Copyright (c) 2021 ILTEK : Jurnal Teknologi 65
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
https://doi.org/10.47398/iltek.v16i2.627
ANALISIS PENGARUH PERUBAHAN KATUP PADA PIPA GALVANIS DAN STAINLESS TERHADAP KERUGIAN HEAD
Darmulia
1, Fadhli Rahman
2, Ismail
3, Rizal Muhaimin Burham
4Prodi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Islam Makassar, Jl. Perintis Kemerdekaan Km. 9 No. 29 Makassar Indonesia 90245
Email:darmulia1968@gmail.com, Latiefismail8@gmail.com
ABSTRAK
Kehilangan energy merupakan factor yang mempengaruhi kapasitas pipa sebagai sarana penghantar aliran, baik air maupun minyak.Kehilangan energy menyebabkan terjadinya pengurangan debit aliran. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui perbandingan besaran kerugian head (major losses) fluida galvanis dan stainless dan kerugian head (minor losses) fluida pada alat bantu sambungan galeu valve,sambungan tee dan lbow. Metode yang digunakan dalam penelitian ini yaitu metode analisis data dilakukan dalam 2 tahap pengujian head losses, head mayor losses dan minor losses. pengujian dilakukan 3 variasi debit aliran yang nilainya di sesuaikan dengan bukaan katup. Hasil analisis head losses dari reservoir ke pipa distribusi di dapat kehilangan tekanan akibat pergeseran antara dinding pipa dengan fluida (mayor losses), untuk pipa galvanis dengan faktor gesekan dalam pipa dari pembukaan katub pertama (1.157) kedua (1.282) ketiga. Sedangkan untuk kerugian head pada alat bantu pipa (minor losses) galve valve,sambungan tee,dan lbow dengan faktor kerugian yang di hasilkan untuk paling besar terdapat pada sambungan tee dengan hasil setiap pembukaan katub pertama (75.91) kedua (71.17) ketiga (66.42) Dan faktor kerugian pada Galve valve menghasilkan dari pembukaan katub pertama (71.17) kedua (56.94) dan ketiga (42,69) dan paling terendah ada pada lbow dengan hasil nilai dari pembukaan katub pertama kedua (61.67) kedua (68.80) ketiga (75.91).Dari hasil penelitian ini dapat di simpulkan bahwa kerugian head (mayor losses) pada pipa galvanis dan stainless. untuk pipa galvanis lebih besar tingkat kerugiannya di banding pipa stainless.Sedangkan pada alat bantu pipa (minir losses) nilai kerugian terbesar pada sambungan tee,kemudian galeu valve dan yang paling kecil pada lbow.
Kata Kunci : Fluida, Head Mayor ,Minor Losses
ABSTRACT
Loss of energy is a factor that affects the capacity of the pipe as a means of conducting flow, both water and oil.
Loss of energy causes a reduction in flow rate. (losses) fluid on galeu valve connection aids, tee and bow connections.
The method used in this study is the data analysis method carried out in 2 stages of testing head losses, head major losses and minor losses. Each test is carried out 3 variations of flow discharge whose values are in adjust to the valve opening. The results of the analysis of head losses from the reservoir to the distribution pipe can lose pressure due to a shift between the pipe wall and the fluid (major losses), for galvanized pipes with friction factor in the pipe from the first valve opening (1.157) to the second (1.282) third (1,205). As for the head loss on pipe tools 9min or losses) galve valve, tee connection, and bow with the largest loss factor generated in the tee connection with the results of every opening of the first (75.91) second (71.17) third (66.42) valve and the loss factor on the Galve valve resulting from opening the first valve (71.17) second (56.94) and third (42.69) and the lowest is on the bow with the result of the value of the second first valve opening (61.67) second (68.80) third (75.91). From the results of this study it can be concluded that head losses (major losses) on galvanized and stainless pipes. For galvanized pipes, the level of loss is greater than stainless pipes. While for pipe tools (minor losses) the largest loss is at the tee connection, then the galeu valve and the smallest is the lbow.
