I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Dalam suatu aliran fluida dalam saluran tertutup, baik itu jenis aliran laminer

maupun turbulen, pasti mengalami kerugian head. Kerugian head ini disebabkan oleh

kerugian gesek di dalam pipa-pipa, reduser, katup dan lain-lain. Faktor-faktor yang

diperhitungkan tidak hanya kecepatan dan arah partikel, tetapi juga pengaruh

kekentalan (viscosity) yang menyebabkan gaya geser antara partikel-partikel zat cair

dan juga antara zat cair dan dinding batas. Gerak zat cair tidak mudah diformulasikan

secara matematik, sehingga diperlukan anggapan-anggapan dan percobaan-percobaan

untuk mendukung penyelesaian secara teoritis.

Persamaan energi yang menggambarkan gerak partikel diturunkan dari

persamaan gerak. Persamaan energi ini merupakan salah satu persamaan dasar untuk

menyelesaikan masalah yang ada dalam hidraulika. Persamaan energi

dapatditunjukkan oleh persamaan Euler dan persamaan Bernoulli. Pada fluida nyata

(riil) aliran yang terjadi akan mengalami gesekan dengan dinding pipa, sehingga akan

mengalami kehilangan energi.

B. Tujuan

Praktikum ini bertujuan untuk menghitung kehilangan head pada pipa (Hf)

II. TINJAUAN PUSTAKA

Head kerugian adalah untuk mengatasi kerugian-kerugian yang terdiri atas

head kerugian gesak di dalam pipa-pipa, dan head kerugian didalam belokan-belokan,

reduser, katup-katup, dsb. Dalam keadaan turbulen, peralihan atau laminar untuk

aliran dalam pipa (saluran tertutup), telah dikembangkan persamaan kerugian oleh

Henry Darcy dan Julius Weishbach. Kerugian energi per satuan berat fluida dalam

pengaliran cairan dalam sistem perpipaan disebut sebagai kerugian head (head loss).

Head loss terdiri dari

Mayor head loss (mayor losses), merupakan kerugian head sepanjang saluran

pipa yang dinyatakan dengan rumus :

Hf =f .l .V 2

D .2 g

Dimana :

Hf = head kerugian

f = faktor gesekan

L = panjang pipa

V = kecepatan rata-rata cairan dalam pipa

D = diameter pipa

Harga f (faktor gesekan) didapat dari diagram Moody (lampiran - 6) sebagai

fungsi dari Angka Reynold (Reynolds Number) dan Kekasaran relatif (Relative

Roughness  - Îµ/D  ), yang nilainya dapat dilihat pada grafik (lampiran) sebagai

fungsi dari nominal diameter pipa dan kekasaran permukaan dalam pipa (e) yang

tergantung dari jenis material pipa.

Dari pengujian yang kami lakukan nilai f yang dihasilkan sangatlah kecil.

Standar untuk nilai f pada masing-masing aliran dapat dilihat sebagai berikut:

1. Jika Re < f =" 64"> 2100, alirannya disebut “hydraulically smooth” atau

“turbulent smooth”.

2. Jika Re > 4000 atau e/d besar, alirannya disebut aliran turbulent rought.

3. Jika aliran berada antara kondisi 2 dan 3 maka aliran tersebut disebut aliran

transisi.

Untuk menghitung nilai f dapat disesuaikan dengan masing-masing kriteria

untuk mencari nilai f adalah

1. Laminar f =64ℜ

2. Transisi 1f=1,14−2 log10( e

d+ 9,35

ℜ ) 3. Hydroulically tough atau wholly rough

1f=1,14+2 log 10( D

e )

Minor head loss (minor losses), merupakan kerugian head pada fitting dan

valve yang terdapat sepanjang sistem perpipaan. Dapat dicari dengan menggunakan

persamaan :

Hf =n . k .V 2

2 g

Dimana :

Hf = Minor losses

n = jumlah fitting/ valve untuk diameter yang sama

k = koefisien gesekan

V = Kecepatan rata-rata aliran

g = percepatan gravitasi

Besaran ini menyatakan kerugian pada fitting dan valve dalam ukuran panjang

ekivalen dari pipa lurus.

III. METODOLOGI

A. Alat

1. Selang

2. Penggaris

3. Stop watch (Handphone)

4. Alat penguji

5. Tempat penampung air

6. Jangka sorong

B. Bahan

1. Air

2. Tinta

C. Prosedur kerja

1. faktor gesek pada masing-masing aliran dihitung

2. Hasil perhitungan pada praktikum kedua kerugian head aliran dihitung pada

pipa lurus (hf).

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil

ℜ=2,528 V=0,128ms

ℜ>2000⟶ laminer l=1 m, d=0,03m

Hf =f .l .V 2

D .2 gdengan f =64

ℜ = 642,528

=25,317

Hf =25,317.1 . 0,1282

0 , 03 .2 ×9,81

Hf =0,705

B. Pembahasan

Head kerugian adalah head untuk mengatasi kerugian-kerugian yang terdiri

atas head kerugian gesak didalam pipa-pipa, dan head kerugian didalam belokan-

belokan, reduser, katup-katup, dsb. Kerugian head bisa disebabkan oleh kekasaran

permukaan, tumbuhan didasar saluran, ketidakteraturan saluran, kelurusan saluran

pengendapan dan pengikisan, obstruksi, ukuran dan bentuk saluran, tinggi permukaan

air dan debitnya, perubahan-perubahan musiman serta bahan endapan yang dibawa

oleh arus.

