ANALISIS PENGALIRAN AIR DALAM PIPA DENGAN BERBAGAI PERUBAHAN PENAMPANG PADA SUATU JARINGAN PIPA

(1)

commit to user

ANALISIS PENGALIRAN AIR DALAM PIPA DENGAN

BERBAGAI PERUBAHAN PENAMPANG PADA SUATU

JARINGAN PIPA

TUGAS AKHIR

Diajukan sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Ahli Madya pada Program D-III Teknik Sipil Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

Dikerjakan oleh :

HENDARWATI PAMUNGKAS NIM : I 8708032

PROGRAM DIPLOMA III INFRASTRUKTUR PERKOTAAN

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

(2)

(3)

(4)

commit to user

iv

MOTTO

Dan carilah ( pahala ) negeri akhirat dengan apa yang telah dianugerahkan

Allah kepadamu, tetapi janganlah kamu lupakan bagianmu di dunia dan

berbuat baiklah ( kepada orang lain ) sebagaimana Allah telah berbuat baik

kepadamu, dan janganlah kamu berbuat kerusakan di bumi. Sungguh, Allah

tidak menyukai orang yang berbuat kerusakan. ( Q.S Al-Qasas : 77 )

PERSEMBAHAN

Tugas Akhir ini dipersembahkan kepada :



Allah SWT, hanya kepadaMu aku menyembah dan hanya

kepadaMu aku berserah diri memohon pertolongan dan ketabahan

dalam hidupku.



Kedua orang tuaku, yang selalu menberikan kasih sayang, dukungan

dan doa yang tidak henti-hentinya kepadaku.



Mbak endah, mas ikhsan dan seluruh keluarga besar Soetedjo yang

selalu memberikan semangat dan dukungan.



Tri Wahyu Santoso yang selalu menemaniku dan memberikan semangat

kepadaku.



Dimas, Fajar, Mentul yang membantuku dalam penelitian ini.



Kos wisma putri sari ( mbk dwi, ririn, rini, mbk windi, mbk dewi, dwi,

mbk riris ) terima kasih atas dukungan dan kebersamaannya selama ini.



Teman-teman infras’08 terima kasih atas dukungan, semangat dan

kebersamaan yang indah selama ini.



Semua pihak yang telah membantu terselesainya Laporan Tugas Akhir

(5)

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur penyusun panjatkan kepada Allah SWT, yang telah

melimpahkan rahmat, taufik serta hidayah-Nya sehingga penyusun dapat

menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul ANALISIS PENGALIRAN AIR

DALAM PIPA DENGAN BERBAGAI PERUBAHAN PENAMPANG PADA

SUATU JARINGAN PIPA dengan baik. _{Dalam penyusunan Tugas Akhir ini,}

penyusun banyak menerima bimbingan, bantuan dan dorongan yang sangat berarti

dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penyusun ingin

menyampaikan rasa terima kasih yang tak terhingga kepada :

1. Segenap pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

beserta stafnya.

2. Segenap pimpinan Jurusan Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta

beserta stafnya.

3. Segenap pimpinan Program D-III Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret

Surakarta beserta stafnya.

4. Ir. Suyanto, MM selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir atas arahan dan

bimbingannya selama dalam penyusunan tugas ini.

5. Rekan – rekan dari Teknik sipil semua angkatan dan semua pihak yang telah

membantu terselesaikannya laporan Tugas Akhir ini.

Penyusun menyadari bahwa dalam penyusunan Tugas Akhir ini masih jauh dari

kesempurnaan. Oleh karena itu, kritik dan saran maupun masukan yang membawa

ke arah perbaikan dan bersifat membangun sangat penyusun harapkan. Semoga

Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi penyusun khususnya dan

pembaca pada umumnya.

Surakarta, Juli 2011

(6)

commit to user

vi

ABSTRAK

Hendarwati Pamungkas, 2011. Analisis Pengaliran Air dalam Pipa Dengan

Berbagai Perubahan Penampang Pada Suatu Jaringan Pipa. Tugas Akhir,

Program Diploma III Teknik Sipil Infrastruktur Perkotaan, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Pada zat cair yang mengalir pada bidang batas akan terjadi tegangan geser dan gradien kecepatan pada saluran medan aliran karena adanya kekentalan. Tegangan geser tersebut akan menyebabkan terjadinya kehilangan energi selama pengaliran.

Dalam penelitian aliran dalam pipa ini menggunakan alat Fluid Friction

Measurement untuk mengukur kehilangan energi akibat gesekan yang terjadi apabila terdapat fluida tak kompressibel mengalir melalui pipa, percabangan / sambungan dengan belokan.

Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukan koefisien gesekan pipa dan faktor sambungan / percabangan, menunjukkan hubungan kehilangan energi dengan kecepatan aliran, menunjukkan perubahan koefisien gesekan, mengetahui besarnya rencana anggaran biaya pemasangan pipa PVC air bersih di pedesaan.

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimental laboratorium. Data – data yang dibutuhkan dalam penelitian ini adalah suhu air, diameter pipa, volume air, waktu, bacaan manometer Hg.

Hasil menunjukkan bahwa koefisien gesek pipa dipengaruhi oleh diameter pipa dan kekasaran permukaan pipa, besarnya faktor sambungan / percabangan dipengaruhi oleh luas penampang pipa. Hubungan antara kehilangan energi dengan kecepatan tidak ( kuat ) saling mempengaruhi. Koefisien gesek dengan volume air secara statistik menunjukkan adanya hubungan yang signifikan. Besarnya rencana anggaran biaya untuk pemasangan pipa PVC air bersih pedesaan sepanjang 3.114 meter adalah Rp. 257.363.700,00.

(7)

ABSTRACT

Hendarwati Pamungkas, 2011. Analysis of Water Drainage in Pipe with Various Changes in Shape of Pipe System. Last Assignment, Bachelor Degree of Urban Infrastructure in Civil Engineering. Civil Engineering Department - Faculty of Engineering, Sebelas Maret University.

In the flowing liquid on the boundary, there will be sliding stress and velocity gradient in the flowing field canal due to viscosity. The sliding stress will cause the loss of energy during the drainage. This water drainage in pipe research uses Fluid Friction Measurement tool to measure the energy loss due to the friction that occurs when there is no compressible fluid flowing through the pipes, the branching / the connection with bends.

The purpose of this research is to determine the coefficient of the pipe friction and the factor of connection / branching; to show the correlation between the energy loss and the flow velocity; to show the friction coefficient changes; to identify the amount of the budget plan needed to install the clean water PVC pipe in rural area.

This research uses experimental laboratory method. The data required in this research is the water temperature, pipe diameter, water volume, timing, Hg manometer measurement.

The result shows that the pipe friction coefficient is affected by the pipe diameter and the roughness of the pipe surface; and the size of the connection/the branching factor is influenced by the breadth of the pipe shape. The correlation between the energy loss and the velocity does not (strongly) affect each other. The friction coefficient and the water volume statistically show a significant correlation. The budget plan for the installation of the 3114 meters clean water PVC pipe in the rural area is Rp 215.325.220,00.

