Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Skripsi Teknik Mesin Analisa Sistem Pemipaan Selang Spiral Alat Uji Pompa Sentrifugal Seri Dengan Variabel Panjang Selang

ANALISA SISTEM PEMIPAAN SELANG SPIRAL ALAT UJI POMPA SENTRIFUGAL SERI DENGAN VARIABEL PANJANG SELANG


  Skripsi 



     Pompa merupakan pesawat angkut yang bertujuan untuk memindahkan zat cair melalui saluran tertutup. Pompa menghasilkan suatu tekanan yang sifatnya hanya mengalir dari suatu tempat ke tempat yang bertekanan lebih rendah. Atas dasar kenyataan tersebut  maka pompa harus mampu membangkitkan tekanan fluida sehingga dapat mengalir atau berpindah. Untuk mengalirkan atau memindahkan fluida tersebut maka diperlukan pipa.
     Pipa adalah istilah untuk benda silinder yang berlubang dan digunakan untuk memindahkan zat hasil pemrosesan seperti cairan, gas, uap, zat padat yang dicairkan maupun serbuk halus. Material yang digunakansebagai pipa sangat banyak diantaranya adalah beton cor, gelas, timbal, kuningan, tembaga, palstik, alumunium, besi tuang, baja karbon, dan baja paduan.
     Oleh karena itu penulis mengambil judul “Analisa Sistem Pemipaan Alat Uji Pompa Sentrifugal Tunggal Dengan Variabel Panjang Pipa Dan Inverter Shihlin SS2”.

Pada penulisan tugas akhir ini akan dibahas mengenai analisa sistem pemipaan pada pompa sentrifugal tunggal. Oleh karena itu, dalam pembuatan alat pengujian berpegangan pada pembatasan masalah berikut:
1.      Pompa yang dipilih adalah pompa sentrifugal.
2.      Variasi sistem pemipaan yang akan diuji pada pengujian ini adalah sistem pemipaan dengan variabel panjang pipa 4 meter, 8 meter, dan 12 meter.



Maksud dari tugas akhir ini adalah merupakan bagian penelitian dan pengembangan / modifikasi peralatan alat pengujian di Laboratorium Pengujian Mesin Program Studi Strata Satu (S1) Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Pamulang. Dengan adanya modifikasi alat ini diharapkan mahasiswa lebih mudah memahami karakteristik pompa, khususnya untuk pompa sentrifugal, terutama untuk susunan tunggal.
Tujuan dari pembuatan alat ini adalah:
a.       Menentukan head losses mayor pipa 4 meter, 8 meter, dan 12 meter.
b.      Menentukan head losses minor pipa 4 meter, 8 meter, dan 12 meter.

Dari analisa pengujian penulis dapat menambah pengetahuan akademik tentang analisa sistem pemipaan alat uji pompa sentrifugal dengan mengetahui head losses mayor dan head losses minor pada pipa 4 meter, 8 meter, dan 12 meter.

Agar dapat memudahkan pemahaman terhadap penulisan skripsi tugas akhir ini, metode-metode penulisannya sebagai berikut:

1.      Pengamatan
Yaitu melakukan pengamatan langsung terhadap sistem pemipaan pompa sentrifugal, guna mendapatkan data yang lebih akurat.
2.      Diskusi
Yaitu mengadakan diskusi dengan pihak-pihak Laboratorium Fenomena Dasar Mesin Fakultas Teknik Universitas Pamulang dan dengan dosen pembimbing serta dosen-dosen yang mempunyai pengalaman luas tentang tema proposal skripsi ini.

3.      Studi Pustaka
Metode ini dilakukan dalam upaya mempelajari atau memperkuat teori tentang sistem pemipaan pompa sentrifugal dengan memfokuskan pada susunan pompa sentrifugal tunggal.


Dalam penulisan skripsi ini dibagi dalam beberapa bab antara lain sebagai berikut:
BAB I      PENDAHULUAN
Dalam bab ini diterangkan mengenai latar belakang penganalisaan, maksud dari tujuan, batasan-batasan yang diambil, metode penulisan, sitematika penulisan.

BAB II     LANDASAN TEORI
Dalam bab ini dijelaskan tentang pengertian dasar tentang sistem pemipaan, pompa sentrifugal dan aliran fluida serta penulisan rumus-rumus yang ada kaitannya dengan sistem pemipaan alat uji pompa sentrifugal

BAB III   METODOLOGI PENELITIAN

Dalam bab ini dijelaskan tentang pengambilan dan pengolahan data dengan menggunakan alat-alat analisis yang ada. Menjelaskan langkah perancangan alat, detail sistematik dan teknik pengujian.

