BAB IV PENGUKURAN KEHILANGAN ENERGI AKIBAT BELOKAN DAN KATUP (MINOR LOSSES)

BAB IV PENGUKURAN KEHILANGAN ENERGI AKIBAT BELOKAN DAN KATUP (MINOR LOSSES) 4.1 Pendahuluan Kerugian tekan (headloss) adalah salah satu kerugian yang tidak dapat dihindari pada suatu aliran fluida yang berupa berkurangnya tekanan pada suatu aliran, sehingga menyebabkan kecepatan aliran mengecil (Anonim,2010). Dalam suatu aliran fluida dalam saluran tertutup, baik itu jenis aliran laminar maupun turbulen, pasti mengalami kerugian head. Kerugian head ini disebabkan oleh kerugian gesek didalam pipa-pipa, reduser, katup dan lain-lain. Faktorfaktor yang diperhitungkan tidak hanya kecepatan dan arah partikel, tetapi juga pengaruh kekentalan (viscosity) yang menyebabkan gaya geser antara partikelpartikel zatcair 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 (Anonim,2010). Kehilangan energy sepanjang aliran dapat disebabkan oleh geseran atau perubahan penampang aliran oleh gangguan lokal. Dibandingkan dengan kehilangan energy akibat geseran, kehilangan energy akibat perubahan penampang atau arah aliran adalah kecil oleh karena itu disebut kehilangan energi minor (minor losses). Akan tetapi apabila kehilangan minor ini berjumlah banyak di sepanjang aliran maka akan mengakibatkan kehilangan yang berarti bagi system aliran (Anonim,2010). 4.2 Tujuan Tujuan dari praktikum pengukuran kehilangan energi akibat belokan dan katup atau minor losses yaitu 1. mengukur kehilangan head minor karena katup, belokan pipa dan perubahan diameter pipa. 2. menentukan koefisien kehilangan head pada katup, belokan dan perubahan diameter 72

4.3 Alat Yang Digunakan dan Prosedur Percobaan 4.3.1 Alat Yang Digunakan Gambar 4.1 Losses System Piping Keterangan Gambar: 1 Globe valve 2 Gate Valve 3 Piezoemeter tube 4 Standard Elbow Bend 5 Mitre Bend d. Gelas ukur 4.3.2 Prosedur Percobaan 1. Nyalakan pompa dan buka kran air pada hydraulic bench. Tutup globe valve, dan buka gate valve utnuk memperoleh aliran maksimum melalui rangkaian biru gelap (dark blue circuit). 2. Catat bacaan pada piezometer tube dan u-tube. 3. Ukur laju aliran dengan mengukur waktu kenaikanmuka air pada volumetric tank. 4. Hitung debit 73

5. Ulangi prosedur di atas untuk 10 macam laju aliran yang diperoleh dengan cara menutup gate valve. 6. Catat temperatur air 7. Dengan menggunanakan g = 9,81 m/det 2 dan = V, hitunglah nilai koefisien katup,k. 8. Tutup gate valve dan buka globe valve. Ulangi prosedur percobaan untuk jaringan pipa biru muda (light blue circuit) 4.4 Landasan Teori 4.4.1 Fluida Fluida adalah suatu zat yang bisa mengalami perubahan-perubahan bentuknya secara continue/terus-menerus bila terkena tekanan/gaya geser walaupun relatif kecil atatu bisa juga dikatakan suatu zat yang mengalir, kata fluida mencakup zat cair, gas, air, dan udara karena zat zat ini dapat mengalir. Sebaliknya batu dan benda2 keras (seluruh zat-zat padat tidak dapat dikategorikan sebagai fluida karena zat-zat tersebut tidak bisa mengalir secara continue) (Munson,etal,2003). Fluida adalah gugusan yang tersusun atas molekul2 dengan jarak pisah yang cukup besar untuk gas dan jarak pisah yang cukup kecil untuk zat cair. Molekul2 tersebut tidak dapat terikat pada suatu sisi, melainkan zat-zat tersebut saling bergerak bebas terhadap satu dengan yang lainnya(munson,etal,2003). Fluida merupakan salah zat-zat yang bisa mengalir yang mempunyai partikel kecil sampi kasat mata dan mereka dengan mudah untuk bergerak serta berubah-ubah bentuk tanpa pemisahan massa. Ketahanan fluida terhadap perubahan bentuk sangat kecil sehingga fluida dapat dengan mudah mengikuti bentuk ruang. Fluida adalah benda yang dapat mengalami perubahan bentuk secara terus menerus karena gaya gesek yang bekerja terhadapnya. Fluida di bagi menjadi2 bagian di antaranya adalah (Munson,etal,2003). 1. Fluidan statis (fluida yang diam) 2. Fluida dinamis (fluida yang bergerak) 74