Keywords : Fluida, Head Mayor ,Minor Losses
66 PENDAHULUAN
Secara umum setiap hari kita semua selalu berhubungan dengan fluida hampir dimanapun dan kapanpun kita berada, fluida selalu mempengaruhi berbagai kegiatan kita dalam kehidupan sehari-hari baik dalam bentuk liquid ataupun gas. Namun pada dasarnya fluida yang digunakan sering mengalami kerugian atau tidak stabil saat mengalir melalui sistem perpipaan(Saut Kasriadi Silalahi, 2017)
Sistem perpipaan adalah suatu alat yang banyak digunakan pelaku industri pada saat ini. Sistem perpipaan adalah suatu alat berupa rangkaian pipa yang dirancang sedemikian rupa digunakan untuk memindahkan fluida dari suatu tempat ke tempat lainnya yang digunakan untuk kebutuhan industri. Dari banyaknya pemakaian sistem perpipaan serta banyaknya sambungan yang digunakan misalnya katup atau kran, penampang berubah, belokan 900,dan belokan 1800 sehingga timbul suatu permasalahan.
Salah satu permasalahan tersebut adalah terjadinya head losses pada belokan 1800 yang menyebabkan terjadinya penurunan tekanan (pressure drop). Dari permasalahan tersebut ada suatu alat yang dapat mengurangi head losses yaitu flow conditioner (Wibowo, 2017)
Penerapan pinsip-prinsip mekanika fluida dapat dijumpai pada bidang industri, transportasi maupun bidang keteknikan lainnya. Namun dalam penggunaannya selalu terjadi kerugian energi. Dengan mengetahui kerugian energi pada suatu sistem yang memanfaatkan fluida mengalir sebagai media, akan menentukan tingkat efisiensi penggunaan energi.
Pemakaian variasi sudut belokan menyebabkan perubahan pada head losses dan pressure drop.
Semakin besar sudut belokan, nilai head losses dan pressure drop yang dihasilkan semakin besar. Head losses dan pressure drop paling kecil terjadi pada sudut 300 (Syahputra & Panjaitan, 2015)
Pada belokan pipa terjadi penurunan tekanan (pressure drop) yang lebih besar daripada pipa lurus untuk panjang yang sama.Semakin besar atau meningkatnya pressure drop tersebut dapat menyebabkan energi yang dibutuhkan untuk mengalirkan fluida juga meningkat. Penurunan tekanan yang terlalu besar dapat menyebabkan terjadinya kavitasi dan getaran pada instalasi pipa. Salah satu cara untuk mengurangi vortex akibat adanya katup, belokan atau akibat sambungan pipa adalah dengan pemasangan suatu flow conditioner (alat pengkondisi aliran) berupa suatu pelat perforasi (Pratikto &
Wahyudi, 2010)
Suatu zat aliran dalam pipa di tentukan oleh tegangan geser .Suatu fluida yang ideal tidak memiliki gaya gesek dalam aliran zat hanya terdapat suatu gaya yang selalu normal dalam geraknya, namun dalam kenyataannya tidak ada fluida baik cair maupun gas akan memiliki gaya geser dalam setiap gerakannya
sehingga menyebabkan adanya gesekan fluida.
(Nasaruddin, 2014)
Tujuan penelitian tersebut untuk mengetahui perbandingan besaran gerugian head (mayor losses) antara pipa galvanis dan stainless dan kerugian head (minor losses) atau alat bantu pipa yaitu galeu valve,sambungan tee dan lbow.
METODOLOGI PENELITIAN Alat Dan Bahan
Alat yang digunakan berupa Mesin pompa, Manometer U, Stopwatch, Valve, Tandom air Sedangkan bahan yang digunakan yaitu Memakai fluida air, Selang ukur (manometer).
