USULAN RISET TERAPAN INSTITUSI

Transkripsi

1 USULAN RISET TERAPAN INSTITUSI RANCANG BANGUN ALAT UJI HEAD LOSSESS DENGAN VARIASI DIAMETER REDUCER DAN JARAK ELBOW 90 O UNTUK PENINGKATAN EFISIENSI SISTEM PERPIPAAN TIM PENGUSUL A rasy Fahruddin, S.T., M.T. ( ) Mulyadi, S.T., M.T. ( ) UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SIDOARJO OKTOBER 2017

2 HALAMAN PENGESAHAN ii

3 IDENTITAS DAN URAIAN UMUM 1. Judul Penelitian : Rancang Bangun Alat Uji Head Losses dengan Variasi Diameter Reducer dan Jarak Elbow 90 o Perpipaan. 2. Tim Peneliti No. 1 Nama A rasy Fahruddin, ST.,MT. Jabatan Ketua 2 Mulyadi, ST.,MT. Anggota Untuk Peningkatan Efisiensi Sistem Bidang Keahlian Konversi Energi Desain Manufaktur Instansi Asal Alokasi Waktu (jam/minggu) UMSIDA 6 UMSIDA 5 3. Objek Penelitian (jenis material yang akan diteliti dan segi penelitian): Kerugian head pada sistem perpipaan. 4. Masa Pelaksanaan Mulai : bulan: Januari tahun: 2018 Berakhir : bulan: Juni tahun: Usulan Biaya Universitas Muhammadiyah Sidoarjo Rp ,- 6. Lokasi Penelitian (lab/studio/lapangan) Laboratorium Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Sidoarjo. 7. Instansi lain yang terlibat (jika ada, dan uraikan apa kontribusinya) - 8. Temuan yang ditargetkan (metode, teori, produk, atau masukan kebijakan) Metode penentuan jarak elbow terhadap reducer untuk meminimalkan head losses. 9. Kontribusi mendasar pada suatu bidang ilmu (uraikan tidak lebih dari 50 kata, tekankan pada gagasan fundamental dan orisinal yang akan mendukung pengembangan iptek) Penelitian pada bidang mekanika fluida khususnya kerugian head pada sistem perpipaan telah banyak dilakukan untuk mengurangi kehilangan energi. Pada penelitian ini dianalisa mengenai rugi head kombinasi reducer dan elbow, serta iii

4 jarak optimal antara reducer dan elbow untuk mendapatkan efisiensi sistem perpipaan yang terbaik. 10. Kontribusi pada pencapaian renstra UMSIDA (uraian sedikitnya 2 paragraf) Sesuai dengan Renstra Umsida , penelitian ini mengarah pada pemecahan masalah pengembangan energi alternatif dengan teknologi tepat guna. Dengan topik yang diambil yaitu aplikasi dalam bentuk teknologi untuk memenuhi kebutuhan hidup masyarakat. Sistem perpipaan merupakan sistem saluran fluida yang banyak diaplikasikan baik di perumahan, perkantoran, pabrik, hingga instalasi pembangkit energi yang tidak terbarukan maupun yang terbarukan. Untuk meningkatkan efisiensi sistem pembangkit energi alternatif seperti pada sistem tenaga uap maupun efisiensi pemanfaatan energi seperti pada penggunaan pompa, diperlukan sistem perpipaan yang efisien. Penelitian ini mengarah pada pencapaian rugi head minimal akibat penggunaan kombinasi reducer dan elbow untuk mendapatkan efisiensi sistem perpipaan yang terbaik. 11. Rencana luaran yang ditargetkan No Jenis Luaran Kategori Sub Kategori Wajib Tambahan 1 Artikel ilmiah Internasional dimuat di jurnal bereputasi Nasional Terakreditasi 2 Artikel Ilmiah dimuat di prosiding 3 Invited Speaker dalam temu ilmiah Internasional terindeks Nasional Internasional Nasional 4 Visiting Lecturer Internasional 5 Hak Kekayaaan Intelektual Paten Paten sederhana Hak cipta Merek dagang Rahasia dagang Desain Produk Industri Indikasi Target Capaian iv

5 Geografis Perlindungan varietas Tanaman Perlindungan Topografi Sirkuit Terpadu 6 Teknologi Tepat Guna 7 Model/Purwarupa/ Desain/Karyaseni/ Rekayasa sosial 8 Bahan ajar 9 Tingkat Kesiapan Teknologi (TKT) *) Target capaian diisi dengan yang sesuai: tidak ada, draf, submitted, reviewed, accepted, published, terdaftar, sudah dilaksanakan, granted, produk, penerapan, diproses penerbit, atau sudah terbit. 12. Jurnal ilmiah yang menjadi sasaran: a. Jurnal Rekayasa Energi Manufaktur (REM) Teknik Mesin Umsida, Sinta score 4, untuk periode Juni b. Makara Journal of Technology, Sinta score 2, untuk periode April/Agustus v

6 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii IDENTITAS DAN URAIAN UMUM... iii IDENTITAS DAN URAIAN UMUM... iii DAFTAR ISI... vi RINGKASAN... viii BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Urgensi Penelitian... 2 BAB 2 RENSTRA DAN PETA JALAN PENELITIAN UMSIDA Renstra dan Peta Jalan Penelitian Luaran Penelitian... 4 BAB 3 TINJAUAN PUSTAKA Penelitian Sebelumnya Head Losses Pressure Drop V-Notch Weir BAB 4 METODE PENELITIAN Diagram Alir Penelitian Tahapan Penelitian Lokasi Penelitian Variabel yang Diukur Variabel Bebas Variabel Terikat Variabel Terkontrol Model yang Digunakan Rancangan Penelitian vi

