BAB II TINJAUAN PUSTAKA

(1)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

ALIRAN FLUIDA (FLUIDA FLOW) 1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Fluida

Jenis zat yang paling umum ditemukan di alam adalah benda padat atau fluida. Fluida biasanya didefinisikan sebagai zat cair dalam kehidupan sehari- hari tetapi dalam ilmu fisika, fluida berarti zat yang dapat mengalir. Ini menunjukkan bahwa bukan hanya zat cair tetapi juga gas dapat diklasifikasikan sebagai fluida. Fluida bersifat elastis atau bentuk fluida akan mengikuti bentuk wadahnya karena molekul-molekulnya memiliki lebih banyak ruang untuk bergerak (Sultan dkk., 2020).

Materi fluida sangat penting untuk kehidupan dan dapat digunakan untuk mengukur laju aliran bahan kimia melalui sebuah pipa. Laju aliran suatu fluida dapat dihitung dengan melihat perbedaan tekanan pipa atau ketinggiannya. Pipa yang memiliki diameter yang lebih besar memiliki tekanan yang lebih besar pula dibandingkan pipa dengan diameter yang lebih kecil. Prinsip ini sesuai dengan bunyi asas Bernoulli, yang membahas kecepatan dan tekanan aliran fluida. Alat tabung venturimeter yang menggunakan manometer maupun yang tidak menggunakan manometer, dapat digunakan untuk mengukur kelajuan fluida pada pipa dengan berbagai diameter. Kelajuan fluida di dalam pipa ini dapat dihitung dengan melihat ketinggian air pada pipa kapiler. Penggunaan alat ini menunjukkan penerapan asas bernoulli (Sultan dkk., 2020).

Eksperimen sederhana yang dapat dilakukan bertujuan untuk mengetahui lebih banyak tentang materi fluida, terutama dengan menghitung kecepatan aliran fluida pada pipa. Selain itu, percobaan aliran fluida bertujuan untuk mempelajari prinsip dasar hukum bernoulli dan bagaimana hukum bernoulli diterapkan pada rangkaian sederhana. Hukum bernoulli adalah hukum tentang energi mekanik yang diterapkan pada fluida bergerak. Hukum bernoulli adalah salah satu hukum dasar yang membantu menyelesaikan persoalan fluida bergerak. Dalam hal hukum bernoulli membahas hubungan antara tekanan, kelajuan aliran air, dan ketinggian fluida untuk massa jenis yang tetap (Sultan dkk., 2020).

(2)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

ALIRAN FLUIDA (FLUIDA FLOW) 2

Menurut hukum Bernoulli tentang fluida, jumlah tekanan energi kinetis persatuan volume dan energi potensial persatuan volume sama di setiap titik aliran. Pada pipa yang mengalir dari tempat yang tinggi ke tempat yang rendah, besarnya persamaan fluida yang mengalir dari pipa yang lebih tinggi ke pipa yang lebih rendah (Sultan dkk., 2020).

A. Pengertian Fluida

Fluida dalam fisika didefinisikan sebagai suatu zat yang dapat mengalir. Fluida adalah zat atau subsistem yang meskipun gaya geser kecil sekalipun tetap akan mengalami deformasi secara berkesinambungan.

Seringkali pipa yang dialiri oleh fluida membutuhkan katup untuk mengatur besaran aliran fluida yang akan dialirkan. Getaran yang dihasilkan oleh katup yang bergerak membuka dan menutup juga dikenal sebagai water hammer. Semua materi dapat berada dalam satu dari dua keadaan yaitu fluida atau padat, menurut mekanika fluida antara padatan dan cairan berbeda secara teknis karena cara fluida dan padatan bertindak terhadap tegangan geser atau tangensial yang digunakan. Sementara cairan tidak dapat menahan tegangan geser, padatan dapat menahan deformasi statis. Setiap tegangan geser yang diterapkan pada fluida, tidak peduli seberapa kecil, akan menggerakkannya. Selama tegangan geser digunakan, fluida bergerak dan berubah bentuk (Wicaksono, Subekti dan Indriyanto, 2021).

Menurut mekanika fluida, semua bahan dapat berada dalam satu dari dua kondisi yaitu kondisi fluida atau zat padat. Perbedaan teknis terletak pada bagaimana kedua zat tersebut bertindak terhadap tegangan geser atau singgung. Tidak peduli seberapa kecil tegangan geser yang diberikan, fluida akan begerak meskipun zat padat memiliki deformasi yang tetap (statik). Selama tegangan geser berfungsi, fluida bergerak dan berubah bentuk. Jadi, fluida yang diam (hydrostatic) berarti tegangan gesernya nol (Jazaul, Nursetiawan dan Harsanto, 2018).

Berdasarkan definisi di atas, fluida terdiri dari dua jenis yaitu zat cair dan gas. Zat cair terdiri dari molekul molekul tetap dan rapat dengan gaya kohesif yang relatif kuat, sehingga cenderung mempertahankan

(3)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

volumenya dan membentuk permukaan bebas yang rata dalam medan gravitasi. Sebaliknya, gas terdiri dari molekul molekul yang tidak rapat dengan gaya kohesif yang relatif kecil sehingga dapat diabaikan atau tidak dihitung. Sehingga volume gas dalam suatu ruang dapat bergerak secara bebas dan terus berubah. Fluida nyata (viscous fluid) dan fluida ideal (non viscous fluid) dibedakan berdasarkan kekentalan. Fluida nyata dapat ditemukan dalam kehidupan sehari-hari yang memiliki kekentalan seperti air dan udara. Fluida ideal hanya digunakan dalam teori dan kondisi khusus yang tidak ditemukan dalam kehidupan sehari-hari (Jazaul, Nursetiawan dan Harsanto, 2018).

Gambar 2.1 Molekul zal padat, cair, dan gas (Jazaul, Nursetiawan dan Harsanto, 2018).