Tahap penelitian
Dalam penelitian ini dilakukan 2 tahap yaitu tahap pertama.Tahap pertama adalah pengisian air raksa pada alat ukur manometer selanjutnya pengisian tandom air pengisapan kemudian pengecekan tiap keran pipa untuk mengantisipasi kebocoran tiap kran lanjut pergantian pipa yang akan di uji selanjutnya pemasangan alat ukur manometer pada pada tiap kran pipa uji. Tahap kedua yaitu pengambilan data hasil pengujian beda head pada pipa galvanis dan stainless dengan fariasi bukaan katup mulai dari katup pertama sampai katup ke tiga, Selanjutnya pengambilan data beda head pada alat bantu pipa galeu valve, sambungan tee dan lbow yang juga di lakukan dengan bukaan variasi katup sebanyak 3 kali putaran dan tiap alat bantu di lakukan dengan tahap yang sama.
Variabel Penelitian
Variabel yang di gunakan dalam penelitian ini memiliki 2 variabel yaitu variabel bebas dan variabel terikat.Variabel bebas adalah variabel yang ketentuan nilainya bisa divariasi yang banyaknya sesuai dengan keinginan peneliti.Dalam penelitian ini variabel bebas yang dgunakan adalah sebagai Variasi ini di lakukan dengan menggunakan variasi kecepatan dengan cara mengatur bukaan katup, Variasi pipa yang di gunakan itu ada dua macam yaitu pipa galvanis dan stainless dengan diameter 1 inch, Dalam pengujian ini dilakukan sebanyak 4 kali pada pipa Galvanis dan stainless.Sedangkan variabel terikat merupakan variabel yang besarnya tidak dapat di tentukan sepenuhnya oleh peneliti,tetapi besarnya tergantung pada variabel bebasnya.Penelitian ini mempunyai variabel terikat yang di peroleh dari pengujian head losses adalah sebagai Nilai head losses ( Hm ), Nilai kecepata air ( v ), Nilai kecepatan fluida ( Q ), Nilai tekanan Fluida ( P )
Metode Analisa Data.
Metode yang di gunakan dalam Penelitian ini adalah metode eksperimen yaitu metode yang di gunakan untuk menguji pengaruh kerugian head mayor
67 losses pada pipa galvanis,stainless dan head minor
losses pada galeu valve,sambungan tee dan lbow dengan menggunakan rumus:
Menentukan debit aliran aktual;
Qakt = ..………..……….…………(1) Menentukan debit aliran ideal;
Qoidl= 15,723 . Ao / m3/s...(2)
Menentukan koefisien discharge;
Cdo= …...(3)
Cdv= ……….…………..(4)
Menentukan kecepatan aliran;
Vp= ………...….……(5)
Menentukan bilangan reynolds;
Re = . . ……..………....……(6)
Menentukan Kerugian Head Alat Bantu Pipa (hk):
hk = 12,6 . hb………...………..(7) Menentukan faktor gesekan fluida dalam pipa;
f= . . . !". ……….………..…(8)
Menentukan faktor gesekan fluida pada alat bantu:
k= . . ………..…….……….(9)
HASIL DAN PEMBAHASAN Kerugian Head Mayor Losses
Dalam melakukan uji eksperimen pompa air pada sistem ORC di dapat data-data hasil pengujian kerugian head mayor losse dan head minor losses dapat di lihat pada tabel 01 dan tabe 02. Tabel 01 menunjukkan bahwa kerugian head mayor losses antara pipa galvanis dan stainless memiliki perbandingan berdasarkan tiap perubahan katup.Sedangkan tabel 02 menentukan kerugian head minor losses dilihat dari beda hea yang di hasilkan berdasarkan tiap perubahan katup.
Tabel 1. Hasil Perbandingan Kerugian Head (mayor losses) pada Pipa Galvanis dan Stainles 1 inch.
No Pipa Uji Pembukaan Katub
Beda Head Pipa
Beda Head Orifice
Faktor kerugian
(Mayor losses) 1 Galvanis
I 3,6 2 1,157
II 3,2 1,6 1,282
III 3 1,6 1,205
2 Stainles
I 3 2 0,964
II 2,8 1,2 0,822
III 2,6 1,2 0,848
Gambar 1.Grafik kerugian head (mayor losses) pada pipa galvanis dangan hubungan antara pembukaan katup dengan nilai beda head.