7 4.7 Teknik Pengumpulan Data Analisis Data BAB 5 BIAYA DAN JADWAL PENELITIAN Anggaran Biaya Jadwal Penelitian DAFTAR PUSTAKA Lampiran 1. Justifikasi Anggaran Penelitian Lampiran 2. Fasilitas Penunjang Penelitian Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Peneliti dan Pembagian Tugas Lampiran 4. Biodata Ketua dan Anggota Tim Pengusul Lampiran 5. Surat Pernyataan Ketua Peneliti vii

8 RINGKASAN Sistem perpipaan adalah sistem distribusi fluida yang banyak diterapkan pada rumah tangga, industri, dan sistem pembangkit energi. Dengan berbagai koneksi dan aksesoris akan terdapat banyak permasalahan aliran melalui pipa. Salah satu masalah tersebut adalah rugi aliran (head lossess) pada perubahan diameter (reducer) dan belokan (elbow). Kerugian head sangat merugikan dalam aliran fluida dalam sistem perpipaan, karena head loss dapat menurunkan tingkat efisiensi aliran fluida berupa penurunan tekanan (pressure drop). Tujuan jangka panjang penelitian ini adalah efisiensi energi sistem perpipaan yang lebih besar dan mengurangi pemborosan energi sehingga dapat memanfatkan energi alternatif secara optimal serta menjaga kelestarian alam. Sedangkan target tujuan penelitian ini adalah terwujudnya desain pemasangan kombinasi reducer dan elbow yang optimal untuk mencapai headlosses minimal. Metode yang digunakan adalah true experiment research dengan membuat alat uji headlosses dengan variasi diameter reducer: 1-3/4, 1-1/2, dan 3/4-1/2 inchi dan variasi jarak elbow: 0, 5, 10, 15, 20 cm. Head losses dihitung dengan data dari pressure gauge pada sisi input dan output sambungan. Sumber aliran air berasal dari mesin pompa air dengan debit aliran yang divariasikan sebesar 10, 15, 20, dan 25 L/menit. Penelitian dilaksanakan selama enam bulan, diharapkan dapat menghasilkan alat uji head losses yang lebih efisien dan aplikatif sebagai alat uji praktikum Teknik Mesin. Hasil penelitian akan dipublikasikan melalui jurnal nasional Teknik Mesin. Keywords : alat uji head losses, diameter reducer, jarak elbow. viii

9 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Sistem perpipaan adalah sistem distribusi fluida yang banyak diterapkan pada rumah tangga, industri, dan sistem pembangkit energi. Ada banyak variasi sistem perpipaan mulai dari sistem pipa tunggal sederhana hingga sistem percabangan yang sangat kompleks (Wibowo, 2013). Dalam sistem perpipaan banyak komponen digunakan dari lokasi awal ke lokasi tujuan, seperti filter, katup atau kran, sambungan, nozel dan sebagainya. Koneksi bisa berupa diameter, siku, dan pengubah berbentuk T. Sehingga dengan berbagai koneksi dan aksesoris akan terdapat banyak permasalahan aliran. Salah satu masalah tersebut adalah rugi aliran (head loss) pada perubahan diameter (reducer) dan belokan (elbow). Kerugian head sangat merugikan dalam aliran fluida dalam sistem perpipaan, karena head loss dapat menurunkan tingkat efisiensi aliran fluida berupa penurunan tekanan (pressure drop). Penurunan tekanan ini terjadi akibat arus turbulensi yang akan menyebabkan gesekan besar pada dinding pipa (Helmizar, 2010). Kerugian aliran selalu terjadi pada sistem perpipaan menggunakan berbagai macam fluida, seperti cairan dan gas. Secara umum, kehilangan aliran terbesar terjadi pada cairan karena massa jenis dan koefisien gesekan yang lebih besar. Penggunaan reducer dan elbow menyebabkan pressure drop yang lebih besar dari pada pipa lurus dengan panjang yang sama (Pratikto and Wahyudi, 2010). Semakin besar p atau penurunan tekanan yang meningkat dapat menyebabkan energi yang dibutuhkan untuk mendorong fluida juga meningkat. Penurunan tekanan yang terlalu besar bisa menyebabkan kavitasi dan getaran pada perpipaan. Salah satu cara untuk mengurangi pusaran pada dua komponen perpipaan adalah dengan menyesuaikan jarak pemasangan kedua komponen perpipaan. Dari penelitian di atas, jika perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai Head Losses dengan Variasi Diameter Reducer dan Elbow 90 o Untuk Meningkatkan Efisiensi Sistem Perpipaan. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui seberapa besar head losses pada kombinasi reducer dan elbow 90 o dengan variasi diameter dan jaraknya. 1