(8)

commit to user

DAFTAR ISI

Hal

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN PERSETUJUAN ... ii

HALAMAN PENGESAHAN ... iii

MOTTO DAN PERSEMBAHAN... iv

KATA PENGANTAR...v

ABSTRAK... vi

DAFTAR ISI. ... vii

DAFTAR GAMBAR...x

DAFTAR TABEL... xi

DAFTAR GRAFIK... xii

BAB 1 PENDAHULUAN...1

1.1. Latar Belakang...1

1.2. Rumusan Masalah. ...2

1.3. Batasan Masalah ...3

1.4. Tujuan Penelitian ...3

1.5. Manfaat Penelitian ...4

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI ...5

2.1. Tinjauan Pustaka...5

2.1.1. Hukum Newton Tentang Kekentalan Zat Cair ...6

2.1.2. Aliran Laminer dan Turbulen ...6

2.1.2.1. Aliran Laminer Dalam Pipa ...7

2.1.2.2. Aliran Turbulen Dalam Pipa ...7

2.1.3. Kehilangan Terhadap Tahanan ...7

2.1.4. Penyaluran Air Bersih Dengan Sistem Perpipaan...8

2.2. Landasan Teori ...9

2.2.1. Kehilangan Energi Akibat Gesekan Pada Dinding Pipa Halus ...9

2.2.2. Kehilangan Energi Akibat Gesekan Pada Dinding pipa Kasar ...11

(9)

BAB 3 METODE PENELITIAN...15

3.1. Metode yang digunakan ...15

3.2. Obyek Penelitian...15

3.3. Langkah-Langkah Penelitian ...16

3.4. Permohonan Ijin...16

3.5. Study Pustaka...16

3.6. Peralatan Penelitian...16

3.7. Gambar Alat ...17

3.8. Tahap Metodologi Penelitian...18

3.8.1. Tahap Persiapan Awal ...19

3.8.2. Tahap Pemilihan Alat ...19

3.8.3. Tahap Pengujian ...19

3.8.4. Tahap Analisis Hasil Penelitian...21

3.8.5. Tahap Penarikan Kesimpulan...21

3.9. Penyusunan laporan ...21

3.10. Kerangka Pikir ...21

BAB 4 ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN...23

4.1. Data Pengamatan ...23

4.2. Analisis data ...26

4.2.1. Aliran Melalui Pipa Pada Volume 20 liter ...26

4.3. Rencana Anggaran Biaya ( Study Kasus di Kab. Blora )...72

4.4. Pembahasan ...80

4.4.1. Koefisien Gesek Pipa dan Faktor Sambungan / Percabangan ...80

(10)

commit to user

4.4.3. Hubungan Antara Kehilangan Energi Akibat Perubahan

Penampang Pipa, Sambungan / Percabangan dan Belokan

Dengan Kecepatan Aliran ...89

4.4.4. Besarnya Perubahan Koefisien Gesekan Akibat Perubahan Volume Air...92

4.4.5. Besarnya Rencana Anggaran Biaya Pemasangan Pipa PVC Air Bersih di Pedesaan Sepanjang 3114 meter ...96

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN...97

5.1. Kesimpulan...97

5.2. Saran...98

PENUTUP... xiii

(11)

DAFTAR GAMBAR

Hal

Gambar 3.1. Fluid Friction Measurement...17

Gambar 3.2. Stopwatch ...18

Gambar 3.3. Thermometer ...19

(12)

commit to user

DAFTAR TABEL

Hal

Tabel 2.1. Nilai α pada pengecilan mendadak...13

Tabel 2.2. Koefisien α sebagai fungsi sudut belokan...13

Tabel 2.3. Nilai α sebagai fungsi R / D untuk sudut belokan 900. ...13

Tabel 2.4. Harga α pada sambungan...14

Tabel 4.1. Hasil penelitian aliran melalui pipa pada volume 20 liter ...23

Tabel 4.2. Hasil penelitian aliran melalui pipa pada volume 18 liter ...24

Tabel 4.3. Hasil penelitian aliran melalui pipa pada volume 16 liter. ...25

Tabel 4.4. α teoritis, α actual. f teoritis, f actual dan R pada volume 20 liter69 Tabel 4.5. α teoritis, α actual. f teoritis, f actual dan R pada volume 18 liter.70 Tabel 4.6. α teoritis, α actual. f teoritis, f actual dan R pada volume 16 liter.71 Tabel 4.7. Harga Satuan Pekerjaan ( HSP ). ...72

Tabel 4.8. Rencana Anggaran Biaya ...78

(13)

DAFTAR GRAFIK

Hal

Grafik 4.1. Hubungan kehilangan energi dengan kecepatan pada volume

20 liter. ...86

18 liter. ...87

16 liter.. ...88

Grafik 4.4. Hubungan kehilangan energi dengan kecepatan akibat

perubahan penampang pada volume 20 liter...89

Grafik 4.7. Perubahan koefisien gesekan akibat perubahan volume air pada

lurus pipa halus 6 mm...92

lurus pipa halus 10 mm ...93

lurus pipa kasar 17,5 mm. ...94

(14)

commit to user

Tugas Akhir

Program Diploma III Teknik Sipil Infrastruktur Perkotaan BAB I PENDAHULUAN

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Benda dikenal dalam keadaan padat, cair, dan gas. Fluida adalah zat yang bisa

mengalir, yang mempunyai partikel yang mudah bergerak dan berubah bentuk

tanpa pemisahan massa. Fluida berbentuk cair atau gas. Sifat-sifat umum dari

semua fluida ialah bahwa fluida harus dibatasi dengan dinding kedap supaya tetap

dalam bentuknya semula. Tahanan fluida terhadap perubahan bentuk sangat kecil,

sehingga fluida dapat dengan mudah mengikuti bentuk ruangan / tempat yang

membatasinya.

Air adalah salah satu kebutuhan manusia yang sangat penting disamping

kebutuhan lain misalnya sandang, pangan, dan papan. Air yang cukup dan sehat

dapat membantu terlaksananya program penyehatan masyarakat. Beberapa

sumber air untuk kebutuhan sehari-hari antara lain sumur dangkal, sumur dalam,

mata air, air permukaan dan penampung air hujan. Tetapi tidak semua masyarakat

mempunyai sumber air yang memenuhi syarat kesehatan. Seiring dengan

bertambahnya penduduk, kebutuhan air bertambah, ini berarti bertambah pula

masyarakat yang membutuhkan air bersih untuk kebutuhan sehari-hari. Sehingga

untuk mempermudah mengalirkan air bersih dilakukan dengan sistem pemipaan.

Pipa adalah saluran tertutup yang biasanya berpenampang lingkaran, dan

digunakan untuk mengalirkan fluida dengan tampang aliran penuh. Fluida yang

dialirkan melalui pipa bisa berupa zat cair atau gas, dan tekanan bisa lebih besar

atau lebih kecil dari tekanan atmosfer. Apabila zat cair didalam pipa tidak penuh

maka aliran termasuk dalam aliran saluran terbuka. Karena mempunyai

permukaan bebas, maka fluida yang dialirkan adalah zat cair. Sebagai contoh pada

(15)

commit to user

Sistem pemipaan berfungsi untuk mengalirkan zat cair dari satu tempat ke tempat

yang lain. Aliran terjadi karena adanya perbedaan tinggi tekanan di kedua tempat,

yang bisa terjadi karena adanya perbedaan elevasi muka air atau karena

digunakannya pompa.

Pada zat cair yang mengalir didalam bidang batas (pipa, saluran terbuka atau

bidang datar) akan terjadi tegangan geser dan gradien kecepatan pada saluran

medan aliran karena adanya kekentalan. Tegangan geser tersebut akan

menyebabkan terjadinya kehilangan tenaga selama pengaliran.

Di dalam pipa, tampang lintang aliran adalah tetap yang tergantung pada dimensi

pipa. Demikian juga kekasaran dinding pipa adalah seragam di sepanjang pipa.

