Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Andalas 855
ACE 3-067 Pengaruh Debit dan Sudut
Kemiringan Pipa Utama Terhadap Besarnya
Aliran Air pada Pipa Cabang
Syaifullah
1, Sunaryo
21Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Andalas 2Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Andalas
Email : [email protected]
Intisari
Dalam merancang sistem perpipaan, akan selalu ditemukan percabangan dan beda elevasi antara satu pipa dengan pipa lain. Untuk itu, perlu dilakukan percobaan laboratorium untuk mengetahui bagaimana pengaruh debit dan kemiringan pipa utama terhadap besarnya aliran air pada pipa cabang. Percobaan dilakukan menggunakan pipa acrylic berukuran 1.5inci dengan fitting berbentuk Tee ( T )berukuran 1,5 inci x 1inci yang berfungsi sebagai cabang pipa utama. Cara pengambilan data adalah mengukur debit pipa utama dan pipa cabang pada waktu yang sama dimana variasi sudut kemiringan pipa utama adalah 11.31°, 7.59°, 3.8° dan 0° sedangkan variasi debit dilakukan dengan cara memutar bukaan katup sebanyak empat macam. Untuk pengaruh variasi debit pipa utama terhadap pipa cabang pada kondisi pipa cabang arah horizontal menunjukkan bahwa semakin besar debit masuk maka debit pipa utama berbanding lurus dengan pipa cabang hingga mencapai optimum pada bukaan 3, pada bukaan 4 terjadi penurunan debit pipa utama. Sedangkan pada posisi pipa cabang arah vertikal, pengaruh debit pipa utama terhadap pipa cabang tergantung pada besarnya sudut kemiringan pipa utama. Semakin besar kemiringan pipa utama, maka terjadi perubahan perbandingan debit dari berbanding lurus menjadi berbanding terbalik. Untuk pengaruh variasi sudut kemiringan pipa utama terhadap pipa cabang pada kondisi pipa cabang arahhorizontal dan vertikalmenunjukkan bahwa semakin kecil sudut kemiringan maka debit pipa utama berbanding terbalik dengan pipa cabang.
Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Andalas 856 Kata kunci: Pipa cabang, kemiringan pipa, debit aliran.
PENDAHULUAN
LATAR BELAKANGIndonesia merupakan Negara kepulauan yang memiliki kontur permukaan Tanah berbukit dan berlembah. Dengan Adanya perbedaan ketinggian permukaan tanah ini akan memberikan keuntungan dalam pendistribusian fluida cair dengan cara memanfaatkan energi gravitasi Bumi. Di dunia industri pendistribusian fluida cair banyak menggunakan pipa dalam melakukan proses produksi. Misalnya saja pada Perusahaan Tambang Minyak Negara (PERTAMINA) dan Perusahaan Air Minum (PAM).
Untuk bisa mendistribusikan air pada suatu kawasan, perlu dilakukan perencanaan jaringan perpipaan. Perencanaan jaringan ini terdiri dari pipa induk yang berfungsi sebagai saluran utama dan pipa cabang yang akan mendistribusikan air dari pipa utama ke tempat yang telah ditentukan.
Perencanaan perpipaan yang bercabang ini memberikan pengaruh terhadap besarnya aliran air pada sistem tersebut, dimana pada debit tertentu air cenderung mengalir searah dengan pipa utama dan sedikit yang berbelok ke pipa cabang.
Selain itu, besarnya sudut kemiringan pipa utama juga mempengaruhi besarnya aliran air. Semakin besar sudut kemiringan maka kecepatan aliran juga semakin besar sehingga terjadi loncatan fluida yang menyebabkan air semakin kecil masuk ke pipa cabang.
Berdasarkan masalah ini, seorang Engineer harus bisa merencanakan sistem perpipaan supaya air dapat terdistribusi ke tempat tujuanya sesuai dengan yang dibutuhkan.
Mengacu pada kondisi diatas, penulis mengusung tema penelitian tentang Pengaruh Debit dan Sudut Kemiringan Pipa Utama Terhadap Besarnya Aliran Air pada Pipa Cabang.