10 1.2 Rumusan Masalah Meninjau dari latar belakang di atas, maka rumusan masalah dalam penelitian ini adalah: 1. Perlu dilakukan rancang bangun alat uji head losses dengan variasi diameter reducer dan jarak elbow 90 o untuk peningkatan efisiensi sistem perpipaan. 2. Diameter reducer perlu divariasi karena diameter yang berbeda akan menghasilkan pola aliran dan losses yang berbeda. Begitu pula jarak antara reducer dan elbow perlu divariasi untuk mengetahui jarak optimal dengan kerugian head minimal. 3. Pola aliran melalui reducer akan mempengaruhi pola aliran yang melalui elbow, sehingga perlu dianalisa pengaruhnya terhadap kerugian kombinasi dengan menggunakan software flow simulation. 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan khusus penelitian ini adalah: Mewujudkan alat uji head losses dengan kombinasi diameter reducer dan jarak elbow 90 o yang optimal untuk peningkatan efisiensi sistem perpipaan. 1.4 Urgensi Penelitian Pada sistem perpipaan, elbow sering digunakan sebagai sambungan sekaligus belokan agar jalur perpipaan sesuai dengan arah yang diinginkan. Reducer juga banyak digunakan sebagai sambungan antara pipa berdiameter besar sebagai saluran utama dengan pipa berdiameter kecil sebagai saluran cabang. Sehingga kombinasi reducer dan elbow akan mudah ditemui pada aplikasi sistem perpipaan. Karena itu perhitungan head losses kombinasi reducer dan elbow dengan berbagai diameter perlu diteliti dengan mempertimbangkan pola aliran melewati reducer yang masuk ke elbow. Pemasangan reducer dan elbow secara bersamaan akan meningkatkan head losses total, akan tetapi terbentuknya pola aliran yang acak setelah melewati reducer akan memudahkan aliran untuk berbelok melewati elbow, di sisi lain aliran acak akan terbentuk pada jarak tertentu. Karena itu perlu diteliti pengaruh jarak antara reducer dan elbow untuk mendapatkan head losses kombinasi yang minimal. 2

11 Penelitian ini berpotensi memberi kontribusi untuk mewujudkan penghematan energi baik di industri maupun skala rumah tangga. Sehingga akan mengurangi emisi karbon dan menambah masa ketersediaan cadangan energi. Selain itu, diharapkan dari penelitian ini dapat diwujudkan alat uji sistem perpipaan sebagai alat uji praktikum mekanika fluida serta menjadi bahan Tugas Akhir bagi mahasiswa S1 yang berminat didalamnya dengan menyesuaikan topik penelitiannya. 3

12 BAB 2 RENSTRA DAN PETA JALAN PENELITIAN UMSIDA 2.1 Renstra dan Peta Jalan Penelitian Topik penelitian ini diarahkan pada bidang energi sesuai Renstra Umsida yaitu aplikasi dalam bentuk teknologi untuk memenuhi kebutuhan hidup masyarakat. Sedangkan roadmap diarahkan pada bidang konservasi energi Renstra Umsida tahun 2018 yaitu: pengembangan untuk ketersediaan dan keberlanjutan sumber energi dalam penerapannya di bidang pangan, kesehatan, lingkungan, informasi, komunikasi, instrumentasi, dan kontrol. Efisiensi energi sistem perpipaan akan mengurangi pemborosan energi sehingga pemanfaatan energi termasuk energi alternatif akan lebih optimal. Selain itu efisiensi sistem perpipaan akan berkontribusi menjaga ketersediaan energi terutama pada industri dengan skala energi yang besar serta mengurangi emisi karbon. 2.2 Luaran Penelitian Luaran penelitian yang diharapkan pada penelitian ini adalah: 1. Alat uji head losses sebagai alat uji praktikum mekanika fluida serta dapat menjadi bahan Tugas Akhir bagi mahasiswa S1 yang berminat. 2. Publikasi hasil penelitian di jurnal ilmiah yang mempunyai ISSN. Jurnal ilmiah yang dimaksud adalah: a. Jurnal Rekayasa Energi Manufaktur (REM) Teknik Mesin Umsida, Sinta score 4, untuk periode Juni 2018 dengan judul Rancang Bangun Alat Uji Head Losses dengan Variasi Diameter Reducer dan Jarak Elbow 90 o Untuk Sistem Perpipaan yang Efisien. b. Makara Journal of Technology, Sinta score 2, untuk periode April/Agustus 2018 dengan judul Simulation Study: The pattern of fluid flow through reducer to 90 o elbow at a certain distance and the effect on total head losses. 3. Bahan ajar berupa ringkasan modul praktikum dan slide. 4

