Judul Praktikum

PENGUKURAN ALIRAN PADA SALURAN TERTUTUP

Sub Judul:

PENERAPAN HUKUM KONTINUITAS PADA SALURAN TERTUTUP

Tujuan Praktikum:

Tujuan dari praktikum aliran fluida pada saluran tertutup ini adalah:

1. Mengamati pembagian tekanan sepanjang pipa.

2. Memahami aplikasi hukum Bernoulli pada saluran tertutup.

3. Mengetahui besarnya koefisien gesek pada pipa.

4. Mengetahui adanya kehilangan mayor dan total pada pipa.

5. Mengukur kehilangan mayor dan total pada saluran tertutup.

Latar Belakang

Saluran tertutup adalah saluran yang alirannya tidak dipengaruhi oleh tekanan udara

secara langsung kecuali oleh tekanan hidrolik. Perbedaan saluran terbuka dengan

saluran tertutup yang paling mendasar pada saluran terbuka dan aliran pada pipa

adalah adanya permukaan yang bebas yang hampir selalu berupa udara pada saluran

terbuka.

Penggunaan pipa secara umum banyak digunakan pada industri, salah satunya industri

air minum, yang mana penggunaan pipa paling banyak digunakan untuk penyaluran

air bersih. Aliran air terjadi karena adanya perbedaan tinggi tekanan di kedua tempat,

tekanan terjadi karena adanya perbedaan elevasi muka air atau karena digunakannya

pompa untuk mengalirkan air dari tempat yang rendah ke tempat yang lebih tinggi.

Salah satu gangguan atau hambatan yang sering terjadi dan tidak dapat diabaikan pada

aliran air yang menggunakan pipa adalah kehilangan energi akibat gesekan dan

perubahan penampang atau pada tikungan serta gangguan-gangguan lain yang

mengganggu aliran normal. Hal ini menyebabkan aliran air semakin lemah dan

mengecil.

Dasar Teori

1. Jenis Aliran

Pipa adalah saluran tertutup yang biasanya berpenampang lingkaran yang

digunakan untuk mengalirkan fluida dengan tampang aliran penuh. Fluida yang

dialirkan melalui pipa bisa berupa zat atau gas dan tekanan bisa lebih besar atau

lebih kecil dan tekanan atmosfer (Triatmodjo, 1996). Aliran terbagi menjadi dua,

yaitu:

a. Aliran tunak (steady flow) pada pipa

Jika kecepatan (v) di suatu titik adalah konstan terhadap waktu aliran fluida

dikatakan tunak (Marthen, 2006). Menurut Ven Te Chow (1959) aliran tunak

terbagi menjadi aliran seragam (uniform flow) dan aliran berubah yang meliputi

aliran berubah lambat laun (gradually flow varied flow) dan aliran berubah tiba-

tiba (rapidly varied flow).

b. Aliran tidak tunak (unsteady flow) pada pipa

Aliran tidak tunak pada pipa merupakan persoalan yang penting dalam praktek

rekayasa karena aliran tidak tunak menimbulkan persoalan-persoalan kelebihan

tekanan, getaran, viskositas dan suara-suara bising yang juah dari jangkauan

analisis aliran tunak (Watters, 1984).

2. Persamaan Bernouli

Penurunan persamaan Bernoulli untuk aliran sepanjang garis arus didasarkan pada

hukum II tentang gerak persamaan ini diturunkan berdasarkan anggapan sebagai

berikut (Triatmodjo, 1993):

1. Zat cair adalah ideal, jadi tidak mempunyai kekentalan (kehilangan energi

akibat gesekan adalah nol).

2. Zat cair adalah homogen dan tidak termampatkan (rapat massa zat cair

adalah konstan).

3. Aliran adalah kontinyu dan sepanjang garis arus.

4. Kecepatan aliran adalah merata dalam suatu penampang.

5. Gaya yang bekerja hanya gaya berat dan tekanan persamaan Bernoulli

adalah persamaan yang menjelaskan gerakan fluida melalui suatu

penampang. Bentuk umumnya yaitu (Marthen, 2006):

P1 + 1

2 ρ ∙ v1

2 + ρ ∙ g ∙ h1 = P2 + 1

2 ρ ∙ v2

2 + ρ ∙ g ∙ h

Z1 + 𝑃1

𝛾 +

𝑉1

2∙𝑔 = Z1 +

𝑃2

𝛾 +

𝑉2

2∙𝑔 + hf

P2 = P1 + (Z1 – Z2) 𝛾

3. Persamaan Kontinuitas

Persamaan kontinuitas yang menyatakan bahwa di dalam aliran tetap satuan waktu

adalah sama di semua penampang di sepanjang aliran.

Q = A1 ∙ V1 = A2 ∙ V2

Jika suatu fluida mengalir dengan aliran tunak, maka fluida yang masuk ke dalam

satu ujung pipa haruslah sama dengan massa fluida yang keluar dari ujung pipa

yang lain selama selang waktu yang sama (Marthen, 2006).