Fluida yang mengalir pada pipa banyak digunakan dalam berbagai bidang industri. Fluida bergesekan dengan permukaan pipa, menyebabkan penurunan tekanan (pressure drop). Pressure drop menggambarkan Penurunan tekanan disebut sebagai penurunan tekanan di satu titik dalam pipa atau tabung kehilir titik karena dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti gesekan pipa, diameter pipa, fitting, dan bilangan Reynold. Pressure drop merupakan prolehan dari Gaya gesek fluida menyebabkan aliran fluida turun ke pipa. Ketahanan aliran sangat dipengaruhi oleh kelajuan dan viskositas fluida. Aliran zat cair selalu mengarah ketekanan yang lebih rendah. Jika cairan melewati belokan pipa maka tekanan akan mengalami penurunan (Pratama dkk., 2022).

Ilmu yang mempelajari hal-hal yang berhubungan dengan gaya dan gerakan adalah mekanika fluida. Fluida didefinisikan sebagai zat yang berada dalam keadaan fasa cair atau liquid dan fasa gas. Zat cair memiliki volume dan jumlah masa tertentu yang tidak bergantung pada bentuk

(4)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

benda dan di mana zat cair tersebut ditempatkan. Parameter yang digunakan untuk mengukur volume zat cair adalah kontainer di mana zat cair itu dimasukkan di dalam kontainer. Tetapi volume yang sesungguhnya hanyalah volume yang sesuai dengan jumlah yang mengisi kontainer tersebut. Apabila volume yang terisi dari kontainer lebih kecil maka akan terbentuk permukaan bebas, misalnya terjadi pada danau dan tandon yang terisi zat cair penuh. Sebaliknya gas dengan jumlah massa tertentu bisa memiliki volume yang berbeda-beda atau bervariasi sesuai dengan wadah yang ditempatkan gas tersebut, gas akan memenuhi seluruh wadah di mana gas berada (Ghurry, 2014).

Gambar 2.2 Volume zat cair (Ghurry, 2014).

Gambar 2.3 Volume Zat gas (Ghurry, 2014).

Dalam mendefinisikan mekanika fluida pembahasan diarahkan pada struktur molekulnya dimana fluida dianggap sebagai suatu materi yang bersifat kontinu atau mengalir secara terus-menerus dan dapat dibagi secara tak terhingga dengan mengabaikan perubahan perilaku molekul secara pribadi. Beberapa jumlah molekul fluida diamati perilakunya dengan perubahan sebagai satu kesatuan secara makroskopik. Dengan memperhatikan perbedaan antara struktur molekul material padatan cair dan gas sehingga kita dapat memahami konsep kontinyu. Pada fluida zat cair gaya intermolekulnya menjaga kerapatan atau kedekatan antar molekulnya tetapi gaya intermolekul ini

(5)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

tidak merata pada bagiannya dan seketat pada material padatan. Adanya gangguan gaya kecil memungkinkan satu atau beberapa atom penyusun material padatan maka atom akan terlepas dari yang lainnya. persepsi tentang fluida sebagai material continue dan mengabaikan perubahan molekul tersebut. Maka fluida dianggap material yang kontinu dengan ikatan yang merata seperti halnya material padatan dan dengan demikian properti fluida seperti tekanan, kecepatan, dan suhu atau temperatur dijelaskan pada semua bagian dengan mengabaikan perbedaan struktur molekul antara bagian tersebut (Ghurry, 2014).

Banyaknya definisi yang menjelaskan tentang pengertian fluida sehingga dapat ditarik pengertian yang lebih esensial dan harus dipahami tentang fluida. dalam pengertian ini fluida didefinisikan sebagai zat yang akan bergerak dan mengalami perubahan secara kontinyu atau terus menerus jika fluida diberikan tegangan geser atau shear stress. perubahan fluida yang dimaksud di sini adalah perubahan struktur zat maupun deformasi. Beberapa material seperti bahan dempul dan pasta gigi akan bergerak dan mengalir jika tegangan geser dikenakan pada sampel tersebut hingga mencapai nilai tertentu. Contohnya pada zat padat seperti plastik apabila plastik dikenai tegangan atau tarikan maka akan mengalami peregangan atau memanjang jika tarikan tersebut dihilangkan maka plastik tidak akan kembali ke keadaan semula dan plastik ini tidak akan mengalami deformasi. Namun apabila tegangan tarik semakin diperbesar sampai melewati batas kekuatan plastik maka tegangan pada plastik akan hilang dan plastik akan molor atau putus dan tidak akan kembali ke keadaan semula. Sementara untuk fluida tidak memiliki batas tegangan fluida akan mengalami deformasi secara terus menerus apabila diberikan tegangan geser sekecil apapun tegangan geser yang bekerja pada fluida tersebut (Ghurry, 2014).

Ilmu yang mempelajari keseimbangan gerakan zat cair maupun gas serta gaya tarik-menarik antar partikelnya dengan benda-benda di sekitarnya atau yang dilalui saat mengalir merupakan ilmu mekanika

(6)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

fluida. Fluida dapat bergerak dan berpindah dari satu tempat ke tempat lain apabila fluida tersebut diberikan sebuah gaya. Fluida dapat berubah bentuk tergantung dengan tempat fluida berada dan bersifat tidak permanen. Artinya fluida tersebut akan berubah bentuk kembali apabila dipindahkan ke tempat yang lainnya. Fuida membentuk berbagai jenis benda padat sesuai dengan bentuk benda yang dilewatinya. Karakteristik aliran fluida meliputi tekanan statis, tekanan dinamis, total tekanan, dan kecepatan fluida serta tegangan geser (Jalaluddin dkk., 2020).

Kepastian aliran fluida didefinisikan sebagai analisis teknik menyeluruh untuk menjamin atau memastikan bahwa pengangkutan fluida hidrokarbon dapat dilakukan secara aman dan ekonomis di setiap tempat yang dilalui oleh fluida tersebut. Industri perminyakan sangat bergantung pada aliran fluida yang lancar dari minyak serta fluida gas.