Gambar 1. Dari hasil uji coba alat uji aliran fluida menggunakan pipa galvanis dari tandom pengisapan sampai tandom pembuangan dengan menggunakan motor dapat dilihat bahwa semakin banyak pembukaan katup maka semakin kecil beda head pipa yang di hasilkan begitupun dengan beda head orifice juga ikut berkurang ini menandakan bahwa pergeseran fluida dan dinding pipa semakin besar.Jadi kerugian head atau faktor terjadinya perubahan tekanan semakin berkurang.tingkat kerugian yang terjadi pada pipa galvanis lebih besar,didalam aliran di temukan jenis aliran turbulent ini mengakibatkan antara kecepatan atau pergeseran fluida dengan didinding pipa tidak seimbang. Aliran fluida yeng melalui pipa akan selalu mengalami kerugian head,di sebabkan oleh gesekan fluida dan dinding pipa menurut ( et al., 2017).
Kerugian Head Mayor Losses pipa Stainless dapat dilihat pada gambar 2.
68 Gambar 2. Grafik kerugian head (mayor losses) pada
pipa stainless dangan hubungan antara pembukaan katup dengan nilai beda head.
Gambar 2 dapat dilihat bahwa semakin banyak pembukaan katup mulai dari bukaan katup pertama dengan nilai 3, putaran katup dua nilai beda head 2,8 putaran katup ke tiga dengan nilai beda head 2,6 akan tetapi beda head orifice dari katup pertama dengan nilai 2, putaran katup dua dengan nilai 1,2 dan putaran katup ketiga tetap 1,2 secara eksperimen kerugian head pada pipa stainless lebih kecil. Di dalam fluida ada tiga jenis aliran di tentukan dengan nilai bilangan reynolds akan tetapi di dalam penelitian ini di hasilkan jenis aliran turbulent, ini terjadi karena ketidakseimbangan antara kecepatan aliran dengan kafasitas pipa tidak seimbang yang menghasilkan tekanan lebih besar.
Analisis Head mayor dengan bukaan katup instalasi intalasi pompa tunggal (Muliawan & Yani, 2018) Kerugian Head Minor Losses
Dalam ilmu perpipaan ada beberapa jenis alat bantu pipa utmanya dalam penelitian ini yaitu galeu valve,sambungan tee,dan lbow yang di gunakan dalam konsep mengubah aliran.Uji kerugian head pada alat bantu pipa galeu valve,tee dan lbow dapat di lihat dari tabel 2 berikut ini:
Table 2. Hasil Perbandingan Kerugian Head Pada Alat Bantu Pipa (Minor Losses ) Galeu Galve No Alat Bantu Pembukaan
Katub
Beda Head Alat Bantu
Beda Head Orifice
Faktor Gesekan
(minor losses) 1
Galeu Valve
I 3 1,6 71,17
II 2,4 1,6 56,94
III 2,4 1,6 42,69 2
Sambungan Tee
I 3,2 1,6 75,92
II 3 1,6 56,94
III 2,8 1,6 42,69 3
Elbow I 2,6 1,6 61,67
II 2,9 1,6 68,80
III 3,2 1,6 75,91
Gambar 3 Grafik kerugian head (minor Losss) pada alat bantu (Galeu Valve) dangan hubungan antara pembukaan katup dengan nilai beda head.
Gambar 3 dapat ditentukan kerugian head pada alat bantu pipa (minor losses) sambungan galeu valve semakin kecil berdasarkan perubahan katup yang di lakukan akan tetapi nilai dari beda head pada orifice tidak berubah dari bukaan katup satu samapai katup ketiga.Dari bukaan katup pertama samapi bukaan katup ketiga semakin turun jadi tingkat kerugian yang terjadi semakin besar. Menurut (Nasaruddin, 2014), Besarnya head losses pada sambungan belokan pipa tersebut di pengaruhi oleh beberapa fektor seperti;
diameter,debitviskositas dan sudut pada belokan sambungan
Gambar 4. Grafik kerugian head (minor Losss) pada alat bantu (Tee) dangan hubungan antara pembukaan katup dengan nilai beda head.
Gambar 4 dapat ditentukan kerugian head pada alat bantu pipa (minor losses) sambungan tee semakin kecil berdasarkan perubahan katup yang di lakukan akan tetapi nilai dari beda head pada orifice tidak berubah dari bukaan katup satu samapai katup ketiga.