BAB IV   HASIL ANALISA DAN PEMBAHASAN

Dalam bab ini dijelaskan mengenai data dan perhitungan. Menjelaskan grafik-grafik dari data yang diperoleh dalam pengujian.

BAB V     KESIMPULAN DAN SARAN
Dalam bab ini akan disimpulkan hasil dari pembahasan dan menjelaskan juga saran-saran agar pengujian lebih akurat.


 


BAB II

DASAR TEORI


Pipa adalah istilah untuk benda silinder yang berlubang dan digunakan untuk memindahkan zat hasil pemrosesan seperti cairan, gas, uap, zat padatyang dicairkan maupun serbuk halus. Material yang digunakan sebagai pipa sangat banyak diantaranya: beton cor, gelas, timbal, kuningan (brass), tembaga, plastic, alumunium, besi tuang, baja karbon, dan baja paduan. Pemilihan material pipa akan sangat membingungkan sehingga perlu pemahaman mendalam untuk apa saluran / sistem pipa itu dibuat, mengingat setiap material memiliki keterbatasan dalam setiap aplikasinya.

Jenis pipa yang umum digunakan pada pekerjaan pipa, baik didalam  bangunan maupun di luar bangunan adalah:
a.       Pipa Galvanis
Pipa galvanis adalah pipa besi lunak yang dilapisi dengan timah,  pipa galvanis diproduksi dengan berbagai ukuran maupun ketebalan dindingnya, disesuaikan dengan kegunaannya ukuran panjang standar adalah 6 m.
b.      Pipa Besi Tuang
Pipa besi tuang dalam pekerjaan sistem saluran dan pembuangan digunakan untuk instalasi air bersih dan air kotor, pipa ini diproduksi dengan Ø2” – 15” dengan panjang 3 – 6 m.
c.       Pipa Tembaga
Pipa tembaga dalam pekerjaan sistem saluran dan pembuangan dipakai untuk instalasi air bersih, terutama untuk instalasi air panas karena tembaga merupakan bahan pengantar panas yang baik, ringan, mudah disambung, tahan terhadap karat.


Ada berbagai faktor yang mempengaruhi hilangnya energi di dalam pipa, jenis-jenis sambungan ikut mempengaruhi hilangnya energi pada pipa. Dengan adanya sambungan dapat menghambat aliran normal dan menyebabkan gesekan tambahan. Pada pipa yang pendek dan mempunyai banyak sambungan, fluida yang mengalir di dalamnya akan mengalami banyak kehilangan energi.
Dalam sistem pipa salah satu konstruksinya adalah menggunakan sambungan yang berfungsi untuk membelokkan arah aliran fluida ke suatu tempat tertentu. Salah satu efek yang muncul pada aliran ketika melewati suatu sambungan yang berkaitan dengan pola aliran adalah adanya ketidakstabilan aliran atau fluktuasi aliran. Fluktuasi aliran yang terjaditerus menerus pada belokan pipa akan memberikan beban impak secara acak yang berlangsung terus menerus bisa menyebabkan getaran pada pipa.
Pada sambungan pipa bekerja gaya uang disebabkan oleh aliran zat cair yang berbelok, disamping berat pipa dan isinya.

Penyambungan tersebut dapat dilakukan dengan :
1.      Pengelasan
Jenis pengelasan yang dilakukan adalah tergantung pada jenis pipa dan penggunaannya, misalnya pengelasan untuk bahan stainless steel menggunakan las busur gas wolfram dan untuk pipa baja karbon digunakan las metal.
2.      Ulir (threaded)
Penyambungan ini digunakan pada pipa yang bertekanan tidak terlalu tinggi. Kebocoran pada sambungan ini dapat dicegah dengan menggunakan gasket tape pipe. Umumnya pipa dengan sambungan ulir digunakan pada pipa 2 inchi ke bawah.
3.      Menggunakan Flens (flange)
Kedua ujung pipa yang akan disambung dipasang flens kemudian diikat dengan baut.

Sistem pemipaan adalah suatu sistem yang banyak digunakan untuk memindahkan fluida, baik cair, gas, maupun campurancair dan gas dari suatu tempat ke tempat yang lain.
Prinsip-prinsip aturan dasar yang menyangkut massa, momentum dan energi telah dikembangkan dan diterapkan dengan menggunakan asumsi-asumsi yang agak kasar pada banyak situasi aliran.
Perpindahan fluida (cairan atau gas) di dalam sebuah saluran tertutup (biasanya disebut sebuah pipa jika penampangnya bundar atau saluran duct jika bukan) sangat penting di dalam kehidupan sehari-hari. Perhatikan sejenak pada keadaandi sekeliling kita akan menunjukkan bahwa terdapat banyak variasi penerapan dari aliran pipa. Penerapan-penerapan tersebut mencakup mulai dari jalur pipa besar sampai ke sistem pipa alamiah yang lebih kompleks.
Beberapa komponen dasar yang khas dari suatu sistem pipa ditunjukkan dengan gambar di bawah ini.

