LAMPIRAN 1

PERHITUNGAN HEAD LOSS

Head kerugian adalah kerugian-kerugian yang ada dalam suatu instalasi pipa

yang dialiri suatu fluida, baik gas ataupun cair. Untuk menghitung kerugian gesek dalam

pipa kita harus mencari aliran yang terjadi apakah termasuk aliran yang laminer atau

aliran yang turbulen dengan memakai bilangan Reynolds, (Tahara H., Sularso, Pompa

Dan Kompresor, hal : 28).

Head loss yaitu head untuk mengatasi kerugian kerugian yang terdiri dari head

loss mayor atau kerugian gesek aliran di dalam perpipaan, dan head loss minor atau

kerugian di dalam belokan-belokan (elbow), percabangan, dan perkatupan (valve).

H l=H lp+H lf

Atau

H l=f .¿D.V 2

2.g

Dimana

H l = total losses (m)

H lp = jumlah mayor losses (kerugian gesekan dalam pipa) (m)

H lf = jumlah minor losses (kerugian head pada fitting dan valve) (m)

¿ = panjang ekivalen dari fitting valve ditambah panjang pipa (m)

D = diameter dalam pipa (m2)

f = faktor gesekan

V = kecepatan rata-rata cairan dalam pipa (m/s)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

a. Head loss mayor

Aliran fluida cair yang mengalir di dalam pipa adalah fluida viskos sehingga

faktor gesekan fluida dengan dinding pipa tidak dapat diabaikan, untuk menghitung

kerugian gesek dapat menggunakan perumusan sebagai berikut :

H lp= f .LD.V 2

2. g

Dimana :

H lp = mayor losses (m)

f = factor gesekan

L = panjang pipa (m)

V = kecepatan rata-rata cairan dalam pipa (m/s)

D = diameter dalam pipa (m2)

Jenis aliran berdasarkan bilangan Reynold ada 3 macam, yaitu aliran transisi (Re

= 2300), aliran laminer (Re < 2300), aliran turbulen (Re > 2300), (Sumber : Tahara H.,

Sularso, Pompa Dan Kompresor, hal : 28).

Untuk dapat menghitung head loss mayor, perlu diketahui lebih awal jenis aliran

fluida yang mengalir.

Reynolds Number dapat dihitung dengan rumus :

ℜ= ρ.V .Dμ

Atau

ℜ=V x Dν

Dimana :

ℜ = Reynold Number

ρ = Density cairan (kg/m3)

V = Kecepatan rata-rata aliran (m/s)

D = Diameter dalam pipa (m2)

μ = Viskositas absolut cairan (m2/s)

v = Viskositas Kinematik (m2/dt)

Tabel 1. Sifat air (Viskositas Kinematik) pada tekanan atmosfir

SuhuºC

Viskositas Kinematik (٧)m2 / dt

SuhuºC

Viskositas Kinematik (٧)m2 / dt

0.0 1.795 x 10-6 50.0 0.556 x 10-6

5.0 1.519 x 10-6 60.0 0.477 x 10-6

10.0 1.308 x 10-6 70.0 0.415 x 10-6

20.0 1.007 x 10-6 80.0 0.367 x 10-6

30.0 0.804 x 10-6 90.0 0.328 x 10-6

40.0 0.661 x 10-6 100.0 0.296 x 10-6

Sumber : Bambang Triatmojo 1996 : 15

Pada perhitungan kali ini suhu air di asumsikan 30oC, sehingga viskositas

kinematiknya 0.804 x 10-6 m2/dt.

