya. Ini berarti bahwa fluida tida k dapat menahan
gaya geser.
Fluida dibagi menjadi 2 (dua) macam yaitu zat cair dan gas. Zat cair
terlihat memiliki volume tertentu, dan dapat berubah bentuk mengikuti ruang yang
di tempatinya. Zat ini memerlukan perubahan tekanan dan temperatur yang besar
untuk memperoleh perubahan volume yang mudah terlihat. Adapun gas akan
selalu mengisi tempatnya betapapun besarnya volume pada temperatur dan
tekanan tertentu.
Zat cair dan gas mempunyai sifat-sifat yang sama, yang antara lain adalah:
(1) kedua zat ini tidak melawan perubahan bentuk, (2) keduanya juga tidak
mengadakan reaksi terhadap gaya geser, yaitu gaya yang sejajar dengan
permukaan lapisan- lapisan fluida yang mencoba untuk menggeser lapisan-
lapisan tersebut terhadap yang lainnya. Oleh karena itu apabila ada sentuhan
sedikit saja, dua lapisan yang saling berdampingan akan bergerak antara satu
terhadap yang lainnya.
2.1 .2 Aliran Pada Saluran Tertutup
Saluran tertutup atau saluran pipa biasanya digunakan untuk mengalirkan
fluida di bawah tekanan atmosfer (tampang aliran penuh), karena apabila tekanan
di dalam pipa sama dengan tekanan atmosfer (zat cair di dalam pipa tidak penuh),
maka aliran termasuk dalam pengaliran terbuka. Fluida yang dialirkan melalui
pipa bisa berupa zat cair atau gas dan tekanan bisa lebih besar atau lebih kecil dari
tekanan atmosfer. Tekanan atmosfer adalah tekanan dipermukaan zat cair di
sepanjang saluran terbuka.
Pada pipa yang alirannya tidak penuh dan masih ada rongga yang berisi
udara maka sifat dan karakteristik alirannya sama dengan aliran pada saluran
terbuka (Kodoatie, 2002:215). Contoh di lapangan adalah aliran air pada gorong-
gorong, dimana air hanya mengalir pada bagian bawah/tidak penuh pada pipa.
Pada kondisi air penuh, desainnya harus mengikuti kaidah aliran pada pipa,
namun bilamana aliran air pada gorong-gorong didesain tidak penuh maka sifat
alirannya adalah sama dengan aliran pada saluran terbuka.
Zat cair riil didefinisikan sebagai zat yang mempunyai kekentalan,
berbeda dengan zat cair ideal yang tidak mempunyai keke ntalan. Kekentalan
disebabkan karena adanya sifat kohesi antara partikel zat cair. Karena adanya
kekentalan zat cair maka terjadi perbedaan kecepatan partikel dalam medan aliran.
Partikel zat cair yang berdampingan dengan dinding batas akan diam
(kecepatan nol) sedang yang terletak pada suatu jarak tertentu dari dinding akan
bergerak. Perubahan kecepatan tersebut merupakan fungsi jarak dari dinding
batas. Aliran zat cair riil disebut juga aliran viscous.
2.1. 1. 1 Hukum Newton Tentang Kekentalan Zat Cair
Kekentalan zat cair menyebabkan terbentuknya gaya- gaya geser antara 2
(dua) elemen. Keberadaan kekentalan ini menyebabkan terjadinya kehilangan
energi selama pengaliran atau diperlukan energi untuk menjamin adanya
pengaliran.
Hukum Newton tentang kekentalan menyatakan bahwa tegangan geser
antara 2 (dua) partikel zat cair yang berdampingan adalah sebanding dengan
perbedaan kecepatan dari kedua partikel (gradien kecepatan) seperti terlihat pada
gambar 2.1 yang berbentuk :
.................................................................................... (2.1)
Dengan = tegangan geser, µ = viskositas molekuler dinamik
Gambar 2.1 Definisi Tegangan Geser. (T riatmojo, 1996:2)
Seperti yang ditunjukan oleh persamaan (2.1) dan gambar (2.1), apabila 2
(dua) elemen zat cair yang berdampingan dan bergerak dengan kecepatan berbeda,
elemen yang lebih cepat akan diperlambat dan yang lebih lambat akan dipercepat.
Tegangan geser ? pada lapis 1 (satu) bagian bawah mempunyai arah ke kiri
karena bagian tersebut tertahan oleh lapis dibawahnya yang mempunyai kecepatan
lebih rendah. Sedangkan lapis 2 (dua) bagian atas bekerja tegangan geser dalam
arah ke kanan karena bagian tersebut tertarik oleh lapis di atasnya yang
mempunyai kecepatan lebih besar.
Pada permukaan antara dinding batas dan aliran zat cair juga terjadi
tegangan geser dengan arah berlawanan dengan arah aliran. Tegangan geser pada
dinding batas ini cukup besar karena gradien kecepatan di daerah tersebut sangat
besar.
2.1. 1. 2 Aliran Laminer dan Turbulen
Pada aliran viskos ada aliran laminer dan turbulen. Dalam aliran laminer
partikel- partikel zat cair bergerak teratur mengikuti lintasan yang saling sejajar
tanpa ada kecenderungan pada gerakan memutar. 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
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.
Pada aliran turbulen gerak partikel- partikel zat cair tidak t eratur. Aliran ini
terjadi apabila kecepatan besar dan kekentalan zat cair kecil.
2.1. 1. 3 Percobaan Osborn Reynolds
Pada tahun 1884 Osborn Reynolds melakukan percobaan
untuk menunjukkan sifat-sifat aliran laminer dan aliran turbulen. Alat yang
digunakan terdiri dari pipa kaca yang dapat melewatkan air dengan berbagai
kecepatan (gambar 2.2). Aliran tersebut diatur oleh katub A. Pipa kecil B yang
berasal dari tabung berisi zat warna C. Ujung yang lain berada pada lubang masuk
pipa kaca.
Gambar 2.2 Alat Osborn Reynolds. (Triatmojo, 1996:3)
Reynolds menunjukkan bahwa kecepatan aliran yang kecil di dalam aliran
kaca, zat warna akan mengalir dalam suatu garis lurus seperti benang yang sejajar
dengan sumbu pipa. Apabila katub dibuka sedikit, kecepatan akan bertambah
besar dan benang warna mulai berlubang yang akhirnya pecah dan menyebar pada
seluruh aliran dalam pipa (Gambar 2.3).
Gambar 2.3. (a) Aliran Laminer, (b) Kritik, dan (c) Turbulen. (Triatmojo,
1996:4)
Kecepatan rata -rata pada benang warna mulai pecah disebut kecepatan
kritik. Penyebaran dari benang warna disebabkan oleh percampuran dari partikel-
partikel zat cair selama pengaliran. Dari percobaan tersebut dapat disimpulkan
bahwa pada kecepatan kecil, percampuran tidak terjadi dan partikel- partikel zat
cair bergerak dalam lapisan- lapisan yang sejajar, dan menggelincir terhadap
lapisan di sampingnya. Keadaan ini disebut aliran laminer. Pada kecepatan yang
lebih besar, benang warna menyebar pada seluruh penampang pipa, dan terlihat
bahwa percampuran dari partikel- partikel zat cair terjadi, keadaan ini disebut
aliran turbulen.
Reynolds menunjukkan bahwa aliran dapat diklasifikasikan berdasarkan
suatu angka tertentu. Angka tersebut diturunkan dengan membagi kecepatan
aliran di dalam pipa dengan nilai , ?/?D yang disebut dengan angka Reynolds.
Angka Reynolds mempunyai bentuk berikut ini:
dengan V = kecepatan , D = diameter pipa, v (nu) adalah kekentalan kinematik.
Dari percobaan yang dilakukan untuk aliran air melalui pipa dapat
disimpulkan bahwa pada angka Reynolds rendah gaya kental dominan sehingga
aliran adalah laminer. Dengan bertambahnya angka Reynolds baik karena
bertambahnya kecepatan atau berkurangnya kekentalan zat cair atau bertambah
besarnya dimensi medan aliran (pipa), akan bisa menyebabkan kondisi aliran
lamin er menjadi tidak stabil. Sampai pada suatu angka Reynolds di atas nilai
tertentu aliran berubah dari laminer menjadi turbulen.
Berdasarkan pada percobaan aliran di dalam pipa, Reynolds menetapkan
bahwa untuk angka Reynolds di bawah 2000, gangguan aliran da pat diredam oleh
kekentalan zat cair, dan aliran pada kondisi tersebut adalah laminer. Aliran akan
turbulen apabila angka Reynolds lebih besar dari 4000. Apabila angka Reynolds
berada diantara kedua nilai tersebut 2000<Re<4000 aliran adalah transisi. Angka
Reynolds pada kedua nilai di atas (Re=2000 dan Re=4000) disebut dengan batas
kritik bawah dan atas.