Gambar 2.1 Komponen sistem pipa

Komponen-komponen ini meliputi pipa-pipa itu sendiri(mungkin dengan lebih dari satu diameter), berbagai sambungan (fitting) yang digunakan untuk menyambung masing-masing pipa gunamembentuk sistem yang diinginkan, peralatan pengatur laju aliran (katup-katup) dari pompa-pompa atau turbin-turbin yang menambahkan energi atau mengambil energi dari fluida. Bahkan sistem pipa yang paling sederhana sekalipun sesungguhnya merupakan sistem yang sangat rumit apabila dilihat dari pertimbangan analitis yang menyeluruh. Kita akan menggunakan suatu analisis eksak dari acto-topik aliran pipa yang paling sederhana (misalnya aliran laminar di dalam pipa-pipa yang panjang, lurus dan berdiameter konstan) serta pertimbangan analisis dimensional yang dikombinasikan dengan hasil-hasil eksperimental untuk acto-topik aliran pipa lainnya. Pendekatan seperti itu bukanlah hal yang tidak lazim dalam penelitian-penelitian mekanika fluida. Apabila efek-efek dunia nyata penting untuk dipertimbangkan (misalnya efek viskos di dalam aliran pipa), sering kali menjadi sulit atau mustahil bila hanya menggunakan metode-metode teoritis untuk memperoleh hasil yang diinginkan. Suatu kombinasi penuh perhitungan uang dilakukan antara data eksperimental dengan pertimbangan teoritis dan analitis dimensional biasanya memberikan hasil-hasil yang kita inginkan.


Pemipaan untuk pompa dapat kita klasifikasikan dengan mudah menjadi tiga kategori besar, yaitu jaringan hisap, jaringan buang, dan jaringan bantu.
a.      Pemipaan Sisi Hisap
Dari segi kepentingannya, pemipaan sisi hisap agaknya sedikit lebih penting kalau dibandingkan dengan pemipaan sisi buang karena lebih sedikit kesukaran yang serius dapat terjadi akibat jaringan pipa buang yang ukurannya tidak tepat dibandingkan dengan pipa-pipa hisap. NPSH (Net Positive Suction Head) yang tidak cukup, ketidak stabilan hidrolik dengan pembentukan pusaran (vortex) yang cenderung untuk menimbulkan getaran, kebisingan, kavitasi, dan keausan bantalan yang berlebihan merupakan sebagian dari gangguan-gangguan yang dialami dengan pemipaan sisi hisap yang tidak didesain dengan baik. Yang lainnya antara lain kapasitas yang berkurang, palu air (water hammer), pemanasan lebih (overheating) pompa, dan umur bagian yang beroperasi yang lebih singkat.
Sisi masuk pipa hisap. Gambar 2.2  menunjukkan tiga bentuk umum sisi-masuk (inlet) yang dipakai untuk pompa industri. Pipa sederhana (Gambar 2.2 a) sesuai hanya untuk instalasi sementara 

Gambar 2.2 Pipa sisi masuk pompa. (a) sementara, (b) Saringan dengan
katup kaki yang terpadu, (c) lonceng atau cerobong (funnel).

karena kerugian jalan masuk yang agaknya berlebihan. Saringan dengan katup kaki yang terpadu (Gambar 2.2 b dan 2.3) lebih disukai karena lebih sedikit bahaya akan masuknya benda asing ke dalam pipa pemasukan (intake piping). Juga, air yang ditahan tetap berada di dalam pipa hisap oleh katup kaki akan meniadakan perlunya pemancingan pompa sesudah menghentikan operasinya. Sisi hisap yang berbentuk lonceng (Gambar 2.2 c) dapat dibuat dengan atau tanpa katup kaki dan berguna bila kita menginginkan kerugian hisap yang harus dijaga agar tetap minimum. Praktek yang baik memaksakan pemakaian pemasukan yang berbentuk lonceng dengan katup kaki dan saringan bila memungkinkan pada instalasi kebanyakan pompa torak dan sentrifugal yang permanen.

Gambar 2.3 (a) katup kaki dan saringan yang dirakit. (b) katup terbongkar, (c) Saringan dengan dua katup kaki, (d) Saringan dengan katup popet tunggal.