Produksi dan pengangkutan fluida jarak jauh menggunakan sistem multifase. Meskipun demikian, pembentukan senyawa solid atau padatan selalu menyebabkan penghambatan aliran dan korosi ataupun pengendapan. Pengaturan aliran fluida dapat membantu mengurangi masalah yang mungkin muncul (Rachman dan Permatasari, 2018).

Banyak hal yang harus dipertimbangkan dalam menentukan desain maupun kerangka yang efektif agar pengaturan aliran fluida di setiap lingkungan dapat dilakukan dengan efisien. Salah satu yang harus dipertimbangkan dalam pengaturan aliran fluida adalah kapasitas dan kebutuhan untuk setiap bagian dari sistem agar proses produksi berjalan dengan lancar dan tanpa hambatan. Adapun faktor-faktor yang harus diperhitungkan dalam pengaturan aliran fluida adalah sebagai berikut:

1. Karakteristik reservoir dan profil produksi.

2. Sifat-sifat fluida yang dihasilkan.

3. Diameter alir.

4. Maksimal dan minimum dari aliran rata-rata produksi.

5. Insulasi.

6. Injeksi kimiawi dan penyimpanan yang dibutuhkan.

(7)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

7. Fasilitas dari host yang dibutuhkan (pigging, penyimpanan fluida, intervensi, kapabilitas, penerima aliran).

8. Biaya operasi (Rachman dan Permatasari, 2018).

B. Klafifikasi Fluida

Mekanika fluida berasal dari kata mekanika dan fluida. Di mana mekanika merupakan ilmu yang mempelajari tentang pergerakan suatu benda, sedangkan fluida adalah suatu zat yang bila diberikan gaya maka zat tersebut akan berubah bentuk secara kontinyu atau terus-menerus karena tidak mampu menahan gaya yang diberikan, sekecil apapun gaya yang bekerja pada benda tersebut. Fluida merupakan suatu zat yang dapat mengalir artinya zat tersebut dapat berupa zat cair maupun gas. Dari penjelasan ini dapat ditarik kesimpulan bahwa fluida diartikan sebagai ilmu yang mempelajari tentang pergerakan suatu zat cair maupun gas.

Meskipun mekanika fluida mempunyai makna sebagai ilmu yang mempelajari pergerakan tetapi tidak menutup kemungkinan bahwa fluida diam juga dapat dipelajari (Kironoto, 2018).

Berdasarkan pergerakannya mekanika fluida dapat dibedakan menjadi dua yaitu fluida statika dan fluida dinamika. fluida statika atau juga disebut dengan hidrostatika adalah cabang ilmu yang mempelajari fluida dalam keadaan diam atau tidak bergerak pemahaman mengenai statika fluida biasanya merujuk pada penerapan teori matematika dan pada fluida dalam keadaan kesetimbangan yang stabil atau konstan.

sementara itu dinamika fluida merupakan kebalikan dari statika fluida di mana subsidisiplin dari mekanika fluida yaitu mempelajari fluida yang bergerak baik itu fluidasa cair maupun gas penyelesaian dari masalah dinamika fluida biasanya melibatkan pendekatan matematis dan empiris yang sangat kompleks (Kironoto, 2018).

Fluida dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis, yaitu fluida statis dan fluida dinamis. Dalam kategorisasi ini, fluida statis adalah jenis fluida yang tidak bergerak atau diam, sedangkan fluida dinamis mengacu pada fluida yang mengalir dan bergerak. Dengan kata lain, fluida statis

(8)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

adalah fluida dalam keadaan diam tanpa aliran, sementara fluida dinamis adalah fluida yang mengalami perubahan aliran dan gerakan. Klasifikasi ini memungkinkan kita untuk memahami sifat dan perilaku berbagai jenis fluida dalam konteks berbeda, baik dalam studi ilmiah maupun dalam berbagai aplikasi teknik, seperti dalam pemahaman aliran sungai atau desain sistem perpipaan. Penerapan fluida statis contohnya dongkrak hidrolik, pompa hidrolik ban sepeda, kapal laut, kapal selam, balon udara. Sedangkan penerapan pada fluida dinamis seperti, cerobong asap, menekan selang air, tangki air bocor dan masih banyak lagi (Prihatiningtyas dan Haryono, 2019).

Fluida adalah zat yang bisa mengalami perubahan bentuk secara kontinu atau terus-menerus bila terkena tekanan atau gaya geser walaupun relatif kecil atau bisa juga dikatakan suatu zat yang mengalir, fluida mencakup zat cair dan gas. Berdasarkan kondisinya fluida terbagi menjadi 2, yaitu sebagai berikut:

1. Fluida Statis

Sifat yang menarik dari zat cair statis adalah bahwa permukaannya selalu berbentuk bidang horizontal di bawah gaya gravitasi bumi karena gaya gravitasi bumi bergerak ke bawah di suatu tempat. Jika zat cair tidak statis, permukaannya bisa berbentuk apa pun. Permukaan zat cair yang bergelombang, contohnya, memiliki bentuk yang tidak tegak lurus terhadap gaya gravitasi bumi atau gaya berat (Abdullah, 2016).

Untuk alasan apa permukaan fluida selalu tegak lurus seperti gaya tarik bumi? Karena fluida tidak dapat menahan gaya yang arahnya sejajar permukaan. Jika permukaan fluida statis tidak tegak lurus gaya gravitasi bumi, komponen gaya gravitasi bumi sejajar permukaan fluida dan menarik fluida dalam arah sejajar permukaan.

Akibatnya, fluida mengalir. Ini bertentangan dengan asumsi bahwa fluida tidak bergerak. Oleh karena itu, agar aliran tidak terjadi, permukaan fluida harus tegak lurus gaya gravitasi bumi. Jika

(9)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

permukaan fluida tidak tegak lurus gaya gravitasi bumi pada awalnya, maka fulida akan mengalir sampai pada permukaannya tegak lurus gaya gravitasi bumi (Abdullah, 2016).

