MENENTUKAN NILAI KOEFISIEN GESEK PADA PIPA DENGAN MENGGUNAKAN APLIKASI MICROSOFT VISUAL BASIC. Irsan Mustafid Halomoan

Transkripsi

1 JURNAL SKRIPSI PROGRAM SARJANA MENENTUKAN NILAI KOEFISIEN GESEK PADA PIPA DENGAN MENGGUNAKAN APLIKASI MICROSOFT ISUAL BASIC Irsan Mustaid Halomoan JURUSAN TEKNIK MESIN UNIERSITAS GUNADARMA 005

2 Abstraksi Koeisien gesek antara luida dan dinding pipa akan mempengaruhi kerugian head dan kerugian tekanan pada aliran didalam pipa. Kerugian kerugian tersebut sangat dipengaruhi oleh kekasaran, diameter dan panjang pipa. Dalam kesempatan ini penulis mencoba menggunakan aplikasi program isual Basic 6.0 untuk menentukan nilai koeisien gesek pada pipa untuk mendapatkan nilai koeisien gesek yang seragam, teliti dan cepat.

3 Pendahuluan Perkembangan dunia industri saat ini begitu cepat perkembangannya dengan proses globalisasi dalam perdagangan sehinggan membutuhkan banyak inovasi baru untuk mendukung proses pembuatan produk yang akan dihasilkan. Salah satunya adalah penggunaan computer dalam penyelesaian banyak masalah terutama perhitungan ataupun sabagai alat control pada suatu peralatan produksi. Sehingga nantinya diharapkan dengan berbantu computer dapat meningkatkan eisiensi dan ketelitian dari alat alat yang digunakan. menentukan dalam menentukan nilai koeisien, penulis bermaksud menentukan nilai koeisien secara otomatis dengan berbantu computer dengan menggunakan bahasa pemrograman visual basic. Untuk mempermudah penulisan khususnya dalam perhitungan data maka dilakukan pembatasan pembatasan masalah dan asumsi- asumsi. Pembatasan masalah dan asumsi tersebut antara lain: 1.Fluida yang digunakan adalah termasuk luida incompressible (tak mampumampat) sehingga persamaan yang digunakan adalah persamaan luida tak mampu mampat. Perumusan dan Batasan Masalah.Fluida yang digunakan dianggap sebagai Dalam aliran tak mampu mampat luida Newtonian didalam pipa ketakmampubalikan dinyatakan dalam kerugiantinggi tekan. Untuk perhitungan aliran didalam pipa pada umumnya dipakai persamaan Darcy Weisbach [1] :.Fluida yang mengalir dalam pipa bersiat berkembang penuh dan tidak terjadi kebocoran pada rangkaian sehingga valume dalam rangkaian dianggap konstan h L D g 4.Permukaan pipa dengan nilai kekasaran permukaan pipa dan bilangan Reynolds Dalam persamaan tersebut adalah koeisien gesek Darcy Weisbach yang tidak berdimensi. Koeisien merupakan ungsi dari angka Reynolds dan kekasaran pipa. Nilai koeisien dapat ditentukan dari diagram Moody. Nilai koeisien dari pembacaan secara manual sering menimbulkan ketidakseragaman. Untuk mengindari ketidakseragaman dalam sesuai pada diagram Moody. 5.Penulisan juga tidak membahas aliran pada pipa yang tidak berbentuk lingkaran. Tujuan penulisan yang kami lakukan adalah menyajikan kerugian gesek luida pada aliran pipa ke dalam bentuk visual pada layar komputer dengan mengunakan bahasa pemrograman visual basic 6.0. Untuk pembahasan, digunakan beberapa