Dalam penelitian aliran dalam pipa ini menggunakan alat Fluid Friction

Measurement yang merupakan suatu rangkaian jaringan pipa yang dapat

digunakan untuk mengukur kehilangan energi akibat gesekan yang terjadi apabila

terdapat fluida tak kompressibel mengalir melalui pipa, percabangan / sambungan

dengan belokan 900, siku 900 dan 450, pipa dengan pembesaran mendadak, dan

pipa dengan konstraksi mendadak.

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian pada latar belakang, rumusan masalah yang dapat disusun

sebagai berikut :

1. Berapakah koefisien gesekan pipa dan faktor sambungan / percabangan?

2. Bagaimana hubungan antara kehilangan energi akibat gesekan dengan

kecepatan aliran melalui pipa berdinding halus dan pipa kasar?

3. Bagaimana hubungan antara kehilangan energi akibat perubahan penampang

pipa, sambungan / percabangan dan belokan dengan kecepatan aliran?

4. Seberapa besar perubahan koefisien gesekan akibat perubahan volume air?

5. Berapa besarnya rencana anggaran biaya pemasangan pipa PVC air bersih di

(16)

commit to user

Tugas Akhir 3

Program Diploma III Teknik Sipil Infrastruktur Perkotaan BAB I PENDAHULUAN

1.3. Batasan Masalah

Dalam penulisan ini agar masalah tidak melebar dan menjauh, maka studi ini

dibatasi pada beberapa masalah sebagai berikut :

1. Pengujian dilakukan di Laboratorium Mekanika Fluida dan Hidrolika Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Alat yang digunakan dalam pengujian ini adalah satu set piranti Fluid Friction

Measurement, stopwatch dan kaliper / jangka sorong.

3. Pengujian dibatasi pada volume air 20 liter, 18 liter, dan 16 liter.

1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah

1. Menentukan koefisien gesekan pipa dan faktor sambungan / percabangan.

2. Menunjukkan hubungan antara kehilangan energi akibat gesekan dengan

kecepatan aliran melalui pipa berdinding halus dan pipa kasar.

3. Menunjukkan hubungan antara kehilangan energi akibat perubahan

penampang pipa, sambungan / percabangan dan belokan dengan kecepatan

aliran.

4. Menunjukkan perubahan koefisien gesekan pada volume air 20 liter, 18 liter,

dan 16 liter.

5. Mengetahui besarnya rencana anggaran biaya untuk pemasangan pipa PVC air

(17)

commit to user

1.5. Manfaat Penelitian

Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah :

a. Manfaat teoritis

Mengembangkan ilmu pengetahuan dibidang teknik sipil sesuai dengan teori

yang didapat dibangku perkuliahan.

b. Manfaat prektis

Mengetahui pengaliran air dalam pipa dengan berbagai perubahan

(18)

commit to user

Tugas Akhir

Program Diploma III Teknik Sipil Infrastruktur Perkotaan BAB II Tinjauan Pustaka Dan Landasan Teori

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1.

Tinjauan Pustaka

Zat cair rill didefinisikan sebagai zat yang mempunyai kekentalan, berbeda

dengan zat cair ideal yang tidak mempunyai kekentalan. Kekentalan disebabkan

karena adanya sifat kohesi antara partikel zat cair. Karena adanya kekentalan zat

cair, maka terjadi perbedaan kecepatan partikel pada medan aliran. Partikel zat

cair yang berdampingan dengan dinding batas akan diam (kecepatan nol) sedang

yang terletak pada suatu jarak tertentu dari dinding akan bergerak. Perubahan

kecepatan tersebut merupakan fungsi jarak dari dinding batas aliran zat cair rill

disebut gaya aliran viskos (Bambang Triatmodjo, 1993).

Zat cair mempunyai beberapa sifat yaitu :

1. Apabila ruangan lebih besar dari volume zat cair, akan terbentuk permukaan

bebas horizontal yang berhubungan dengan atmosfer.

2. Mempunyai rapat massa, berat jenis, dan sebagainya.

3. Dapat dianggap tidak termampatkan (incompressible).

4. Mempunyai viskositas (kekentalan).

5. Mempunyai kohesi, adhesi dan tegangan permukaan.

Aliran viskos adalah aliran zat cair yang mempunyai kekentalan (viskositas).

Kekentalan adalah sifat zat cair yang dapat menyebabkan terjadinya tegangan

geser pada waktu bergerak. Tegangan geser ini akan mengubah sebagian energi

aliran dalam bentuk energi lain seperti panas, suara dan sebagainya. Pengubahan

bentuk energi tersebut menyebabkan terjadinya kehilangan tenaga (Bambang

(19)

commit to user

Aliran viskos dapat dibedakan menjadi dua tipe yaitu aliran laminar dan turbuler.

Dalam aliran laminar partikel-partikel zat cair bergerak teratur mengikuti lintasan

yang saling sejajar. Aliran ini terjadi apabila kecepatan kecil dan kekentalan besar.

Pada alitan turbuler gerak partikel-partikel zat cair tidak teratur. Aliran ini terjadi

apabila kecepatan besar dan kekentalan zat cair kecil (Bambang Triatmodjo,

1993).

2.1.1. Hukum Newton Tentang Kekentalan Zat Cair

Kekentalan zat cair menyebabkan terbentuknya gaya-gaya geser antara dua

elemen zat cair. Keberadaan kekentalan ini menyebabkan terjadinya kehilangan

energi tenaga selama pengaliran atau diperlukannya energi untuk menjamin

adanya pengaliran.

Hukum Newton tentang kekentalan menyatakan bahwa tegangan geser antara dua

partikel zat cair yang berdampingan adalah sebanding dengan perbedaan

kecepatan dari kedua partikel (gradient kecepatan) (Bambang Triatmodjo, 1993).

2.1.2. Aliran Laminer dan Turbulen

Aliran Viskos dapat dibedakan menjadi dua tipe yaitu aliran laminar dan aliran

turbulen. Dalam aliran laminar partikel-partikel zat cair bergerak teratur

mengikuti lintasan yang saling sejajar. Aliran ini terjadi apabila kecepatan kecil

dan kekentalan besar (Bambang Triatmodjo, 1993).

Pengaruh kekentalan adalah sangat besar sehingga dapat meredam gangguan yang

dapat menyebabkan aliran menjadi turbulen. Dengan berkurangnya kekentalan

dan bertambahnya kecepatan aliran maka daya redam terhadap gangguan akan

berkurang, yang sampai pada suatu batas tertentu akan menyebabkan terjadinya

(20)

commit to user

Tugas Akhir 7

Pada aliran turbulen gerak partikel-partikel zat cair tidak teratur. Aliran ini terjadi

apabila kecepatan besar dan kekentalan zat cair kecil.

2.1.2.1. Aliran Laminer Dalam Pipa

Faktor - faktor penting dalam aliran zat cair adalah distribusi kecepatan aliran,

tegangan geser, dan kehilangan tenaga dalam selama pengaliran. Persamaan

distribusi kecepatan, tegangan geser dan kehilangan tenaga untuk aliran laminar

dan mantap akan diturunkan untuk aliran melalui pipa lingkaran. Pada aliran

laminar untuk zat cair rill, kecepatan aliran pada dinding batas nol. Dianggap

bahwa distribusi kecepatan pada setiap tampang adalah simetris terhadap sumbu

pipa, sehingga semua titik yang berjarak sama dari sumbu pipa mempunyai

kecepatan sama (Bambang Triatmodjo, 1993).