Fluida Statis adalah fluida yang berada dalam fase tidak bergerak (diam) atau fluida dalam keadaan bergerak tetapi tak ada perbedaan kecepatan antar partikel fluida tersebut atau bisa dikatakan bahwa partikel-partikel fluida tersebut bergerak dengan kecepatan seragam sehingga tidak memiliki gaya geser (Munson,etal,2003). Fluida dinamis adalah fluida (bisa berupa zat cair, gas) yang bergerak. Untuk memudahkan dalam mempelajari, fluida disini dianggap steady (mempunyai kecepatan yang konstan terhadap waktu), tak termampatkan (tidak mengalami perubahan volume), tidak kental, tidak turbulen (tidak mengalami putaranputaran) (Munson,etal,2003). 4.4.2 Minor Losses Minor losses atau kerugian minor adalah kehilangan tekanan akibat geskan yang terjadi pada katup-katup karena sambungan belokan dan pada luas penampang yang tidak konstan. Pada aliran yang melewati aliran atau katup head loss minor yang terjadi dapat dihitung dengan rumus darcy-weisbach yaitu (Wihantoro,2006): Hm = k.v²/2g Dimana: Hm = head minor (m) k = koefisien krugian v = kecepatan (m/s) g = grafitasi bumi (m/s²) Kehilangan energi adalah besar tingkat kehilangan energy yang dapat mengakibatkan berkurangnya kecepatan aliran dalam saluran. Faktor-faktor yang mempengaruhi kehilangan-kehilangan energy tersebut antara lain (Wihantoro,2006): a. Tekanan b. Debit c. Efesiensi dari bagian-bagian hidraulik d. Kemampatan kerja dan efesiensi dari instalasi hidraulik e. Besarnya kecepatan hubungan dari system hidraulik 75

Minor losses terjadi akibat adanya beberapa faktor yaitu (Bambang, 1996): a. Kontraksi tiba-tiba atau perlahan Kontraksi tiba-tiba dapat membuat tekanan turun karena kehilangan energi akibat turbulensi dan meningkatnya kecepatan. Kehilangan energi terbesar pada ruas c-d yang vena contracta dimana kecepatan aliran tertinggi dan tekanan yang rendah. Ebergi kembali pulih ketika diruas d-e. Termasuk dalam kehilangan energi akibat kontraksi tiba-tiba adalag peralihan pipa masuk. b. Pelebaran tiba-tiba Termaasuk dalam kehilangan energ ini adalah pipa yang dihubungkan dengan reservoir. Kehilangan energi terjadi pada ruas a dan b dimana garis aliran menempel di dinding akibat terpisahnya garis aliran. Energi pulih kembai pada titik c karena aliran melemah pada titik tersebut. c. Kehilangan energi akibat tikungan Belokkan pada pipa menghasilkan kerugian head yang lebih besar dari pada jika pipa lurus. Kerugian tersebut di akibatkan daerah-daerah aliran yang terpisah di dekat sisi dalam belokkan dan aliran sekunder yang berpusar karena tidak seimbangan gaya gaya sentripental akibat kelengkungan sumbu pipa. Kehilangan energi akibat tikungan diakibatkan meningkatnya tekanan pada bagian luar pipa dan menurun pada bagian dalam pipa. Untuk mengembalikkan tekanan dan kecepatan pada bagian dalam pipa, menyebabkan terjadinya pemisahan aliran. d. Kehilangan energi akibat katup Kehilangan tekanan yang terjadi pada sistem perpipaan atau saluran akan menghasilkan dampak yang sama, baik oleh bagian luruss dari pipa ditambah dnegan jumkah kesetaraan panjang pipa utama dari kehilangan tekan yang disebabkan oleh komponen sistem perpipaan. 76

4.5 Hasil Analisa Data 4.5.1 Data Pengamatan Tabel 4.1 Data hasil pengukuran pada sirkuit biru tua (GATE VALVE) Flowrate Piezometer tube readings U-Tube (mm Hg) Tes ke Volume waktu (m3) (s) 1 2 3 4 5 6 Gate Valve 1 0.00081 5 700 450 580 490 900 665 170 82 2 0.00078 5 690 445 575 485 895 660 172 80 3 0.00074 5 685 440 570 483 894 665 174 78 4 0.00072 5 684 440 569 485 895 675 176 76 5 0.00070 5 683 439 570 484 894 674 178 74 6 0.00069 5 682 439 569 484 894 673 180 72 7 0.00067 5 682 440 568 485 895 675 182 70 8 0.00064 5 680 420 566 484 894 674 184 68 9 0.00063 5 675 415 564 482 892 672 186 66 10 0.00062 5 670 420 562 482 890 670 188 64 Sumber : Data pengamatan 2013 Keterangan: *1 Katup dibuka Penuh 77

Tabel 4.2 Data Hasil Pengukuran Pada Sirkuit Pipa Biru Muda (GLOBE VALVE) Flowrate Piezometer tube readings U-Tube (mm Hg) Tes ke Volume waktu (m³) (s) 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Globe Valve 11 0.00077 5 385 400 730 280 435 280 562 408 552 385 102 135 12 0.00074 5 385 400 728 290 432 290 568 430 550 400 104 133 13 0.00071 5 388 398 725 285 430 488 566 428 549 416 129 131 14 0.00069 5 388 398 726 285 425 360 565 426 545 420 106 129 15 0.00064 5 386 396 725 284 424 359 569 424 544 420 108 127 16 0.00057 5 365 395 724 340 425 365 570 425 444 430 200 125 17 0.00055 5 364 394 722 339 424 364 569 424 442 432 202 123 18 0.00049 5 380 400 422 335 440 378 570 430 545 435 204 121 19 0.00048 5 378 395 420 332 438 375 565 429 544 434 206 119 20 0.00046 5 376 394 420 430 438 375 564 428 543 432 208 117 Sumber : Data pengamatan 2013 Keterangan: *1 Katup dibuka Penuh 78