Adanya tekanan pada benda yang dicelupkan ke dalam zat cair statis menjadikannya memiliki sifat yang menarik. Tekanan terjadi karena benda menahan berat zat cair di atasnya. Semakin dalam posisi benda, semakin tebal zat cair di atasnya, sehingga benda merasakan tekanan yang lebih besar. Tekanan hidrostatis, atau tekanan oleh zat cair yang diam, adalah jenis tekanan ini.

Misalkan suatu fluida dalam fasa cairan dimasukkan ke dalam wadah kedap udara atau tertutup. Jumlah banyaknya tekanan yang ditambahkan ke satu bagian zat cair yang sama dengan jumlah tekanan yang ditambahkan ke seluruh zat cair. Ini adalah pernyataan hukum Pascal untuk fluida yang tidak bergerak atau yang bias akita sebut fluida statis (Abdullah, 2016).

Gambar 2.4 Pergerakan Fluida (Abdullah, 2016).

2. Fluida Dinamis

Cabang ilmu fisika yang mempelajari tentang pergerakan suatu benda baik cair maupun gas disebut dengan fluida dinamis. Konsep fluida dari dinamis dapat kita lihat di sekitar kita mulai dari menyiram tanaman dengan menggunakan selang berhembusnya angin hal tersebut terjadi karena kipas sampai cara burung bisa terbang di udara dan juga pesawat terbang modern yang saat ini menggunakan konsep fluida dari dinamis untuk bisa terbang dengan baik. Fluida dinamis merupakan fluida yang memiliki kecepatan dan arah partikelnya tidak beratur (Abdullah, 2016).

(10)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

ALIRAN FLUIDA (FLUIDA FLOW) 10 2.2 Kekentalan (Viscosity)

Kerapatan dan berat jenis memiliki sifat dimana ukuran dari "beratnya"

sebuah fluida. Namun jelas bahwa sifat-sifat ini saja tidak cukup untuk mengkarakterisasi secara khas bagaimana fluida berperilaku karena dua fluida (misalnya air dan minyak) yang memiliki nilai kerapatan hampir sama memiliki perilaku yang berbeda ketika mengalir. Ada sifat tambahan yang diperlukan untuk menggambarkan 'fluiditas" dari fluida. Berdasarkan eksperimen yakni fluida menempel dengan dinding padatan yang sangat penting biasanya disebut tanpa slip (no slip condition) (Syukran, 2010).

Kekentalan merupakan karakteristik dari zat cair yang mempertahankan ketahanannya terhadap gaya geser (τ) ketika sedang mengalir atau bergerak.

Kelurutan terjadi karena adanya ikatan yang kuat antara partikel cair sehingga tegangan geser yang terjadi antara molekul-molekul yang bergerak. Zat cair yang sempurna tidak memiliki tingkat kekentalan. Kekentalan zat cair dapat terbagi menjadi dua jenis, yaitu kekentalan dinamik atau kekentalan absolute (µ), dan kekentalan kinematis (ν) (Asrori dkk., 2021).

A. Kekentalan Dinamis

Kekentalan dinamis dilambangkan sebagai µ (miu) dimana gaya geser per satuan luas yang mengacu pada gaya geser per unit area yang diperlukan untuk mengalirkan lapisan zat cair yakni fluida dengan kecepatan satuan melawan lapisan seperti dinding pipa yang berhubungan dalam zat cair tersebut dengan satu satuan kecepatan terhadap lapisan yang berlekatan yang berlekatan di dalam zat cair tersebut. Untuk lebih memperjelasnya, bisa dilihat melalui gambar 2.4 yang diilustrasikan.

Gambar 2.4 Pergerakan Fluida (Asrori dkk., 2021).

(11)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

Jika sebuah papan ditarik dengan gaya (F) seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.4 diatas, maka akan terjadi distribusi kecepatan sepanjang jarak antara papan tersebut (y). Dalam hal ini, diperlukan sebuah gaya (F) dengan ukuran tertentu agar papan dapat digeser pada kecepatan yang tetap (v) (Asrori dkk., 2021).

B. Kekentalan Kinematis

Kekentalan kinematis biasanya dinyatakan dengan simbol v (nu), symbol ini menggambarkan kekentalan yang memiliki hhubungan erat dengan rapat massanya yakni perbandingan kekentalan dinamis terhadap rapat massa jenisnya. Pada zat cair pada biasanya ketika terdapat viskositas maka akan mengalami penurunan apabila suhunya dinaikkan maka viskositas yang dimiliki pun akan mengalami penurunan apabila suhu dinaikkan, sedangkan pada gas tentu berlaku sebaliknya yakni dimana viskositas akan mengalami kenaikan apabila suhu naik. Aliran pada gas berlaku sebaliknya yakni dimana viskositas akan naik jika suhunya mengalami peningkatan (Asrori dkk., 2021).

Aliran gas memiliki kompleksitas yang lebih tinggi dibandingkan aliran zat cair karena faktor-faktor seperti kompresibilitas, densitas, dan temperatur yang cenderung memiliki pengaruh yang cenderung lebih besar dibandingkan gas. Pembahasan yang mengenai keadaan gas yang lebih rinci dalam mencakup elastisitas, kepadatan, dan suhu dapat dikaji dalam gerakan gas secara lebih dengan terperinci dan dibahas dalam studi dinamika gas. Dalam tulisan ini, lebih banyak dibahas mengenai gerakan cairan dan hanya mempertimbangkan gas yang memiliki densitas yang sebenarnya dapat diabaikan (Asrori dkk., 2021).