Apabila aliran laminar ( Re < 2300 ), factor gesekan (f) dapat dicari dengan pendekatan

rumus :

f=64ℜ

Dan apabila aliran turbulen ( Re > 2300 ), factor gesekan (f) dapat dicari dengan Moody

diagram atau rumus berikut.

f=0,316ℜ0,25

Re = Bilangan Reynold

Gambar 1. Diagram Moody

Sumber: Finnemore, E. John, Joseph B. Franzini.  Fluid Mechanics: with Engineering Applications. Tenth Edition.

b. Head Loss Minor

Merupakan kerugian head pada fitting dan valve yang terdapat sepanjang sistem

perpipaan. Dapat dicari dengan menggunakan Rumus :

hlf=n . k .V 2

2.g

Dimana :

hlf = Minor losses (m)

n = jumlah fitting / valve untuk diameter yang sama

k = keofisien gesekan

V = kecepatan rata-rata aliran (m/s)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

Dalam menghitung kerugian pada fitting dan valve dapat menggunakan tabel 2

Besaran ini menyatakan kerugian pada fitting dan valve dalam ukuran panjang ekivalen

dari pipa lurus.

Tabel 2. Nilai K untuk sambungan ulir

Nominal

Pipe

(in)

90o

Standard

Elbow

90o

Long

Radius

Elbow

45o

Elbow

Return

Bend

Tee

line

Tee

Branch

Globe

Valve

Gate

Valve

Angle

Valve

Square

Inlet

3/8 2,5 - 0,38 2,2 0,90 2,7 20 0,40 - 0,5

1/2 2,1 - 0,37 2,1 0,90 2,4 14 0,33 - 0,5

3/4 1,7 0,92 0,35 1,2 0,90 2,1 10 0,28 6,1 0,5

1 1,5 0,78 0,34 1,5 0,90 1,8 9 0,24 4,6 0,5

1-1/4 1,3 0,65 0,33 1,3 0,90 1,7 8,5 0,22 3,6 0,5

1-1/2 1,2 0,54 0,32 1,2 0,90 1,6 8 0,19 2,9 0,5

2 1,0 0,42 0,31 1,0 0,90 1,4 7 0,17 2,1 0,5

2-1/2 0,85 0,35 0,30 0,85 0,90 1,3 6,5 0,16 1,6 0,5

3 0,80 0,31 0,29 0,80 0,90 1,2 6 0,14 1,3 0,5

4 0,70 0,24 0,28 0,70 0,90 1,1 5,7 0,12 1,0 0,5

Sumber : ASHRAE Handbook (2001, p. 35.1)

Tabel 3. Nilai K untuk sambungan flange

Nominal

Pipe

(in)

90o

Standard

Elbow

90o

Long

Radius

Elbow

45o

Long

Radius

Elbow

Return

Bend

Standard

Return

Bend

Long

Radius

Tee

line

Tee

Branch

Glob

e

Valve

Gate

Valve

Angle

Valve

Swing

Check

Valve

1 0,43 0,41 0,22 0,43 0,43 0,26 1,0 13 - 4,8 2,0

1-1/4 0,41 0,37 0,22 0,41 0,38 0,25 0,95 12 - 3,7 2,0

1-1/2 0,40 0,35 0,21 0,40 0,35 0,23 0,90 10 - 3,0 2,0

2 0,38 0,30 0,20 0,38 0,30 0,20 0,81 9 0,34 2,5 2,0

2-1/2 0,35 0,28 0,19 0,35 0,27 0,18 0,79 8 0,27 2,3 2,0

3 0,34 0,25 0,18 0,34 0,25 0,17 0,76 7 0,22 2,2 2,0

4 0,31 0,22 0,18 0,31 0,22 0,15 0,70 6,5 0,16 2,1 2,0

6 0,29 0,18 0,17 0,29 0,18 0,12 0,62 6 0,10 2,1 2,0

8 0,27 0,16 0,17 0,27 0,15 0,10 0,58 5,7 0,08 2,1 2,0

10 0,25 0,14 0,16 0,25 0,14 0,09 0,53 5,7 0,06 2,1 2,0

12 0,24 0,13 0,16 0,24 0,13 0,08 0,50 5,7 0,06 2,1 2,0

Sumber : ASHRAE Handbook (2001, p. 35.2)

GAMBAR RANCANGAN

PERHITUNGAN RANCANGAN

a. Head loss mayor

H lp= f .LD.V 2

2. g

Dimana :

H lp = mayor losses (m)

f = factor gesekan

L = panjang pipa (m)

V = kecepatan rata-rata cairan dalam pipa (m/s)

D = diameter dalam pipa (m2)

Reynolds Number dapat dihitung dengan rumus :

ℜ=V x Dν

Dimana :

ℜ = Reynold Number

V = Kecepatan rata-rata aliran (m/s)

D = Diameter dalam pipa (m2)

v = Viskositas Kinematik (m2/dt)

Pada perhitungan kali ini suhu air di asumsikan 30oC, sehingga viskositas

kinematiknya 0,804 x 10-6 m2/dt.