2.1.2.2. Aliran Turbulen Dalam Pipa

Turbulensi adalah gerak partikel zat cair yang tidak teratur dan sebarang dalam

waktu dan ruang. Turbulensi ditimbulkan oleh gaya-gaya viskos dan gerak lapis

zat cair yang berdampingan pada kecepatan berbeda. Meskipun variasi kecepatan

di suatu titik dalam aliran turbuler adalah sebarang, tetapi masih mungkin untuk

menyatakan nilai rerata dalam waktu dari kecepatan di suatu titik secara statistic.

Dengan demikian kecepatan sesaat di suatu titik akan berfluktuasi terhadap nilai

rerata menurut waktu (Bambang Triatmodjo, 1993).

2.1.3. Kehilangan Terhadap Tahanan

Ada dua jenis tahanan antara benda padat dan fluida yang mengalir, yaitu tahanan

karena gesekan (geseran atau gesekan kulit) dan tahanan karena bentuk obyek

benda padat (tahanan bentuk). Konsep gesekan kulit dan tahanan bentuk berlaku

baik untuk fluida yang mengalir melalui saluran atau mengelilingi obyek.

Perubahan bentuk saluran atau obyek mengakibatkan perubahan distribusi tekanan

(21)

commit to user

Gaya tekan bersih pada arah aliran meningkatkan tahanan bentuk. Pada

pembesaran penampang aliran (penurunan kecepatan) maka berakibat kenaikan

pada tekanan. Kenaikan tekanan pada bagian hilir menghasilkan gradient tekanan

yang berlawanan di mana aliran menentang tekanan yang lebih tinggi. Hal ini

umumnya menimbulkan suatu aliran balik yang mengakibatkan terjadinya pusaran

yang memungkinkan kehilangan energi yang banyak. Oleh karena kehilangan

energi selalu berkaitan dengan geseran,maka kehilangan energi selalu berkaitan

dengan tahanan bentuk khususnya karena pengembangan aliran. Pada bentuk

saluran tertutup kehilangan berhubungan dengan perubahan penampang pipa,

aliran sekeliling lengkungan, melalui katub dan alat-alat pengatur lainnya (Jonas

M.K. Dake).

2.1.4. Penyaluran Air Bersih Dengan Sistem Perpipaan

Sistem jaringan pipa merupakan komponen utama dari sistem distribusi air bersih

atau air minum suatu perkotaan.

Jaringan pipa air bersih atau instalasi air bersih adalah suatu jaringan pipa yang

digunakan untuk mengalirkan atau mendistribusikan air ke masyarakat.

Dalam merencanakan suatu sistem jaringan pipa yang digunakan untuk

mendistribusikan air bersih pada pedesaan, ada beberapa hal yang perlu

diperhatikan yaitu kebutuhan air secara keseluruhan yang meliputi kebutuhan

pedesaan itu sendiri dan juga sumber air yang akan disalurkan.

Mata Air adalah sumber air tanah yang muncul ke permukaan secara alami. Pada

waktu curah hujan tidak normal sepanjang tahun (musim basah dan musim

kering) hasil daripada mata air juga akan berfluktuasi (Departemen Pekerjaan

(22)

commit to user

Tugas Akhir 9

2.2.

Landasan Teori

2.2.1. Kehilangan Energi Akibat Gesekan Pada Dinding Pipa

Halus

Pada aliran fluida rill akan terjadi kehilangan energi yang harus diperhitungkan

dalam aplikasi persamaan Bernoulli. Kehilangan energi tersebut dinyatakan dalam

tinggi fluida. Dengan memperhitungkan kehilangan energi akibat gesekan, maka

persamaan Bernoulli antara dua tampang menjadi :

f h g V P Z g V P

Z      

2 2

2 2 2 2 2 1 1

1 _ _ ... (2.1)

Kehilangan energi akibat gesekan dinyatakan dalam bentuk sebagai berikut :

g V D

L f h_f

2

 ... (2.2)

dengan :



f

h kehilangan energi (m)

f = koefisien gesek pipa

L = panjang ruas pipa (1m)

D = diameter dalam pipa (m)

V = kecepatan aliran (m/s)

g = percepatan gravitasi (9.81 m/s2)

Persamaan ini disebut dengan persamaan Darcy-Weisbach untuk aliran melalui

pipa lingkaran. Dalam persamaan tersebut f adalah koefisien gesekan

Darcy-Weisbach yang tidak berdimensi. Koefisien f merupakan fungsi dari angka

(23)

commit to user

Sementara itu menurut Reynolds ada tiga faktor yang mempengaruhi keadaan

aliran yaitu kekentalan zat cair (), rapat massa zat cair (), dan diemeter pipa

(D). Hubungan antara , , D yang mempunyai dimensi sama dengan kecepatan

adalah

D

 

Reynolds menunjukkan bahwa aliran dapat diklasifikasikan berdasarkan suatu

angka tertentu. Angka tersebut diturunkan dengan membagi kecepatan aliran di

dalam pipa dengan nilai

D

 

, yang disebut dengan angka Reynolds.

Angka Reynold mempunyai bentuk berikut ini :

Re =

D V



 = 

DV

... (2.3)

atau

Re =

v D V

... (2.4)

Reynolds menetapkan kategori aliran, yaitu

1. Re < 2000, gangguan aliran dapat diredam oleh kekentalan zat cair, dan aliran

tersebut pada kondisi laminar.

2. Re > 4000, maka kondisi aliran tersebut adalah turbuler.

3. 2000 < Re < 4000, maka aliran tersebut adalah transisi.

4. Re = 2000 dan Re = 4000, disebut dengan batas kritik bawah dan atas.

Hubungan antara koefisien gesek pipa dengan angka Reynolds untuk pipa halus

dapat dinyatakan dengan rumus empiris sebagai berikut :

51 , 2 Re log 2

1 f

f  ... (2.5)

dengan :

(24)

commit to user

Tugas Akhir 11

F = Koefisien gesek pipa

Hubungan antara koefisien gesek pipa dengan angka Reynolds untuk pipa kasar

dapat dinyatakan dengan rumus empiris sebagai berikut :

k D

f

7 , 3 log 2

1 _

... (2.6)

dengan :

D = diameter pipa

k = kekasaran pipa

Rumus tersebut digunakan untuk menentukan nilai koefisien gesekan f untuk

aliran melalui pipa hidraulis licin dan kasar. Untuk aliran di daerah transisi,

Colebrook mengusulkan persamaan berikut ini :

    

  

 



f D

k

f Re

51 , 2 7

, 3 log 2 1

... (2.7)

2.2.2. Kehilangan Energi Akibat Gesekan Pada Dinding Pipa

Kasar

Kehilangan energi akibat gesekan pada pipa kasar seperti halnya pada pipa halus,

dinyatakan dalam bentuk sebagai berikut :

g V D

L f h_f

2

 ... (2.8)

dengan :



f

h kehilangan energi (m)

L = panjang ruas pipa (1m)

D = diameter dalam pipa (m)

(25)

commit to user

g = percepatan gravitasi (9.81 m/s2)

Sementara itu bilangan Reynolds dapat dihitung dan hubungan antara koefisien

gesek pipa dengan angka Reynolds untuk pipa kasar dapat dinyatakan dengan

rumus empiris seperti berikut ini :

k D

f

7 , 3 log 2

1 _

... (2.9)

dengan :

D = diameter pipa

k = kekasaran pipa

2.2.3. Kehilangan Energi Melalui Percabangan dan Sambungan

Di samping adanya kehilangan tenaga akibat gesekan pipa, terjadi pula kehilangan

tenaga dalam pipa yang disebabkan karena perubahan penampang pipa,

sambungan, belokan, dan katub. Kehilangan tenaga akibat gesekan pada pipa

panjang biasanya jauh lebih besar dari pada kehilangan tenaga sekunder, sehingga

pada keadaan tersebut biasanya kehilangan tenaga sekunder diabaikan. Pada pipa

pendek kehilangan tenaga sekunder harus diperhitungkan. Apabila kehilangan

tenaga sekunder lebih dari 5 % dari kehilangan tenaga akibat gesekan maka

kehilangan tenaga tersebut bias diabaikan. Untuk memperkecil kehilangan tenaga

sekunder, perubahan penampang atau belokan jangan dibuat mendadak tetapi

berangsur – angsur.