C. Kemampatan/Kompresibilitas (Compressibility)

Kemampatan adalah perubahan volume yang terjadi dalam fluida karena perubahan atau penambahan tekanan. Kemampatan dapat diukur dengan membandingkan perubahan tekanan (dp) dengan perubahan volume (dV) dibandingkan dengan volume awal (V0). Sementara itu, kemampatan suatu benda berhubungan secara terbalik dengan modulus

(12)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

bulk atau C=1/K. Air memiliki nilai K yang sangat besar, yaitu 2,1x10⁹ N/m², sehingga peningkatan tekanan yang kecil dapat diabaikan karena adanya perubahan volume yang sangat kecil. Oleh karena itu, zat cair pada dasarnya merupakan fluida yang tidak dapat dipampatkan (incompressible). Namun, dalam situasi tertentu di mana terjadi perubahan tekanan yang drastis dan mendadak, maka konsep kesanggupan zat cair untuk dikompres tidak dapat digunakan. Sebagai contoh, ketika katup turbin PLTA ditutup secara tiba-tiba, hal ini dapat menyebabkan perubahan tekanan yang drastis atau meningkat dengan cepat, yang dikenal sebagai fenomena water hammer(Asrori dkk,. 2021).

Kerapatan sering kali dipakai untuk menggambarkan massa dari ρ sebuah sistem fluida. Dalam sistem BG (British Gravitational System), ρ mempunyai satuan slugs/ft³ dan pada dalam satuan SI adalah kg/m³. Terdapat variasi yang cukup signifikan di antara fluida yang berbeda, namun untuk fluida cair memiliki tekanan dan temperatur yang bervariasi yang pada umumnya hanya memiliki pengaruh yang cederung kecil terhadap nilai ρ.

Perubahan kecil yang terjadi dalam kerapatan air dengan variasi temperatur yang besar yang digambarkan dalam Gambar 2.5. Dari gambar terlihat bahwa semakin tinggi temperatur air maka kerapatan air semakin berkurang.

Kerapatan Air pada 4^oC berharga 1000 kg/m³ dan kerapatan air mengalami penurunan sekitar 958 kg/m³ pada temperatur 100^oC. Dengan demikian aktivitas kenaikan temperatur untuk satuan massa yang sama terhadap air akanmemerlukan volume ruang yang lebih besar persatuan massa air apabila kenaikan temperatur yang besar.

Gambar 2.5 Kerapatan air sebagai fungsi temperature (Syukran, 2010).

(13)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

Kerapatan air pada suhu 60^oF adalah 1.94 slugs/ft³ atau 999 kg/m³. Besar dari perbedaan pada kedua nilai tersebut menjelaskan bahwa seberapa pentingnya untuk memperhatikan setiap satuan. Tidak hanya berlaku pada fluida cair, kerapatan sebuah gas juga sangat dipengaruhi oleh tekanan dan temperaturnya (Syukran, 2010).

D. Kapilaritas

Penyebab dari kapilaritas tidak lain dikarenakan adanya gaya kohesi dan adhesi. Ketika terdapat suatu tabung yang dimasukkan ke dalamnya zat cair, jika terdapat kohesi yang lebih kecil dari adhesinya maka ia akan mengalami kenaikan zat cair. Jika kohesi lebih besar dari adhesi maka tabung tersebut akan mengalami penurunan zat cair. Contohnya yakni kapilaritas akan membuat air naik pada tabung gelas, sementara air raksa akan mengalami penurunan (Syukran, 2010).

Gambar 2.6 Kapilaritas zat cait pada sebuah tabung gelas (Syukran, 2010).

2.3 Pengukuran dan Beda Tekanan

Seperti yang diketahui bahwa tekanan merupakan suatu karakteristik yang dimiliki oleh setiap fluida, tidak heran jika terdapat banyak sekali peralatan dan teknik-teknik tertentu yang digunakan dalam pengukurannya. Maka dari itu diperlukan sebuah pemahaman yang baik mengenai tekanan dan alat-lat yang digunakan dalam pengukuran tekanan (Syukron, 2010).

Tekanan fluida akan mengalami sebuah perubahan terhadap ketinggian dalam suatu medan gravitasi, variasi dari tekanan dan kerapatan terhadap ketinggian pada atmosfer serta dalam menetapkan sebuah kriteria dan kemantapan statik pada benda yang tenggelam dan terapung. Tekanan akan

(14)

mengalami penurunan ketika kita bergerak ke atas dalam fluida keadaan diam.

Berat enisnya dapat berubah karena ketinggian, seperti udara maupun gas-gas lainnya. Tekanan fluida akan mengalami sebuah perubahan terhadap ketinggian yang terdapat dalam suatu medan gravitasi. Perubahan dapat membantu dalam menentukan setiap tekanan yang ingin diukur agar dapat menentukan kriteria kemantapan statik yang dimiliki benda-benda dalamm keadaan tenggelam dan juga terapung (Syukron, 2010).

A. Pengukuran Tekanan

Karena tekanan adalah suatu karakteristik yang sangat penting dari medan luida, tidaklah mengherankan kalau banyak sekali peralatan dan teknik-teknik digunakan dalam pengukurannya. Seperti yang dijelaskan sebelumnya bahwa, tekanan yang dimiliki oleh sebuah titik dalam sebuah massa fluida dapat diartikan sebagai sebuah tekanan mutlak (absolute pressure) atau sebuah tekanan pengukuran (gage pressure). Tekanan mutlak dapat diukur relatif terhadap suatu keadaan yang hampa sempurna (tekanan nol mutlak), sementara tekanan pengukuran dapat diukur relatif terhadap tekanan atmosfer pada setempat. Jadi, suatu tekanan dengan hasil pengukuran nol akan seiring dengan tekanan yang sama dengan tekanan yang ada pada atmosfer setempat (Syukran, 2010).

Gambar 2.7 Representasi grafik tekanan pengukuran dan tekanan mutlak (Syukran, 2010).

Tekanan mutlak akan selalu bernilai positif, namun pada tekanan pengukuran masih berpotensi untuk menghasilkan nilai positif maupun negatif, hal tersebut bergantung pada bagaimana tekanan tersebut di atas tekanan atmosfer (bernilai positif) atau berada di bawah tekaran atmosfer

(15)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

(bernilai negatif). Sebuah tekanan dengan pengukuran negatif juga biasanya disebut sebagai tekanan hisap atau hampa. Misalnya, tekanan mutlak 10 psi (abs) dapat dinyatakan sebagai pengukuran -4,7 psi (gage), jika tekanan atmosfer setempat yang dimiliki sebesar 14,7 psi, atau dapat dinyatakan sebagai tekanan hisap 4,7 psi atau tekanan hampa dimana sebesar 4,7 psi.