TUJUAN DAN MANFAAT PENULISAN Tujuan dari penulisan Skripsi ini adalah:
1. Untuk mengetahui pengaruh debit pipa utama terhadap besarnya aliran air pada pipa cabang .
2. Untuk mengetahui pengaruh sudut kemiringan pipa utama terhadap besarnya aliran air pada pipa cabang.
Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Andalas 857 Manfaat dari penelitian ini adalah:
1. Mengembangkan ilmu pengetahuan dasar rekayasa Teknik Sipil. 2. Menghasilkan output berupa analisis dan pembahasan yang dapat
digunakan oleh institusi yang bergerak di bidang Mekanika Fluida dan Hidrolika maupun oleh Universitas Andalas sendiri.
3. Memberikan informasi bagaimana pengaruh debit dan sudut kemiringan pipa utama terhadap besarnya debit pada pipa cabang.
BATASAN MASALAH
Penelitian ini lebih dititik beratkan pada pengaruh kemiringan dan debit pipa utama terhadap besarnya aliran air pada pipa cabang dengan lingkup sebagai berikut:
1. Pipa yang digunakan adalah acrylic berukuran 1.5”. 2. Pipa cabang berbentuk T (Tee) dengan dimensi 1.5” x 1”.
3. Variasi sudut kemiringan pipa utama adalah 11.31°, 7.59°, 3.8° dan 0°.
4. Variasi debit dilakukan dengan cara memutar bukan katup pengatur debit.
DASAR TEORI
TINJAUAN PUSTAKALatif (2013) melakukan eksperimen tentang Karakteristik
Pressure Drop pada sambungan T (Tee) untuk Posisi Frontal dengan
Variasi Kemiringan untuk Sistem Perpipaan menyimpulkan bahwa pada sambungan T keluaran ke bawah pada sudut 15˚ mengalami peningkatan
Pressure drop cenderung lebih signifikan dari pada peningkatan pada
sudut 30˚, 45˚, 60˚ dan 75˚. Dikarenakan semakin besar kemiringan saluran dari posisi horizontal, maka gaya gravitasi yang mempengaruhi
pressure drop juga semakin besar, sehingga pada sudut 15˚ lebih besar
melawan gravitasi dibandingkan sudut 30˚, 45˚, 60˚ dan 75˚. UMUM
Mekanika fluida merupakan cabang ilmu teknik sipil yang mempelajari tentang gerakan gas maupun zat cair serta gaya tarik dengan benda yang dilaluinya saat mengalir. Fluida itu sendiri adalah zat
Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Andalas 858 yang cenderung berubah bentuk walaupun mengalami gaya luar yang sangat kecil. Fluida lebih mudah mengalir karena ikatan molekul dalam fluida jauh lebih kecil dari ikatan molekul zat padat.
Menurut teori mekanika fluida debit air pada suatu saluran dapat dicari dengan cara perkalian luas penampang dengan kecepatan aliran.
Q = A.V Dimana:
Q = debit aliran (m3/det)
A = Luas Penampang saluran (m2)
V = Kecepapatan aliran (m/det)
Untuk menentukan debit air pada pipa bercabang dapat menggunakan persamaan kontinuitas dimana, jumlah debit yang masuk sama dengan jumlah debit keluar pada saluran tersebut.
Q2
Q3
Q
1= Q₂ + Q
3Q3
Gambar 1 Saluran Bercabang
METODOLOGI
Pada penelitian ini, sistem perpipaan dimodelkan berbentuk cabang ( T ) berukuran 1,5 inci x 1 inci. Jarak cabang dari ujung pipa adalah 130 cm yang dikondisikan pada arah horizontal dan vertikal pipa utama.Penelitian dilakukan dengan cara mengukur debit pipa utama dengan pipa cabang pada waktu yang sama. Kemiringan pipa utama dimodelkan dengan 4 variasi sudut, mulai dari 0°, 3.8°, 7.59° dan 11.31° sedangkan variasi debit dilakukan dengan cara memutar bukaan katup sebanyak 4 macam.