Faktor viskositet sendiri merupakan penyebab-utama dari semua kerugian

head, sehingga hampir selalu diikut-sertakan dalam perhitungan-perhitungan kerugian

energi. Jenis kerugian yang lainnya adalah friction dan major losses adalah kerugian

energi yang terjadi pada pipa-lurus dengan luas penampang yang tetap sehingga

aliran dianggap uniform. Harganya bertambah sesuai dengan panjang salurannya.

Kerugian seperti ini disebabkan oleh gesekan-dalam daripada fluida, oleh sebab itu

bisa timbul baik pada pipakasar maupun pipa-halus.

Praktikum Head Aliran ini dilaksanakan setelah praktikum Bilangan Reynold,

karena hasil dari perhitungan pada praktikum Bilangan Reynold lah yang digunakan

untuk menganalisis head kerugian pada sebuah aliran. Dengan menggunakan data

bilangan Reynold, kecepatan dan panjang pipa, kita dapat menghitung head kerugian

menggunakan persamaan Weishbach.

Faktor gesekan f atau aliran koefisien λ tidak konstan dan tergantung pada

parameter pipa dan kecepatan aliran fluida, tetapi dikenal dengan akurasi yang tinggi

dalam rezim aliran tertentu. Karena aliran dalam percobaan merupakan aliran

laminer, maka untuk menentukan nilai faktor gesekan (f) digunakan persamaan ¿ 64ℜ .

Hasil dari perhitungan f adalah sebesar 25,317. Dengan memasukkan data yang telah

didapatkan dari praktikum Bilangan Reynold, aliran fluida tersebut mengalami

kerugian head sebesar 0,705.

Semakin kecil nilai f maka nilai Hf juga akan semakin kecil. Pada pengujian

didapatkan aliran laminar, sehingga aliran yang terjadi adalah aliran laminar. Aliran

tersebut dapat laminar terus karena bisa dikarenakan oleh adanya gaya gesek pada

dinding pipa, adanya belokan pada pipa tersebut, besar kecilnya aliran dalam pipa

aliran. Beberapa faktor diatas dapat menyebabkan ketidaksesuaian antara volume

yang didapat pada suatu tempat dan waktu yang dibutuhkan.

Debit yang kecil dan arus zat warna bergerak melalui tabung itu menuruti

garis lurus, dimana hal tersebut nenunjukan bahwa alirannya laminar. Dengan

dinaikannya laju aliran, maka naiklah bilangan reynold, karena konstan dan V

berbanding lurus dengan laju aliran. Dengan meningkatnya debit, kita mencapai suatu

kondisi saat arus zat warna bergoyang dan kemudian tiba-tiba terurai serta terbaur ke

seluruh tabung. Aliran telah berubah menjadi aliran turbulen dengan pertukaran

momentumnya yang dahsyat yang telah sepenuhnya mengganggu gerakan teratur

aliran laminar. (Victor L Streeter,1985).

Semakin besar volume tersebut maka waktu bercampur antara air dan tinta

dalam pipa saluran akan semakin cepat, begitu pula sebaliknya. Semakin kecil debit

aliran yang mengalir pada pipa maka volume yang ditampung akan semakin kecil

sehingga waktu yang dibutuhkan dalam pencampuran air dengan tinta akan semakin

lambat. Antara debit, volume dan waktu apabila tidak sesuai akan mempengaruhi

nilai f dan Hf yang tidak signifikan. Sehingga akan terjadi kesalahan aliran dalam

fluida.

V. KESIMPULAN

1. Kerugian head bisa disebabkan oleh kekasaran permukaan, tumbuhan didasar

saluran, ketidakteraturan saluran, kelurusan saluran pengendapan dan

pengikisan, obstruksi, ukuran dan bentuk saluran, tinggi permukaan air dan

debitnya, perubahan-perubahan musiman serta bahan endapan yang dibawa

oleh arus.

2. Karena aliran dalam percobaan merupakan aliran laminer, maka untuk

menentukan nilai faktor gesekan (f) menggunakan persamaan ¿ 64ℜ . Hasil dari

perhitungan f adalah sebesar 25,317.

3. Aliran fluida tersebut mengalami kerugian head sebesar 0,705.

4. Semakin kecil nilai f maka nilai Hf juga akan semakin kecil.

B. Saran

Dalam praktikum selanjutnya, hendaknya asisten memberikan toleransi

dengan tidak mewajibkan laporan praktikum diketik kepada prakttikan yang tidak

mempunyai PC atau laptop.

DAFTAR PUSTAKA

Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Jilid I (terjemahan). Jakarta : ErlanggaGiancoli, Douglas C. 2010. Fisika Jilid V (terjemahan). Jakarta : ErlanggaHalliday, D & Resnick, R. 1990. Fisika jilid 1. Erlangga. Jakarta.Ranald, V, GH. 1996. Mekanika Fluida dan Hidraulika edisi Kedua. Erlangga:

Jakarta.Sosrodarsono, Ir. Suyono, Cs. 1985. Hidrologi Untuk Pengairan. Penerbit Pradnya

Paramita. Jakarta.Suharto. 1991. Dinamika dan Mekanika untuk Perguruan Tinggi. Rineka Cipta.

Jakarta.Sutrisno, 1996. Seri Fisika Dasar, Mekanika. ITB: Bandung.Streeter L, Victor. 1985. Mekanika Fluida. Erlangga: Jakarta.Tim Penyusun. 2009. Modul Praktikum Mekanika Fluida. Purwokerto: UNSOEDTipler, P.A.1998. Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid I (terjemahan). Jakarta : ErlanggaYoung, Hugh D. & Roger A Freedman. 2002. Fisika Universitas (terjemahan).

Jakarta : Erlangga