Prosiding Pertemuan Ilmiah Nasional Rekayasa Perangl{at Nuklir ANALISA PENURUNAN TEKANAN AIR PADA PIP A LENGKUNG BERSPUYER UNTUK SISTEM PENGUJIAN KEBOCORAN OIeh: Budhy Basuki, Djuhana ABSTRAK Telah dilakukan sistem pengujian kebocoran dengan sebuah pipa yang dilengkungkan dan berspuyer. Pada pipa tersebut dibuat luabng-iubang kecil untuk menyemprotkan air. Air dialirkan dari sebuah pompa ke pipa yang dilengkungkan, kemudian tekanan air dalam pipa dan ujung pipa diukur dengan menggunakan manometer. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui tekanan air pada pipa yang melengkung dan diberi lubang. Dari grafik diperoleh untuk tekanan 0,1 hingga 2 bar terjadi penurunan tekanan. Untuk tekanan 0,1 bar dihasilkan 0 bar, sedangkan untuk tekanan 2 bar terjadi penurunan tekanan 1,9 bar. ABSTRACT It has been tested a bending pipe fitted electronically and connected to the pipe some small holes to sprinkling water. As water flowing from a pump to the bending pipe then water pressure in the pipe and at the pipe's ends was measured using manometer. Objectives of this research is to know the pressure drop of water in the bending pipe having holes on it. The result for pressure 0,1 bar until 2 bar pressure drop. For pressure 0,1 bar pressure drop 0 bar. For pressure 2 bar pressure drop 1,9 bar. 1. PENDAHULUAN Pengujian sebuah pipa yang dilengkungkan didalamnya dipasang kotak elektronik dilakukan dengan menyemprotkan air. Dengan menyemprotkan air pada kotak elektronik atau dikatakan pengujian simulasi curah hujan: Sistem pengujian terdiri dari sebuah pipa yang dilengkungkan, kemudian pipa terse but dipasang lubang kecil untuk penyemprotan air. Air di hasilkan dari sebuah pompa dialirkan ke pipa, kemudian tekanan air nya diukur dengan menggunakan manometer dan di ujung yang lain juga diukur tekanannya. Tujuannnya adalah untuk mengetahui penurunan tekanan air pada pipa 298
yang dilengkungkan dan diberi lubang keluaran air. Kemudian penurunan tekanan diukur dan juga perubahan semprotan air. 2. TEORI DASAR Apabila sebuah fluida mengalir pada sebuah pipa, dan jika diberi lubang keluaran fluida maka di ujung pipa akan terjadi penukaran tekanan. Dengan menggunakan persamaan kontinuitas an tara seksi 1 dan seksi 2 [1]. Q = VIAl = VzAz (m 3/det), dengan : Q = Debit air (m 3/det), V = Kecepatan Air (m/det) A = Luas Penampang (m2) 2.1 Rugi-rugi akibat pembesaran secara mendadak Bila diameter pipa membesar secara tiba-tiba/mendadak, seperti terlihat pad a gambar Fluida mengalami "shock" (kejutan). Hal ini menyebabkan terjadinya "eddy" dan berakibat hilangnya sebagian energi yang disebabkan oleh naiknya turbulensi lokal/setempat. Kehilangan energi (Head loss) dapat di evaluasi dengan menggunakan prinsip kontinuitas, momentum dan energi. Gunakan persamaan kontinuitas pada bagian 1 dan 2. Q= VIAl = VzAz Dengan mengabaikan gaya gesek pad a dinding, dengan menggunakan persamaan momentum maka. Gaya luar = Laju perubahan momentum = pvzaz(v z- V I ) 299
dengan p = Massa jenis air (kg/m3) P = Tekanan (bar) ~~ ~ ~ r---- ~"""' ~~ ~~ ~ -r---.. r--- ~.--~ (a) Kekwan 'ferrodam Gambar - 1 Pengisian dari pipa ke reservoir besar. Jadi, seluruh energi kinetik diubah menjadi pencampuran dan turbulensi, bahkan apabila pengosongannya Catatan: bebas seperti gambar -1 seluruh energi kinetik tetap hilang. Energi yang hilang tidak benar- benar hilang, ia berubah menjadi energi panas dan menyebabkan naiknya suhu fluida dalam reservoir. Oli ( crude oil) mengalir lewat pipa berdiameter J00 nm, pada laju 401/s. Jika pipa tiba-tiba membesar menjadi 200 nm, estimasi rugi-rugi energi (head loss) yang di akibatkan oleh perubahan bagian secara mendadak. Gunakan persamaan antara bagian J dan 2 ambijah sumbu horizontal sebagai datum (titik acuan). 2 2 A+l-hm =.E1.-+2:L pg 2g pg 2g Dengan (hm) rugi - rugi energi akibat pengembangan mendadak. Susun kembali persamaan diatas diperoleh : Substitusikan untuk PI - P2 dari (A). p 300