Tabel 4.3 Perubahan tekanan pada Gate Valve Aliran Tes ke Volume (m³) Q (m3/detik) waktu (s) Bacaan U-Tube v Hg (m Kg (m/detik) (mm Hg) (m Hg) Hg) kiri kanan kiri kanan 1 0.00081 5 0.000162 1.117 170 115 0.170 0.115 0.055 0.864 2 0.00078 5 0.000156 1.076 172 113 0.172 0.113 0.059 0.999 3 0.00074 5 0.000148 1.021 174 111 0.174 0.111 0.063 1.185 4 0.00072 5 0.000144 0.993 176 109 0.176 0.109 0.067 1.332 5 0.00070 5 0.00014 0.966 178 107 0.178 0.107 0.071 1.493 6 0.00069 5 0.000138 0.952 180 105 0.180 0.105 0.075 1.623 7 0.00067 5 0.000134 0.924 182 103 0.182 0.103 0.079 1.813 8 0.00064 5 0.000128 0.883 184 101 0.184 0.101 0.083 2.088 9 0.00063 5 0.000126 0.869 186 99 0.186 0.099 0.087 2.258 10 0.00062 5 0.000124 0.855 188 97 0.188 0.097 0.091 2.439 Sumber : Data pengamatan 2013 Keterangan: *1 Katup dibuka Penuh 79

Tabel 4.4 Perubahan tekanan pada Gate valve Aliran Bacaan tabung Piezometer Hb (m H₂O) KB Tes Q v Standart elbow bend (SEB) 90⁰ mitre bend (MB) ke Volume (m³) waktu (s) (m3/detik) (m/detik) (mm H₂O) (m H₂O) (mm H₂O) (m H₂O) SEB MB SEB MB 1 2 1 2 5 6 5 6 1 0.00081 5 0.000162 1.117 700 450 0.700 0.45 900 665 0.9 0.665 0.250 0.235 3.926 3.690 2 0.00078 5 0.000156 1.076 690 445 0.69 0.445 895 660 0.895 0.66 0.245 0.235 4.149 3.979 3 0.00074 5 0.000148 1.021 685 440 0.685 0.440 894 665 0.894 0.665 0.245 0.229 4.609 4.308 4 0.00072 5 0.000144 0.993 684 440 0.684 0.44 895 675 0.895 0.675 0.244 0.22 4.849 4.372 5 0.00070 5 0.00014 0.966 683 439 0.683 0.439 894 674 0.894 0.674 0.244 0.220 5.130 4.626 6 0.00069 5 0.000138 0.952 682 439 0.682 0.439 894 673 0.894 0.673 0.243 0.221 5.258 4.782 7 0.00067 5 0.000134 0.924 682 440 0.682 0.44 895 675 0.895 0.675 0.242 0.220 5.554 5.049 8 0.00064 5 0.000128 0.883 680 420 0.68 0.42 894 674 0.894 0.674 0.260 0.220 6.540 5.533 9 0.00063 5 0.000126 0.869 675 415 0.675 0.415 892 672 0.892 0.672 0.260 0.220 6.749 5.710 10 0.00062 5 0.000124 0.855 670 420 0.67 0.42 890 670 0.89 0.67 0.250 0.220 6.700 5.896 Sumber : Data pengamatan 2013 Keterangan: *1 Katup dibuka Penuh 80

Tabel 4.5 Perubahan tekanan pada pipa lurus Aliran Bacaan tabung Piezometer Tes Q v ke Volume waktu (m3/detik) (m/detik) (mm H₂O) (m H₂O) hl (m H₂O) f Re Log Re (m³) (s) 3 4 3 4 1 0.00081 5 0.000162 1.117 580 490 0.580 0.490 0.090 0.0328 9496.552 3.978 2 0.00078 5 0.000156 1.076 575 485 0.575 0.485 0.090 0.0304 9144.828 3.961 3 0.00074 5 0.000148 1.021 570 483 0.570 0.483 0.087 0.0264 8675.862 3.938 4 0.00072 5 0.000144 0.993 569 485 0.569 0.485 0.084 0.0242 8441.379 3.926 5 0.00070 5 0.00014 0.966 570 484 0.57 0.484 0.086 0.0234 8206.897 3.914 6 0.00069 5 0.000138 0.952 569 484 0.569 0.484 0.085 0.0225 8089.655 3.908 7 0.00067 5 0.000134 0.924 568 485 0.568 0.485 0.083 0.0207 7855.172 3.895 8 0.00064 5 0.000128 0.883 566 484 0.566 0.484 0.082 0.0186 7503.448 3.875 9 0.00063 5 0.000126 0.869 564 482 0.564 0.482 0.082 0.0181 7386.207 3.868 10 0.00062 5 0.000124 0.855 562 482 0.562 0.482 0.080 0.0171 7268.966 3.861 Sumber : Data pengamatan 2013 Keterangan: *1 Katup dibuka Penuh 81