2.1. 1. 4 Hukum Tekanan Gesek
Reynolds menetapkan hukum tekanan gesek dengan
melakukan pengukuran kehilangan energi di dalam beberapa pipa dengan
panjang ber beda dan untuk berbagai debit aliran. Percobaan tersebut
memberikan hasil berupa suatu grafik hubungan antara kehilangan energi hf
dan kecepatan aliran V. Gambar 2.4 Menunjukkan kedua hubungan tersebut
yang dibuat dalam skala logaritmik untuk diameter tert entu.
Gambar 2.4. Grafik Kehilangan Energi-Kecepatan. (Triatmojo, 1996:5)
Bagian bawah dari grafik merupakan garis lurus, dengan kemiringan 45º,
yang menunjukkan bahwa hf sebanding dengan V, yang merupakan sifat aliran
laminer. Sedang bagian atas merupakan garis lurus dengan kemiringan n, dengan n
antara 1,75 dan 2,0 yang tergantung pada nilai Re dan kekasara n pipa. Hal ini
menunjukkan bahwa h f sebanding dengan Vn , nilai pangkat yang besar
berlaku untuk pipa kasar sedang yang kecil untuk pipa halus. Grafik tersebut
di atas menu njukkan bahwa kehilangan energi pada aliran turbulen lebih besar
dari aliran laminer. Hal ini disebabkan karena adanya turbulensi yang dapat
memperbesar kehilangan energi.
2.1. 1. 5 Aliran Laminer dalam Pipa
Dalam aliran laminer partikel- partikel zat cair bergerak teratur mengikuti
lintasan yang saling sejajar. Aliran laminer lebih mudah terjadi bila kecepatan
aliran relatif kecil sedangkan viskositas cairan besar dan pengaruh kekentalan
cukup dominan dibandin gkan dengan kecepatan aliran, sehingga partikel- partikel
zat cair akan bergerak teratur menurut lintasan lurus.
Secara matematis aliran laminer akan terjadi bila perbandingan
momentum dan gaya viskos ada di bawah 2000, atau yang lebih dikenal dengan
bilangan Reynolds (Re) < 2000.
Kehilangan energi selama pengaliran melalui pipa diturunkan dengan menggunakan
gambar 2.5, kehilangan energi pada pengaliran antara titik 1 dan 2 adalah :
.................................................... (2.3)
Karena V1 = V2, maka :
.................................................................(2.4)
Apabila nilai ? P dari persamaan disubstitusikan ke dalam bentuk di atas,
akan diperoleh :
........................................................................ (2.5)
........................................................................ (2.6)
dengan v (nu) adalah kekentalan kinematik
Gambar 2.5. Kehilangan Energi. (Triatmojo, 1996:11)
Persamaan ini dikenal sebagai persamaan Poiseuille. Satu hal yang perlu
diperhatikan adalah bahwa aliran laminer tidak dipengaruhi oleh bidang batas atau
kekasaran dinding. Gambar 2.6 menunjukkan distribusi kecepatan dan tegangan
geser di dalam pipa lingkaran. Tegangan geser pada dinding pipa biasanya diberi
notasi t 0.
Gambar 2.6 Distribusi Kecepatan dan Tegangan Geser. (Triatmojo, 1996:12)
2.1. 1. 6 Aliran Turbulen dan Tegangan Reynolds
Turbulensi adalah gerak partikel zat cair yang tidak teratur. Turbulensi
ditimbulkan oleh gaya -gaya viskos dan gerak lapis zat cair yang berdampingan
pada kecepatan berbeda. Aliran turbulen akan terjadi pada bilangan Reynolds (Re)
lebih besar dari 4000. Analisa teoritis persamaan kehilangan energi pada aliran
turbulen (Re > 4000) akan lebih sulit dibandingkan yang terjadi pada aliran
laminer. Hal ini disebabkan adanya ketidakteraturan aliran turbulen. Faktor
gesekan f dapat diturunkan secara matematis untuk aliran laminer, tetapi belum
ada hubungan matematis yang sederhana untuk aliran turbulen. Untuk pipa- pipa
halus dan kasar hukum- hukum tahanan universal dapat diturunkan dari :
........................................................................ (2.7)
dengan:
f = faktor gesek
t0 = tegangan geser pada dinding pipa
? = kerapatan air (density )
V = kecepatan aliran
Untuk menentukan tegangan geser yang ditimbulkan oleh turbulensi,
dipandang aliran zat cair melalui elemen dengan luas dA (lihat gambar 2.7)
Gambar 2.7 Transfer Momentum dalam Aliran Zat Cair. (Triatmojo, 1996:18)
Pada gambar 2.7, v' adalah kecepatan tegak lurus dA dan u' adalah
fluktuasi kecepatan atau perbedaan kecepatan pada kedua sisi luasan. Massa zat
cair yang melalui dA dalam satu satuan waktu adalah:
dM = ?v'dA
dengan menggunakan persamaan momentum:
dF = dM du
atau :
dF = ?v'dAu'
Tegangan geser t karena fluktuasi turbulen diperoleh dengan membagi
persamaan di atas dengan dA:
Atau : ........................................................................(2.8)
Tegangan geser yang diberikan oleh persamaan (2.8) dikenal sebagai
tegangan Reynolds.
2.1. 1. 7 Kekasaran Permukaan
Pada zat cair ideal, aliran melalui bidang batas mempunyai distribusi
kecepatan merata. Sedang pada zat cair riil, karena adanya pengaruh kekentalan,
kecepatan di daerah dekat bidang batas mengalami perlambatan dan pada bidang
batas kecepatan adalah nol. Lapisan zat cair di dekat bidang batas di mana
pengaruh kekentalan dominan disebut dengan lapis batas.
Konsep adanya sub lapis laminer di dalam lapis batas pada aliran turbulen
dapat digunakan untuk menjelaskan perilaku kekasaran permukaan. Apabila
permukaan bidang batas dibesarkan, akan terlihat bahwa permukaan tersebut tidak
halus seperti yang ditunjukkan dalam gambar 2.8 Tinggi efektif ketidakteraturan
permukaan yang membentuk kekasaran disebut dengan tinggi kekasaran k.
Perbandingan antara tinggi kekasar an dan jari- jari hidraulis (k/R) atau diameter
pipa (k/D) disebut dengan kekasaran relatif.
Pada gambar 2.8.a tinggi kekasaran lebih kecil dari sub lapis laminer
(k<dL ) sehingga ketidakteraturan permukaan akan sedemikian kecil sehingga
kekasaran akan selur uhnya terendam di dalam lapis laminer. Dalam hal ini
kekasaran tidak mempunyai pengaruh terhadap aliran di luar sub lapis laminer,
dan permukaan batas tersebut dengan hidaulis licin.
Pada gambar 2.8.b tinggi kekasaran berada di daerah transisi (dL<k<dT ),
dan aliran adalah dalam kondisi transisi.
Pada gambar 2.8.c tinggi kekasaran berada di luar lapis transisi (k>dT ),
maka kekasaran permukaan akan berpengaruh di daerah turbulen sehingga
mempengaruhi aliran di daerah tersebut. Permukaan ini disebut hidraulis kasar
Gambar 2.8 Pengaruh Kekasaran Pada Sub Lapis. (Triatmojo, 1996:22)
2.1 .3 Kehilangan Energi (Head Lose)
Zat cair yang ada di alam ini mempunyai kekentalan, meskipun demikian
dalam berbagai perhitungan mekanika fluida ada yang dikenal atau dianggap
sebagai fluida ideal. Menurut Triatmojo (1996:1), adanya kekentalan pada fluida
akan menyebabkan terjadinya tegangan geser pada waktu bergerak. Tegangan
geser ini akan merubah sebagian energi aliran menjadi bentuk energi lain seperti
panas, suara dan sebagainya. Pengubahan bentuk energi tersebut menyebabkan
terjadinya kehilangan energi.
Secara umum di dalam suatu instalasi jaringan pipa dikenal dua macam
kehilangan energi :
2.1. 2. 1 Kehilangan Energi Akibat Gesekan
Kehilangan energi akibat gesekan disebut juga kehilangan energi primer
(Triatmojo, 1996:58) atau Mayor lose (Kodoatie, 2002:245). Terjadi akibat
adanya ke kentalan zat cair dan turbulensi karena adanya kekasaran dinding batas
pipa dan akan menimbulkan gaya gesek yang akan menyebabkan kehilangan
energi di sepanjang pipa dengan diameter konstan pada aliran seragam.
Kehilangan energi sepanjang satu satuan panja ng akan konstan selama
kekasaran dan diameter tidak berubah.
2.1. 2. 2 Kehilangan Energi Akibat Perubahan Penampang dan Aksesoris.
Kehilangan energi akibat perubahan penampang dan aksesoris lainnya
disebut juga kehilangan energi secunder (Triatmojo, 1996:58) atau minor lose
(Kodoatie, 2002:245). Misalnya terjadi pada perubahan arah seperti pembelokan
(elbow), bengkokan (bends), pembesaran tampang (expansion ), serta pengecilan
penampang (contraction). Kehilangan energi sekunder atau minor lose ini akan
mengakibatkan adanya tumbukan antara partikel zat cair dan meningkatnya
gesekan karena turbulensi serta tidak seragamnya distribusi kecepatan pada suatu
penampang pipa. Adanya lapisan batas terpisah dari dinding pipa maka akan
terjadi olakan atau pusaran air. Adanya olakan ini akan mengganggu pola aliran
laminer sehingga akan menaikkan tingkat turbulensi.