Untuk instalasi pompa tunggal, lebar saluran tidak begitu penting bila lebar saluran tersebut sama dengan atau lebih besar dari 2G, dan pompa berada di tengah-tengah saluran. Akan tetapi biasanya, karena ruangan yang terbatas dan saluran yang terlalu lebar cenderung untuk menyebabkan terjadinya aliran-aliran sekunder, jarak lebar saluran ini dibuat melebihi 2G. Bila ini dilakukan, haruslah hati-hati.
Panjang saluran yang dipilih harus menghasilkan distribusi air yang merata persis di depan pompa . Sebagai bandingannya, bidang 3G/4 di depan garis sumbu pompa dapat dipakai. Aliran melalui bidang ini harus tegak lurus terhadapnya dan tanpa ketidak-beraturan (irregularilities). Panjang saluran sebesar 2,5 sampai 3 kali lebar di hulu bidang tersebut biasanya akan meniadakan kekacauan. Ini akan menjadikan panjang saluran keseluruhan kira-kira 7G.
Bila beberapa buah pompa berada dalam satu tempat, instalasi sejumlah unit pada satu saluran yang panjang haruslah dihindarkan, bila memungkinkan. Ini karena bahaya yang terjadi akan salin interferensi (mutual interference). Akan tetapi, bila anda menggunakan saluran yang panjang, usahakanlah agar kecepatan aliran sama dengan kecepatan aliran untuk instalasi satu pompa. Pencegahan perlu dilakukan untuk meniadakan kekacauan dalam aliran begitu cairan melewati satu pompa ke pompa berikutnya. Lebar saluran pada masing-masing pompa sedikitnya harus sama dengan :


W/G = 1 + (4G + GN)/3H………………………….…………………..(2)

Dengan:
W = lebar saluran
G = diameter lonceng hisap
H = kedalaman air
N = jumlah pompa yang di hilirnya
Ukuran-ukuran yang dipakai pada persamaan ini haruslah dengan satuan yang konsisten. Jarak antara pompa juga harus cukup lebar untuk dapat menstabilkan dan mendistribusikan kembali aliran tadi pada saat aliran itu melewati salah satu pompa. Jarak sebesar 2,5 sampai 3 kali lebar saluran antara bidang banding agaknya sudah cukup.
b.      Pemipaan Sisi Buang
Dari segi pompa, actor yang terpenting pada pendesainan pemipaan sisi buang adalah ukuran pipa, kecepatan cairan, panjang pipa, jumlah dan jenis piting (fitting), dan sifat bagan susun pemipaan.
Gambar 2.4 Bagan untuk menentukan diameter-diameter pipa yang ekonomis.

Gambar 2.4 dapat dipakai untuk menentukan diameter yang paling ekonomis untuk pipa dalam sistem pemompaan apabila laju cairan dan densitasnya diketahui, dan terjadi aliran yang turbulen. Waktu memakai bagan ini lebih ekonomis untuk memilih diameter standar di atas diameter yang sudah ditentukan dari bagan ini karena ukuran-ukuran standar lebih murah dan lebih mudah diperoleh dibandingkan dengan ukuran-ukuran khusus. Namun, suatu yang berharga untuk diingat bahwa dalam beberapa kondisi pemompaan, ukuran pipa, dan faktor-faktor ekonomis lainnya yang secara bersama-sama menjadikan diameter khusus lebih disukai.
Gambar 2.5 Kecepatan cairan yang disarankan untuk jaringan hisap dan buang pompa.

Kecepatan cairan yang diperbolehkan dapat diperoleh dari gambar 2.5. Apabila ukuran pipa aktual telah diketahui, kecepatan aliran tersebut haruslah tidak melebihi harga yang diberikan pada Gambar 2.5.
Panjang pemipaan.  Untuk mengurangi tinggi-tekan gesekan pada sisi buang pompa, jaringan antara pompa dan peralatan yang dilayani haruslah dibuat sependek mungkin. Setiap upaya yang mungkin harus dilakukan untuk membuat jumlah katup, pitting, dan belokan seminimum mungkin yang diperlukan untuk instalasi tersebut. Lengkungan atau belokan, bila dipakai, harus yang berjari-jari panjang, untuk membuat kerugian gesekan seminimum mungkin.
Ada beberapa instalasi (Gambar 2.6) yang pipa buangnya dapat disusun dengan panjang yang minimum dengan belokan-belokan yang mudah dan tanpa piting, tetapi instalasi yang demikian ini jarang. Instalasi lainnya (Gambar 2.7) hanya membutuhkan katup yang minimum guna mendapatkan instalasi yang pendek. Untuk menjamin tinggi-tekan operasi yang minimum, pompa yang disusun seperti pada Gambar 2.6  harus diberi pemipaan sedemikian rupa sehingga sisi keluar pipa buang dibenamkan seluruhnya dipermukaan air tertinggi pada sisi buang untuk mencegah terjadinya aksi sifon dan mencegah terjadinya aliran balik bila operasi pompa dihentikan.