Q vs HL 0.092 0.090 0.088 0.086 0.084 0.082 0.080 0.078 0 0.00005 0.0001 0.00015 0.0002 Gambar 4.2 Hubungan antara debit dan perubahan tekanan pada pipa lurus log Re vs f 0.0350 0.0300 0.0250 0.0200 0.0150 0.0100 0.0050 0.0000 0 2000 4000 6000 8000 10000 Gambar 4.3 Hubungan antara Log Re dan koefisien gesekan pada pipa lurus 82

Tabel 4.6 Perubahan tekanan pada Globe valve Tes ke Aliran Bacaan U-Tube v Hg (m Q (m3/detik) Volume waktu (m/detik) (mm Hg) (m Hg) Hg) Kg (m³) (s) kiri kanan Kiri kanan 11 0.00077 5 0.000154 0.286 102 135 0.102 0.135 0.03 7.894 12 0.00074 5 0.000148 0.275 104 133 0.104 0.133 0.03 7.511 13 0.00071 5 0.000142 0.264 129 131 0.129 0.131 0.00 0.563 14 0.00069 5 0.000138 0.257 106 129 0.106 0.129 0.02 6.852 15 0.00064 5 0.000128 0.238 108 127 0.108 0.127 0.02 6.579 16 0.00057 5 0.000114 0.212 200 125 0.200 0.125 0.08 32.740 17 0.00055 5 0.00011 0.204 202 123 0.202 0.123 0.08 37.039 18 0.00049 5 0.000098 0.182 204 121 0.204 0.121 0.08 49.028 19 0.00048 5 0.000096 0.178 206 119 0.206 0.119 0.09 53.555 20 0.00046 5 0.000092 0.171 208 117 0.208 0.117 0.09 60.994 Sumber : Data pengamatan 2013 Keterangan: *1 Katup dibuka Penuh 83

Tabel 4.7 Perubahan tekanan pada ekspansi tiba-tiba Aliran Bacaan tabung Piezometer Tes ke Q v Volume waktu (m3/detik) (m/detik) (mm H₂O) (m H₂O) hl pengukuran hl hitungan (m³) (s) 7 8 7 8 11 0.00077 5 0.000154 0.286 385 400 0.385 0.400 0.015 0.093 12 0.00074 5 0.000148 0.275 385 400 0.385 0.4 0.015 0.086 13 0.00071 5 0.000142 0.264 388 398 0.388 0.398 0.010 0.079 14 0.00069 5 0.000138 0.257 388 398 0.388 0.398 0.010 0.075 15 0.00064 5 0.000128 0.238 386 396 0.386 0.396 0.010 0.064 16 0.00057 5 0.000114 0.212 365 395 0.365 0.395 0.030 0.051 17 0.00055 5 0.00011 0.204 364 394 0.364 0.394 0.030 0.047 18 0.00049 5 0.000098 0.182 380 400 0.38 0.400 0.020 0.038 19 0.00048 5 0.000096 0.178 378 395 0.378 0.395 0.017 0.036 20 0.00046 5 0.000092 0.171 376 394 0.376 0.394 0.018 0.033 Sumber : Data pengamatan 2013 Keterangan: *1 Katup dibuka Penuh 84

0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 0.035 Q vs Hl pengukuran 0 0.00005 0.0001 0.00015 0.0002 Gambar 4.4 Hubungan antara debit dan tekanan perubahan pada ekspansi tiba-tiba 0.100 Q vs Hl perhitungan 0.080 0.060 0.040 0.020 0.000 0 0.00005 0.0001 0.00015 0.0002 Gambar 4.5 Hubungan antara debit dan tekanan perubahan pada ekspansi tiba-tiba 85

Tabel 4.8 Perubahan tekanan pada kontraksi Aliran Bacaan tabung Piezometer Tes ke Q v hl Volume waktu (m3/detik) (m/detik) (mm H₂O) (m H₂O) pengukuran hl hitungan (m³) (s) 730 280 9 10 11 0.00077 5 0.000154 0.286 728 290 0.728 0.290 0.438 0.093 12 0.00074 5 0.000148 0.275 725 285 0.725 0.285 0.440 0.086 13 0.00071 5 0.000142 0.264 726 285 0.726 0.285 0.441 0.079 14 0.00069 5 0.000138 0.257 725 284 0.725 0.284 0.441 0.075 15 0.00064 5 0.000128 0.238 724 340 0.724 0.34 0.384 0.064 16 0.00057 5 0.000114 0.212 722 339 0.722 0.339 0.383 0.051 17 0.00055 5 0.00011 0.204 422 335 0.422 0.335 0.087 0.047 18 0.00049 5 0.000098 0.182 420 332 0.420 0.332 0.088 0.038 19 0.00048 5 0.000096 0.178 420 430 0.42 0.430-0.010 0.036 20 0.00046 5 0.000092 0.171 720 600 0.72 0.600 0.12 0.033 Sumber : Data pengamatan 2013 Keterangan: *1 Katup dibuka Penuh 86

0.5 Q vs Hl pengukuran 0.4 0.3 0.2 0.1 0-0.1 0 0.00005 0.0001 0.00015 0.0002 Gambar 4.6 Hubungan antara debit dan tekanan perubahan pada kontraksi tiba-tiba 0.100 Q vs Hl perhitungan 0.080 0.060 0.040 0.020 0.000 0 0.00005 0.0001 0.00015 0.0002 Gambar 4.7 Hubungan antara debit dan tekanan perubahan pada kontraksi tiba-tiba 87