Pada aliran laminer akan terjadi bila bilangan Reynolds (Re) < 2000,
dengan persamaan kehilangan energi pada aliran laminer sepanjang pipa L
menurut Hagen-Poseuille adalah sebagai berikut:
........................................................................ (2.9)
Persamaan tersebut dapat ditulis dalam bentuk :
........................................................................
(2.10)
Persamaan di atas dapat ditulis dalam bentuk persamaan Darcy-Weisbach.
........................................................................ (2.11)
Dengan : f = faktor gesek Re = angka Reynolds
2.1 .4 Pipa Halus
Koefisien gesekan pipa tergantung pada parameter aliran, apabila pipa
adalah hidrolis halus parameter tersebut adalah kecepatan aliran diameter pipa
dan kekentalan zat cair dalam bentuk angka Reynolds. Berdasarkan penelitian
yang dilakukan Blasius, mengemukakan bahwa rumus gesekan f untuk pipa halus
dalam bentuk :
Dari persamaan empiris koefisien gesekan te rsebut di atas akan dapat
dihitung kehilangan energi di sepanjang pipa berdasar persamaan Darcy-
Weisbach.
Sedangkan percobaan Nikuradse memberikan persamaan yang agak
berbeda dengan Blasius. Persamaan tersebut adalah :
........................................................................ (2.12)
2.1 .5 Pipa Kasar
Tahanan pada pipa kasar lebih besar dari pada pipa halus, untuk pipa halus
nilai f hanya bergantung pada angka Reynolds. Untuk pipa kasar nilai f tidak
hanya tergantung angka Reynolds, tetapi juga pada sifat-sifat dinding pipa yaitu
kekasaran relatif k/D, atau
dengan k = kekasaran dinding pipa, D = diameter pipa.
Nikuradse melakukan percobaan tentang pengaruh kekasaran pipa.
Percobaan tersebut meliputi daerah aliran laminer dan turbulen sampai pada angka
Reynolds Re = 106, dan untuk enam kali percobaan dengan nilai k/D (kekasaran
relatif) yang bervariasi antara 0,0333 sampai 0,000985. Hasil percobaan
merupakan hubungan antara f, Re, dan k/D seperti gambar di bawah ini.
Gambar 2.9 Hasil Percobaan Nikuradse
2.14. 1 Daerah I
Daerah I merupakan daerah aliran laminer di mana Re < 2000. Hubungan
antara f dan Re merupakan garis lurus (kemiringan 45º untuk skala horizontal dan
vertikal yang sama), dan tidak dipengaruhi oleh kekasaran pipa. Di daerah ini
koefisien gesekan diberikan oleh persamaan
2.14. 2 Daerah II
Daerah ini antara Re = 2000 dan Re = 4000, yang merupakan daerah tidak
stabil di mana aliran berubah dari laminer ke turbulen atau sebaliknya. Aliran
tidak banyak dipengaruhi oleh kekasaran pipa.
2.14. 3 Daerah III
Daerah ini merupakan daerah aliran turbulen di mana kekasaran relatif
pipa mulai berpengaruh pada koefisien gesekan f. Daerah ini dapat dibedakan
menjadi 3 (tiga) sub daerah berikut ini :
1. Sub Daerah Pipa Halus
Daerah ini ditunjukkan oleh garis paling bawah dari gambar 3, yang
merupakan aliran turbulen melalui pipa halus. Koefisien gesekan pipa f
dapat dih itung dengan rumus Blasius.
2. Sub Daerah Transisi
Di daerah sub transisi ini koefisien gesekan tergantung pada angka
Reynolds dan kekasaran pipa. Daerah ini terletak antara garis paling bawah
dan garis terputus dari gambar 3, kekasaran relatif k/D sangat berpengaruh
terhadap nilai f.
3. Sub Daerah Pipa Kasar
Sub daerah ini terletak di atas garis terputus. Apabila angka Reynolds di
atas suatu nilai tertentu, koefisien gesekan tidak lagi tergantung pada
angka Reynolds, tetapi hanya tergantung pada kekasaran relatif. Untuk
suatu nilai k/D tertentu nilai f adalah konstan dan sejajar dengan sumbu
horizontal. Di daerah ini pengaliran adalah turbulen sempurna.
Rumus empiris untuk pipa kasar hasil percobaan Nikuradse adalah :
........................................................................ (2.13)
Untuk aliran di daerah transisi, Colebrook menggabungkan persamaan untuk
pipa halus dan pipa kasar sebagai berikut:
............................................................ (2.14)
Persamaan-persamaan di atas memberikan nilai f dalam suatu persamaan
implisit. Berdasarkan Triatmojo (1996:39) menyatakan bahwa pada tahun 1944
Moody menyederhanakan prosedur hitungan tersebut dengan membuat suatu
grafik berdasarkan persamaan Cole Brook. Grafik tersebut di kenal sebagai grafik
Moody seperti terlihat pada gambar 2.10
Gambar 2.10 Grafik Moody, (Triatmojo, 1996:40)
Grafik tersebut mempunyai empat daerah yaitu daerah pengaliran laminer,
daerah transisi di mana f merupakan fungsi dari angka Reynolds dan kekasaran
dinding pipa (aliran kritis), dan daerah turbulen sempurna di mana nilai f tidak
tergantung pada angka Reynolds tetapi hanya pada kekasaran relatif. Untuk
menggunakan grafik tersebut, nilai k diperoleh dari tabel 2.1. Untuk pipa tua nilai f
dapat jauh lebih besar dari pipa baru, yang tergantung pada umur pipa dan sifat zat
cair yang dialirkan. Untuk pipa kecil, endapan atau kerak yang terjadi dapat
mengurangi diameter pipa. Oleh karena itu diperlukan kecermatan di dalam
menghitung nilai k dan juga f.
Tabel 2.1 Tinggi Kekasaran Pipa
Untuk pengaliran turbulen sempurna, dimana gesekan
berbanding langsung dengan V2 dan tidak tergantung pada angka
Reynolds, nilai f dapat ditentukan berdasarkan kekasaran relatif. Pada umumnya
masalah-masalah yang ada pada pengaliran di dalam pipa berada pada daerah
transisi dimana nilai f ditentukan juga oleh angka Reynolds. Sehingga apabila
pipa mempunyai ukuran dan kecepatan aliran tertentu, maka kehilangan tenaga
akibat gesekan dapat langsung dihitung, tetapi jika diameter atau kecepatan tidak
diketahui maka angka Reynolds juga tidak diketahui. Dengan perubahan ini angka
Reynolds yang besar, perubahan nilai f sangat kecil. Sehingga perhitungan dapat
diselesaikan dengan menentukan secara sembarang nilai angka Reynolds atau f
pada awal hitungan dan dengan cara coba banding (trial and error) akhirnya
dapat dihitung nilai f yang terakhir (yang benar). Oleh karena nilai f berkisar
antara 0,01 dan 0,07, maka yang paling baik adalah menganggap nilai f, dan
biasanya dengan dua (2) atau tiga (3) kali percobaan akan dapat diperoleh nilai f
yang benar.
2.1 .6 Pipa Berubah Arah
Perubahan arah pada pipa (berbelok dan bengkok) dapat menimbulkan
kehilangan energi akibat dari perubahan tersebut, besarnya kehilangan energi ini
tergantung pada sudut perubahan arah pipa.
Kehilangan energi yang diakibatkan adanya perubahan arah adalah
diakibatkan benturan air pada dinding. Kecepatan aliran air awal (V1) berubah
menjadi kecepatan aliran air setelah melalui pembelokan (V2), dimana (V1) lebih
besar dibanding (V2).
Ada perbedaan kehilangan energi akibat gesekan dan akibat perubahan
arah. Pengaruh dari gesekan ataupun benturan air dinding pada keseluruhan
hambatan dinyatakan sama dengan pipa- pipa lurus dengan nilai ? dan dengan
panjang l dari belokan, dimana diukur dari garis sumbu bengkokan.
2.1. 5. 1 Pipa Bengkok (Bends)
Sudut dengan perubahan arah yang terkesan berangsur -angsur (bends),
kehilangan energi tergantung pada perbandingan antara jari- jari belokan dan
diameter pipa. Perubahan arah secara berangsur -angsur (bends) pada pipa dapat
dilihat pada gambar 2.11. Nilai K b untuk berbagai nilai R/D ditunjukkan dalam
tabel 2.2
Gambar 2.11 Pipa Bengkok (Bends). (Krist, 1991:88)
Kehilangan energi karena perubahan arah tercakup dalam bilangan Kb
dimana nilai dari bilangan ini ditentukan oleh jari- jari bengkokan R dan sudut
bengkokan ß (sudut a pada Triatmojo) dari pipa bengkok. Jari- jari belokan
minimal R, yang dianjurkan bagi pipa-pipa yang bengkok dingin oleh mesin, akan
sangat mempengaruhi nilai Kb.