Konsep mengenai tekanan pengukuran dan tekanan mutlak dapat digambarkan secara grafis pada Gambar 2.7 untuk dua contoh tekanan yang terdapat pada titik 1 dan 2 (Syukron, 2010).

Jika tekanan yang terdapat di dalam ban mobil sama dengan tekanan atmosfer, maka ban tersebut akan mengalami pengempesan. Tekanan yang dimiliki oleh ban harus lebih besar dari tekanan atmosfer yang terdapat demi menyangga mobil, sehingga besaran yang berarti adalah selisih diantara tekanan dalam dan tekanan luar. Saat kita mengatakan bahwa tekanan ban adalah “32 pound” (tepatnya 32 lb/in² sama dengan 220 kPa atau 2,2 x 105 Pa), maka dapat diartikan bahwa ban tersebut memiliki tekanan yang lebih besar daripada tekanan atmosfer (14.7 lb/in² atau 1,01 x 105 Pa) yang berjumlah demikian. Tekanan total di dalam ban kemudian menjadi 47 lb/in² atau 320 kPa. Kelebihan tekanan di atas tekanan atmosfer biasanya disebut tekanan gauge (gauge pressure), dan tekanan total disebut tekanan absolut (absolute pressure). Singkatan yang sangat sering digunakan untuk menyatakan tekanan adalah psig juga psia berturut-turut untuk "pound per square inch gauge" dan "pound per square inch absolut".

Jika terdapat tekanan lebih kecil dari tekanan atmosfer seperti dalam ruang vakum parsial tekanan gauge maka akan bernilai negatif. Sama seperti penggunaan acuan bagi pengukuran tekanan, satuan yang digunakan untuk menyatakan nilainya pun sangat penting. Tekanan adalah gaya per satuan luas, dan satuannya dalam sistem Inggris (BG) adalah lb/ft²atau lb/in², yang biasanya akan disingkat yakni masing-masing dengan psf atau psi.

Dalam sistem internasional (SI), satuan-satuan berikut adalah N/m², yang dimana komhal tersebut dikombinasikan juga berdasarkan hukum pascal dianotasikan sebagai Pa (1 N/m²= 1 Pa) (Syukran, 2010).

(16)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

Tekanan dapat juga dinyatakan sebagai sebuah kolom cairan.

Dimana satuan-satuannya akan berpatokan pada ketinggian dari kolom tersebut (in, ft, mm, m, dan lain-lain), dan di samping itu setiap fluida cair yang terdapat di dalam kolom biasanya disebut sebagai (H2O, Hg, dan lain- lain). Sebagai contohnya, tekanan atmosfer standar dapat dinyatakan sebagai 760 mm Hg (abs), setiap tekanan-tekanan tersebut akan diasumsikan sebagai tekanan dengan pengukuran kecuali secara khusus termasuk ke dalam tekanan mutlak. Sebagai contoh, 10 psi atau 100 kPa akan menjadi tekanan-tekanan untuk pengukuran sementara l0 psia atau 100 kPa (abs) mengacu pada tekanan mutlak (Syukron, 2010).

B. Manometri

Manometri merupakan sebuah teknik dasar yang biasanya digunakan untuk mengukur tekanan yang dimana teknik tersebut melibatkan sebuah penggunaan kolom cairan yang terdapat dalam tabung- tabung tegak atau miring. Peralatan pengukur tekanan yang menggunatan teknik ini disebut manometer. Barometer air raksa merupakan salah satu contoh yang menerapkan teknik manometer, namun masih banyak konfigurasi lain yang mungkin, tergantung pada penerapan tertentu. Tiga jenis manometer yang umum adalah tabung piezometer, manometer tabung-U, dan manometer tabung miring (Syukron, 2010).

Gambar 2.8 Barometer air raksa (Syukran, 2010).

(17)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

C. Alat Ukur Tekanan Mekanik dan Elektrik

Manometer sangat banyak digunakan, sayangnya alat ukur tekanan tersebut tidak dapat diterapkan dalam pengukuran untuk tekanan-tekanan yang sangat atau tekanan yang berubah sangat cepat menurut waktu.

Dalam penggunaan manometer dibutuhkan pengukuran satu atau lebih pada ketinggian kolom, yang meskipun tidak terlalu sulit namun sangat memakan banyak waktu. Agar dapat mengatasi beberapa masalah tersebut banyak jenis lain instrumen pengukur tekanan telah dikembangkan. Kebanyakan alat ini menerapkan prinsip dimana jika suatu tekanan bekerja pada sebuah struktur yang memiliki elastisitas, struktur tersebut akan mengalami deformasi yang dimana deformasi tersebut dapat dikaitkan dengan besarnya tekanan. Mungkin alat ukur ini yang paling dikenal adalah pengukur tekanan Bourdon (Bourdon gage), seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.9 (Syukron, 2010).

Elemen mekanik yang paling penting pada alat ukur ini tidak lain dari tabung berongga yang melengkung dan elastis (tabung Bourdon) yang terhubung dengan sumber tekanan. Dengan meningkatnya suatu takanan dalam tabung, maka tabung tersebut akan berdeformasi menjadi lurus meskipun deformasinya cenderung kecil, hal tersebut dapat diubah menjadi gerakan dari sebuah penunjuk pada sebuah skala ukur seperti yang digambarkan karena yang menjadi faktor pergerakan dari tabung adalah perbedaaan tekanan yang terdapat di luar tabung (tekanan atmosfer) dengan tekanan yang terdapat di dalam, maka tekanan yang ditunjukkan adalah tekanan pengukuran. Pengukur Bourdon harus dikalibrasi sebelumnya sehingga bacaan skala yang terukur dapat langsung menunjukan tekanan dalam satuan yang akurat seperti psi, psf, atau pascal. Bacaan nol yang terdapat pada alat ukur tersebut memperlihatkan bahwa tekanan yang terukur tersebut sama dengan tekanan atmosfer setempat. Alat ukur jenis ini dapat digunakan untuk mengukur tekanan pengukuran yang negatif atau biasa disebut vakum dan juga tekanan yang terbilang bernilai positif (Syukron, 2010).