Kehilangan energi yang terjadi akibat aliran melalui sambungan dan percabangan

standar adalah sebanding dengan kuadrat dari kecepatan aliran sebagai berikut :

g V h_e

2



 ... (2.10)

dengan

(26)

commit to user

Tugas Akhir 13

 = factor sambungan / percabangan

V = kecepatan aliran

g = percepatan gravitasi

Untuk mencari harga  pada kasus pelebaran luas penampang pipa, digunakan

rumus :

2

2 1

1 _

  

 

 

A A

 ... (2.11)

dengan

 = factor sambungan / percabangan

A = luas penampang

Tabel 2.1. Nilai  pada pengecilan mendadak

2 1

D D

1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0

 0,08 0,17 0,26 0,34 0,37 0,41 0,43 0,45 0,46

Sumber : Bambang Triatmojo, 1993

Kehilangan tenaga yang terjadi pada belokan tergantung pada sudut belokan pipa.

Rumus kehilangan tenaga pada belokan adalah serupa dengan rumus pada

sambungan dan percabangan standar, yaitu :

g V h_e

2



 ... (2.12)

Tabel 2.2. Koefisien  sebagai fungsi sudut belokan

Sudut 200 400 600 800 900

 0,05 0,14 0,36 0,74 0,98

Untuk sudut belokan 900 dan dengan belokan halus (berangsur-angsur),

kehilangan tenaga tergantung pada perbandingan antara jari-jari belokan dan

diameter pipa.

(27)

commit to user

Tabel 2.3. Nilai  sebagai fungsi R/D untuk sudut belokan 900

R / D 1 2 4 6 10 16 20

 0,35 0,19 0,17 0,22 0,32 0,38 0,42

Harga  pada sambungan diberikan dalam tabel 2.4.

Jenis Kasus 

Katub Globe 10

Katub Sudut 5

Katub Swag Check 2,5

Katub Gerbang 0,19

Belokan Balik 2,2

T Standar 1,8

Siku Standar 0,9

Siku Lekuk Menengah 0,75

Siku Lekuk Panjang 0,6

(28)

commit to user

Tugas Akhir

Program Diploma III Teknik Sipil Infrastruktur Perkotaan BAB III Metode Penelitian

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Metode Yang Digunakan

Metode penelitian merupakan langkah-langkah yang diambil dalam suatu

penelitian, kasus gejala, ataupun fenomena dengan jalan ilmiah untuk

mendapatkan jawaban yang rasional dan dapat dipertanggungjawabkan.

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimental

laboratorium. Metode eksperimental laboratorium adalah suatu penelitian yang

berusaha untuk mencari pengaruh variable tertentu terhadap variable yang lain

dalam kondisi terkontrol secara ketat dan dilakukan di laboratorium dengan urutan

kegiatan yang sistematis dalam memperoleh data sampai data tersebut berguna

sebagai dasar pembuatan keputusan atau kesimpulan.

Penelitian ini dilalui dengan serangkaian kegiatan pendahuluan, untuk mencapai

validitas hasil yang maksimal. Kemudian, untuk mendapatkan kesimpulan akhir,

data hasil penelitian diolah dan dianalisis dengan kelengkapan studi pustaka.

3.2. Obyek Penelitian

Obyek penelitian ini adalah:

Meneliti/mengamati aliran dalam pipa pada Fluid Friction Measurement pada

Laboratorium Mekanika Fluida dan Hidrolika Fakultas Teknik Universitas

(29)

commit to user

3.3. Langkah-langkah Penelitian

Penelitian ini dilakukan secara bertahap, langkah-langkah penelitian ini adalah:

- Permohonan ijin.

- Study Pustaka

- Melakukan penelitian.

- Mengolah data.

- Penyusunan laporan.

3.4. Permohonan Ijin

Permohonan ijin ditujukan Kepada Ketua Laboratorium Mekanika Fluida dan

Hidrolika Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta untuk melakukan

penelitian di Laboratorium tersebut.

3.5. Study Pustaka

Studi pustaka dimaksudkan untuk mendapatkan arahan dan wawasan sehingga

mempermudah dalam pengumpulan data, analisis data maupun dalam penyusunan

hasil penelitian.

3.6. Peralatan Penelitian

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah :

1. Fluid Friction Measurement

Fluid Friction Measurement merupakan rangkaian jaringan pipa yang dapat

digunakan untuk mengukur kehilangan energi akibat gesekan yang terjadi apabila

terdapat fluid tak kompressibel mengalir melalui pipa, percabangan / sambungan

maupun alat ukur kecepatan.

Peralatan ini terdiri dari dua bagian , bagian pertama berupa rangka tegak dan

(30)

commit to user

Tugas Akhir 17

- Pipa berdinding halus dengan berbagai diameter.

- Pipa berdinding kasar.

- Belokan 900.

- Siku 900dan 450.

- Pipa dengan perbesaran mendadak.

- Pipa dengan konstraksi mendadak.

- Katup bundar.

- Katup globe.

- Katup bola.

- Saringan.

- Venturi tembus pandang.

- Plat berlubang tembus pandang.

- Ruas pipa dengan tabung pitot.

Bagian kedua berupa reservoir / bak yang terbuat dari glass reinforced plastic

yang dilengkapi dengan pengukur debit, pompa, starter serta manometer air (H2O)

dan manometer air raksa (Hg) untuk mengukur perbedaan tekanan.

2. Stopwatch.

3. Kaliper / jangka sorong.

4. Thermometer.

3.7. Gambar Alat

[image:30.612.131.508.79.679.2]

(31)

[image:31.612.162.456.84.482.2]

commit to user

Gambar 3.2. Stopwatch

Gambar 3.3. Thermometer

3.8. Tahap Metodologi Penelitian

Tahap metodologi penelitian merupakan urutan-urutan kegiatan yang

dilaksanakan secara sistematis, logis dengan mempergunakan alat bantu ilmiah

yang bertujuan untuk memperoleh kebenaran suatu obyek permasalahan.

Secara garis besar pelaksanaan penelitian dengan tahap-tahap sebagai berikut :

a. Tahap 1 = Tahap persiapan awal.

b. Tahap 2 = Tahap pemilihan alat.

(32)

commit to user

Tugas Akhir 19

d. Tahap 4 = Tahap analisis hasil penelitian.

e. Tahap 5 = Tahap penarikan kesimpulan.

3.8.1. Tahap Persiapan Awal

Tahap persiapan awal adalah tahapan dimana semua bahan dan peralatan yang

akan digunakan dalam penelitian disiapkan terlebih dahulu, antara lain bahan,

peralatan, maupun program kerjanya sehingga penelitian dapat berjalan dengan

lancar. Peralatan yang akan digunakan diperiksa terlebih dahulu untuk mengetahui

kelayakan alat dalam pelaksanaan penelitian.

3.8.2. Tahap Pemilihan Alat

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Mekanika Fluida dan Hidrolika Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, sehingga menggunakan alat-alat

yang terdapat pada laboratorium tersebut.