Tabel 4.9 Perubahan tekanan pada belokan dengan R = 50 mm Aliran Bacaan tabung Piezometer Tes ke Q v Volume waktu (m3/detik) (m/detik) (mm H₂O) (m H₂O) hb (m H₂O) kb (m³) (s) 552 385 15 16 11 0.00077 5 0.000154 0.286 550 400 0.550 0.400 0.150 35.881 12 0.00074 5 0.000148 0.275 549 416 0.549 0.416 0.133 34.447 13 0.00071 5 0.000142 0.264 545 420 0.545 0.420 0.125 35.169 14 0.00069 5 0.000138 0.257 544 420 0.544 0.420 0.124 36.939 15 0.00064 5 0.000128 0.238 444 430 0.444 0.43 0.014 4.848 16 0.00057 5 0.000114 0.212 442 432 0.442 0.432 0.01 4.365 17 0.00055 5 0.00011 0.204 545 435 0.545 0.435 0.110 51.574 18 0.00049 5 0.000098 0.182 544 434 0.544 0.434 0.11 64.977 19 0.00048 5 0.000096 0.178 543 432 0.543 0.432 0.111 68.328 20 0.00046 5 0.000092 0.171 543 432 0.543 0.432 0.111 74.399 Sumber : Data pengamatan 2013 Keterangan: *1 Katup dibuka Penuh 88

Tabel 4.10 Perubahan tekanan belokan dengan R = 100 mm Aliran Bacaan tabung Piezometer Tes ke v hb (m Q (m3/detik) (m/detik) (mm H₂O) (m H₂O) H₂O) Volume (m³) waktu (s) kb 11 12 11 12 11 0.00077 5 0.000154 0.286 435 280 0.435 0.28 0.16 37.08 12 0.00074 5 0.000148 0.275 432 290 0.432 0.290 0.14 36.78 13 0.00071 5 0.000142 0.264 430 488 0.43 0.488 0.06 16.32 14 0.00069 5 0.000138 0.257 425 360 0.425 0.360 0.07 19.36 15 0.00064 5 0.000128 0.238 424 359 0.424 0.359 0.07 22.51 16 0.00057 5 0.000114 0.212 425 365 0.425 0.365 0.06 26.19 17 0.00055 5 0.00011 0.204 424 364 0.424 0.364 0.06 28.13 18 0.00049 5 0.000098 0.182 440 378 0.44 0.378 0.06 36.62 19 0.00048 5 0.000096 0.178 438 375 0.438 0.375 0.06 38.78 20 0.00046 5 0.000092 0.171 438 375 0.438 0.375 0.06 42.23 Sumber : Data pengamatan 2013 Keterangan: *1 Katup dibuka Penuh 89

Tabel 4.11 Perubahan tekanan belokan dengan R = 150 Aliran Bacaan tabung Piezometer Tes ke Volume waktu Q (m3/detik) v (m/detik) (mm H₂O) (m H₂O) hb (m H₂O) kb (m³) (s) 13 14 13 14 11 0.00077 5 0.000154 0.286 290 150 0.290 0.150 0.140 33.489 12 0.00074 5 0.000148 0.275 295 210 0.295 0.210 0.085 22.015 13 0.00071 5 0.000142 0.264 300 235 0.30 0.235 0.065 18.288 14 0.00069 5 0.000138 0.257 305 255 0.305 0.255 0.050 14.895 15 0.00064 5 0.000128 0.238 300 260 0.300 0.260 0.040 13.850 16 0.00057 5 0.000114 0.212 305 285 0.305 0.285 0.020 8.731 17 0.00055 5 0.00011 0.204 310 300 0.310 0.300 0.010 4.689 18 0.00049 5 0.000098 0.182 370 335 0.370 0.335 0.035 20.675 19 0.00048 5 0.000096 0.178 375 330 0.375 0.330 0.045 27.701 20 0.00046 5 0.000092 0.171 380 325 0.380 0.325 0.055 36.864 Sumber : Data pengamatan 2013 Keterangan: *1 Katup dibuka Penuh 90

Tabel 4.12 Nilai hb dan KB untuk berbagai jari-jari belokan Jari-jari belokan 50 mm 100mm 150 mm hb rata-rata 0.100 0.068 0.055 m H₂O Kb rata-rata 41.093 27.136 20.120 Sumber : Data pengamatan 2013 91

4.5.2 Analisis perhitungan a. PerubahanTekanan pada Gate Valve hg = selisih bacaan U tube Q = Volume / waktu V = Volume / Apipa KG = (2.hG. g)/v 2 Analisa perhitungan perubahan tekanan pada gate valve Diketahui : volume (m) = 0.00081 m 3 Waktu (s) = 5 detik D pipakecil = 13,6 mm 2 r = 6,8 mm 2 A pipakeci l = = 3,14. (6,8) 2 = 0,000145 m 2 Ditanya: Q..? V..? h G.? K G...? Jawab : Q = v / s = 0.00081m 3 / 5 detik = 0,000162 m 3 /detik V = Q/A pipa = 0,000162m 3 /detik / 0,000145m 2 = 1,117m/detik h G = selisih bacaan U-tube = (0,170 m - 0,082 m) = 0,088mHg K G = (2. h G. g)/v 2 92