(18)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

Gambar 2.9 Pengukur tekanan Bourdon (Syukran, 2010).

Barometer aneroid adalah jenis lain dari alat ukur mekanik yang digunakan untuk mengukur tekanana atmosfer. Karena tekanan atmosfer adalah sebuah tekanan mutlak, alat pengukur bourdon konvensional tidak dapat diterapkan dalam pengukuran ini. Barometer aneroid pada umumnya terdiri dari sebuah elemen yang berongga, tertutup dan elastis yang perlu dikosongkan dulu isinya sehingga tekanan mutlak yang terdapat pada elemen hampir nol. Ketika tekanan atmosfer luar telah berubah, elemen tersebut berdefleksi dan gerakan ini akan berubah menjadi gerakan yang dimana hal tersebut berfungsi sebagai penunjuk skala ukur. Seperti pada pengukur bourdon, skala ukur dapat dikalibrasi untuk menunjukkan langsung tekanan atmosfer dengan satuan yang biasa digunakan adalah milimeter atau inch air raksa. Hampir pada setiap penerapannya yang dimana pengukuran tekanan dibutuhkan, tekanan yang harus diukur dengan menggunakan peralatan yang dapat mengkonversikan tekanan menjadi aliran listrik (Syukron, 2010).

Misalnya, di setiap waktu ketika kita ingin memantau tekanan yang berubah menurut waktu. Jenis alat pengukur tekanan ini disebut transduser tekanan (pressure transducer), dan berbagai variasi desain yang berbeda digunakan. Salah satunya adalah jenis transduser yang menggunakan sebuah tabung Bourdon lalu terhubung dengan sebuah Linear Variable Differential Transfomer (LVDT), seperti yang diilustrasikan pada Gambar 2.9. Inti dari LVDT berhubungan dengan ujung bebas dari bourdon sehingga ketika sebuah tekanan diberikan, maka gerakan bagian ujung tabung akan menggerakkan inti melalui kumparan dan menimbulkan

(19)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

tegangan listrik keluaran. Tegangan listrik berikut memiliki kemampuan linier yang bersumberkan dari tekanan dan dapat dideteksi pada sebuah osilograf atau didigitalisasikan untuk tersimpan lalu diproses dengan menggunakan sebuah komputer (Syukron, 2010).

Gambar 2.10 Transducer tekanan gabungan LVDT dengan sebuah tabung Bourdoun (Syukran, 2010).

2.4 Dinamika Fluida

Untuk memahami fenomena yang menarik berkaitan dengan gerakan fluida, kita harus mempertimbangkan hukum-hukum dasar yang telah menjadi dasar teori dan mengatur gerakan partikel-partikel yang terdapat pada fluida. Kita akan memperoleh persamaan Bernoulli yang banyak dikenal dan dapat diterapkan pada berbagai aliran. Meskipun persamaan ini merupakan salah satu persamaan yang paling mendasari dalam mekanika fluida dan asumsi yang diterapkan di dalam menurunkannya sangat banyak, persamaan tersebut dapat digunakan dengan cara yang efektif demi memperkirakan dan menganalisis berbagai situasi aliran. Namun, jika persamaan itu diterapkan tanpa memperhatikan dengan tepat adanya keterbatasannya, dapat dipastikan kesalahan yang serius akan terjadi. Bahkan persamaan Bernoulli ini sering kali dijuluki sebagai "persamaan yang paling banyak digunakan dan paling banyak disalahgunakan dalam mekanika fluida". Aliran fluida dapat menjadi kompleks garis keras, seperti yang diperlihatkan pada laju arus sungai dan pusaran api pada obor. Pola yang ditempuh sebuah partikel pada dalam aliran

(20)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

fluida disebut garis alir (flow line). Jika seluruh pola aliran tidak memiliki perubahan terhadap waktu, maka aliran tersebut disebut dengan aliran tunak (steady state). Dalam aliran tunak pada setiap elemen yang melalui titik tertentu akan mengikuti pola yang sama. Dalam kasus ini “peta" laju aliran fluida setiap titik yang terdapat di dalam ruangan cenderung memiliki nilai konstan, meskipun di tiap gerakaknnya masing-masing partikel dapat berubah baik dalam besar maupun arah. Garis arus (streamline) merupakan kurva yang di mana garis singgungnya pada setiap titik adalah arah dari laju fluida pada titik tersebut. Ketika pola aliran berubah terhadap waktu, garis arus tidak akan bertumbukan dengan garis aliran (Syukran, 2010).

Garis aliran yang melewati sudut elemen luas imajiner, seperti luas A yang ditunjukkan pada Gambar 2.11, membentuk tabung yang disebut tabung alir (flow tube). Dari definisi garis aliran dalam aliran tunak, tidak terdapat adanya fluida yang dapat melewati sisi dinding tabung aliran, fluida dalam tabung aliran yang berbeda tidak dapat bercampur (Syukran, 2010).

Gambar 2.11 Tabung alir dibatasi oleh garis alir. Dalam aliran tunak fluida tidak dapat melewati dinding tabung alir (Syukran, 2010).