Kelajuan aliran fluida tak termampatkan berbanding terbalik dengan luas

penampang yang dilaluinya dinyatakan dengan persamaan (Marthen, 2006)

𝑉1

𝑉2=

𝐴2

𝐴1

4. Major Losses

Major losses adalah kehilangan tekanan atau energi dalam pipa akibat gesekan

dengan dinding pipa. Kehilangan energi akibat gesekan dengan dinding pipa di

aliran seragam dapat dihitung dengan persamaan Darcy-Weibasch:

hf = f ∙ 4 v2

2∙𝑔 ∙

L

𝐷

f = 2∙g∙D∙hf

2∙𝑔∙4∙𝑣2∙𝐿

5. Minor Losses

Minor losses adalah kehilangan tekanan yang terlepas di sepanjang perpipaan pada

valve. Minor losses adalah kerugian kecil di dalam sistem perpipaan. Kerugian

kecil ini disebabkan oleh (White, 1994):

1. Lubang masuk atau lubang keluar pipa.

2. Kelokan, siku, sambungan T dan piting lain.

3. Pemuaian atau penyusutan tiba-tiba.

4. Katup yang terbuka atau sebagian tertutup.

5. Pemuaian atau penyusutan berangsur.

6. Bilangan Reynold

Bilangan Reynold (Re) adalah perbandingan antara efek inersia dan viskositas

dalam aliran. Untuk mencari bilangan Reynold dapat digunakan persamaan

(Robert, 2002):

Re = v ⋅ R

𝜈

Lokasi Praktikum

Praktikum dilakukan di Workshop Training Centre Perusahaan Daerah Air Minum

(PDAM) Tirta Khatulistiwa Kota Pontianak.

Alat dan Bahan

Peralatan yang digunakan adalah:

1. Selang

2. Keran

3. Sambungan T

4. Pipa

5. Watermeter

6. Gelas ukur

7. Stopwatch

8. Penggaris

Prosedur Praktikum

Prosedur kerja yang dilakukan pada pratikum ini yaitu:

1. Dihidupkan pompa yang telah tersedia.

2. Dibuka tiga katup yang telah tersedia pada pipa secara full. Selanjutnya baca

tekanan pipa yang terdapat pada alat pressure switch atau baca tinggi muka air

pada selang yang tersedia.

4. Diukur debit aliran yang keluar keran. Pengukuran debit dilakukan dengan cara

menampung aliran air menggunakan gelas ukur dengan interval waktu yang telah

ditentukan.

5. Dikurangi bukaan katup perlahan-lahan dan ulangi prosedur pengukuran.

Lakukan perubahan katup minimal sebanyak 3 kali.

6. Diukur suhu air untuk mendapatkan viskositas air dari tabel viskositas terlampir.

7. Dicatat panjang pipa dan diameter pipa.

Tabel Pengamatan

Diameter pipa :

Viskositas :

Luas penampang :

Percobaan Tekanan di titik (m) Volume

(m3)

Waktu

(s)

Debit

(m3/s)

Kecepatan

(m/s) 1 2 3 4 5 6

Satu keran terbuka full

Dua keran terbuka full

Kedua keran terbuka setengah

Keran bawah terbuka full, keran atas

terbuka setengah

Keran atas terbuka full, keran bawah

terbuka setengah

Tabel Hasil Analisa Kehilangan Tekanan di Titik 1-2

Percobaan Q

(m3/s)

Kecepatan

(m/s)

Headloss

(m)

Nilai

Reynold

Log

Reynold

Klasifikasi

Aliran

Koefisien

Gesek

1

2

3

4

5

Tabel Hasil Analisa Kehilangan Tekanan di Titik 4-5

Percobaan Q

(m3/s)

Kecepatan

(m/s)

Headloss

(m)

Nilai

Reynold

Log

Reynold

Klasifikasi

Aliran

Koefisien

Gesek

1

2

3

4

5

Tabel Hasil Analisa Kehilangan Tekanan di Titik 2-3

Percobaan Q (m3/s) Kecepatan

(m/s) Headloss (m)

1

2

3

4

5

Tabel Hasil Analisa Kehilangan Tekanan di Titik 3-4

Percobaan Q (m3/s) Kecepatan

(m/s) Headloss (m)

1

2

3

4

5

Laporan:

Laporanditulisdengan format yang diberikan, disertaidengan data pengamatan, teori,

hasilanalisis, dokumentasidanmenjawabsemuapertanyaan yang diberikan.

Format Laporan

1. Laporan, peta, dan gambar dibuat menggunakan menggunakan kertas A3

(minimal 70 gram).

2. Laporan diketik menggunakan huruf Times New Roman 12 atau Arial 11

dengan spasi 1,5 rata kiri dan kanan. Setiap halaman laporan diberi nomor

halaman termasuk halaman pembuka (kata pengantar, daftar isi, daftar tabel,

daftar gambar, daftar lampiran) dan lampiran. Tabel dan gambar ilustrasi (jika

ada) diberi judul, nomor urut dan sumber. Rumus-rumus ditulis menggunakan

Microsoft Equation atau yang setara. Perhitungan berulang atau berjumlah

banyak dapat menggunakan format tabel dan dibuat dengan bantuan MS Excel

atau yang setara. Tabel hitungan dapat disisipkan pada bab atau diletakkan

pada bagian lampiran.

3. Penulisan laporan disesuaikan dengan format skripsi.

4. Peta dan gambar rancangan dibuat dengan menggunakan bantuan komputer

(CAD) atau manual (gambar tangan). Skala disesuaikan dengan ukuran kertas

dan jenis peta/gambar. Notasi peta/gambar sesuai dengan jenis peta/gambar

dan kotak informasi mengikuti format yang diberikan bersama problem set ini.

Setiap peta/gambar diberi nomor urut sesuai dengan tata urut penyampaian

informasi atau tujuan penggunaan.

5. Laporan disertai dengan minimal 5 kutipan tinjauan pustaka yang bersumber

dari buku atau jurnal ilmiah.

6. Penomoran halaman diletakan pada bagian tengah bawah.

7. Laporan dijilid rapi (jilid tempel) sebelum diserahkan.

8. Sampul laporan menggunakan kertas buffalo berwarna biru benhur (seperti

warna biru bendera fakultas teknik) dan mengikuti format.

Pontianak, ……………………… 2015

Asisten Praktikum

(…………………………………...)