13 BAB 3 TINJAUAN PUSTAKA 3.1 Penelitian Sebelumnya Helmizar (2010) meneliti tentang besarnya nilai kekasaran pipa PVC ¾ inchi dan koefisien kerugian pada belokan 90 berdiameter ¾ inchi. Penelitian ini dilakukan dengan cara mengalirkan air pada pipa dengan panjang tertentu, kemudian diukur selisih tekanan yang terjadi dalam bentuk head dengan menggunakan manometer. Dengan menggunakan persamaan head losses mayor dan persamaan colebrook didapat nilai kekasaran pipa. Untuk mendapatkan nilai koefisien kerugian (K) pada belokan 90 diameter ¾ digunakan persamaan head losses minor. Hasil eksperimen menunjukan nilai kekasaran relatif dari pipa PVC ¾ sebesar 0,000562, sedangkan nilai koefisien kerugian (K) pada belokan 90 berdiameter ¾ sebesar 0,298. Pratikto dan Wahyudi (2010) telah meneliti tentang penggunaan tube bundle pada belokan pipa. Belokan pipa dapat menyebabkan hilangnya energi yang cukup besar pada aliran, hal ini dikarenakan pada belokan terjadi pemisahan aliran dan turbulensi membentuk aliran sekunder (twin eddy/pusaran ganda). Kerugian pada belokan semakin meningkat dengan bertambah besarnya sudut belokan. Ketika fluida bergerak pada belokan pipa, muncul gaya sentrifugal yang bekerja pada partikelpartikel fluida. Gaya sentrifugal yang terjadi sebanding dengan kuadrat kecepatan fluida. Karena kecepatan fluida yang tidak seragam, besar didekat pusat dan kecil di dekat dinding, maka gaya sentrifugal yang terjadi pada tengah pipa jauh lebih besar daripada di lapisan batas. Akibatnya muncul vortex atau swirl yang menyebabkan rotasi fluida dan menghasilkan aliran sekunder. Flow conditioner adalah alat untuk meredam gangguan aliran yang disebabkan oleh belokan, katup, perubahan luas penampang, dan orifice, dengan cara menghilangkan swirl atau vortex. Tube bundle adalah salah satu jenis flow conditioner yang terdiri dari kumpulan tabung-tabung yang diikat menjadi satu yang dipasang pada penampang melintang dalam pipa. Tube bundle menghasilkan profil aliran seperti peluru tumpul dengan kecepatan pada pusat aliran 15% lebih besar daripada kecepatan rata-rata aliran. 5

14 Gambar 3.1 Tube bundle Semakin jauh jarak peletakan tube bundle terhadap sisi keluaran pada belokan pipa maka beda tekanan yang terjadi semakin besar. Pada debit 1000 liter/jam jarak tube bundle 2 diameter menghasilkan nilai beda tekanan 1516 Pa sedangkan pada jarak 5 diameter menghasilkan 1941 Pa. Perbedaan tekanan yang lebih besar tersebut dikarenakan semakin jauh peletakan tube bundle maka kesempatan terbentuknya separasi semakin lama sehingga kerugian tekanannya semakin besar. Anwar (2015) melakukan penelitian yang bertujuan mengetahui pengaruh jarak peletakan sambungan concentric dan eccentric reducer (tipe A dan B) pada sisi isap pompa sentrifugal serta membandingkan sambungan concentric dan eccentric reducer tehadap gejala kavitasi yang terjadi. Kavitasi merupakan gangguan pada sistem pemompaan sebagai akibat menguapnya zat cair ketika dipompa karena tekanan di dalam pompa turun di bawah tekanan uap jenuh fluida yang dipompakan. Hal ini menyebabkan timbulnya gelembung-gelembung uap yang akan terbawa oleh aliran fluida dan masuk pada daerah yang bertekanan lebih tinggi, sehingga gelembung akan pecah dan menimbulkan getaran dan menurunkan performansi pompa. Penelitian ini dilakukan secara eksperimental menggunakan pompa sentrifugal transparan, dengan memvariasikan jarak peletakan sambungan reducer concentric dan eccentric A dan B serta variasi putaran pompa. Hasil penelitian yang diperoleh menunjukkan bahwa gejala kavitasi terkecil terjadi pada sambungan eccentric B, dengan jarak 0,4-0,6 m dari sisi isap pompa. Peletakan pada jarak 0,2 m menghasilkan penurunan selisih tekanan sampai pada jarak 0,4 m kemudian cenderung meningkat dari 0,4 m sampai jarak 1 m. Hasil visualisasi aliran di dalam pompa menunjukkan gelembung uap yang lebih sedikit di sisi impeller pompa dengan jarak reducer 0,4-0,6 m dari sisi isap. 6

15 Gambar 3.2 Concentric dan eccentric reducer (tipe A dan B) 3.2 Head Losses Head losses dibagi menjadi 2 yaitu, mayor losses dan minor losses (Wibowo, 2013). Mayor losses adalah kerugian pada sistem perpipaan akibat adanya gesekan fluida dengan dinding pipa arah memanjang. Minor losses adalah kerugian pada sistem perpipaan akibat pengunaan sambungan pipa (fitting). Mayor losses dipengaruhi kekentalan zat cair dan turbulensi karena adanya kekasaran pipa sehingga gaya gesek yang terjadi akan menyebabkan kehilangan energi disepanjang pipa dengan diameter konstan pada aliran seragam (Simanjuntak, 2010). Kehilangan energi tiap satu satuan panjang akan konstan selama kekasaran dan diameter tidak berubah. Persamaan Darcy Weisbach menyatakan bahwa, kehilangan tekanan berbanding lurus dengan kecepatan kuadrat dari aliran air dan panjang pipa, tetapi berbanding terbalik dengan diameter (Fathurrohman, 2012), dituliskan sebagai berikut: Keterangan: L = Panjang pipa (m) D = Diameter pipa (m) V = Kecepatan aliran (m/s) 7