Jadi

ℜ=V x Dν

ℜ=0,003m /s x 0,0170m2

0,804.10−6m2/dt=6,34 .10−10

Apabila aliran laminar ( Re < 2300 ), factor gesekan (f) dapat dicari dengan

pendekatan rumus :

f=64ℜ

Dan apabila aliran turbulen ( Re > 2300 ), factor gesekan (f) dapat dicari dengan

Moody diagram atau rumus berikut.

f=0,316ℜ0,25

Dari perhitungan Bilangan Reynold diketahui bahwa aliran air laminer, maka

rumus yang digunakan untuk mencari nilai f yaitu :

f= 64

6,34 .10−10=1,009.10−9

Head loss mayor untuk pompa tunggal (L = 301 cm)

H lp=1,009.10−9 x

3,01m0,0170m2

x(0,003m / s)2

2 x9,8m / s2

H lp=1,009.10−9 x177,05 x 4,59 .10−7=8,19.10−14m

Head loss mayor untuk pompa seri (L = 437,7 cm)

H lp=1,009.10−9 x

4,377m0,0170m2

x(0,012m /s )2

2 x9,8m / s2

H lp=1,009.10−9 x257,47 x 7,34 .10−6=1,9.10−12m

Head loss mayor untuk pompa parallel (L = 431 cm)

H lp=1,009.10−9 x

4,31m0,0170m2

x(0,001m /s )2

2 x9,8m / s2

H lp=1,009.10−9 x253 ,52x 5,1.10−8=1 ,3 .10−14m

b. Head loss minor

hlf=n . k .V 2

2.g

Dimana :

hlf = Minor losses (m)

n = jumlah fitting / valve untuk diameter yang sama

k = keofisien gesekan

V = kecepatan rata-rata aliran (m/s)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

Head loss minor untuk belokan 90o pada pompa tunggal

hlf=10x 2,1x(0,003m /s )2

2 x9,8m / s2=9,639.10−6m

Head loss minor untuk percabangan Tee pada pompa tunggal

hlf=3x 2,4 x(0,003m /s)2

2x 9,8m /s2=3 ,304 .10−6m

Jadi head loss minor untuk pompa tunggal = 1,29 x 10-5 m

Head loss minor untuk belokan 90o pada pompa seri

hlf=13 x 2,1x(0,012m / s)2

2 x 9,8m /s2=2 ,003 .10−4m

Head loss minor untuk percabangan Tee pada pompa seri

hlf=4 x 2,4 x(0,012m / s)2

2 x 9,8m /s2=7 ,046 .10−5m

Jadi head loss minor untuk pompa seri = 2,7 x 10-4 m

Head loss minor untuk belokan 90o pada pompa paralel

hlf=13 x 2,1x(0,001m / s)2

2 x 9,8m /s2=1 ,392 .10−6m

Head loss minor untuk percabangan Tee pada pompa paralel

hlf=4 x 2,4 x(0,001m / s)2

2 x 9,8m /s2=4 ,896 .10−7m

Jadi head loss minor untuk pompa paralel = 1,9 x 10-6 m

Dari hasil perhitungan sebelumnya, dapat disimpulkan :

Total head loss pada pompa tunggal = head loss mayor + head loss minor

= 8,19 x 10-14 m + 1,29 x 10-5 m

= 0,0000129 m

Total head loss pada pompa seri = head loss mayor + head loss minor

= 1,9 x 10-12 m + 2,7 x 10-4 m

= 0,00027 m

Total head loss pada pompa paralel = head loss mayor + head loss minor

= 1,3 x 10-14 m + 1, 9 x 10-6 m

= 0,000019 m