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Fluid Friction

Measurement, stopwatch, kaliper / jangka sorong dan thermometer.

3.8.3. Tahap Pengujian

Pada tahap ini langsung diadakan penelitian pengaliran air dalam pipa dengan

berbagai perubahan penampang pada suatu jaringan pipa.

Prosedur penelitian aliran melalui pipa adalah sebagai berikut :

a. Mengalirkan air ke dalam pipa / pada rangkaian alat Fluid Friction

Measurement dengan menyalakan pompa.

b. Membiarkan hingga aliran stabil dan gelembung-gelembung udara hilang.

c. Mengatur posisi manometer Hg hingga bacaan manometer kiri dan kanan

adalah sama, dengan mengatur sekrup pengatur di atas manometer.

d. Mengatur katup pengatur sesuai dengan jenis pengukuran yang akan

(33)

commit to user

1. Pipa halus :

- Menutup V1, 10, V4pada pengamatan 3.

- Membuka V2.

- Membuka V4pada pengamatan 1, V4pada pipa pengamatan 2 dan 7 pada

pipa pengamatan 4.

2. Pipa kasar :

- Menutup V1, 10, V4 pada pipa pengamatan 1, V4 pada pengamatan 1, V4

pada pengamatan 2 dan 7 pada pipa pengamatan 4.

- Membuka V2.

- Membuka V4pada pipa pengamatan 3 (pipa dengan dinding kasar).

3. Sambungan / Percabangan :

- Menutup / membuka katup yang sesuai untuk mendapatkan aliran melalui

sambungan atau percabangan.

- Mengatur debit aliran dengan menggunakan katip pengontrol aliran V6

(debit besar) atau V5(debit kecil).

- Menghubungkan pipa yang akan diukur kehilangan energinya dengan

manometer, dan membuka A dan B atau C dan D.

- Melakukan pengukuran kehilangan energy dengan mengamati beda tinggi

manometer air raksa pada pipa 2 (untuk pipa halus) dan pada pipa 3 (untuk

pipa kasar) serta pada sambungan atau percabangan yang dikehendaki

(untuk sambungan / percabangan).

- Mengukur besar debit aliran yang terjadi.

- Mengukur diameter masing-masing pipa dengan kaliper.

- Menghitung besarnya koefisien gesek dengan menggunakan diagram

moody, lalu menghitung besarnya kehilangan energy akibat gesekan

dengan rumus yang ada.

- Membandingkan hasil hitungan di atas dengan hasil pembacaan

manometer.

- Membandingkan hasil antara keadaan pengaliran pada pipa berdinding

halus dengan pipa berdinding kasar.

(34)

commit to user

Tugas Akhir 21

3.8.4. Tahap Analisis Hasil Penelitian

Setelah mendapatkan data yang diperlukan dari hasil pengujian yang telah

dilakukan, langkah selanjutnya adalah mengolah data tersebut. Pada tahap

mengolah atau menganalisis data dilakukan dengan menghitung data yang ada

dengan rumus yang sesuai.

Hasil dari suatu pengolahan data digunakan kembali sebagai data untuk

menganalisis yang lainnya dan berlanjut seterusnya untuk mendapatkan hubungan

antara variabel – variabel yang diteliti dalam penelitian.

3.8.5. Tahap Penarikan Kesimpulan

Pada tahap ini dibuat suatu kesimpulan berdasarkan data yang telah dianalisis

yang berhubungan langsung dengan tujuan penelitian.

3.9. Penyusunan Laporan

Seluruh data hasil pengujian yang telah terkumpul kemudian diolah atau dianalisis

dan disusun untuk mendapatkan hasil akhir dari tujuan diadakannya penelitian ini.

3.10. Kerangka Pikir

Kerangka pikir merupakan penyederhanaan dari tahapan-tahapan jalannya

penelitian. Dengan adanya kerangka pikir, penelitian yang dilakukan akan

berjalan sesuai dengan tahapan yang direncanakan.

Penjelasan tentang kerangka pikir dapat dilihat pada tahapan-tahapan penelitian di

atas, secara garis besar bagan kerangka pikir tahapan metode penelitian dapat

(35)

[image:35.612.100.558.86.669.2]

commit to user

Gambar 3.4. Diagram Penelitian

Persiapan

Analisis dan Pembahasan

Koefisien Gesek dan Faktor Sambungan Kehilangn

Energi Kecepatan

Aliran Debit Aliran

Kesimpulan

Selesai

Alat – alat yang dipergunakan : 1. Fluid Friction Measurement

2. Stopwatch

3. Kaliper / Jangka Sorong 4. Thermometer

Pengambilan Data Running Experiment : 1. Jenis Sambungan 2. Diameter Pipa 3. Volume Air 4. Waktu

(36)

commit to user

Tugas Akhir

Program Diploma III Teknik Sipil Infrastruktur Perkotaan BAB IV Analisis Data &Pembahasan

BAB IV

ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

4.1. Data Pengamatan

Data yang didapat dari pengamatan aliran dalam pipa di Laboratorium Mekanika

Fluida dan Hidrolika, dapat dilihat pada Tabel 4.1, Tabel 4.2, Tabel 4.3, dan

[image:36.612.131.519.186.698.2]

kemudian dapat dihitung berdasarkan rumus pada sub bab 4.2. Analisis Data.

Tabel 4.1. Hasil penelitian aliran melalui pipa dengan volume 20 liter.

No Kasus/Jenis

Sambungan

Diameter

pipa (mm)

Volume

(L)

Waktu

(detik)

Bacaan Manometer

Hg

Kiri Kanan

1. Pengecilan

(pipa halus) 17.5 – 10 20 22.84 346 338

2. Pembesaran

(pipa halus) 10 – 17.5 20 23.97 410 275

3. Lurus

(pipa halus) 6 20 23.74 385 300

4. Lurus

(pipa halus) 10 20 22.68 378 306

5. Lurus

(pipa kasar) 17.5 20 28.42 384 300

6. Belokan siku

(45º) 17.5 20 20.79 355 330

7. Lurus

(pipa halus) 17.5 20 23.67 375 310

8. 90º Elbow 17.5 20 24.58 348 339

9. 90º Bend 17.5 20 23.93 345 340

10. Gate Valve 17.5 20 23.95 398 285

(37)

[image:37.612.132.518.97.538.2]

No Kasus/Jenis

Sambungan

Diameter

pipa (mm)

Volume

(L)

Waktu

(detik)

Bacaan Manometer

Hg

Kiri Kanan

1. Pengecilan

(pipa halus) 17.5 – 10 18 19.28 346 338

2. Pembesaran

(pipa halus) 10 – 17.5 18 19.16 410 275

3. Lurus

(pipa halus) 6 18 19.37 385 300

4. Lurus

(pipa halus) 10 18 19.12 378 306

5. Lurus

(pipa kasar) 17.5 18 27.65 384 300

6. Belokan siku

(45º) 17.5 18 17.10 355 330

7. Lurus

(pipa halus) 17.5 18 19.97 380 305

8. 90º Elbow 17.5 18 20.02 346 339

9. 90º Bend 17.5 18 20.23 344 340

10. Gate Valve 17.5 18 19.88 400 285

(38)

commit to user

Tugas Akhir 25

[image:38.612.130.521.106.723.2]

No Kasus/Jenis

Sambungan

Diameter

pipa (mm)

Volume

(L)

Waktu

(detik)