Gambar 2.6 Pompa vertikal dengan pipa buang jenis sifon yang pendek. (Worthington Corp).
Gambar 2.7 Pompa vertikal dengan jaringan sisi buang yang pendek dan jumlah katup yang minimum (Worthington Corp).

c.       Pemipaan Pembantu
Banyak pompa membutuhkan pemipaan pembantu untuk beberapa kebutuhan dari penguras yang sederhana untuk pelat dasar sampai ke jaringan minyak, air dan penafasan untuk pelumasan, pendinginan, dan pengurangan kebocoran glan. Pemipaan ini dapat atau juga dapat tidak disediakan oleh produsen pompa, tergantung pada kontrak pembelian pompa tersebut.
Gambar 2.8 Penghubung A dan B yang terbuat dari karet sintetis mengisolir kebisingan pompa. (Worthington Corp).

Gambar 2.9 Empat pompa air pendingin dan pemipaan yang menghubungkannya (Fairbanks, Morse Pump Division, Colt Industries).

Secara umum, ada tiga kelas pompa yang banyak digunakan di lapangan, yaitu: sentrifugal, rotari (rotary) dan torak (reciprocating). Istilah ini hanya berlaku pada mekanisme fluidanya, bukan pada desain pompa itu sendiri. Selanjutnya dari kelas tersebut masing-masing dapat dibedakan berdasarkan jenisnya. Misalnya jenis ikat, diffuser, ataupun aliran propeler untuk kelas sentrifugal. Jenis roda gigi, skrup, cam, baling-baling untuk kelas rotari. Jenis diafragma, piston untuk kelas torak.


Jenis yang umum adalah sentrifugal jenis rumah keong. Pada jenis ini, impeller membuang cairan ke dalam rumah spiral yang secara berangsur-angsur berkembang. Jenis ini, dibuat sedemikian rupa untuk mengurangi kecepatan aliran fluida dan mengubahnya menjadi tekanan statis. Rumah keong akan menyeimbangkan beban-beban radial pada poros sehingga beban akan saling meniadakan, dengan demikian akan mengurangi pembebanan poros.

Gambar 2.10 Impeler pompa sentrifugal jenis rumah keong.

Jenis lain yang dijumpai adalah sentrifugal jenis diffuser. Baling-baling pengarah tetap mengelilingi runner atau impeller pada pompa jenis ini. Laluan-laluan yang berangsur-angsur mengembang ini akan merubah arah aliran cairan dan mengubahnya menjadi tekanan (preasure head). Gambar 2.11 di bawah ini adalah contoh impeler jenis diffuser.

Gambar 2.11 Impeler pompa sentrifugal jenis diffuser.

Pompa jenis turbin. Dikenal juga dengan pompa vortex (vortex) periperi (periphery), dan regeneratif, cairan pada jenis pompa ini dipusar oleh baling-baling impeler dengan kecepatan yang tinggi selama hampir dalam satu putaran di dalam saluran yang berbentuk cincin (annular), tempat impeler tadi berputar. Energi ditambahkan ke cairan dalam sejumlah impuls (Gambar 2.12). Pompa sumur jenis difuser sering disebut pompa turbin. Akan tetapi, pompa itu tidak mirip dengan pompa turbin regeneratif dari segi apapun dan dengan demikian anda tidak perlu menghubungkannya.

Gambar 2.12 Pompa turbin menambahkan energi kepada cairan dalam sejumlah impuls.

Setiap desain pompa memiliki bentuk dan letak komponen yang spesifik. Namun secara umum, pompa sentrifugal terdiri dari bebrapa komponen utama, yaitu: impeler, volute (rumah keong), saluran masuk, saluran keluar, kumparan, seal, poros, bantalan dan casing.
Berikut ini adalah gambar komponen utama pada pompa sentrifugal secara umum.

Gambar 2.13 Komponen utama pada pompa sentrifugal
Di lapangan terdapat banyak sekali jenis desain pompa sentrifugal ini, ada yang menyatu antara impeler dengan penggerak (motor), ada juga yang terpisah. Pompa yang terpisah dengan penggeraknya, menggunakan kopling sebagai penghubung keduanya.

Gambar 2.14 Jenis pompa yang terpisah dengan penggeraknya.

Aliran fluida dapat dikategorikan:
1.         Aliran laminar
Aliran dengan fluida yang bergerak dalam lapisan-lapisan, atau lamina-lamina dengan satu lapisan meluncur secara lancar. Dalam aliran laminar ini viskositas berfungsi untuk meredam kecendrungan terjadinya gerakan relatif antara lapisan. Sehingga aliran laminar memenuhi hokum Viskositas Newton yaitu:

………………………………………………………….....(4)

2.         Aliran turbulen
Aliran dimana pergerakan dari partikel-partikel fluida sangat tidak menentu karena mengalami percampuran serta putaran partikel antar lapisan, yang mengakibatkan saling tukar momentum dari satu bagian fluida ke bagian fluida yang lain dalam skala yang besar. Dalam keadaan aliran turbulen maka turbulensi yang terjadi membangkitkan tegangan geser yang merata di seluruh fluida sehingga menghasilkan kerugian-kerugian material.
3.         Aliran transisi
Aliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminar ke aliran turbulen.