= (2. 0,088mHg. 9,81m/s)/1,117 2 m/s = 1,383 b. Perubahan Tekanan Pada Belokkan (Standart Elbow Bend And 90 0 Mitre Bend) h B Q V = selisih bacaan tabung piezometer = Volume/waktu = Q/A pipa K B = (2. h G. G) / V 2 Analisa perhitungan pada belokan (standart elbow bend dan 90 0 mitre bend) Diketahui : volume (m) = 0.00081 m 3 Waktu (s) = 5 detik D pipakecil = 13,6 mm 2 r = 6,8 mm 2 A pipakeci l = = 3,14. (6,8) 2 = 0,000145 m 2 Ditanya: Q..? V..? h B.? K B...? Jawab : Q V = v / s = 0.00081m 3 / 5 detik = 0,000162 m 3 /detik = Q/A pipa = 0,000162/ 0,000145 = 1,117 m/detik 93

h B SEB = (selisih bacaan tabung piezometer) = 0,700-0,450 = 0,250 m H 2 O h B MB = (selisih bacaan tabung piezometer) = 0,900-0,665 = 0,235 mh 2 O K B SEB = (2. h B. g)/v 2 = (2.0,250. 9,81) / 1,117 2 = 3,926 K B MB = (2. h B. g)/v 2 = (2. 0,235. 9,81)/1,117 2 = 3,690 c. Perubahan Tekanan Pada Pipa Lurus h L Q V = selisih bacaan tabung piezometer = volume / waktu = Q / A pipa f = (h L. g. D)/(2.L. V 2 ) Re = (V.D) / 0,0000008 Analisa perhitungan pada pipa lurus Diketahui: volume (m) = 0.00081m 3 Waktu (s) = 5 detik D pipakecil = 13,6 mm 2 r = 6,8 mm 2 A pipakeci l = = 3,14. (6,8) 2 = 0,000145 m 2 Ditanya: 94

Q..? V..? h L.? f..? Re.? Log Re.? Jawab : Q = v / s = 0.00081m 3 / 5 detik = 0,000162 m 3 /detik V = Q/A pipa = 0,000162 / 0,000145 = 1,117 m/detik h L = (selisihbacaantabung piezometer) = 0,580 m 0,490 m =0,090 f = ( 2.h L.g.D ) / ( 0,194.V 2 ) = ( 2.0,090.9,81. 0,136 ) / (0,914. 1,117 2 ) = 0,0328 Re = (V.D) / 0,0000008 = (1,117. 0,0068) / 0,0000008 = 3,961 Log Re = 3,978 d. Perubahan Tekanan Pada Golbe Valve hg = selisih bacaan U tube Q = Volume / waktu 95

V = Volume / Apipa KG = (2.hG. g)/v 2 Analisa perhitungan pada globe valve Diketahui: volume (m) = 0,00081 m 3 Waktu (s) = 5 detik D pipakecil = 26,2 mm 2 r = 13,1 mm 2 A pipakeci l = = 3,14. (13,1) 2 = 0,000538 m 2 Ditanya: Q..? V..? h G.? K G...? Jawab: Q = v / s = 0,00077 m 3 / 5 detik = 0,000154 m 3 /detik V = Q/A pipa = 0,000154 / 0,000538 = 0,286 m/detik h G = (selisih bacaan U-tube) = (0,102-0,135) = 0,03mHg K G = (2. h G. g)/v 2 = (2. 0,03. 9,81)/0,286 2 96

= 7,894 e. PerubahanTekanan Pada Ekspansi Tiba-Tiba Dan Kontraksi Ekspansi tiba-tiba Analisa perhitungan pada tekanan ekspansi tiba-tiba Diketahui: volume (m) = 0,00077 m 3 Waktu (s) = 5 detik D pipakecil = 26,2 mm 2 r = 13,1 mm 2 A pipakeci l = = 3,14. (13,1) 2 = 0,000538 m 2 Ditanya: Q..? V..? h Lpengukuran.? h Lhitungan...? Jawab : Q = v / s = 0,00077 m 3 / 5 detik = 0,000154 m 3 /detik V = Q/A pipa = 0,00077 / 0,000538 = 0,286 m/detik 97

h Lpenngukuran = (sellisih bacaan tabung piezometer 7 & 8 ) = (0,385 0,400 ) = 0,015 m H 2 O h Lhitungan = (1 - A 1 /A 2 ) 2. V 2 1 /(2. g) = (1 13,6 / 26,2) 2. 0,286 2 /(2. 9,81) = 0,093 m H 2 O kontraksitiba-tiba Analisa perhitungan pada tekanan kontraksi tiba-tiba Diketahui: volume (m) = 0,00077 m 3 Waktu (s) = 5 detik D pipakecil = 26,2 mm 2 r = 13,1 mm 2 A pipakeci l = = 3,14. (13,1) 2 Ditanya: = 0,000538 m 2 Q..? V..? h Lpengukuran.? h Lhitungan...? Jawab: Q = v / s = 0,00077 m 3 / 5 detik = 0,000154 m 3 /detik 98