16 f = Faktor gesekan h L = Headloss mayor (m) Persamaan Darcy berlaku untuk aliran laminer atau turbulen. Faktor gesekan untuk laminer dapat dihitung secara analisis sedangkan untuk aliran turbulen harus ditentukan secara empiris (Fathurrohman, 2012). Perumusan koefisien f dapat dicari dengan menggunakann persamaan Hagen Poiseeille, Dengan menggunakan persamaan Darcy, faktor gesekan pada aliran laminer dapat ditentukan dengan rumus, Keterangan L : Panjang pipa (m) D : Diameter pipa (m) V : Kecepatan aliran (m/s) f : Faktor gesekan h L : Headloss mayor (m) ρ : Density (kg/m 3 ) γ : Berat jenis (N/m 3 ) µ : Viskositas (N.s/m 2 ) Kehilangan energi akibat perubahan penampang dan aksesoris perpipaan lainnya disebut juga kehilangan energi sekunder atau minor loss (Rahmat and Irawan, 2010). Ada berbagai macam faktor yang mempengaruhi kehilangan energi berupa penurunan tekanan (pressure drop), diantaranya karena fitting, seperti belokan pada elbow, konstraksi pada reducer, perbesaran dan gate valve Reducer Reducer yaitu sambungan pipa yang mengalami pengurangan cross sectional area secara mendadak dengan saluran dengan membentuk pinggiran yang tajam 8

17 (Kurniawan, Sumarji and Kristianta, 2014). Tekanan akan besar karena fluida menabrak dinding tegak lurus aliran. Gambar 3.3 Reducer Elbow Elbow merupakan belokan pada pipa yang membentuk sudut siku-siku (90 o ) dengan cross sectional area yang sangat kecil sehingga akan menimbulkan efek tekanan yang sangat besar. Secara umum rumus kehilangan tekanan karena aksesoris pipa dinyatakan dengan: Keterangan: hm = Headloss minor (m) K = Koefisien Kehilangan tekanan minor V = Kecepatan aliran (m/s) g = Percepatan gravitasi (m 2 /s) n = Jumlah aksesoris 3.3 Pressure Drop Kehilangan energi pada aliran fluida dapat ditunjukkan dengan besarnya penurunan tekanan aliran (pressure drop). Besarnya pressure drop dapat diukur dengan selisih tekanan antara 2 titik pengukuran menggunakan manometer atau pressure gauge (Helmizar, 2010), dimana persamaan yang umum digunakan adalah, p = ρ f.g. h Dimana : p = selisih tekanan antara 2 titik (N/m 2 ) ρ f = massa jenis fluida pada manometer (kg/m 3 ) g = percepatan gravitasi (m/s 2 ) h = selisih tinggi permukaan pada manometer (m) 9

18 3.4 V-Notch Weir V-notch weir merupakan alat untuk menghitung besarnya debit aliran air yang mengalir pada saluran air (Helmizar, 2010). Aliran air yang keluar dapat dihitung debitnya dengan menggunakan parameter ketinggian pada V-notch weir yang diukur pada takikan berbentuk segitiga siku-siku. Persamaan yang digunakan untuk menghitung debit aliran pada V-Notch weir menggunakan persamaan berikut: Dimana: Q = debit aliran air (m 3 /s) g = percepatan gravitasi (m/s 2 ) θ = sudut pada takikan H = ketinggian takikan air pada V-notch Weir (m) Gambar 3.4 V-Notch weir 10

19 BAB 4 METODE PENELITIAN 4.1 Diagram Alir Penelitian Studi Pustaka Perumusan masalah & Tujuan Penelitian Tahap 1 Penyusunan Proposal Gambar Desain Alat Pembuatan Sambungan Reducer dan Elbow Pembuatan Saluran Air Tahap 2 Setting Alat Pengambilan data dengan variasi diameter reducer dan variasi debit air Pengambilan data dengan variasi jarak elbow terhadap reducer dan variasi debit air Tahap 3 Analisa Hasil Penyusunan Laporan dan Publikasi Ilmiah Tahap 4 Gambar 4.1 Diagram Alir Penelitian 11

20 4.2 Tahapan Penelitian Penelitian ini akan dilaksanakan dengan empat tahapan sebagai berikut, Tahap 1 Pada tahap 1 ini peneliti akan melakukan studi literatur mengenai sistem perpipaan, jenis rugi aliran, pengaruh penggunaan reducer dan elbow, flow simlation software, dan efisiensi sistem perpipaan. Sehingga peneliti dapat merumuskan masalah dan tujuan penelitian yang kemudian disusun dalam sebuah proposal penelitian. Tahap 2 Pada tahap 2 mulai dilakukan rancang bangun peralatan yang akan diteliti. Dimulai dari persiapan desain gambar, pembuatan sambungan reducer dan elbow, pembuatan saluran air, dan setting alat uji beserta alat ukurnya agar bisa dilakukan pengujian dengan baik. Tahap 3 Pada tahap 3 dilakukan pengambilan data pengujian dengan variasi yang dipilih. Pengambilan data pertama dilakukan pada variasi jumlah variasi diameter reducer dengan debit yang divariasikan. Setelah didapat diameter yang optimal, kemudian dilakukan pengujian dengan jarak elbow divarisi pada debit yang juga divariasi. Kedua tahap pengambilan data dilakukan dengan pemasangan kedua alat sekaligus, agar diketahui head losses kombinasinya. Tahap 4 Pada tahap 4 dilakukan pengolahan data dengan uji Analisis Varian dan kemudian ditampilkan dalam bentuk grafik agar lebih mudah dianalisa. Hasil pengujian dan hasil analisa kemudian disusun dalam laporan dan dipublikasikan melalui jurnal nasional terindeks Sinta. 4.3 Lokasi Penelitian Penelitian ini akan dilaksanakan di laboratorium Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Sidoarjo. 4.4 Variabel yang Diukur Variabel yang digunakan pada penelitian ini terdiri dari tiga jenis, yaitu variabel bebas, variabel terikat dan variabel terkontrol. 12