Tabel 2.2 Nilai Kb sebagai fungsi R/D
R/D 1 2 4 6 10 16 20Kb 0,35 0,19 0,17 0,22 0,32 0,38 0,42
Sumber: Triatmojo, 1996: 64
Secara normal nilai Kb , akan menjadi kecil jika jari- jari (R) semakin besar,
yang tergantung pada perbandingan jari- jari bengkokan (diameter dalam)
pipa, secara berturut-turut (R/D).
Tabel 2.3 Jari-Jari Bengkokan Minimum untuk Pipa.
Diameter
luar pipa D
Jari-jari belokan Diameter luar
pipa minimal R (mm) Dl
Jari- jari
belokan
4
6
8
1
0
1
2
10 20
16 22
20 25
25 28
32 30
40 35
5
0
5
0
8
0
8Sumber: Krist, 1991:88
Kehilangan tinggi tekanan dalam pipa- pipa bengkok dapat dianalisis
menggunakan persamaan :
hb = (Kb + ? .L / D) V2 / 2 g (m) ................................ .................. (2.15)
Dengan, L adalah panjang pipa bengkok dan D diameter dalam.
Tabel 2.4 Koefisien Kehilangan Energi Kb Sebagai Fungsi dari d dan R/D
R/D 1 2 3 4 5 6 10Licin d = 15º (pipa)
3
0º
4
0,03
0,06
0,14
0,03
0,06
0,09
0,03
0,055
0,08
0,03
0,055
0,08
0,03
0,05
0,07
0,03
0,05
0,075
0,03
0,05
0,07
Kasar 90º 0,51 0,30 0,27 0,23 0,21 0,18 0,20Sumber: Krist, 1991:88
Koefisien hambatan untuk bengkokan tersusun (Ksb) selalu menjadi 90o
dihitung sebagai berikut:
Belokan setengah lingkaran (180 º) / 2 belokan K sb = 2 K b
2 belokan dalam bidang yang berbeda K sb = 3 K b
Belokan-belokan dalam bentuk S (2 belokan) K sb = 4 K b
a 20º 40º 60º 80º 90ºKb 0,05 0,14 0,36 0,74 0,98
Nilai Kb ini juga dapat digunakan untuk menghitung kehilangan energi pada
belokan/perubahan arah pada selang.
2.1. 5. 2 Pipa Berbelok (Elbow) dan Siku
Gambar. 2.12 Pipa Belok (Elbow) 45o.
Persamaan pada pipa untuk perubahan arah yang terjadi secara tiba –tiba (elbow)
dan siku hampir sama dengan persamaan pada pipa bengkok (bends).
Persamaan untuk kehilangan energi akibat pembelokan ( elbow) pipa lebih
sederhana, yaitu:
Kb adalah koefisien kehilangan energi pada belokan, yang ditunjukkan oleh
tabel 2.5.
Tabel 2.5 Koefisien Kb sebagai fungsi sudut belokan a
Sumber : Triatmojo, 1996:64
Dalam mencari Kb 45o , diperlukan interpolasi dari Tabel 2.5.
Pada pipa - pipa licin dan pipa- pipa kasar dapat digunakan angka angka
kahilangan pada tabel 2.6 berikut:
Tabel 2.6 Angka Hambatan Pipa Licin dan Pipa Kasar
Sudut Belokan Angka Hambatan Kkn Pipa Licin Pipa Kasar
10o
15o
0,03
0,04
0,13
0,04
0,06
0,15
45o 0,24 0,32
60o 0,47 0,68
90o 1,13 1,27
Sumber: Krist,
1991:89
2.1 .7 Penelitian Pipa Galvanis Lurus.
Penelitian yang pernah dilakukan sebelumnya (Kadarisnani, A. 2004:40 -
44), pada pipa galvanis lurus berdiamemeter ½” didapatkan data sebagai berikut:
2.1. 7. 1 Penelitian di Laboratorium Hidrolika Unnes
Pada penelitian 10 (sepuluh) kali percobaan didapatkan seperti terlihat
pada tabel 2.7 berikut.
Tabel 2.7 Data Penelitian pada Instalasi Pipa Lurus dengan Diameter ½”
Perc.Ke
Kehilangan
Energi ?h (m)
Debit Aliran Q
(m3 /detik)
Kecepatan
Aliran v (m/det)
Q Qrata-
rata
v vrata-
rata1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0.198
0.198
0.209
0.197
0.207
0.204
0.203
0.202
0.206
0.198
0.000205
0.000205
0.000223
0.000200
0.000220
0.000210
0.000215
0.000215
0.000218
0.000205
0.00021
2
1.971
1.971
2.025
1.966
2.015
2.001
1.996
1.991
2.010
1.971
1.992
Sumber: Hasil Penelitian Lab. Unnes
Sedangkan hasil pengolahan data penelitian pada instalasi pipa lurus dengan
menggunakan rumus teoritis dapat dilihat pada tabel 2.8 berikut.
Tabel 2.8 Hasil Penelitian pada Instalasi Pipa Lurus dengan Diameter ½
Perc.Ke
Kehilanga
n Energi ?
Debit Aliran
Q (m3
Kecepatan
Aliran
Q Qrata- v vrata-1
2
3
4
5
6
7
8
0.180
0.180
0.190
0.179
0.188
0.186
0.185
0.184
0.000205
0.000205
0.000223
0.000200
0.000220
0.000210
0.000215
0.000215
0.000212
1.971
1.971
2.025
1.966
2.015
2.001
1.996
1.991
1.992
Sumber: Hasil Penelitian Lab. Unnes
Berdasarkan hasil penelitian, diketahui bahwa rata-rata kehilangan energi yang
terjadi pada pipa lurus berdasarkan pengukuran di laboratorium Hidrolika Unnes
adalah sebesar 0,202 meter, sedangkan hasil perhitungan secara teoritis
diperoleh rata- rata kehilangan energi sebesar 0,184 meter.
Lebih jelasnyaperbedaan hasil dari kedua pengukuran tersebut dapat dilihat pada
gambar berikut:
Gambar 2.13 Perbedaan kehilangan energi pipa lurus ½” antara hasil pengukuran
dengan rumus teoritis Laboratorium Unnes
2.1. 7. 2 Penelitian di Laboratorium Hidrolika Polines
Pada penelitian 10 (sepuluh) kali percobaan didapatkan seperti terlihat
pada tabel 2.9 berikut.
Tabel 2.9 Data Penelitian pada Instalasi Pipa Lurus dengan Diameter ½”
Perc.Ke
Kehilangan
Energi ?h
(m)
Debit Aliran Q Kecepatan
(m3 /detik) Aliran v (m/det)
Q Qrata-rata v vrata-
rata
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0.121
0.121
0.120
0.121
0.121
0.121
0.120
0.120
0.121
0.121
0.000129
0.000127
0.000124
0.000128
0.000128
0.000129
0.000125
0.000126
0.000129
0.000128
1.541
1.541
1.534
1.541
0.000127 1.541
1.541
1.534
1.534
1.541
1.541
1.539
Sumber: Hasil Penelitian Lab. Polines
Sedangkan hasil pengolahan data penelitian pada instalasi pipa lurus
dengan menggunakan rumus teoritis dapat dilihat pada tabel 2.10 berikut.
Tabel 2.10 Hasil Penelitian pada Instalasi Pipa Lurus dengan Diameter ½”
Perc.Ke
Kehilangan
Energi ?h
(m)
Debit Aliran Q Kecepatan
(m3 /detik) Aliran v (m/det)
Q Qrata-rata v vrata-rata
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0.329
0.329
0.328
0.329
0.329
0.329
0.328
0.328
0.329
0.329
0.000129
0.000127
0.000124
0.000128
0.000128
0.000129
0.000125
0.000126
0.000129
0.000128
1.541
1.541
1.534
1.541
0.000127 1.541
1.541
1.534
1.534
1.541
1.541
1.539
Sumber: Hasil Penelitian Lab. Polines
Berdasarkan hasil penelitian, diketahui bahwa rata-rata kehilangan energi
yang terjadi pada pipa lurus berdasarkan pengukuran di laboratorium Hidrolika
Polines adalah sebesar 0,201 meter, sedangkan hasil perhitungan secara teoritis
diperoleh rata- rata kehilangan energi sebesar 0,329 meter. Lebih jelasnya
perbedaan hasil dari kedua pengukuran tersebut dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 2.14 Perbedaan kehilangan energi pipa lurus ½” antara hasil
pengukuran dengan rumus teoritis Laboratorium Polines
2.2 Hipotesis
Berdasarkan permasalahan yang ada, maka disusun suatu
hipotesis kerja yang digunakan untuk menguji kebenaran yaitu :
1. Pembelokan (elbow) mempengaruhi kehilangan energi pada pipa galvanis
berdiameter ¾”.
2. Kehilangan energi pada elbow 45o akan lebih kecil dibanding
dengan kehilangan energi pada elbow 90o.