HASIL DAN PEMBAHASAN
PENGARUH VARIASI DEBIT PIPA UTAMA TERHADAP BESARNYA ALIRAN AIR PADA PIPA CABANG
Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Andalas 859
Gambar 2 Q₁ vs Q₁,₅ dengan 4 variasi sudut
2. Posisi cabang arah vertical pipa utama
Gambar 3 Q₁ vs Q₁,₅dengan 4 variasi sudut
PENGARUH VARIASI SUDUT KEMIRINGAN PIPA UTAMA TERHADAP BESARNYA ALIRAN AIR PADA PIPA CABANG
Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Andalas 860
Gambar 4 Q₁ vs Q₁,₅dengan 4 variasi debit
Posisi cabang arah vertikal pipa utama
Gambar 5 Q₁ vs Q₁,₅dengan 4 variasi debit
KESIMPULAN
1. Pada percobaan variasi debit pipa utama Terhadap Besarnya Aliran Air Pipa cabang pada arah horizontal didapatkan nilai Q₁ maksimum sebesar 0,239L/det dan Q₁ minimum 0,012 L/det. Q₁ maksimum diperoleh pada bukaan 3 dengan sudut kemiringan 1 (α = 0°) sedangkan Q₁ minimum diperoleh pada bukaan 1 dengan sudut
0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 Q₁, ₅ Q₁
Grafik Q₁ vs Q₁,₅ dengan 4 macam variasi
sudut
Bukaan 1 Bukaan 2 Bukaan 3 Bukaan 4 α =11.31° α = 7,59 ° α = 3,8 ° α = 0 ° 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4Q
₁,₅
Q₁
Grafik Q₁ vs Q₁,₅ dengan 4 macam variasi
sudut
Bukaan 1 Bukaan 2 Bukaan 3 Bukaan 4 α =11.31° α = 7,59 ° α = 3,8 ° α = 0 °Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Andalas 861 kemiringan 4 (α = 11,31 °). Dari grafik terlihat nilai optimum debit pipa cabang terjadi pada bukaan 3.
2. Pada percobaan variasi debit pipa utama Terhadap Besarnya Aliran Air Pipa cabang pada arah vertikal didapatkan nilai nilai Q₁ maksimum sebesar 0,297 L/det dan Q₁ minimum 0,014 L/det. Q₁ maksimum diperoleh pada bukaan 4 dengan sudut kemiringan 1 (α = 0°) sedangkan Q₁ minimum diperoleh pada bukaan 4 dengan sudut kemiringan α = 11,31 °. Dari grafik terlihat pengaruh debit pipa utama terhadap pipa cabang tergantung pada sudut kemiringan. Semakin kecil sudut kemiringan maka terjadi perubahan perbanding dari berbanding terbalik menjadi berbanding lurus.
3. Pada percobaan variasi sudut kemiringan pipa utama Terhadap Besarnya Aliran Air Pipa cabang pada arah horizontal didapatkan nilai Q₁ maksimum sebesar 0,236 L/det dan Q₁ minimum 0,006 L/det. Q₁ maksimum diperoleh pada sudut kemiringan α = 0° dengan bukaan 4 sedangkan Q₁ minimum diperoleh pada sudut α = 11,31° dengan bukaan 4. Dari grafik menjelaskan pada bukaan 1, terdapat nilai optimum debit Q₁,5vpada sudut kemiringan α = 3,8° sedangkan pada bukaan 2, 3 dan 4 Q₁,5berbanding terbalik dengan Q₁.
4. Pada percobaan variasi sudut kemiringan pipa utama terhadap besarnya aliran air Pipa cabang pada arah vertikal didapatkan nilai Q₁ maksimum sebesar 0,263 L/det dan Q₁ minimum 0,012 L/det. Q₁ maksimum diperoleh pada sudut kemiringan α = 0° dengan bukaan 1 sedangkan Q₁ minimum diperoleh pada sudut α = 11,31° dengan bukaan 1.Dari grafik terlihat Q₁,₅ berbanding terbalik dengan Q₁.
SARAN
Dalam melakukan bukaan katup pada praktikum pengaruh debit dan sudut kemiringan pipa utama terhadap besarnya aliran air pada pipa cabang ini sebaiknya dilakukan dengan besaran yang sama disetiap sesi supaya perbandingan debit pipa utama dengan pipa cabang lebih mendekati.
REFERENSI
Bambang Triadmojo, 1993, Hidraulika I, Betta Offset, Yogyakarta. Bambang Triadmojo, 1993, Hidraulika II, Betta Offset, Yogyakarta. Raswari, 2010, Sistem Perpipaan, Universitas Indonesia, Jakarta.
Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Andalas 862 Latif, 2013, Eksperimental Karakteristik Pressure Drop pada sambungan T
(Tee) untuk Posisi Frontal dengan Variasi Kemiringan untuk Sistem Perpipaan, Universitas Negeri Surabaya, Surabaya.