21 4.4.1 Variabel Bebas Variabel bebas adalah variabel yang bebas ditentukan nilainya sebelum dilakukan penelitian. Variabel bebas yang ditetapkan dalam penelitian ini adalah: 1. Variasi diameter reducer: 1-3/4, 1-1/2, dan 3/4-1/2 dalam satuan inchi. 2. Variasi jarak elbow terhadap reducer: 0, 5, 10, 15, dan 20 dalam satuan centimeter. 3. Debit air divariasikan 10, 15, 20, dan 25 dalam satuan liter/menit Variabel Terikat Variabel terikat adalah variabel yang nilainya sangat tergantung pada variabel bebas dan merupakan hasil dari penelitian. Variabel terikat yang diamati dalam penelitian ini adalah: 1. Pressure drop dan head losses kombinasi 2. Daya pompa dan efisiensi sistem Variabel Terkontrol Variabel terkontrol adalah variabel yang nilainya dijaga konstan selama penelitian untuk setiap pengambilan data. Variabel terkontrol yang dikendalikan dalam penelitian ini adalah: tekanan dan temperatur lingkungan. 4.5 Model yang Digunakan Sambungan yang diteliti yaitu reducer yang dikombinasikan dengan elbow dengan variasi diameter reducer dan jarak elbow sesuai desain seperti gambar berikut. Gambar 3.2 Kombinasi sambungan reducer dan elbow 13

22 4.6 Rancangan Penelitian Penelitian dilakukan dengan instalasi pengujian seperti gambar berikut. Gambar 3.3 Instalasi Pengujian Keterangan: 1. V-notch 7. Bak penampung air 2. Pengukur tekanan/pressure gauge 8. Rangka penopang 3. Rotameter 9. Pipa lurus masukan 4. Elbow keluaran 10. Sambungan yang diuji 5. Katup buangan 11. Pipa lurus keluaran 6. Pompa Saluran aliran air yang dipakai mempunyai ukuran penampang 200 cm x 35 cm x 30 cm yang terbuat dari kayu setebal 2 cm. Alat ukur yang digunakan dalam penelitian ini adalah : 1. V-notch dan Rotameter, berfungsi untuk mengukur debit aliran. 2. Tang Ampere, berfungsi untuk mengukur arus listrik motor pompa. 3. Pressure gauge, berfungsi untuk mengukur tekanan air. 4.7 Teknik Pengumpulan Data Data diambil dengan prosedur pengujian sebagai berikut: 1. Menyiapkan dan memasang semua instalasi yang dibutuhkan. 2. Memasang alat pendukung (alat ukur). 14

23 3. Mengecek kondisi instalasi dan alat pendukung lainnya. 4. Menentukan diameter reducer sesuai dengan variasi yang telah direncanakan. 5. Menyalakan pompa. 6. Mengatur debit aliran. 7. Mengukur tekananmasuk dan keluar alat, selanjutnya memvariasikan debit dan mengukur dan pressure drop yang dihasilkan setiap variasi debit. 8. Setiap variabel dilakukan 3 kali pengulangan sampai mendapatkan data pengujian yang valid. 9. Mengulangi langkah 1 sampai dengan 3 pada variasi jarak elbow. 10.Data yang telah didapat ditulis dalam sebuah tabel. 4.8 Analisis Data Teknik pengolahan data menggunakan teknik deskriptif berdasarkan hasil eksperimen, sedangkan metode analisis dipergunakan Analisis Varians (ANAVA). Data yang telah diambil akan diolah untuk mendapatkan nilai head losses, daya pompa, dan efisiensi sistem. Data yang telah diolah akan ditampilkan dalam bentuk grafik polinomial sebagai berikut: - hubungan antara diameter reducer dan head losses dengan variasi debit - hubungan antara jarak elbow dan head losses dengan variasi debit - hubungan antara diameter reducer dan efisiensi sistem dengan variasi debit - hubungan antara jarak elbow dan efisiensi sistem dengan variasi debit 15

24 BAB 5 BIAYA DAN JADWAL PENELITIAN 5.1 Anggaran Biaya Tabel 5.1 Rekapitulasi Anggaran Penelitian No. Jenis Pengeluaran Biaya yang diusulkan (Rp) 1 Gaji dan upah Bahan habis pakai dan peralatan Perjalanan Lain-lain (Publikasi, seminar, laporan) Jumlah Jadwal Penelitian Penelitian akan dilaksanakan dalam 6 (enam) bulan, dengan rincian kegiatan seperti dalam tabel berikut : Tabel 5.2 Jadwal Penelitian No Kegiatan Bulan ke 1 Desain, pembelian alat dan bahan 2 Pembuatan instalasi penelitian 3 Pengujian di laboratorium 4 Pengolahan data penelitian 5 Penyusunan laporan 6 Publikasi ilmiah