BAB III
PEMBAHASAN
3.1 Data
Penelitian mengenai Pengaruh Pembelokan (Elbow) Terhadap
Kehilangan Energi Pada Saluran Pipa Galvanis yang dilaksanakan di
laboratorium Hidrolika Jurusan Teknik Sipil Universitas Negeri Semarang dan
sebagai acuan dilaksanakan juga di laboratorium Hidrolika Politeknik Negeri
Semarang, didapatkan data hasil penelitian yang kemudian dianalisis untuk
pembahasan.
Dalam penelitian ini diperoleh data awal hasil pengukuran antara lain luas
penampang pipa (Ao=¼ p.d2) dalam meter persegi (m2), luas bejana (p.l) dalam
meter persegi (m2), kemudian setelah dilakukan penelitian, maka didapatkan data
hasil pengamatan seperti selisih tinggi manometer (? h = h1- h2 ) dalam meter (m),
lama waktu (T) pada saat air mengalir dari tangki penampung sampai dengan
bejana dalam detik (dt), tinggi bejana yang terisi dengan air dalam meter (m),
temperatur untuk mengetahui suhu air dalam derajat celcius (oC).
Berikut tabulasi data yang diperoleh dari hasil penelitian di laboratorium
Hidrolika Teknik Sipil Unnes dan Polines.
3.1 .1 Data Penelitian di Labo ratorium Hidrolika Unnes
3.1. 1. 1 Data Penelitian Elbow 45o.
Data penelitian pada instalasi pipa elbow 45o yang didapat dari
laboratorium Hidrolika Universitas Negeri Semarang dapat dilihat pada tabel 3.1
Tabel 3.1 Data Penelitian Pada Pipa Elbow 45o di Unnes
NO
SELISIH TINGGI MANOMETER (m) LUAS
PIPA (m2)
TINGGIMUKA AIR (m)
SUHU AIR oC
LUAS BEJANA
(m2)
WAKTU (dt)
h1 h2 ? h
PER
CO
BAAN
1 0,883 0,846 0,037 0,0002837 0,03 25 0,325 21,82 0,881 0,847 0,034 0,0002837 0,03 25 0,325 21,63 0,882 0,845 0,037 0,0002837 0,03 25 0,325 21,04 0,885 0,848 0,037 0,0002837 0,03 25 0,325 20,956
0,8850,883
0,8500,850
0,035 0,00028370,033 0,0002837
0,030,03
2525
0,3250,325
21,122,0
7 0,887 0,851 0,036 0,0002837 0,03 25 0,325 21,58 0,889 0,855 0,034 0,0002837 0,03 25 0,325 21,69 0,890 0,856 0,034 0,0002837 0,03 25 0,325 21,010 0,888 0,854 0,034 0,0002837 0,03 25 0,325 21,5
Data Penelitian di lab. Hidrolika Unnes
3.1. 1. 2 Data Penelitian Elbow 90o.
Data penelitian pada instalasi pipa elbow 90o yang didapat
dari laboratorium Hidrolika Universitas Negeri Semarang dapat dilihat pada tabel
3.2 berikut
Tabel 3.2 Data Penelitian Pada Pipa Elbow 90o di Unnes
NOSELISIH TINGGI LUAS MANOMETER (m) PIPA
TINGGIMUKA AIR (m)
SUHU AIR oC
LUAS BEJANA
(m2)
WAKTU (dt)
h1 h2 ? h (m2)
PER
CO
BAAN
1 0,797 0,734 0,063 0,0002837 0,03 25 0,325 33,82 0,795 0,732 0,063 0,0002837 0,03 25 0,325 33,83 0,799 0,735 0,064 0,0002837 0,03 25 0,325 33,24 0,795 0,734 0,061 0,0002837 0,03 25 0,325 33,85 0,798 0,736 0,062 0,0002837 0,03 25 0,325 34,56 0,797 0,736 0,061 0,0002837 0,03 25 0,325 34,47 0,794 0,734 0,060 0,0002837 0,03 25 0,325 34,88 0,797 0,733 0,064 0,0002837 0,03 25 0,325 33,49 0,799 0,736 0,063 0,0002837 0,03 25 0,325 33,210 0,798 0,736 0,062 0,0002837 0,03 25 0,325 33,4
Hasil Penelitian di lab. Hidrolika Unnes
3.1 .2 Data Penelitian di Laboratorium Hidrolika Polines
3.1. 2. 1 Data Penelitian Elbow 45o.
Data penelitian pada instalasi pipa elbow 45o dari laboratorium Hidrolika
Politeknik Negeri Semarang dapat dilihat pada tabel 3.3
Tabel 3.3 Data Penelitian Pada Pipa Elbow 45o di Polines.
NO
SELISIH TINGGI MANOMETER (m) LUAS
PIPA (m2)
TNGGIMUKA AIR (m)
SUHU AIR oC
LUAS BEJANA
(m2)
WAKTU (dt)
h1 h2 ? h
PER
CO
BAAN
1 0,613 0,598 0,015 0,0002837 0,05 28 0,221 40,32 0,614 0,598 0,016 0,0002837 0,05 28 0,221 39,93 0,614 0,598 0,016 0,0002837 0,05 28 0,221 39,34 0,614 0,598 0,016 0,0002837 0,05 28 0,221 38,95 0,614 0,598 0,016 0,0002837 0,05 28 0,221 39,46 0,614 0,598 0,016 0,0002837 0,05 28 0,221 38,97 0,612 0,597 0,015 0,0002837 0,05 28 0,221 40,08 0,611 0,596 0,015 0,0002837 0,05 28 0,221 39,99 0,612 0,596 0,016 0,0002837 0,05 28 0,221 39,210 0,611 0,596 0,015 0,0002837 0,05 28 0,221 39,2
Hasil Penelitian di lab. Hidrolika Polines
3.1. 2. 2 Data Penelitian Elbow 90o.
Data penelitian pada instalasi pipa elbow 90o dari laboratorium Hidrolika
Politeknik Negeri Semarang dapat dilihat pada tabel 3.4 berikut
Tabel 3.4 Data Penelitian Pada Pipa Elbow 90o di Polines.
NO
SELISIH TINGGI MANOMETER (m))
LUAS PIPA (m2)
TNGGIMUKA AIR (m)
SUHU AIR oC
LUAS BEJANA
(m2)
WAKTU (dt)
h1 h2 ? h
PER
CO
BAAN
1 0,553 0,520 0,033 0,0002837 0,05 28 0,221 49,22 0,554 0,521 0,033 0,0002837 0,05 28 0,221 49,33 0,554 0,520 0,034 0,0002837 0,05 28 0,221 49,145
0,5560,556
0,5220,522
0,034 0,00028370,034 0,0002837
0,050,05
2828
0,2210,221
48,948,8
6 0,555 0,522 0,033 0,0002837 0,05 28 0,221 48,97 0,554 0,521 0,033 0,0002837 0,05 28 0,221 49,18 0,554 0,521 0,033 0,0002837 0,05 28 0,221 49,39 0,555 0,522 0,033 0,0002837 0,05 28 0,221 49,210 0,554 0,521 0,033 0,0002837 0,05 28 0,221 49,0
Hasil Penelitian di lab. Hidrolika Polines
3.2 Analisis Data
Untuk keperluan analisis, maka data hasil pengukuran dan pengamatan
dihitung dan dibuat tabel. Hasil analisis data didapatkan antara lain debit air (Q)
dalam meter kubik perdetik (m³/dt), kecepatan aliran (V) dalam meter perdetik
(m/dt), kehilangan energi dalam meter (m) serta nilai koefisien kehilangan energi
(Kb) hasil penelitian.
Hasil analisis data kehilangan energi pada pipa elbow dapat dilihat pada tabel-
tabel berikut.
3.2 .1 Analisis Data Penelitian di Laboratorium Hidrolika Unnes.
3.2. 1. 1 Analisis Data Pipa Elbow 45o.
Analisis data penelitian pada instalasi pipa elbow 45o di laboratorium
Hidrolika Universitas Negeri Semarang dengan menggunakan rumus persamaan
dapat dilihat pada table berikut.
Tabel 3.5 Hasil Analisis Pada Penelitian Pipa Elbow 45o.
NO
SELISIH MAN O- METER
(?h)
Rata
-rat
a(
h)
DEBIT AIR (Q)
Rata
-rat
a(Q
)
KEC. ALIRAN
(V)
Rata
-rat
a(V)
V2/2gKb
45O
KEHIL. ENERGI TEORI
(hb) Rata
-rat
a(h
b )
PER
CO
BAAN
1 0,037
0,03
5
0,000447
0,00
0456
1,574
1,60
4
0,12644 0,195 0,024660,
0256
12 0,034 0,000451 1,589 0,12880 0,195 0,025123 0,037 0,000464 1,634 0,13626 0,195 0,026574 0,037 0,000467 1,642 0,13757 0,195 0,026835 0,035 0,000462 1,626 0,13497 0,195 0,026326 0,033 0,000443 1,560 0,12416 0,195 0,024217 0,036 0,000453 1,596 0,13000 0,195 0,025358 0,034 0,000451 1,589 0,12880 0,195 0,025129 0,034 0,000464 1,634 0,13626 0,195 0,02657
10 0,034 0,000453 1,596 0,13000 0,195 0,02535
Hasil Penelitian di lab. Hidrolika Unnes
Sehingga ditemukan nilai koefisien kehilangan energi hasil penelitian senilai
0,27, seperti terlihat pada tabel 4.6 berikut ini.
