BAB IAPPARATUS FLUID FLOW1.1. Tujuan PercobaanMengukur transportasi fluida yang meliputi: Kecepatan aliran fluida. Head loss karena faktor gesekan dalam pipa lurus, fitting, sudden contraction, sudden enlargement, dan valve.1.2. Tinjauan PustakaFluida merupakan zat yang mampu mengalir, yang mempunyai partikel yang mudah bergerak dan berubah bentuk tanpa pemisahan massa. Tahanan fluida sangat kecil, hingga dapat dengan mudah mengikuti bentuk ruangan atau tempat yang membatasinya (repository.usu.ac.id). Fluida mempunyai dua sifat fisik yaitu viskositas dan densitas. Dimana viskositas adalah sifat fluida yang diberikannya tahanan terhadap tegangan geser oleh fluida tersebut. Besar kecilnya viskositas fluida tergantung pada suhu fluida tersebut. Untuk fluida cair, makin tinggi suhunya, maka viskositasnya makin kecil, sedang untuk fluida gas, makin tinggi suhunya, maka viskositasnya makin besar. Sedangkan densitas atau kerapatan suatu fluida didefinisikan sebagai massa per satuan volume.Dinamika fluida adalah sub-bab dari mekanika fluida yang mempelajari fluida bergerak, terutama cairan dan gas. Penyelesaian dari masalah dinamika fluida biasanya melibatkan perhitungan banyak properti dari fluida, seperti kecepatan, kepadatan, tekanan, dan suhu sebagai fungsi ruang dan waktu.Bilangan Reynolds merupakan perbandingan antara gaya inersia dan gaya viskos (eprints.undip.ac.id). Varibel-variabel digabungkan membentuk bilangan Reynold yang tak berdimensi.

Persamaan bilangan Reynold adalah sebagai berikut:

(1)

Dimana:= Bilangan ReynoldD= diameter (m)= densitas fluida (kg/m3)= viskositas fluida (Pa.s)(Geankoplis: 1997)

= kecepatan rata-rata fluida (m/s)Bilangan Reynolds dapat digunakan untuk mengetahui aliran laminar atau aliran turbulen yang terjadi pada pipa (eprints.undip.ac.id).Macam-macam aliran fluida :1. Aliran laminarAliran laminar didefinisikan sebagai aliran yang bergerak dalam lapisan-lapisan dengan satu lapisan meluncur secara lancar. Dalam aliran laminar ini viskositas berfungsi untuk meredam kecenderungan terjadinya gerakan relative antara lapisan (bsantosa.staff.gunadarma.ac.id). Aliran yang terjadi dalam pipa bisa dikatakan bersifat laminar jika < 2300 (eprints.undip.ac.id).2. Aliran turbulenAliran turbulen didefinisikan sebagai aliran yang dimana pergerakan dari partikel - partikel fluida sangat tidak menentu karena mengalami percampuran serta putaran partikel antar lapisan, yang mengakibatkan saling tukar momentum dari satu bagian fluida ke bagian fluida yang lain dalam skala yang besar. Dalam keadaan aliran turbulen maka turbulensi yang terjadi mengakibatkan tegangan geser yang merata diseluruh fluida sehingga menghasilkan kerugian-kerugian aliran (bsantosa.staff.gunadarma.ac.id). Aliran dalam pipa dikatakan bersifat turbulen jika > 4000 (eprints.undip.ac.id).3. Aliran transisiAliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminar ke aliran turbulen (bsantosa.staff.gunadarma.ac.id).

Head loss (hL) adalah tekanan yang hilang karena adanya friksi dalam pipa. Rumus umum head loss adalah sebagai berikut:

(2)

(Mc. Cabe: 1997)Macam-macam head loss pada sistem perpipaan:1. Head loss karena adanya pembesaran diameter pipa (sudden enlargement losses)Head loss terjadi karena adanya fluida yang dialirkan pada pipa kecil yang tiba-tiba membesar sehingga terjadi friksi (gesekan). Head loss dapat dinyatakan dalam persamaan berikut:

(3)

2. Head loss karena adanya pengecilan diameter pipa (sudden contraction losses)Head loss terjadi karena adanya fluida yang dialirkan pada pipa besar yang tiba-tiba mengecil sehingga terjadi friksi (gesekan). Head loss dapat dinyatakan dalam persamaan berikut:

(4)

3. Head loss karena valve dan fittingFitting pipa dan katup juga mengganggu jalur aliran normal dalam pipa dan menyebabkan friksi tambahan. Dalam pipa pendek dengan banyak peralatan , friksi dari alat kelengkapan tersebut bisa lebih besar dari pada pipa lurus . Head loss gesekan untuk valve dan fitting diberikan oleh persamaan berikut:

(5)

(Geankoplis: 1997)Fitting merupakan komponen sistem perpipaan yang membuat perubahan arah jalur pipa, perubahan diameter jalur pipa dan percabangan pipa. Fitting merupakan komponen-komponen pipa yang berkaitan dengan penyambungan, baik pipa dengan pipa, dan pipa dengan peralatan (eprints.undip.ac.id).