Bacaan Manometer

Hg

Kiri Kanan

1. Pengecilan

(pipa halus) 17.5 – 10 16 16.86 345 339

2. Pembesaran

(pipa halus) 10 – 17.5 16 16.82 410 275

3. Lurus

(pipa halus) 6 16 16.93 385 300

4. Lurus

(pipa halus) 10 16 17.12 378 306

5. Lurus

(pipa kasar) 17.5 16 24.18 384 300

6. Belokan siku

(45º) 17.5 16 14.92 355 330

7. Lurus

(pipa halus) 17.5 16 17.14 380 305

8. 90º Elbow 17.5 16 18.34 346 339

9. 90º Bend 17.5 16 17.85 344 340

10. Gate Valve 17.5 16 17.76 400 285

11 Globe Valve 17.5 16 17.22 400 285

Suhu air = 290C

υ = 0,823×10-6

(39)

4.2. Analisis Data

4.2.1. Aliran melalui pipa pada volume 20 liter

a. Pengecilan ( Pipa Halus )

Diameter pipa ( D1 ) = 17,5 mm = 0,0175 m

Diameter pipa ( D2) = 10 mm = 0,01 m

Volume ( V ) = 20 L = 0,02 m3

Waktu = 22,84 dt

Bacaan manometer Hg kiri = 346 mm Hg

Bacaan manometer Hg kanan = 338 mm Hg

Luas ( A1) =





5 2

2 2

1 1₄ 0,0175 24,05281875 10

4

1 __D _ _ _ _  _m

Luas ( A2) =





5 2

2 2

1 1₄ 0,01 7,853981634 10

4

1 __D _ _ _ _  _m

Luas ( Ac) = 0,6 A2 0,6 7,853981634 10 5 4,71238898 10 5m2

  _ _    

1. Menentukan Debit Aliran :

dt m t

V

Q 8,756567426 10 4 3

84 , 22

02 ,

0 _ _ 

 

2. Menentukan Nilai Kecepatan :

dt m A

Q

V 3,64055769

10 05281875 , 24 10 756567426 , 8 5 4 1

1 _ 

   _ dt m A Q

V 11,14920792

10 853981634 , 7 10 756567426 , 8 5 4 2

2 _ 

   _ dt m A Q V c

c 18,58201321

10 71238898 , 4 10 756567426 , 8 5 4      _

3. Menentukan Kehilangan Energi Aktual :

Kehilangan energi heact = 346 – 338 = 8 mm Hg = 0,008 m Hg

(40)

commit to user

Tugas Akhir 27

4. Menentukan Nilai actual :



18,58201321



0,006182190301

81 , 9 2 1088 , 0 2

2 2 2

2        V g he g V h_e  

5. Menentukan Nilai teoritis :

75 , 1 01 , 0 0175 , 0 2

1  

D D 26 , 0 6 , 1 2

1    

D D 34 , 0 8 , 1 2

1    

D D

Dengan Interpelasi maka

6 , 1 8 , 1 6 , 1 75 , 1 26 , 0 34 , 0 26 , 0      

0,2 - 0,052 = 0,012

= 0,32

6. Membandingkan Nilai actual dengan teoritis :

9 0193193446 , 0 32 , 0 01 0061821903 , 0    teoritis act R  

7. Menentukan Nilai Reynolds :

8786 , 225783 10 823 , 0 01 , 0 58201321 , 18

Re ₆ 

    _ v VD turbulen aliran  

225783,8786 4000

Re

b. Pembesaran ( Pipa Halus )

Diameter pipa ( D1 ) = 10 mm = 0,01 m

Diameter pipa ( D2) = 17,5 mm = 0,0175 m

Volume ( V ) = 20 L = 0,02 m3

Waktu = 23,97 dt

(41)

Luas ( A1) =





5 2

2 2

1 1₄ 0,01 7,853981634 10

4

1 __D _ _ _ _  _m

Luas ( A2) =





5 2

2 2

1 1₄ 0,0175 24,05281875 10

4

1 __D _ _ _ _  _m

dt m t

V

Q ₈_,_343763037 ₁₀ 4 3

97 , 23

02 ,

0 _ _ 

 

dt m A

Q

V 10,62360905

10 853981634 , 7 10 343763037 , 8 5 4 1 1      _ dt m A Q

V 3,468933568

10 05281875 , 24 10 343763037 , 8 5 4 2

2 _ 

 

 _

Kehilangan energi heact = 410 – 275 = 135 mm Hg = 0,135 m Hg

Dikonversikan ke dalam heH2O = 13,60,1351,836m



10,62360905



0,3191740096

81 , 9 2 836 , 0 2

2 2 2

2        V g he g V h_e  

4535610162 , 0 10 05281875 , 24 10 853981634 , 7 1 1 2 5 5 2 2 1                  _  _ A A 

6. Membandingkan Nilai actual dengan teoritis :

7037068844 , 0 4535610162 , 0 3191740096 , 0 _   teoritis act R  

9496 , 129083 10 823 , 0 01 , 0 62360905 , 10

Re ₆ 

(42)

commit to user

Tugas Akhir 29

turbulen aliran

 

129083,9496 4000

Re

c. Lurus ( Pipa Halus )

Volume ( V ) = 20 L = 0,02 m3

Waktu = 23,74 dt

Luas ( A ) = ₁2



0,006



2 2,827433388 10 5 2

4 1 4

1 __D _ _ _ _  _m

dt m t

V

Q 8,424599832 10 4 3

74 , 23

02 ,

0 _ _ 

 

dt m A

Q

V 29,79592682

10 827433388 , 2 10 424599832 , 8 5 4      _

Kehilangan energi hfact = 385 – 300 = 85 mm Hg = 0,085 m Hg

Dikonversikan ke dalam hfH2O = 13,60,0851,156m

2539 , 217224 10 823 , 0 01 , 0 79592682 , 29

Re ₆ 

217224,2539 4000

Re

5. Menentukan Nilai f aktual :



29,79592682



0,0001532831052

1 006 , 0 81 , 9 2 156 , 1 2

2 2 2

(43)

6. Menentukan Nilai f teoritis :

51 , 2 Re log 2

1 f

f 

51 , 2

2539 , 217224 log

2

1 f

f 

Dengan cara trial didapat

f teoritis = 0,0155

7. Membandingkan Nilai f actual dengan f teoritis :

94 0098892325 ,

0 0155

, 0

052 0001532831 ,

0

 



teoritis act f

f R

d. Lurus ( Pipa Halus )

Volume ( V ) = 20 L = 0,02 m3

Waktu = 22,68 dt

Luas ( A ) = 2



0,01



2 7,853981634 10 5 2

4 1 4

1 _ _D _ _ _ _  _m

dt m t

V

Q ₈_,_818342152 ₁₀ 4 3

68 , 22

02 ,

0 _ _ 

 

dt m A

Q

V 11,22786195

10 853981634 ,

7

10 818342152 ,

8

5 4

   

 _

Kehilangan energi hfact = 378 – 306 = 72 mm Hg = 0,072m Hg

(44)

commit to user

Tugas Akhir 31

0261 , 136426 10 823 , 0 01 , 0 22786195 , 11

Re ₆ 

136426,0261 4000

Re



11,22786195



0,001523969514

1 01 , 0 81 , 9 2 9792 , 0 2

2 2 2

2              LV D g hf f D g LV f h_f

51 , 2 Re log 2 1 f f  51 , 2 0261 , 136426 log 2 1 f f 

f teoritis = 0,017

3 0896452655 , 0 017 , 0 14 0015239695 , 0    teoritis act f f R

e. Lurus ( Pipa Kasar )