V = Q/A pipa = 0,00077 / 0,000538 = 0,286 m/detik h Lpenngukuran = (sellisih bacaan tabung piezometer 9 & 10 ) = (0,728 0,290 ) = 0,438 m H 2 O h Lhitungan = (1 - A 1 /A 2 ) 2. V 2 1 /(2. g) = (1 13,6 / 26,2) 2. 0,286 2 /(2. 9,81) = 0,093 m H 2 O f. PerubahanTekanan pada Belokan dengan Berbagai Jari-Jari Perubahan tekanan pada belokan dengan R = 50 mm Diketahui: volume (m) = 0,00077 m 3 Waktu (s) = 5 detik D pipakecil = 26,2 mm 2 r = 13,1 mm 2 A pipakeci l = = 3,14. (13,1) 2 = 0,000538 m 2 Ditanya: Q..? V..? h B.? K B...? Jawab : 99

Q = v / s = 0,00077 m 3 / 5 detik = 0,000154 m 3 /detik V = Q/A pipa = 0,000154 / 0,000538 = 0,286 m/detik H B = (selisih bacaan tabung piezometer 15& 16 ) = 0,550 0,400 = 0,150 mh 2 O K B = ( 2. h B. 9,81 )/ V 2 = ( 2. 0,150. 9,81 )/ 0,286 2 = 35,881 Perubahan tekanan pada belokan dengan R = 100 mm Diketahui: volume (m) = 0,00077 m 3 Waktu (s) = 5 detik D pipakecil = 26,2 mm 2 r = 13,1 mm 2 A pipakeci l = = 3,14. (13,1) 2 = 0,000538 m 2 Ditanya: Q..? V..? h B.? K B...? 100

Jawab : Q = v / s = 0,00077 m 3 / 5 detik = 0,000154 m 3 /detik V = Q/A pipa = 0,000154 / 0,000538 = 0,286 m/detik H B = (selisih bacaan tabung piezometer 12 & 11 ) = 0,435 0,280 = 0,160 mh 2 O K B = ( 2. h B. 9,81 )/ V 2 = ( 2. 0,160. 9,81 )/ 0,286 2 = 37,08 Perubahan tekanan pada belokan dengan R = 150 mm Diketahui: volume (m) = 0,00077 m 3 Waktu (s) = 5 detik D pipakecil = 26,2 mm 2 r = 13,1 mm 2 A pipakeci l = = 3,14. (13,1) 2 = 0,000538 m 2 Ditanya: Q..? V..? h B.? 101

K B...? Jawab : Q = v / s = 0,00077 m 3 / 5 detik = 0,000154 m 3 /detik V = Q/A pipa = 0,000154 / 0,000538 = 0,286 m/detik H B = (selisih bacaan tabung piezometer 13 & 14 ) = 0,290 0,150 = 0,140 mh 2 O K B = ( 2. h B. 9,81 )/ V 2 = ( 2. 0,140. 9,81 )/ 0,286 2 = 33,489 g. Nilaih b dan k b untuk berbagai jari-jari belokan H b rata-rata 50 mm = 0,100 H b rata-rata 100 mm = 0,068 H b rata-rata 150 mm = 0,055 K b rata-rata 50 mm = 41,093 K b rata-rata 100 mm = 27,136 K b rata-rata 150 mm = 20,120 102

4.6 Pembahasan Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui kehilangan energy (head loss) yang terjadi karena katup, belokan, dan perubahan diameter pipa. Globe valve harus ditutup agar dapat memperoleh aliran maksimummelalui rangkaian biru gelap ( dark blue circuit), kemudian diperoleh bacaan pada piezometer tube dan U-tube pada saat praktikum gate valve. Kemudian,untuk melihat kenaikan muka air pada volumetric tank, laju aliran dapat diukur dengan menentukan waktu dalam 5 detik. Prosedur percobaan yang sama juga dilakukan untuk globe valve agar mendapatkan aliran maksimum melalui rangkaian biru terang ( dark blue circuit). Perubahan tekanan pada praktikum ini dibedakan menjadi 4 bagian yaitu: perubahan pada pipa lurus, perubahan tekanan akibat perubahan tiba-tiba pada luas aliran pipa (karena kontraksi mendadak dan ekspansi),perubahan tekanan pada tikungan pipa, dan perubahan tekanan pada katup. Pada percobaan ini menggunakan dua katup, yaitu gate valve dan globe valve. Kehilanagan tekanan pada gate valve cenderung lebih kecil dibandingkan dengan globe valve. Hal ini disebabkan besarnya diameter. Pada katup gerbang (gate valve) diameternya bukan di tempat lewat fluida hampir sama dengan pipa, dan aliran pun tidak mengalami perubahan sehingga katup gerbang yang terbuka lebar hanya menyebabkan penurunan takan yang kecil. Berdasarkan analisa perhitungan, semakin kecil nilai debit, kecepatan aliran dan volume maka semakin besar tekanan pada katup. Hal ini menunjukan bahwa debit, kecepatan aliran, volume berbanding terbalik dengan koefisien kehilangan tekanan. Pada saat debit memasuki gate valve, nilai yang didapat adalah 0.000162 m³/detik dan kecepatan aliran sebesar 1.117 m/detik yang menyebabkan beda ketinggian pada U-tube raksa sebesar 0.055 m Hg. hal ini menyebabkan kerugian yang dinyatakan dalam koefisien kerugian sebesar 0.864. Nilai koefisen bertambah tinggi pada saat bukaan katup diperkecil, oleh sebab itu meningkatnya tekanan yang dihasilkann oleh 103