Tabel 4.6 Nilai Koefisien Kehilangan Energi Pada Penelitian Elbow 45o.
SELISIH TINGGI MANOMETER BESAR NILAI KOEFISIEN (Kb)
GRAFITASIKECEPATAN
rata-ratah1 rata2 H 2 rata2h
rata2HASIL
PENELITIAN
TABEL BAMBANG
TRIATMODJO
TABEL THOMAS
KRIST0,885 0,850 0,035 9,81 1,604 0,27 0,195 0,32
3.2. 1. 2 Analisis Data Pipa Elbow 90o.
Analisis dari pengujian pada instalasi pipa elbow 90o di laboratorium
Hidrolika Universitas Negeri Semarang dengan menggunakan rumus persamaan
dapat dilihat pada table berikut.
Tabel 3.7 Hasil Analisis Pada Penelitian Pipa Elbow 90o.
NO
SELISIH MAN O- METER
(?h)
Rata
-rat
a(
h)
DEBIT AIR (Q)
Rata
-rata
(Q)
KEC. ALIRAN
(V)
Rata
-rata
(V)
V2/2gKb
90O
KEHIL. ENERGI
TEORI (hb)
Rata
-rata
(h b )
PER
CO
BAAN
1 0,063
0,06
2
0,0002885
0,00
0288
3
1,01541,
0147
0,05260 0,98 0,05155
0,05
149
2 0,063 0,0002885 1,0154 0,05260 0,98 0,051553 0,064 0,0002937 1,0337 0,05452 0,98 0,053434 0,061 0,0002885 1,0154 0,05260 0,98 0,051555 0,062 0,0002826 0,9948 0,05049 0,98 0,049486 0,061 0,0002834 0,9976 0,05078 0,98 0,049767 0,060 0,0002802 0,9862 0,04962 0,98 0,048638 0,064 0,0002919 1,0275 0,05387 0,98 0,05279910
0,0640,062
0,00029370,0002919
1,03371,0275
0,054520,05387
0,980,98
0,053430,05279
Hasil Penelitian di lab. Hidrolika Unnes
Analisis tersebut menghasilkan nilai koefisien kehilangan energi hasil
penelitian elbow 90o di laboratorium Hidrolika Unnes senilai 1,18 yang mana
besar nilai ini lebih tinggi dari pendapat Bambang Triatmodjo dan lebih rendah
dari pendapat Thomas Krist seperti terlihat pada tabel 3.8 berikut ini.
Tabel 3.8 Nilai Koefisien Kehilangan Energi Pada Penelitian Elbow 90o.
SELISIH TINGGIMANOMETER
GRAFITASI KECEPATANrata-rata
BESAR NILAI KOEFISIEN (Kb)
h1 rata2 H 2 rata2 h rata2
HASIL PENELITIAN
TABELBAMBANG
TRIATMODJO
TABELTHOMAS
KRIST0,797 0,735 0,062 9,81 1,0147 1,18 0,98 1,27
3.2 .2 Analisis Data Penelitian di Laboratorium Hidrolika Polines.
3.2. 2. 1 Analisis Data Pipa Elbow 45o.
Hasil analisis data penelitian pada instalasi pipa elbow 45o yang
didapat dari laboratorium Hidrolika Politeknik Negeri Semarang dengan
menggunakan rumus persamaan dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel 3.9 Hasil Analisis Pada Penelitian Pipa Elbow 45o.
NO
SELISIH MAN O- METER
(?h)
0,015
0,01
6 Ra
ta -r
a ta
( h
)
DEBIT AIR (Q)
0,00027420,
0002
798
Rata
-rat
a(Q
)
KEC. ALIRAN
(V)
0,9665
0,98
62 R
ata
-rata
(V)
V2/2g
0,047658
Kb
45O
0,195
KEHIL. ENERGI TEORI
(hb)
0,00929
0,00
968
Rata
-rat
a(h
b )
PER
CO
BAAN
12 0,016 0,0002769 0,9762 0,048619 0,195 0,009483 0,016 0,0002812 0,9911 0,050115 0,195 0,009774 0,016 0,0002841 1,0013 0,051151 0,195 0,009975 0,016 0,0002805 0,9886 0,049861 0,195 0,009726 0,016 0,0002841 1,0013 0,051151 0,195 0,009977 0,015 0,0002763 0,9737 0,048376 0,195 0,009438 0,015 0,0002769 0,9762 0,048619 0,195 0,009489 0,016 0,0002819 0,9936 0,050371 0,195 0,00982
10 0,015 0,0002819 0,9936 0,050371 0,195 0,00982
Hasil Penelitian di lab. Hidrolika Polines
Dari hasil analisis tersebut ditemukan nilai koefisien kehilangan energi hasil
penelitian pada pembelokan 45o di laboratorium Hidrolika Polines senilai 0,323
seperti terlihat pada tabel 3.10 berikut ini.
Tabel 3.10 Nilai Koefisien Kehilangan Energi Pada Penelitian Elbow 45o.
SELISIH TINGGIMANOMETER
GRAFITASI KECEPATANrata-rata
BESAR NILAI KOEFISIEN (Kb)
h1 rata2 H 2 rata2 h rata2
HASIL PENELITIAN
TABELBAMBANG
TRIATMODJO
TABELTHOMAS
KRIST0,613 0,597 0,016 9,81 0,9862 0,323 0,195 0,32
3.2. 2. 2 Analisis Data Pipa Elbow 90o.
Hasil Analisis dari penelitian pada instalasi pipa elbow 90o yang didapat
NO
SELISIH MAN O- METER
(?h)
Rata
-rat
a(D
h)
DEBIT AIR (Q)
Rata
-rata
(Q)
KEC. ALIRAN
(V)
Rata
-rata
(V)
V2/2g Kb
KEHIL. ENERGI TEORI
(hb)
Rata
-rat
a(h
b )
PER
CO
BAAN
12
0,0330,033
0,03
33
0,0002250,000224
0,00
0225
0,79050,7889
0,79
250,031886 0,980,031756 0,98
0,031250,03112
0,03
14
3 0,034 0,000225 0,7922 0,032016 0,98 0,031384 0,034 0,000226 0,7954 0,032278 0,98 0,031635 0,034 0,000226 0,7970 0,032411 0,98 0,031766 0,033 0,000226 0,7954 0,032278 0,98 0,031637 0,033 0,000225 0,7922 0,032016 0,98 0,031388 0,033 0,000224 0,7889 0,031756 0,98 0,031129 0,033 0,000225 0,7905 0,031886 0,98 0,03125
10 0,033 0,000226 0,7938 0,032147 0,98 0,03150
dari laboratorium Hidrolika Politeknik Negeri Semarang dengan menggunakan
rumus persamaan dapat dilihat pada table berikut.
Tabel 3.11 Hasil Analisis Pada Pipa Elbow 90o di Polines
90O
Hasil Penelitian di lab. Hidrolika Polines
Dari hasil analisis diatas ditemukan nilai koefisien kehilangan energi hasil
penelitian pada elbow 90o di laboratorium Hidrolika Polines senilai 1,06 koefisien
tersebut dapat dibaca pada tabel 3.12 berikut ini.
Tabel 3.12 Nilai Koefisien Kehilangan Energi Pada Prakt ik Elbow 90o.
SELISIH TINGGIMANOMETER
GRAFITASI KECEPATANrata-rata
BESAR NILAI KOEFISIEN (Kb)
h1 rata2 H 2 rata2 h rata2
HASIL PENELITIAN
TABELBAMBANG
TRIATMODJO
TABELTHOMAS
KRIST0,555 0,521 0,033 9,81 0,793 1,06 0,98 1,27
3.3 Pembahasan
Dalam penelitian ini pembahasannya berdasarkan hasil analisis yang ada
pada tabel kemudian dibuat grafik perbedaan antara hasil penelitian dengan
perhitungan teori. Penyimpulan hasil penelitian ini dengan cara mendiskripsikan
hasil pengamatan terhadap grafik-grafik yang ada serta grafik yang diperoleh dari
perbedaan perlakuan antara elbow 45o dengan elbow 90o , sehingga
akan didapatkan hasil dari perbedaan perlakua n dalam penelitian.
3.3 .1 Penelitian di Laboratorium Hidrolika Unnes
3.3 .1.1 Penelitian Pipa Elbow 45o.
3.3. 1. 1. 1 Pengaruh Kecepatan Terhadap Kehilangan Energi Pada Pipa
Elbow 45o.
Pada hasil penelitian ini dapat diketahui rata -rata kecepatan aliran air
sebesar 1,604 m/dt. Rata-rata selisih tinggi air dari pengamatan manometer adalah
0,035 meter (Tabel 3.5) .