25 DAFTAR PUSTAKA Anwar, K. (2015) Pengaruh Jarak Concentric dan Eccentric reducer Pada Sisi Isap Pompa Sentrifugal Terhadap Gejala Kavitasi, in Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV, Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015, p. KE 38. Fathurrohman, A. A. (2012) Mempelajari Kehilangan Head Pada Pipa Distribusi Jaringan Suplai Air Bersih PDAM Tirta Pakuan. Institut Pertanian Bogor. Helmizar (2010) Studi Eksperimental Pengukuran Head Losses Mayor (Pipa PVC Diameter ¾ ) Dan Head Losses Minor (Belokan Knee 90 Diameter ¾ ) Pada Sistem Instalasi Pipa, Jurnal Dinamika, 1(2), pp Kurniawan, D. Y., Sumarji and Kristianta, F. (2014) Simulasi Perancangan Saluran Tuang Pada Pembuatan Pipe Reducer Ø 12 ' Ke Ø 10'' FC25 Dengan Perangkat Lunak Solidcast, Unej Jurnal, II(2), pp Pratikto and Wahyudi, S. (2010) Penurunan Kerugian Head pada Belokan Pipa dengan Peletakan Tube Bundle, Jurnal Teknik Mesin, 12(1), pp Rahmat, S. and Irawan, A. (2010) Analisa Kerugian Head Akibat Perluasan dan Penyempitan Penampang Pada Sambungan 90. Universitas Hasanuddin. Simanjuntak, S. (2010) Kehilangan Energi Pada Pipa Baja dan Pipa PVC. Lembaga Penelitian Universitas HKBP Nommensen, Medan. Wibowo, P. A. (2013) Analisis Penurunan Head Losses Pada Belokan Pipa 180 Dengan Variasi Non Tube Bundle, Tube Bundle 0,25 Inchi, dan Tube Bundle 0,5 Inchi. Universitas Jember. 17

26 Lampiran 1. Justifikasi Anggaran Penelitian 1. Honor Honor Honor/jam Waktu minggu Honor per Tahun (Rp) (Jam/minggu) Th.1 Th.2 Th.3 Ketua Anggota Tenaga Lapangan Sub Total (Rp) Bahan Habis Pakai dan Peralatan Material Justifikasi Kuantitas Harga Harga Peralatan Pemakaian Satuan Penunjang (Rp) (Rp) Th.1 Th.2 Th.3 CD Penyimpanan 2 keping data Pressure Gauge Alat ukur 4 buah merk Wiebrock tekanan Tang Ampere Alat ukur 1 buah merk Dekko ampere Rotameter Alat ukur 1 buah debit Pipa PVC Pembuatan 4 buah alat Elbow, Reducer, Pembuatan 10 buah dan Katup alat Rangka besi Pembuatan 1 Paket alat Akrilik Pembuatan 1 lembar V-notch Teflon batangan Untuk dudukan Pressure 1 potong gauge 18

27 Lem PVC dan Pembuatan 2 buah Akrilik alat Mesin pompa air Pembuatan 1 buah alat Jasa gambar Pembuatan 1 paket laporan Sub Total Perjalanan Material Justifikasi Kuantitas Harga Biaya per Tahun (Rp) Perjalanan Satuan (Rp) Th.1 Th.2 Th.3 Transportasi Cari bahan dan 7 perjalanan peneliti alat, dan publikasi. x 2 orang Transportasi Cari bahan dan 5 kali tenaga lapangan alat di Sidoarjo perjalanan Sub Total Lain-lain Kegiatan Justifikasi Kuantitas Harga Biaya per Tahun (Rp) Satuan (Rp) Th.1 Th.2 Th.3 Publikasi jurnal Publikasi 2 jurnal nasional /seminar Paket internet dan Pembelian 2 orang pulsa bahan dan peneliti koordinasi Sub Total TOTAL ANGGARAN YANG DIPERLUKAN SETIAP TAHUN (RP) TOTAL ANGGARAN YANG DIPERLUKAN SELURUH TAHUN (RP) 19

28 Lampiran 2. Fasilitas Penunjang Penelitian Tempat Penelitian Laboratorium Teknik Mesin UMSIDA Peralatan kerja 1. Gerinda potong 2. Las listrik 3. Bor tangan dan bor duduk 4. Mesin bubut 5. Penggaris dan jangka sorong 20

29 Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Peneliti dan Pembagian Tugas No Nama / NIDN 1 A rasy Instansi Asal Universitas Bidang Ilmu Teknik Alokasi Waktu Uraian Tugas (jam/minggu) 6 Penulisan Fahruddin, Muhammadiyah Mesin, laporan, ST.,MT. Sidoarjo Konversi pengambilan Energi dan pengolahan data. 2 Mulyadi, Universitas Teknik 5 Desain dan ST.,MT. Muhammadiyah Mesin, pembuatan alat Sidoarjo Desain Manufaktur 21

30 Lampiran 4. Biodata Ketua dan Anggota Tim Pengusul 1) Biodata Ketua Identitas Diri 1 Nama lengkap (dengan gelar) A rasy Fahruddin, S.T., M.T. 2 Jenis Kelamin Laki-laki 3 Program Studi Teknik Mesin 4 NIDN Tempat dan Tanggal Lahir Surabaya, 27 Januari rudin.ub@gmail.com 7 Nomor Telpon/ HP a. Riwayat Pendidikan S-1 S-2 S-3 Nama Perguruan Tinggi Universitas Brawijaya Universitas Indonesia Bidang Ilmu Teknik Mesin Teknik Mesin Konversi Energi Tahun Masuk-Lulus Judul Skripsi/Tesis/Disertasi Pengaruh Variasi Jarak Pitch Helical Turbulatordan Variasi Debit FluidaPendingin terhadap Laju Perpindahan Kalor dan Pressure Drop pada Heat Exchanger Kajian Simulasi dan Eksperimen Sistem Pendingin Lemari Radio Base System (RBS) Berbasis Termoelektrik Nama Pembimbing/Promotor Prof.Ir. Sudjito, Ph.D Prof.Dr-Ing. Nandy S. Putra b. Pengalaman Penelitian dalam 5 tahun terakhir No. Tahun Judul Penelitian Pendanaan Sumber Jml (Juta Rp) Rancang Bangun Turbin DIKTI 11,6 Crossflow Bertingkat Dua Dengan Variasi Jumlah Sudu Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) yang Efisien c. Pengalaman Pengabdian Kepada Masyarakat dalam 5 Tahun Terakhir No. Tahun Judul Pengabdian Kepada Pendanaan Masyarakat Sumber Jml (Juta Rp) IbM UMKM Bakso Daging Sapi DIKTI 46,5 22