bukaan katup dan menyebabkan besarnya kehilangan energi. Katup terbuka penuh, tidak terdapat tahanan aliran fluida dapat mengalir. Perubahan tekanan pada belokan yang bervariasi mempengaruhi kehilangan energi dalam pipa. Percobaan dilakukan pada satandard elbow bend, dan 90 0 mitre bend. Pada standart elbow bend dan 90 0 mitre bend debit yang melalui katup sebesar 0.000162 m³/detik. Di sebabkan adanya belokan, beda tinggi pipa 1 dan 2 sebesar 0.250 m, hal ini menyebabkan nilai koefisien kehilangan sebesar 3.926, hal tersebut tidak terlalu berpengaruh besar pada belokan 90 0 mitre bend dengan debit dan volume yang sama, menyebabkan beda ketinggian air pada pipa 5 dan 6 sebesar 0.235 m, menyebabkan koefisien kerugian sebesar 3.690. Hasil yang didapat lebih besar daripada kehilangan yang diakibatkan oleh standart elbow bend. Hasil percobaan dapat dinyatakan sesuai karena head loss yang terjadi pada 90 0 mitre bend memiliki nilai lebih besar dibandingkan head loss pada standart elbow, hal ini disebabkan pada tikungan 90 0 mitre bend tidak memiliki jari-jari kelengkungan (R=0) sehingga aliran air akan menabrak tikungan yang tajam dan menyebabkan kehilangan tekanan yang lebih besar. Pada pipa lurus terjadi kehilangan tinggi tekanan, dengan volume dan debit yang sama. Kehilangan tekanan disebabkan oleh panjang pipa sebesar 0,914 m, dengan diameter pipa kecil sebesar 0,000145 m. Pada pipa 3 dan 4 terjadi beda ketinggian atau kehilangan energi sebesar 0.090, menghasilkan nilai Reynold pada pipa lurus sebesar 9496.552. bilangan Reynolds tidak terlalu besar sehingga aliran melalui komponen tersebut dapat dikatakan aliran transisi. Sebenarnya aliran yang melalui komponen tersebut adalah turbulen Hal ini terjadi karena perlambatan dan percepatan yang relatif besar yang dialami oleh air pada saat mengalir sepanjang suatu intasan pada bidang yang agak melengkung. Perubahan tekanan juga terjadi pada belokan dengan berbagai jari-jari belokan dengan debit dan volume yang sama, debit bernilai 0.000154 m 3 /detik dan volume 0.286m/detik. Pada belokan dengan diameter 50 mm, dengan beda tinggi pada piezometer adalah 0,150 m pada pipa 15 dan 16. Dan koefisien kehilangan sebesar 35.881. Pada pipa dengan diameter 100 mm, dengan beda tinggi pada piezometer 104

adalah 0,160 m pada pipa 11 dan 12. Dan koefisien kehilangan sebesar 37.08. Pada pipa dengan diameter 150 mm, dengan beda tinggi pada piezometer 0,140 m dan hasil koefisien kehilangan adalah 33.489. jika suatu pipa diameternya semakin besar maka kehilangan tinggi tekan (hl) semakin kecil akan kecil, begitu sebaliknya jika diameter suatu pipa kecil maka kehilangan tinggi tekannya (hl) akan besar. Hal ini dibuktikan dari hasil percobaan perubahan tekanan yang didapat pada belokan dengan berbagai jari-jari seperti jari-jari 50 mm, 100 mm, dan 150 mm. Semakin besar diameter pipa maka hl yang dihasilkan kecil, sedangkan pipa dengan diameter kecil maka hl akan bertambah besar, hal ini dikarenakan ruangan yang sempit dan gesekan yang terjadi pada pipa. 4.7 Kesimpulan Adapun kesimpulan dari percobaan ini adalah sebagai berikut : 1. kehilangan yang diakibatkan oleh standart elbow bend. Hasil percobaan dapat dinyatakan sesuai karena head loss yang terjadi pada 90 0 mitre bend memiliki nilai lebih besar dibandingkan head loss pada standart elbow, hal ini disebabkan pada tikungan 90 0 mitre bend tidak memiliki jari-jari kelengkungan (R=0) sehingga aliran air akan menabrak tikungan yang tajam dan menyebabkan kehilangan tekanan yang lebih besar. 2. Pada pipa 3 dan 4 terjadi beda ketinggian atau kehilangan energi sebesar 0.090, menghasilkan nilai Reynold pada pipa lurus sebesar 9496.552. bilangan Reynolds tidak terlalu besar sehingga aliran melalui komponen tersebut dapat dikatakan aliran transisi. Sebenarnya aliran yang melalui komponen tersebut adalah turbulen Hal ini terjadi karena perlambatan dan percepatan yang relatif besar yang dialami oleh air pada saat mengalir sepanjang suatu intasan pada bidang yang agak melengkung. 105

3. Semakin besar diameter pipa maka hl yang dihasilkan kecil, sedangkan pipa dengan diameter kecil maka hl akan bertambah besar, hal ini dikarenakan ruangan yang sempit dan gesekan yang terjadi pada pipa. Hal ini dibuktikan dari hasil percobaan perubahan tekanan yang didapat pada belokan dengan berbagai jari-jari seperti jari-jari 50 mm, 100 mm, dan 150 mm. 106