Pengukuran disetiap aliran fluida ini dikhususkan menggunakan metoda differensial tekanan. Pada alira fluida itu memang dipasang suatu penghalang dengan diameter lubang yang lebih kecil dari diameter pipa supaya aliran fluida lebih cepat. Dengan mengukur perbedaan tekanan antara sebelum dan sesudah penghalang dapat ditentukan besarnya aliran fluida.
a.       Bilangan Reynolds
Bilangan Reynolds digunakan untuk menunjukkan sifat utama aliran, yaitu apakah aliran laminar, turbulen, atau transisi serta letaknya pada skala yang menunjukkan pentingnya secara relatif kecenderungan turbulen berbanding dengan laminar. Rumus untuk menentukan bilangan Reynolds:

……………………………..…………………………..(5)

  = Kecepatan (rata-rata) fluida yang mengalir (m/s)
   = diameter dalam pipa (m)
   = Massa jenis zat cair (kg/m³)
   = Viskositas dinamik fluida (kg/m.s)
Karena viskositas dinamik dibagi dengan massa jenis fluida merupakan viskositas kinematic, maka bilangan Reynolds dapat juga dinyatakan :
 Sehingga

b.      Hukum Bernoulli
Cara mengukur kecepatan aliran fluida:

………………………..(4)


Dimana : P = tekanan fluida
= massa jenis fluida
v = kecepatan fluida
g = gravitasi bumi
h = tinggi fluida (elevasi)

Gambar 2.15 Aliran fluida dari v1 menuju v2 akan semakin cepat alirannya

c.       Hukum Kontiunitas
Jika h1 dan h2 dibuat sama tingginya, maka:

atau   ……….(4)

Rumus di atas hanya berlaku untuk aliran laminar, yaitu aliran yang memenuhi prinsip kontinuitas.


d.      Head Loss
Kerugian energi per satuan berat fluida dalam pengairan cairan dalam sistem perpipaan disebut sebagai kerugian head (head loss).
1.      Head Loss Mayor
Head loss mayor dapat terjadi karena adanya gesekan antara lain aliran fluida yang mengalir dengan suatu dinding pipa. Pada umumnya kerugian ini dipengaruhi oleh panjang pipa. Untuk dapat menghitung head loss mayor, perlu diketahui lebih awal jenis aliran fluida yang mengalir. Jenis aliran tersebut dapat diketahui melalui reynold number. Head loss mayor dapat dihitung dengan menggunakan salah satu dari dua persamaan berikut:
a)      Persamaan Darcy-Weisbach yaitu:
……………………………………………..…(5)

            = Head loss mayor
   = Faktor gesekan (diperoleh dari diagram moody)
   = Diameter pipa (m)
   = Panjang pipa (m)
   = Kecepatan aliran fluida dalam pipa (m/s)
   = Percepatan gravitasi (m/s²)
b)      Diagram Moody
Diagram moody telah digunakan untuk menyelesaikan permasalahan aliran fluida di dalam pipa dengan menggunakan faktor gesekan pipa (f) dari rumus Darcy-Weisbach. Untuk aliran laminar dimana bilangan reynold kurang dari 2300, faktor gesekan yang dihubungkan dengan bilangan reynold, menurut Streeter (1992) dinyatakan dengan rumus:

……………………………………………………(5)

Sedangkan untuk aliran turbulen nilai faktor gesekan diperoleh dengan menggunakan diagram moody sebagai fungsi dari angka reynold (reynolds number) dan kekasaran relatif (relative roughness), sebagai fungsi dari nominal diameter pipa dan absolute roughness yang tergantung dari jenis material pipa. Nilai absolute roughnessdapat dilihat pada tabel 2.1

…………………………………………… ……….(6)

r = relative roughness
k =absoluteroughness (m, ft)
d = diameter(m, ft)
Gambar 2.16 Diagram moody