4 persamaan luida dan objek dari visual basic untuk pembuatan interace pembuatan program. Persamaan luida yang digunakan seperti persamaan Bernaulli, persamaan kontinuitas, persamaan kerugian tekanan dan kerugian gesekan luida terhadap pipa berpenampang bulat Hasil Pembahasan Untuk perhitungan head total pompa air dari sungai ke kolam pengendapan berikut akan di kerjakan dengan menggunakan program visual basic 6.0 untuk menentukan nilai kekasaran permukaan (), Reynold number (Re) dan kerugian head masing masing seksi instalasi pompa. Untuk keperluan pengisian ketel serta kebutuhan air lainnya dibutuhkan sekitar 41 ton air per jam (m air ). Dari data lapangan didapat bahwa massa jenis air (ρ) pada suhu 7 O C adala 984,54 kg/m. Untuk mengetahui kapasitas pompa yang dibutuhkan, antara lain keduanya terdapat hubungan sebagai berikut: Q m. v Q kapasitas air (m /jam) m laju aliran air (kg/jam) v volume spesiik air (m /jam) Sehingga: (kg/jam) Q 996.5(kg/m ) 4,7m /jam Untuk mengimbangi rugi rugi yang terjadi pada elbow, kebocoran pipa dan lain lain, maka direncanakan pompa dengan kapasitas sebgai berikut: Q konsumsi maksimum x (1,1 1,5) Dimana actor pengali diambil 1,15 sehingga kapasitas sadap pompa adalah: Q 4,7 x 1,15 497,6 m/jam Untuk menjamin ketelitian pengoperasian, diambil kapasitas pompa sebesar 500 m /jam. Head total pompa yang harus tersedia untuk memindahlan air seperti yang direncanakan oleh kondisi instalasi yang akan dilayani oleh pompa seperti pada gambar berikut: Gambar.1 Instalasi pompa kolam pengendapan

5 Head total pompa dengan material pipa dari besi tuang Kerugian head pada pipa isap Untuk kapasitas pompa sebesar 500 m /jam atau 8, m /menit, diketahui data pipa sebagai berikut: - Diameter luar pipa 1,75 inchi (0,8 m) - Diameter dalam pipa 11,98 inchi (0,0 m) Kecepatan aliran didalam pipa dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut: 4 Q Di Q kapasitas pompa (0,19 m /dt) Di diameter dalam pipa (0,0 m) Sehingga didapat kecepatan: 4 0,19 (0,0) 1,96 m/dt Sebelum dapat menentukan kerugian head disepanjang pipa isap dari dilapangan didapat sebagai berikut: - Panjang pipa isap m - Elbow 1 buah data data - Katup isap dengan saringan 1 buah Kerugian head sepanjang pipa isap 1 L Di g Dimana : actor gesekan L panjang pipa isap (m) Di diameter dalam pipa (m) Untuk mengetahui harga (actor gesekan) perlu diketahui bilangan Reynolds aliran didalam pipa dengan rumus sebagai berikut: Di Re ν viskositas kinematik (0,86 x 10-6 m /dt, pada suhu 7 0 C) Sebelumnya, kecepatan aliran didalam pipa dapat diukur dengan menggunakan rumus sebagai berikut: 4 Q Di Q kapasitas pompa (0,19 m /dt) Di diameter dalam pipa (0,0 m) Sahingga: 4 0,19 (0,0) 1,96m / dt Jadi didapatlah harga bilangan Reynolds sebesar: Re 1,96 0,0 0, , Jenis aliran didalam pipa adalah turbulen (Re > 4000), kemudian ditentukan harga k/d, dimana: 5

6 k Ukuran ketidaksempurnaan permukaan pipa (0,54) Di diameter dalam pipa (0, mm) Jadi k/di 0,54 / 0, 0,5m 1,7 (1,96) 1,7.9,81 1,78 x 10 - Dari diagram Moody diperoleh harga 0,05 sehingga didapatlah harga kerugian head disepanjang pipa isap adalah: Kerugian head akibat elbow 90 O g 0,65 (1.96) 0,65.9,81 0,1m 1 0,05 0,0 0,09 m (1.96).9,81 Jadi kerugian head disepanjang pipa isap adalah sebesar: Kerugian head akibat katup isap g ,09 + 0,5 + 0,1 0,477 m 6