(6.6) Dengan menggunakan persamaan kontinuitas, (6.7) v = Kecepatan 2.2 Rugi-rugi keluaran. pada pipa yang lebih keci!. (6.8) Bila sebuah pipa mengisi reservoir besar, seperti terlihat pada gambar -I. Sebagian energinya dipindahkan dan dapat di evaluasi menggunakan persamaan 6.7. Dalam hal A2«A,hasii substitusi. v2 hm = (I-O)2g [VI = v;v2 = 0] 2g (d.p.1 K=I) (6.9) a)keluaran Terendam b) Keluaran Bebas 3. METODOLOGI PENGUJIAN. A. Sistem Pengujian Tekanan Pipa Sistem pengujian penurunan tekanan pada sebuah pipa yang dilengkungkan dan diberi lubang dapat dilihat pada gambar dibawah ini. Alatuknrtdm2 /~f!==j~",~ Aliukurttiwn I / /, "'- ://~, I / /" " "'- // / -', '\ I, «'. Fipa \\ + _J1I'~.!!) ~)\\ l W~ Pompa Gambar -2 Sistem pengujian drop tekanan I 301
Prosiding Pertemuan I1miah Nasional Rekayasa Perangkat Nuklir 1. Pipa bahan S5 schedule 40 lengkungan R=l meter, jumlah lubang 2. Spuyer ~ 0,5 mm, bahan, kuningan 3. Pompa air kap tekanan 0-5 bar, 5 liter/men it, 2800 rpm, 220 Y, 50 HZ 4. Alat ukur tekanan tabung Bourdon, kap 0 -;-5 bar, Resolusi 0, I bar B. Metode Percobaan. I. Jalankan pompa air. 2. Putar katup pada posisi OFF 3. Putar katup pada posisi ON secara perlahan. 4. Ukur tekanan (I) pada posisi 0, I bar 5. Baca tekanan 2. 6. Ubah tekanan dari 0, I-;-2 bar dengan kenaikan tekanan 0, I bar. 7. Amati pancaran air pada spuyer. 4. HASIL PERCOBAAN DENGAN DAN PEMBAHASAN Hasi\ dari percobaan yang telah dilakukan dengan mengatur bukaan katup aliran air kemudian mengukur tekanan air dan penurunan tekanan air dapat dilihat pad a lable dibawah ini. I. Tabell. HasH Pengujian NO Tekanan Kondisi 0,8 0,9 0,6 0,5 0,1 0,7 0,4 0,3 0,2 2,2 2,1 2,0 1,9 1,8 1,7 1,4 1,6 1,3 1,0 1,2 1,1 1,5 puncak air ada 0,9 2,1 2,0 1,8 1,7 1,4 1,6 1,3 1,5 0,7 1,2 0,8 1,1 0,6 0,5 0,3 0,4 0,2 1,0 Tekanan 0,1 (1) 1,9 (Bar) 0sedikit stabil tekanan mulai sudah melemah pada terlihat kenaikan air posisi melemah naik ada Pancaran mulai (2) stabil naik tekanan puncak naik terlihat ada air penurunan ke melemah Spuyer 302
Dari tabel (1) hasil pengujian dapat dibuat grafik yang memuat hubungan antara tekanan (1) terhadap penurunan tekanan (2). Kemudian dibuat juga tekanan air (1) terhadap pancaran air pada spuyer pada tiap-tiap spuyer. 5 4.5 4 3,5 3 - Tekanan (2) (Bar) _ Tekanan (1) (Bar) 2,5 2 0,5 j 0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 1,7 1,9 2,1 Gam bar grafik -1 : Hubungan tekanan (1) dengan tekanan air (2) Gambar grafik -2 : Tekanan - Pancaran air pada spuyer. Oari grafik dapat dilihat untuk tekanan air 0,1 bar terjadi penurunan tekanan bahkan tekanan airnya 0 bar dan kondisi aliran air sedikit sekali, kemudian tekanan air yang masuk dinaikan maka ada tekanan air dan terjadi semprotan air, kemudian tekanan air dinaikan juga terjadi ada tekanan air namun terjadi penuruanan tekanan air, bahkan sampai dengan tekanan air 2 bar maka terjadi penuruanan tekanan 1,9 bar. Penurunan tekanan terjadi disebabkan karena lengkungan, kekasaran dan perubahan diamater pipa. 303
Prosiding Pertemuan I1miah Nasional Rekayasa Perangkat Nuklir 5. KESIMPULAN Dari hasil percobaan yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : Tekanan air 0,1 bar sampai dengan 2 bar maka terjadi penuruanan tekanan Data yang diperoleh untuk tekanan air 0,1 bar didapat penurunan tekanan 0 bar. Sedangkan untuk tekanan air 2 bar, maka terjadi penurunan didapat tekanan 1,9 bar. DAFT AR PUST AKA 1. Khurmi, 2001, A Textbook Of Fluid Mechanics, S.Chand & Company LTD, New Delhi. 2. Popov.E.P. 1990, Engineering Machinecs of Solids, Preutice Hall, Inc, Engelwood Chiffes, New Jercey. 3. Nierman, G, 1978, Machinecs Element, Vol H, Sis 0 ed, Berlin. 4. Ernest) Doebelin, 1990 Measurement System: Application And Design, 4th Ed, McGraw-Hili Publishing Company, Singapore. 5. Sularso, 1981, Pompa dan Kompressor, Erlangga, Jakarta. 6. Karassik I.J., 1986, Pump Handbook, McGraw-Hill, New York. 304