Adapun pengaruh kecepatan aliran air yang melalui pipa terhadap
kehilangan energi dapat dilihat pada gambar 3.1 berikut
Gambar 3.1 Pengaruh Kecepatan terhadap Kehilangan Energi Pada Pipa Elbow 45o
di Laboratorium Unnes
Dari gambar tersebut nampak bahwa besarnya kehilangan energi pada pipa
dipengaruhi oleh kecepatan aliran, semakin besar kecepatan aliran yang melalui
pipa maka semakin besar pula kehilangan energinya. Pada kecepatan rendah 1,560
m/det terdapat kehilangan energi sebesar 0,02421 m, sedang pada kecepatan
tinggi 1,642 m/det kehilangan energi sebesar 0,02683 m (Tabel 3.5). Hal ini
sesuai dengan pendapat Triatmodjo (1996:58) bahwa kehilangan energi sangat
dipengaruhi oleh gesekan (major lose ). Gesekan ini disebabkan adanya kecepatan
aliran dan viskositas fluida.
Perbedaan kecepatan yang menyebabkan kehilangan energi yang berbeda
dalam 10 (sepuluh) kali percobaan ini dikarenakan keterbatasan dalam pelaksanaan
penelitian, terutama pada saat pengamatan manometer dan pengamatan ketinggian
air yang masuk ke dalam bejana.
3.3. 1. 1. 2 Besar Kehilangan Energi Pada Pipa Elbow 45o.
Dari penelitian ini didapatkan besar kehilangan energi rata-rata hasil
pengamatan manometer dan besar kehilangan energi secara perhitungan teori.
Kehilangan energi rata-rata hasil pengamatan manometer sebesar 0,035 meter
sedangkan kehilangan energi rata-rata perhitungan secara analisis teori sebesar
0,0256 meter (Tabel 3.5). Lebih jelasnya selisih hasil dari penelitian tersebut
dapat dilihat pada gambar 4.2 berikut:
Gambar 3.2 Kehilangan Energi Pada Pipa Elbow 45o di Unnes
Selisih rata-rata kehilangan energi pada penelitian elbow 45o antara
pengamatan manometer dengan perhitungan analisis teori terjadi karena adanya
1. Perbedaan nilai koefisien kehilangan energi, dimana nilai koefisien
kehilangan energi yang dipakai sebagai analisis berbeda dengan nilai
koefisien energi yang didapatkan dari hasil penelitian. Nilai koefisien
kehilangan energi hasil penelitian sebesar 0,27 sedangkan menurut pendapat
Triatmodjo yang dipa kai sebagai analisis sebesar 0,195 yang berarti nilai
koefisien kehilangan energi hasil penelitian lebih tinggi, namun lebih rendah
terhadap nilai koefisien kehilangan energi menurut pendapat Krist yang
nilainya 0,32 (Tabel 3.6). Dalam penelitian ini digunakan nilai koefisien
kehilangan energi pendapat Triatmodjo. Tingginya nilai koefisien yang didapatkan
dari hasil penelitian ini terjadi akibat kecepatan aliran air yang melalui pipa,
sehingga menimbulkan besarnya kehilangan energi sesuai dengan hubungan ke
cepatan aliran dengan kehilangan energi.
2. Rekayasa alat yang dikerjakan secara manual dengan alat dan bahan yang ada
di laboratorium, diantaranya:
a.Pemasangan kran manometer pada pipa yang memungkinkan terganggunya arah
aliran.
b. Pipa peluap yang mele bihi tinggi manometer, sehingga perlu pengamatan yang
lebih cermat agar ketinggian air dalam bak penampung konstan, sehingga aliran
dalam keadaan steady flow.
c. Bak penampung air (sump tank ) yang cukup tinggi, yang menyebabkan
tekanan dan kecepatan aliran besar.
3. Adanya 2 (dua) pembelokan sebesar 90o selama pengaliran sebelum
melalui kran penelitian elbow 45o serta 1 (satu) kali pembelokan sebesar 45o
dan 3 (tiga) kali pembelokan sebesar 90o setelah melalui kran penelitian,
sehingga dimungkinkan akan mempengaruhi kecepatan aliran
4. Pengambilan data pada penelitian elbow 45o ini, adalah arah pipa mendatar
yang kemudian membelok arahnya ke atas dengan sudut 45o , yang
dimungkinkan mempengaruhi kecepatan aliran.
3.3 .1.2 Penelitian Pipa Elbow 90o.
3.3. 1. 2. 1 Pengaruh Kecepatan terhadap Kehilangan Energi.
Hasil analisis menunjukkan rata -rata kecepatan aliran pada pengujian di
laboratorium Hidrolika Unnes sebesar 1,01 m/dt. Kecepatan ini akan berpengaruh
terhadap kehilangan energi dimana rata-rata kehilangan energi teori sebesar 0,051
meter (Tabel 3.7)
Untuk mengetahui pengaruh kecepatan aliran air yang melalui pipa terhadap
kehilangan energi dapat dilihat pada gambar 3.3 berikut
Gambar 3.3 Pengaruh Kecepatan Aliran terhadap Kehilangan Energi Pada Pipa
Elbow 90o di Unnes
Dari grafik tersebut nampak bahwa besarnya kehilangan energi pada pipa
yang dipengaruhi oleh kecepatan aliran, dimana semakin besar kecepatan aliran
yang melalui pipa pada saat penelitian maka semakin besar pula kehilangan
energinya.
3.3. 1. 2. 2 Besar Kehilangan Energi Pada Pipa Elbow 90o.
Dari penelitian ini diketahui adanya selisih kehilangan energi pada saat
praktik dengan perhitungan analisis teori pada pipa (elbow) dengan sudut 90o.
Lebih jelasnya perbedaan hasil dari kedua pengujian tersebut dapat dilihat pada
gambar 3.4 berikut:
Gambar 3.4 Kehilangan Energi Pada Pipa Elbow 90o di Unnes
Pada penelitian elbow 90o ini kehilangan energi yang terjadi lebih besar
dibandingkan dengan penelitian elbow 45o dimana perubahan sudut yang dapat
menimbulkan benturan aliran pada pipa. Selisih kehilangan energi pada penelitian
antara praktik dengan analisis teori terjadi karena adanya perbedaan nilai
koefisien kehilangan energi, dimana nilai koefisien kehilangan energi yang
dipakai sebagai analisis berbeda dengan nilai koefisien energi hasil penelitian.
Nilai koefisien kehilangan energi yang dihasilkan dari penelitian ini sebesar 1,18
sedangkan menurut pendapat Triatmodjo sebesar 0,98 yang berarti nilai koefisien
kehilangan energi hasil penelitian lebih tinggi, namun lebih rendah terhadap nilai
koefisien kehilangan energi menurut pendapat Krist yang nilainya 1,27 (Tabel
3.8). Dalam penelitian ini digunakan nilai koefisien kehilangan energi pendapat
Triatmodjo.
Kelemahan rekayasa alat pengukur kehilangan energi juga
dapat menyebabkan kurang maksimalnya pengambilan data seperti pemasangan
kran yang kurang halus sehingga mempengaruhi arah aliran, serta tahapan
penelitian dalam pengambilan data, dimana pada penelitian elbow 90o ini adalah
arah pipa mendatar yang kemudian membelok arahnya ke bawah dengan sud ut
90o. Hal ini dimungkinkan akan berpengaruh pada kecepatan aliran.
Adanya pembelokan selama penelitian, yaitu 4 (empat) pembelokan
sebesar 90o setelah melalui kran penelitian elbow 90o serta 2 (dua)
kali pembelokan sebesar 45o setelah melalui kran penelitian. Adanya pembelokan
baik sebelum dan sesudah penelitian ini bisa mempengaruhi kecepatan aliran
dimana kecepatan ini erat kaitannya dengan kehilangan energi.
3.3 .2 Penelitian di Laboratorium Hidrolika Polines
3.3. 2. 1 Besar Kehilangan Energi Pada Pipa Elbow 45o
Sebagai acuan, dalam hal ini penelitian di laboratorium Hidrolika Polines
didapatkan analisis data selisih kehilangan energi saat praktik dengan analisis
teori yang terjadi pada pipa elbow 45o. Untuk mengetahui selisih kehilangan
energi antara hasil praktik dengan perhitungan teori dapat dilihat pada gambar 3.5
berikut
Gambar 3.5 Kehilangan Energi Pada Pipa Elbow 45o di Polines
Kehilangan energi pada penelitian elbow 45o di laboratorium Hidrolika
Polines antara praktik dengan analisis teori terdapat selisih yang cukup tinggi.
Dimana besar kehilangan rata-rata pada selisih manometer sebesar 0,016 m
sedangkan hasil kehilangan energi teori rata -rata sebesar 0,00968 m (Tabel 3.9).
Hal ini terjadi karena adanya perbedaan nilai koefisien kehilangan energi pada
penelitian dengan koefisien analisis teori yang digunakan dalam penelitian. Nilai
koefisien kehilangan energi pada penelitian sebesar 0,32 sedangkan secara teori
pada pendapat Triatmodjo sebesar 0,195 (Tabel 3.10). Sedangkan dalam
perhitungan teori ini digunakan pendapat Triatmodjo.