7 -Kerugian head pada pipa tekan Dari lapangan data data sebagai berikut: - Panjang pipa tekan (L) 1 m - Elbow buah - Elbow buah Kerugian head sepanjang pipa tekan Kecepatan pada pipa tekan sama dengan pada pipa isap, hal ini disebabkan oleh diameter pipa keduanya yang sama, sahingga: Kerugian head akibat keluaran pipa L Di g hld 4 g 1 0,05 0,0 0,176m (1,96).9,81 hld 4 (1,96).9,81 0,19m Kerugian head akibat elbow 90 0 Karena ukuran diameter pipa tekan sama dengan ukuran pipa isap, maka kerugian head akibat elbow 90 0 yaitu sebesar 0,1 m sama jumlahnya Sehingga kerugian head total pada pipa tekan adalah: Kerugian head akibat elbow 45 0 hld 0.4 hld g (1,96) 0, ,077 m hld hld1 + hld + hld + hld4 0, ,1 + 0, ,19 0,64 m Total kerugian head pada instalasi pipa (Hl) adalah: Hl + hld 0, ,64 1,10 m Karena ada buah elbow 45 0 maka hld 0,077 x

8 - Head total pompa yang memadai Head total pompa: Ht Ha + Hl + hp Hp Perbedaan tekanan pada sisi isap dan tekan ( 0) Ht + 1, ,10 m Untuk menjamin ketelitian pengeoperasian dan mengantisipasi rugi rugi lainnya maka diambil pompa dengan head total 4, m. Kesimpulan Dari hasil perhitungan nilai koeisien gesek dengan menggunakan aplikasi pemrograman isual Basic Nilai koeisien gesek yang dihitung adalah untuk nilai dengan pipa berbentuk bulat dengan jenis aliran tak mampu mampat.. Dengan program aplikasi isual basic dapat ditentukan nilai kekasaran relative (k/d) dan besarnya bilangan Reynolds (Re) yang sangat berpengaruh terhadap nilai dengan lebih seragam, teliti dan lebih cepat. Pada bilangan Reynolds dan nilai kekasaran relative, semakin tinggi tingkat tingkat ketelitiannya, maka nilai yang didapat akan semakin baik tingkat keakurasiannya. Besarnya head losses pada suatu sistem perpipaan, seperti pada belokan, sambungan, katup, pengecilan dan pembesaran dapat dihitung dengan terlebih dahulu menentukan panjang relatinya ataupun nilai k nya.. Dari perbandingan hasil perhitungan manual dan isual Basic didapat selisih hasil hitung yang cukup kecil. Sehingga dari hasil tersebut perhitungan secara isual Basic telah dapat digunakan untuk menentukan nilai koeisien kekasaran pada pipa. Table 4.1 Perbandingan hasil hitung kekasaran () Kapasitas Alir (m /dt) Material Nilai kekasaran () dengan manual Nilai kekasaran () dengan B 6.0 0,19 Besi tuang ,01 0,19 Besi Digalvanis 0,017 0,0175 0,19 Kaca 0,01 0,015 8

9 Datar Pustaka 1. ictor L. Streeter dan Benjamin Wylie, E. Mekanika Fluida jilid 1, terj. Zulkili Harahap, ed. Ke 8. Erlangga, Bambang Triatmodjo. Hidrolika jilid, Beta Oset, 199. Michael J. Moran and Howard N. Shapiro. Fundamental o Engineering Thermodynamics, Second Edition, Wiryanto Dewobroto, Aplikasi Sain dan Teknik dengan isual Basic 6.0. Elexmedia Komputindo Agus J. Alam. Microsot isual Basic ersi 6.0, Elexmedia Komputindo 00 5