31 23

32 2) Biodata Anggota a. Identitas Diri 1 Nama Lengkap Mulyadi, ST.,MT 2 Jabatan Fungsional Asisten Ahli 3 Jabatan Strutural Dosen 4 NIK NIDN Tempat dan Tanggal Lahir Probolinggo, 10 Maret Alamat Rumah Perum Yuangga Jl. Himalaya Gg.2A No.3 Kota Probolinggo-JAWA TIMUR 8 Nomor Telepon/ HP Alamat Kantor Jl Raya Gelam 250 Candi Sidoarjo 10 Nomor Telp/ Fax Alamat mymulyadi640@gmail.com b. Riwayat Pendidikan S1 S2 S3 Nama Perguruan Univ. Muhammadiyah,Sidoarjo ITS- Surabaya Tinggi Bidang Ilmu Teknik Mesin Teknik Mesin (Sistem manufaktur) Tahun Masuk Lulus Judul Skripsi/ Thesis Analisa Sistem Pendinginan Kemasan Plastik Cigar Box Dengan Menggunakan Cetakan Injeksi Pada PT. Berlina Tbk. Pandaan-Pasuruan Pembuatan Dan Pengujian Multypurpose Wheelchair Nama Pembimbing Rahmat Firdaus, ST., MT. Prof. Dr. Ing. Ir. I Made Londen Batan, M.Eng. c. Pengalaman Penelitian Dalam 5 Tahun terakhir No Tahun Judul Penelitian Pendanaan Sumber Jumlah Ibm Pengembangan Usaha Kripik Pisang Ibm Di Desa Gelam Kec Candi Kab Sidoarjo Dalam Mendukung Terwujudnya Sidoarjo Sebagai Kota Ukm Di Indonesia Rekayasa Elektroda Mild Steel (Lb-52) Dicelup Olie Sebagai Pengganti Alternatif Elektroda Besi Cor (Cia-1) Pada Pengelasan Besi Cor Kelabu Fc-30 Di Lihat Dari Segi Kekuatan Tarik Hasil Pengelasan PDP

33 Pengembangan Usaha Layanan Jasa Ibm Service Bengkel Sepeda Motor Di Desa Pateguhan-Pandaan-Pasuruan Untuk Kelancaran Transportasi Darat Mendukung Terwujudnya Pasuruan Sebagai Kota Industri Penyambung Pipa Multidimensi PDP d. Pengalaman Pengabdian Masyarakat Dalam 5 Tahun Terakhir No Tahun Judul Pengabdian Pada Masyarakat Pendanaan Sumber Jumlah dana Workshop Cadcam dan pengoperasian mesin CNC di PLN ngagel surabaya Workshop media pembelajaran autoplay untuk guru smp secabang dinaskab lumbang -probolinggo BLKI Surabaya CAPDIN e. Pengalaman Menyampaikan Makalah Secara Oral Pada Pertemuan/ Seminar Ilmiah Pada 5 Tahun Terakhir No Nama Pertemuan Judul Artikel Waktu dan Tempat 1 Seminar Nasional Pasca Sarjana XIII 2013 ITS Evaluasi Perancangan & Pembuatan Multipurpose Wheelchair Dengan Metode DFM Surabaya, 15 Agustus Semnasti UPN Senaspro UMM 2016 Rancang Bangun Alat Pelepas Lengan Piston Hidrolis Sebagai Solusi Untuk Mitra Ukm Layanan Jasa Service Bengkel Sepeda Motor Di Desa Pateguhan-Pandaan-Pasuruan Rekayasa Elektroda Lb-52 Sebagai Pengganti Elektroda Cia-1 Pada Pengelasan Besi Fc-30 Di Lihat Dari Kekuatan Tarik Pengelasan Malang, Oktober 2016 Surabaya, 03 November 2016 f. Publikasi Jurnal Nasional / Jurnal Internasional 5 Tahun Terakhir No Nama JURNAL Judul Artikel Vol. Tahun 1 REM Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Sidoarjo Pengujian Prototipe Multipurpose Wheelchair Vol.01 No REM Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Sidoarjo Pengaruh Model Speciment Uji Tarik Pada Pengelasan Besi Fc-30 Di Lihat Dari Kekuatan Tarik Pengelasan Vol.01 No ROTOR Teknik Mesin Optimalisasi Hasil Proses Wire-Cut Vol.09 No.01 25

34 Universitas Jember Edm Dengan Metode Principal Component Analysis (PCA)

35 Lampiran 5. Surat Pernyataan Ketua Peneliti 27