3.3. 2. 2 Besar Kehilangan Energi Pada Pipa Elbow 90o.
Berdasarkan hasil penelitian, diketahui bahwa rata-rata kehilangan energi
yang terjadi pada pipa ( elbow) dengan sudut 90o berdasarkan praktik di
laboratorium Hidrolika Polines adalah sebesar 0,033 meter, sedangkan hasil
perhitungan secara analisis teori sebesar 0,031 meter (Tabel 3.11).
Lebih jelasnya perbedaan hasil dari kedua pengujian tersebut dapat dilihat pada
gambar berikut:
Gambar 3.6 Kehilangan Energi Pada Pipa Elbow 90o di Polines
Seperti halnya pada penelitian di laboratorium Unnes bahwa pada
penelitian elbow 90o lebih besar kehilangan energinya karena perubahan sudut,
dimana terjadi tumbukan air pada dinding pipa saat melalui pembelokan.
Selisih kehilangan energi pada penelitian antara praktik dengan analisis
teori terjadi karena adanya perbedaan nilai koefisien kehilangan energi, dimana
nilai koefisien kehilangan energi yang dipakai sebagai analisis berbeda dengan
nilai koefisien kehilangan energi hasil penelitian. Nilai koefisien kehilangan
energi pada penelitian sebesar 1,06 sedangkan secara teori pada pendapat
Triatmodjo sebesar 0,98 dan pada pendapat Krist besarnya 1,27 (Tabel 3.12).
Pada penelitian ini digunakan nilai koefisien kehilangan energi pendapat
Triatmodjo.
3.3 .3 Selisih Kehilangan Energi Antara Pipa Elbow 45o dan 90 o
3.3. 3. 1 Hasil Penelitian di Laboratorium Hidrolika Unnes.
Perbedaan kehilangan energi akibat perubahan arah pipa pada sudut 45o
dan sudut 90o , yang diteliti di laboratorium Hidrolika Universitas Negeri
Semarang dihasilkan sebagai berikut:
Gambar 3.7 Kehilangan Energi Pada Pipa Elbow 45o dan Elbow 90o
Berdasarkan gambar diatas dapat dijelaskan bahwa kehilangan energi pada
penelitian elbow 90o lebih besar dibanding dengan penelitian elbow 45o. Hal ini
disebabkan karena pembelokan 90o lebih tajam, sehingga hambatan terhadap arah
aliran lebih besar, sedangkan pada elbow 45o pembelokannya lebih landai
(smooth ). Dengan demikian terjadinya tumbukan aliran air saat melalui elbow 90o
telah banyak kehilangan energi. Rata-rata kehilangan energi pada pipa elbow 45o
berdasarkan hasil pengujian di laboratorium Unnes hanya sebesar 0,035 meter
(Tabel 3.5), sedangkan pada pipa elbow 90o sebesar 0,062 meter (Tabel 3.7).
3.3. 3. 2 Hasil Pengujian di Laboratorium Polines.
Meskipun dalam penelitian di Polines hanya sebagai acuan, namun perlu
diketahui besar selisih kehilangan energi akibat perubahan arah pipa pada elbow
45o dan elbow 90o yang diteliti di laboratorium Hidrolika Politeknik Negeri
Semarang. Adapun hasil penelitian tersebut adalah sebagai berikut:
Gambar 3.8 Kehilangan Energi Pada Pipa Elbow 45o dan Elbow 90o
Berdasarkan grafik tersebut terlihat bahwa kehilangan energi pada penelitian
elbow 90o lebih besar dibanding kehilangan energi pada penelitian elbow
45o. Rata - rata kehilangan energi pada elbow 45o berdasarkan hasil
penelitian di laboratorium Polines adalah 0,016 meter (Tabel 3.9), sedangkan pada
pipa elbow 90o sebesar 0,033 meter (Tabel 3.11).
Mengacu pada kedua hasil penelitian yang dilakukan baik di labor atorium
Hidrolika Unnes maupun di Polines, maka dapat diketahui bahwa semakin besar
sudut pembelokan akan semakin besar pula tingkat kehilangan energinya. Hal ini
sesuai dengan pendapat Krist (1991:89) bahwa kehilangan Energi akibat olakan
dalam pembelokan atau pipa siku akan selalu lebih tinggi dibandingkan dengan
kehilangan energi akibat gesekan pada pipa lurus dengan diameter yang sama atau
konstan.
Adapun menurut pendapat Triatmodjo (1995:58) bahwa pada pipa
panjang, kehilangan tenaga primer biasanya ja uh lebih besar daripada kehilangan
energi sekunder, sehingga pada keadaan tersebut kehilangan energi sekunder
dapat diabaikan. Pada pipa pendek kehilangan energi sekunder harus
diperhitungkan. Apabila kehilangan energi sekunder kurang dari 5% dari
kehilangan energi primer, maka kehilangan energi tersebut dapat diabaikan. Untuk
memperkecil kehilangan energi sekunder, perubahan arah dibuat secara
pembengkokan (bends).
BAB IV
PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Setelah menganalisis dan membahas mengenai penelitian tentang
pengaruh pembelokan (elbow) terhadap kehilangan energi ini dapat diambil
kesimpulan.
4.1.1 Elbow 45o
1. Pada penelitian di laboratorium Hidrolika Unnes, kecepatan aliran rata- rata
sebesar 1,604 meter/detik, dengan selisih tinggi manometer rata -rata sebesar
0,035 meter. Akibat pembelokan ini didapatkan kehilangan energi rata-rata
sebesar 0,02561 meter, adapun nilai koefisien kehilangan energinya
adalah 0,27.
2. Pada penelitian di laboratorium Hidrolika P olines, kecepatan aliran rata- rata
sebesar 0,9862 meter/dertik, dengan selisih tinggi manometer rata -rata sebesar
0,016 meter. Akibat pembelokan ini didapatkan kehilangan energi rata-rata
sebesar 0,00968 meter, adapun nilai koefisien kehilangan energinya
adalah 0,323.
3. Alat pengukur kehilangan energi pada elbow 45o di laboratorium
Hidrolika Unnes cukup layak digunakan sebagai penelitian dengan nilai
korelasi = 0,754.
4.1.2 Elbow 90o
1. Pada penelitian di laboratorium Hidrolika Unnes, kecepatan aliran rata- rata
sebesar 1,0147 meter/detik, dengan selisih tinggi manometer rata -rata sebesar
0,062 meter. Akibat pembelokan ini didapatkan kehilangan energi rata-rata
sebesar 0,05149 meter, adapun nilai koefisien kehilangan energinya
adalah 1,18.
2. Pada penelitian di laboratorium Hidrolika Polines, kecepatan aliran rata- rata
sebesar 0,7925 meter/detik, dengan selisih tinggi manometer rata -rata sebesar
0,0333 meter. Akibat pembelokan ini didapatkan kehilangan energi rata -
rata sebesar 0,0314 meter, adapun nilai koefisien kehilangan energinya
adalah 1,06.
3. Alat pengukur kehilangan energi pada elbow 45o di laboratorium
Hidrolika Unnes cukup layak digunakan sebagai penelitian dengan nilai
korelasi = 0,887.
4.1. 2 Kehilangan energi yang didapatkan pada penelitian elbow 45o , lebih kecil
dibandingkan dengan elbow 90o. Semakin besar sudut pembelokan akan semakin
besar pula kehilangan energinya.
4.1. 3 Kecepatan aliran air akan mempengaruhi besar tingkat kehilangan energi.
4.2 Saran-Saran
Bagi para pengguna alat uji kehilangan energi pada saluran tertutup ini
perlu kiranya beberapa saran yang perlu diperhatikan antara lain
4.2. 1 Hendaknya alat disempurnakan lagi, supaya mendapatkan pengukuran dan
pengamatan yang lebih tepat, terutama pada:
1. Bak penampung air (sump tank ) beserta pipa peluapnya, harus disesuaikan
dengan ketinggian manometer.
2. Pemasangan instalasi pipa diperhalus agar tidak merubah arah aliran air.
4.2.. 3 Penelitian ini dikembangkan lebih lanjut, misalnya dengan menggunakan
jaringan pipa PVC, sehingga dapat menggambarkan kehilangan energi pada pipa
PVC dan galvanis.
DAFTAR PUSTAKA
Jacobs, B.E.A. 1991. ”Slury Transport System”. pp.38-55. Elsevier APPLI
Science pub.Ltd : London.
Giles, R. V. 1984. Mekanika Fluida dan Hidaulika Edisi Kedua. Erlangga :
Jakarta.
Munson dkk. 2004. Mekanika Fluida, Jilid I, Edisi Keempat. Erlangga : Jakarta.
Orianto, M dan Pratikno. 1989. Mekanika Fluida I. BPFT : Yogyakarta.
Peysson, Y. 2004. Oil & Gas Science and Technology-Rev, Vol. 59, No. 1.
Institute Francais du Petrole : Perancis.
top related