Volume ( V ) = 20 L = 0,02 m3

Waktu = 28,42 dt

Luas ( A ) = 2



0,0175



2 24,05281875 10 5 2

4 1 4

(45)

dt m t

V

Q ₇_,_037297678 ₁₀ 4 3

42 , 28

02 ,

0 _ _ 

 

dt m A

Q

V 2,925768389

10 05281875 , 24 10 037297678 , 7 5 4      _

57206 , 62212 10 823 , 0 0175 , 0 925768389 , 2

Re ₆ 

62212,57206 4000

Re



2,925768389



0,04582213911

1 0175 , 0 81 , 9 2 1424 , 1 2

2 2 2

2              LV D g hf f D g LV f h_f

51 , 2 Re log 2 1 f f  51 , 2 57206 , 62212 log 2 1 f f 

f teoritis = 0,0199

(46)

commit to user

Tugas Akhir 33

f. Belokan Siku ( 450)

Diameter pipa ( D ) = 17,5 mm = 0,0175 m

Volume ( V ) = 20 L = 0,02 m3

Waktu = 20,79 dt

Luas ( A ) = 2



₀_,₀₁₇₅



2 ₂₄_,_05281875 ₁₀ 5 2

4 1 4

1 __D _ _ _ _  _m

dt m t

V

Q ₉_,_62000962 ₁₀ 4 3

79 , 20

02 ,

0 _ _ 

 

dt m A

Q

V 3,99953524

10 05281875 , 24 10 62000962 , 9 5 4      _

Kehilangan energi heact = 355– 330 = 25 mm Hg = 0,025 m Hg



3,99953524



0,4170219019

81 , 9 2 34 , 0 2

2 2 2

2        V g he g V h_e  

14 , 0 36 , 0 14 , 0 40 60 40 45 0 0 0 0       22 , 0 14 , 0 20 5   8 , 2 20 1 ,

1  

195 , 0



(47)

6. Membandingkan Nilai actual dengan teoritis : 138573856 , 2 195 , 0 4170219019 , 0 _   teoritis act R  

7955 , 85044 10 823 , 0 0175 , 0 99953524 , 3

Re ₆ 

85044,7955 4000

Re

g. Lurus ( Pipa Halus )

Volume ( V ) = 20 L = 0,02 m3

Waktu = 23,67 dt

Luas ( A ) = 2



₀_,₀₁₇₅



2 ₂₄_,_05281875 ₁₀ 5 2

4 1 4

1 __D _ _ _ _  _m

dt m t

V

Q 8,449514153 10 4 3

67 , 23

02 ,

0 _ _ 

 

dt m A

Q

V 3,512899773

10 05281875 , 24 10 449514153 , 8 5 4      _

13977 , 74697 10 823 , 0 0175 , 0 512899773 , 3

Re ₆ 

74697,13977 4000

(48)

commit to user

Tugas Akhir 35



3,512899773



0,02459562136

1 0175 , 0 81 , 9 2 884 , 0 2

2 2 2

2              LV D g hf f D g LV f h_f

51 , 2 Re log 2 1 f f  51 , 2 13977 , 74697 log 2 1 f f 

f teoritis = 0,0193

274384526 , 1 0193 , 0 6 0245956213 , 0    teoritis act f f R

h. 900 Elbow

Volume ( V ) = 20 L = 0,02 m3

Waktu = 24,58 dt

Bacaan manometer Hg kiri = 348mm Hg

Luas ( A ) = 1₄D2  1₄



0,0175



2 24,05281875105m2

dt m t

V

Q 8,156606852 10 4 3

58 , 24

02 ,

0 _ _ 

 

dt m A

Q

V 3,391123068

10 05281875 , 24 10 156606852 , 8 5 4      _

(49)

4. Menentukan Nilai  actual :



3,391123068



0,2088302068

81 , 9 2 1224 , 0 2

2 2 2

2        V g h g V h e

e  

5. Menentukan Nilai  teoritis :

Dari tabel 2.2 diperoleh nilai  = 0,98 untuk sudut 900

6. Menbandingkan Nilai  aktual dengan  teoritis :

2130920478 , 0 98 , 0 2088302068 , 0    teoritis act R  

72016 , 72107 10 823 , 0 0175 , 0 391123068 , 3

Re ₆ 

72107,72016 4000

Re

i. 900Bend

Volume ( V ) = 20 L = 0,02 m3

Waktu = 23,93 dt

Luas ( A ) = 2



0,0175



2 24,05281875 10 5 2

4 1 4

1 __D _ _ _ _  _m

dt m t

V

Q 8,357709987 10 4 3

93 , 23

02 ,

0 _ _ 

 

dt m A

Q

V 3,474732036

(50)

commit to user

Tugas Akhir 37

Kehilangan energi heact = 345 – 340= 5mm Hg = 0,005m Hg



3,474732036



0,1105007636

81 , 9 2 068 , 0 2

2 2 2

2        V g h g V h e

e  

Dari tabel 2.4 diperoleh nilai _analitis = 0,19

5815829662 , 0 19 , 0 1105007636 , 0 _   teoritis act R  

55362 , 73885 10 823 , 0 0175 , 0 474732036 , 3

Re ₆ 

73885,55362 4000

Re

j. Gate Valve ( Katub Gate )

Volume ( V ) = 20 L = 0,02 m3

Waktu = 23,95 dt

Luas ( A ) = 2





2 5 2

10 05281875 , 24 0175 , 0 4 1 4

1 __D _ _ _ _  _m

dt m t

V

Q 8,350730689 10 4 3

95 , 23

02 ,

0 _ _ 

(51)

dt m A

Q

V 3,471830381

10 05281875 , 24 10 350730689 , 8 5 4      _



3,471830381



2,501493372

81 , 9 2 5368 , 1 2

2 2 2

2        V g h g V h e

e  

Dari tabel 2.4 diperoleh nilai _analitis = 0,19

16575459 , 13 19 , 0 501493372 , 2 _   teoritis act R  

85379 , 73823 10 823 , 0 0175 , 0 471830381 , 3

Re ₆ 

73823,85379 4000

Re

k. Globe Valve ( Katub Globe )

Volume ( V ) = 20 L = 0,02 m3

Waktu = 22,98 dt

Luas ( A ) = 2





2 5 2

10 05281875 , 24 0175 , 0 4 1 4

(52)

commit to user

Tugas Akhir 39

dt m t

V

Q ₈_,_703220191 ₁₀ 4 3

98 , 22

02 ,

0 _ _ 

 

dt m A

Q

V 3,618378487

10 05281875 , 24 10 703220191 , 8 5 4      _



3,618378487



2,343731011

81 , 9 2 564 , 1 2

2 2 2

2        V g h g V

h_e   e

Dari tabel 2.4 diperoleh nilai _analitis = 10

2343731011 , 0 10 343731011 , 2 _   teoritis act R  

00428 , 76940 10 823 , 0 0175 , 0 618378487 , 3

Re ₆ 

76940,00428 4000

(53)

4.2.2. Aliran melalui pipa pada volume 18 liter

a. Pengecilan ( Pipa Halus )

Diameter pipa ( D2) = 10 mm = 0,01 m

Volume ( V ) = 18 L = 0,018 m3

Waktu = 19,28 dt

Luas ( A1) =





5 2

2 2

1 1₄ 0,0175 24,05281875 10

4

1 __D _ _ _ _  _m

Luas ( A2) =





5 2

2 2

1 1₄ 0,01 7,853981634 10

4

1 __D _ _ _ _  _m

Luas ( Ac) = 0,6 A2 0,6 7,853981634 10 5 4,71238898 10 5m2

  _ _    

dt m t

V

Q ₉_,_336099585 ₁₀ 4 3

28 , 19

018 ,

0 _ _ 

 

dt m A