Tabel 2.1 Nilai absolute roughnessuntuk berbagai pipa komersil.
Surface
Absolute Roughness Coefficient
- k -
(m)
(feet)
Copper, Lead, Brass, Aluminum (new)
0.001 - 0.002
3.33 - 6.7 10-6
PVC and Plastic Pipes
0.0015 - 0.007
0.5 - 2.33 10-5
Stainless steel
0.015
5 10-5
Steel commercial pipe
0.045 - 0.09
1.5 - 3 10-4
Stretched steel
0.015
5 10-5
Weld steel
0.045
1.5 10-4
Galvanized steel
0.15
5 10-4
Rusted steel (corrosion)
0.15 - 4
5 - 133 10-4
New cast iron
0.25 - 0.8
8 - 27 10-4
Worn cast iron
0.8 - 1.5
2.7 - 5 10-3
Rusty cast iron
1.5 - 2.5
5 - 8.3 10-3
Sheet or asphalted cast iron
0.01 - 0.015
3.33 - 5 10-5
Smoothed cement
0.3
1 10-3
Ordinary concrete
0.3 - 1
1 - 3.33 10-3
Coarse concrete
0.3 - 5
1 - 16.7 10-3
Well planed wood
0.18 - 0,9
6 - 30 10-4
Ordinary wood
5
16.7 10-3

2.      Head Loss Minor
Head loss minor dapat terjadi karena adanya sambungan pipa (fittings) seperti katup (valve), belokan (elbow), saringan (strainer), percabangan (tee), losses pada bagian masuk, losses pada bagian keluar, pembesaran pipa (expansion), pengecilan pipa (contraction), dan sebagainya.
Head loss minor dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

……………………………………………….(5)

Keterangan:
N         = Jumlah komponen minor losses
V         = Kecepatan fluida (m/s)
K         = Koefisien minor losses (dari lampiran koefisien minor losses peralatan pipa)
L          = Panjang pipa (m)

Tabel 2.2 Keofisien kerugian pada komponen-komponen pipa

Komponen
elbow
Regular 90˚ flanged
0.3
Regular 90˚ threaded
1.5
Long radius 90˚ flanged
0.2
Long radius 90˚ threaded
0.7
Long radius 45˚ flanged
0.2
Regular 45˚ threaded
0.4
Return Bends
Flanged
0.2
Threaded
1.5
Tees
Line flow, flanged
0.2
Line flow, threaded
0.9
Branch flow, flanged
1.0
Branch flow, threaded
2.0
Union
Threaded
0.08
Valves
Globe, fully open
10
Angle, fully open

Gate, fully open
0.15
Gate, ¼ closed
0.26
Gate, ½ closed
2.1
Gate, ¾ closed
17
Swing check, forward flow
2
Swing check, backward flow

Ball valve, fully open
0.05
Ball valve ⅓, closed
3.3
Ball valve , closed
210







BAB III

METODOLOGI PENELITIAN






Untuk mempermudah pengujian, alat uji ini menggunakan pressure gauge untuk mengukur tekanan air dan weirmeter untuk mengukur debit air, serta amperemeter dan voltmeter untuk mengukur arus dan tegangan listrik.
Inverter akan dialiri arus listrik, arus listrik diukur menggunakan voltmeter dan amperemeter, kemudian arus listrik akan menggerakkan pompa dan air di bak penampung akan mulai naik memasuki pipa melalui saringan, tekanan air diukur menggunakan pressure gauge 1. Setelah itu, Air akan melewati pompa, tekanan air dihitung kembali menggunakan pressure gauge 2. Kemudian air akan melewati pipa yang cukup panjang, tekanan air diukur kembali menggunakan pressure gauge 3 dan debit air akan diukur menggunakan weirmeter kemudian air kembali menuju ke bak penampungan air.
Gambar 3.1  Sistem pemipaan pompa sentrifugal


Keterangan :
1   = Pressure Gauge 1
2   = Pressure Gauge 2
3   = Inverter
4   = Amperemeter
5   = Voltmeter
6   = Motor Pompa
7   = Pompa Sentrifugal
8   = Weirmeter
9   = Saringan
10 = Penampung Air
a.      Pipa
Merek            : Wavin
Bahan            : Pvc
Diameter       : 1,5 inchi (38,1 mm)
b.      Inverter
Merek            : Shihlin
Seri                : SS2
Input             : 9,3 A 1 PH AC 200 ~ 240 V 50/60 Hz
Output          : 4,5 A MAX 3 PH AC 200 ~ 240 V 0,75 KW
c.       Voltmeter
Merek            : Heles
Seri                : CR-52
Class             : 2.5
Reg               : 271.488
d.      Amperemeter
Merek            : Heles
Seri                : CR-52
Class             : 2.5
Reg               : 271.488

e.       Pompa Sentrifugal
Merek            : Voss
Model           : Aqua 175A
Max cap        : 110 Ltr/m
Suct head      : 9 Mtr
Disc head      : 13,5 Mtr
Total head     : 22,5 Mtr
Size               : 1” x 1”
Output          : 175 Watt
V/HZ/PH      : 220/50/1
Rpm              : 2850
f.       Pressure Gauge
Merek            : Australia
Max pressure : 2,5 Kg/
g.      Saringan
Bahan            : Stainless steel
h.      Penampung Air
Bahan            : Pelat besi
Panjang         : 84 cm
Lebar             : 50 cm
Tinggi            : 45 cm
i.        Weirmeter
Model           : Bentuk V
Bahan            : Pelat besi
Panjang         : 37 cm
Lebar             : 24 cm
Tinggi            : 26 cm