Macam-macam fitting, antara lain:a. Butt-Welding Elbow Berfungsi untuk merubah aliran fluida dan menambah fleksibilitas suatu jalur perpipaan. Berdasarkan sudut pembelokannya, elbow dibagi menjadi: Elbow 45 Elbow 90 Elbow 180 (untuk sudut pembelokan 180, elbow dikenal dengan nama return, ini biasa digunakan untuk koil pemanas dan vent pada tangki).b. Bend Bend adalah elbow yang dibuat dari pipa lurus yang dibengkokkan sehingga terdapat sedikit penipisan tebal dinding bend pada bagian belokan. Penipisan ini menyebabkan tekanan operasi dan ukuran yang sama, elbow lebih kuat dari bend.c. Butt-Welding ReducerReducer berfungsi untuk pengecilan dan pembesaran jalur pipa. Berdasarkan garis sumbunya, reducer dibedakan menjadi reducer jenis: Concentric (sesumbu) Eccentric (jarak antar sumbu atau offset = 0.5.d. Butt-Welding Swage Swage menghubungkan pipa-pipa yang berdiameter berbeda. Swage digunakan dalam jalur pipa dengan NPS kecil (2 ke bawah). Jenis sambungan ujung adalah tipe screwed (threaded) dan tipe socket-welded. Jika perubahan diameter besar dapat disisipi reducer. e. Tee Tee digunakan untuk percabangan 90. Berdasarkan ukuran diameter cabang terhadap diameter pipa utama (header), tee dapat dibedakan menjadi: Straight tee dimana ukuran cabang = ukuran pipa header. Misal: Tee 6x6x6. Reducing Tee dimana ukuran pipa tidak sama dengan ukuran pipa header.Misal: Red Tee 6x6x4.f. FlangeFlange adalah salah satu jenis sambungan pada sistem perpipaan, misalnya pipa dengan pipa, pipa dengan valves, pipa dengan komponen lainnya umumnya menggunakan flange. Sambungan flange dibuat dengan cara menyatukan dua buah flange dengan menggunakan baut dan mur, serta menyisipkan serta menyisipkan gasket antara kedua flange tersebut. Hal penting yang harus diperhatikan adalah kekuatan dari flange yang akan digunakan. Ketahanan dari flange terhadap tekanan adalah berbanding terbalik dengan temperatur. Makin tinggi suhu makin rendah kemampuan flange terhadap tekanan. Ukuran pemilihan material flange yang mempunyai ukuran pipa sampai 24 inci telah diatur dalam ASME 16.5. sedangkan untuk flange dengan pipa-pipa berukuran besar atau di atas 24 inci menggunakan standar ASME 16.47. Jenis-jenis flange antara lain: Welding Neck Flange (WN Flange) Slip On Flange (SO Flange) Lap Joint Flange (Lap Flange) Expander Flange (Exp Flange)

1.3. Variabel PercobaanA. Variabel Tetap.Jenis fluida: airB. Variabel Berubah.Debit air (cm3/s): 80, 130, 215, 305, 385

1.4. Alat dan BahanA. Alat-alat yang digunakan: Instrumen AFF Stopwatch Penggaris B. Bahan yang digunakan: Air (H2O)

1.5. Prosedur PercobaanA. Tahap persiapan percobaan Membuka safety valve dari tangki supply untuk mengalirkan air pada instrument Membuka penuh globe valve I Membuka penuh gate valve agar air mengalir seluruhnya kerangkaian instrumentasi utama Membuka penuh globe valve II secara perlahan-lahan untuk mendorong udara yang ada atau terjebak pada rangkaian instrumentasi dan manometer serta untuk membersihkan dari kerak dan kotoran yang ada dalam sistem perpipaan Memeriksa bahwa perbedaan tekanan pada tabung manometer menunjukkan nol dan tidak ada udara yang terjebak pada tabung manometer, dengan jalan memanipulasi bukaan globe valve II sampai globe valve II tertutup penuh Menutup gate valve Menutup globe valve.B. Tahap percobaan Membuka globe valve sesuai dengan run yang telah ditentukan Membuka gate valve sesuai run yang telah ditentukan juga Mengalirkan air ke instrumentasi fluid flow dari tangki supply Mencatat semua pembacaan perbedaan tekanan pada tabung manometer ketika aliran fluida dalam keadaan steady.

1.6. Gambar Alat Gambar 1.6.1. Gambar alat percobaan Apparatus FluidsFflowKeterangan gambar:A. B. Flow meterC. FittingD. Globe valveE. FittingF. Pipa elbow 90G. Wide pattern return bendH. Pipa kontraksiI. Pipa ekspansiJ. Pipa enlargementK. Pipa sudden contractionL. Long sweep elbow 90M. Pipa lurusN. Gate valveO. Manometer pipa U no.1 1

Gambar 1.6.2. Gambar alat percobaan apparatus fluid flow yang dipakai saat praktikum

Spesifikasi Alat

DA = DB = DC = DD = DE = DF = DG = 3,18 cmDG = DH = 2,7 cmDH = DI = 3,18 cmDI = DJ = 4,14 cmDJ = DK = DL = DM = 3,18 cmE = K = Elbow = 3F = Return bend = 1,5AB = B = BD = D = Coupling = 4 C = MN = Globe valve = 2 buahM = Gate valve = 1 buahManometer pipa U = 12 buahPompa: merek = national; 220 V; 50 Hz; output 125 w

DAFTAR PUSTAKAAnonim. http://bsantosa.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/36069/1-hidrolika-dasar+aliran+%5BCompatibility+Mode%5D.pdf (diakses tanggal 13 Mei 2015)Anonim. http://eprints.undip.ac.id/41605/3/BAB_II.pdf (diakses tanggal 13 Mei 2015)Anonim. http://eprints.undip.ac.id/41649/13/BAB_II_DASAR_TEORI.pdf (diakses tanggal 13 Mei 2015)Anonim. http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/19363/4/Chapter%20II.pdf (diakses tanggal 13 Mei 2015)Geankoplis, Christie J. 1997. Transport Processes and Unit Operations 3rd Edition. New Delhi: Prentice-Hall, Inc.McCabe, Warren L. 1999. Operasi Teknik Kimia Edisi keempat Jilid I. Jakarta: Erlangga