Dari bukaan katup pertama samapi bukaan katup ketiga
69 semakin turun jadi tingkat kerugian yang terjadi
semakin besar. Jika kita lihat dri segi perbandingan anatara ke tiga alat bantu tersebut yang paling besar tingkat kerugian yang terjadi pada alat bantu (minor losses) sambungan tee. Menurut (Wibowo, 2017) Pada aliran yang melewati belokan dan katup-katup sambungan tee dan pada sambungan belokan yitu tidak konstan
Gambar 5. Grafik kerugian head pada alat bantu (elbow) dangan hubungan antara pembukaan katup dengan nilai beda head.
Gambar 5 dapat di tentukan kerugian head berdasarkan tingkat faktor kerugian gesek pada alat bantu sambungan lbow,kebalikan dari alat bantu galeu valve dan Tee.Alat bantu Lbow semakin besar bukaan katup maka semkin besar nilai beda head yag di hasilkan akan tetapi beda head alat bantu tidak berubah.
Semakin besar bukaan katup maka head minor losses semakin besar terbandingan koefisien kerugian pada belokan (Pratikto & Wahyudi, 2010)
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil perbandingan kerugian head (mayor losses) hasil analisis yang telah dilakukan tingkat kerugian head (Head Losses) pada pipa galvanis yaitu lebih besar dengan faktor gesek fluida dalam pipa pada katu pertama 1.157, kedua 1.282,dan ketiga 1.205 dibandingkan tingkat kerugian head (Head Losses) pipa stainless dengan faktor gesekan fluida dalam pipa yaitu senilai perubahan katup pertama 0.964, kedua 0.822, ketiga 0,848.Sedangkan perbandingan head minor losses pada alat bantu pipa (galeu valve,sambungan tee dan lbow) kerugian head terbesar yaitu pada alat bantu pipa sambungan tee dengan faktor gesekan fluida pada alat bantu pipa perubahan katup pertama 75.91, kedua 66.42,dan ketiga 61.67.Sedangkan pada elbow dengan faktor gesekan fluida dengan perubahan katup pertama 61.67,kedua 68.80, dan ketiga 75.91 dan paling rendah pada alat bantu galeu valve dengan faktor gesekan fluida dengan perubahan katup pertama 71.17,kedua 56.94 dan ketiga 42.69.
DAFTAR PUSTAKA:
Eka Putra, I., Sulaiman, S., & Galsha, A. (2017).
Analisa Rugi Aliran (Head Losses) pada Belokan
Pipa PVC. 34–39.
https://doi.org/10.21063/pimimd4.2017.34-39 Muliawan, A., & Yani, A. (2018). Analisa Head Mayor
Dan Minor Pompa Chiller Dengan Bukaan Katup Instalasi Pompa Tunggal. JST (Jurnal Sains
Terapan), 4(1), 63–69.
https://doi.org/10.32487/jst.v4i1.454
Nasaruddin. (2014). Mayordan Minor Lossesheadjaringan Pipa Penyalur Pada Politeknik Negeri Kupang. 4(5), 1–9.
www.clpna.com
Pratikto, & Wahyudi, S. (2010). Penurunan Kerugian Head pada Belokan Pipa dengan Peletakan Tube Bundle. Jurnal Teknik Mesin, 12(1), 51–57.
https://doi.org/10.9744/jtm.12.1.51-57
Saut Kasriadi Silalahi. (2017). Analisa Head Losses Akibat Perubahan Diameter Penampang, Variasi Material Pipa Dan Debit Aliran Fluida Pada Sambungan Elbow 900. 01(02), 16–24.
Syahputra, S. anwar, & Panjaitan, A. (2015). Pengaruh Debit Aliran Terhadap Head Losses Pada Variasi Jenis Belokan Pipa.
Wibowo, P. A. (2017). Analisis Penurunan Head Losses Pada Belokan Pipa 180o Dengan Variasi Non Tube Bundle, Tube Bundle 0,25 Inchi, Dan Tube Bundle 0,5 Inchi.