1.      Debit
Dimana :
Q       = debit (m³/s)
A       = luas penampang aliran (m²)
V       = kecepatan rata-rata aliran fluida (m/s)
2.      Head Loss
Head loss pada pipa karena gesekan dapat dihitung dengan persamaan Darcy Weishbach yaitu:
Dimana:                            
hf      = kerugian head karena gesekan (m)
f        = faktor gesekan
d        = diameter dalam pipa (m)
L       = panjang pipa (m)
v        = kecepatan aliran rata-rata fluida dalam pipa (m/s)
g        = percepatan gravitasi (kg/m³)
Dimana faktor gesekan (f) dapat dicari dengan menggunakan diagram moody.
Diagram moody memberikan faktor gesekan pipa, faktor ini dapat ditentukan oleh bilangan Reynolds dan kekasaran relatif dari pipa.
Bila pipa semakin kasar, maka kemungkinan turbulen akan semakin besar. Kekasaran relatif didefinisikan sebagai:
Dimana:
k        = absolute roughness
D       = diameter pipa
Untuk bilangan Reynolds didefinisikan sebagai:
3.      Untuk aliran dalam pipa berdiameter seragam dan terdapat beda ketinggian.
Dalam konsisi ini kecepatan aliran di dalam pipa dianggap konstan (VA = VB) dan terdapat beda ketinggian Z. Rumus beda tekanan dalam kasus ini adalah:
Jika dalam kasus menghitung pressure loss menggunakan persamaan Bernoulli, maka untuk menghitung laju aliran volume (debit) dengan rumus berikut ini:
Rumus di atas menyatakan bahwa debit air yang mengalir di dalam pipa sangat bergantung pada kecepatan (V) dan diameter dalam pipa (d).
Dari penjelasan di atas, yang termasuk dalam rata-rata input antara lain:
a.       Tekanan di sisi masuk pipa (pA), satuan kPa (kilo pascal).
b.      Kecepatan rata-rata air dalam pipa (V), satuan m/s.
c.       Diameter pipa (D), satuan cm.
d.      Material pipa yang dinyatakan dengan kekasaran permukaan (e), satuan mikron.
e.       Panjang pipa (L), satuan meter.
f.       Perbedaan ketinggian antara sisi masuk dan keluar pipa (Z), satuan meter.
g.      Massa jenis air (ρ), satuan kg/m³.
h.      Kekentalan fluida (dinamik, ), satuan sentipoise (cP).

1)      Hubungkan arus listrik ke pompa sentrifugal melalui inverter.
2)      Atur tegangan listrik pada inverter sesuai dengan yang dibutuhkan.
3)      Perhatikan alat ukur pressure gauge dan catat hasil pengukuran.
4)      Perhatikan alat ukur wiermeter dan catat hasil pengukuran.
5)      Ulangi langkah ke-2 sampai ke-4 dengan tegangan yang berbeda.
6)      Ulangi langkah ke-2 sampai ke-4 dengan variasi panjang pipa yang berbeda.






 












 

Posting Komentar untuk "Skripsi Teknik Mesin Analisa Sistem Pemipaan Selang Spiral Alat Uji Pompa Sentrifugal Seri Dengan Variabel Panjang Selang "

POPULER SEPEKAN

Jangan Coba Coba Sprite dan Insto ini Efeknya
Ayla Tabrak CBR di Purwokerto, Tawari Ganti Rugi Mobil dan Rumah, Ini Kata Saksi
Demit Masuk Google Maps, Ikuti Petunjuk Suara Google Maps Sopir Mobil Ini Malah Kesasar di Hutan
Ajian Tepuk bantal Bikin Wanita Pujaan Hati Bertekuk Lutut
Mau Dikurangi Jokowi, Ini Jadwal Libur Tahun Baru 2020
Gambar
Merinding!! VIDEO Viral Pocong Rebahan Hadang Pengendara Mobil di Cipari Cilacap
Viral Pria Lulusan S2 yang Memilih Menjadi Penjual Balon, Alasannya Bikin Sedih
Viral Wanita Cantik Penjual Rujak, Pria Beli 3 Kali dalam Sehari
Mengapa Faktor Ekonomi Dianggap Sebagai Penyebab Utama Meningkatnya Angka Putus Sekolah