Gambar 2.11 menunjukkan bahwa pola yang terdapat pada aliran fluida dari kiri ke kanan melewati berbagai banyak hal dan dalam saluran yang berbeda-beda penampangnya. Foto dibuat dengan memasukkan tinta (pewama) ke dalam aliran air di dalam ruang antara dua pelat gelas yang berdekatan. Pola-pola ini merupakan jenis-jenis aliran laminer (laminar flow), di mana lapisan fluida yang terhambat mengalir dengan lembut melaluinya

(21)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

dengan tunak. (Lamina adalah lapisan tipis). Pada laju aliran yang cukup tinggi, ketika terjadi perubahan laju yang mendadak di permukaan atas, aliran dapat menjadi tidak teratur dan kacau. Hal tersebut dapat disebut sebagai aliran turbulen (turbulent flow). Dimana di dalam aliran turbulen tidak terdapat adanya pola dalam keadaan tunak, dimana akan terdapat sebuah perubahan secara kontuni pada pola aliran (Syukran, 2010).

Gambar 2.12 Aliran melalui saluran dengan luas penampang bervariasi (Syukran, 2010).

2.5 Pengukuran Laju Aliran

Banyak tipe dari peralatan yang menerapkan prinsip-prinsip yang terdapat dalam persamaan bernoulli telah dioptimalkan untuk mengukur kecepatan fluida dan laju aliran. Tabung pitot-statik, orifice meter, nozzle, dan venturi meter adalah peralatan yang sering kali digunakan. Alat ukur aliran (flow meter) tersebut tergolong alat ukut "ideal" dimana alat ukur tersebut mengabaikan nilai yang berikat dengan efek-efek "dunia-nyata" seperti efek viskos, kemampuan dalam memampatkan, dan lain-lain (Syukran, 2010).

Sebuah cara yang efektif untuk mengukur laju aliran melalui sebuah pipa adalah dengan menempatkan sejenis hambatan di dalam pipa seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4-7 untuk jenis orifice, nozzle dan venturi. Laju aliran diukur dengan mengukur perbedaan tekanan antara bagian hulu yang berkecepatan rendah dan bertekanan tinggi, dan bagian hilir yang berkecapatan tinggi dan bertekanan rendah. Prinsip kerja dari setiap pengukur aliran tersebut didasari oleh prinsip fisika yang sama-yakni bahwa peningkatan kecepatan menyebabkan penurunan tekanan. Perbedaan antara pengukur aliran tersebut hanya masalah harganya, keakuratan, dan seberapa dekat bekerjanya alat ini mengikuti asumsi aliran ideal ( Syukran, 2010).

(22)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

Gambar 2.13 Beberapa peralatan khas untuk mengukur laju aliran di dalam pipa (Syukran, 2010).

A. Tabung pitot

Pengetahuan yang mempelajari mengenai nilai-nilai tekanan statik dan stagnasi yang terdapat di dalam sebuah fluida yang dimana menjelaskan bahwa kecepatan fluida dapat dihitung. Hal ini merupakan prinsip yang telah manjadi dasar pada tabung Pitot-statik. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.13, dua tabung satu-sumbu disambungkan pada dua alat ukur tekanan (alat ukur differensial) sehingga nilai-nilai p3 dan p4 (atau perbedaan P3-P4) dapat ditentukan. Tabung yang di tengah mengukur tekanan stagnasi pada ujung terbukanya (Syukran, 2010).

Gambar 2.14 Beberapa desain tabung Pitot-statik (Syukran, 2010).

Cara menggunakan Tabung Pitot-statik cenderung sederhana dan relatif murah dalam mengukur kecepatan fluida. Penggunaannya tergantung pada kemampuan dalam mengukur tekanan-tekanan statis dan

(23)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

dinamis. Diperlukan perhatian yang cukup dalam upaya memperoleh nilai-nilai tekanan ini dengan akurat. Sebagai contoh, suatu pengukuran yang terdapat pada tekanan statis yang akurat dibutuhkan situasi di mana tidak terdapat sedikit pun energi kinetik pada fluida yang diubah menjadi kenaikan tekanan pada titik pengukuran. Hal ini membutuhkan lubang dengan tekstur halus tanpa adanya guratan maupun ketidaksempurnaan sedikitpun. Seperti yang diilustrasikan pada Gambar 2.14, ketidaksempurnaan yang dimaksud dapat memberikan sebuah dampak tekanan dengan nilai yang lebih besar atau nilai yang kurang dari tekanan statik yang sebenarnya (Syukran, 2010).

Gambar 2.15 Tipe distribusi tekanan sepanjang sebuah pipa pitot statis (Syukran, 2010).

Seringkali didapati bahwa sangatlah sulit dalam mengatur posisi tabung Pitot-statik secara langsung yang terdapat pada arah aliran. Hanya dengan kesalahan sedikit saja yang dilakukan ketika mengatur posisi maka hal tersebut dapat mengakibatkan sebuah medan aliran yang tidak simetris yang dapat berakibat fatal. Pada umumnya, sudut oleng (yaw) antara 12^o hingga 20^o (tergantung apa yang ditunjukkan dari desain probe tertentu) telah diperoleh nilai hasil dengan total kesalahan yang terjadi kurang dari 1% yang dimana jika dibandingkan dengan hasil yang didapat melalui pengaturan arah dengan posisi yang sempurna. Secara umum, dalam memperoleh data, lebih mudah untuk mengukur nilai yang dperoleh melalui pengukuran tekanan stagnasi dibandingkan nilai yang diperoleh melalui pengukuran dengan metode tekanan yang statik (Syukran, 2010).

(24)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

ALIRAN FLUIDA (FLUIDA FLOW) 24 B. Venturimeter

Skematik yang digambarkan untuk venturimeter diilustrasikan pada Gambar 2.16, yang dimana alat tersebut digunakan untuk mengukur laju yang terdapat pada aliran di dalam pipa. Bagian pipa yang menyempit disebut dengan leher. Yang biasanya digunakan persamaan Bernoulli untuk titik pada sluran besar (titik 1) dan titik pada saluran sempit (titik 2) yang terdapat di dalam pipa, dengan y1 = y2 (Syukran, 2010).

Gambar 2.16 Venturimeter (Syukran, 2010).

Dari persamaan kontinuitas, v2 = (A1/A2)v1. dengan mensubtitusikan dan menyusun ulang, diperoleh :

𝑃₁₋𝑃₂ =1

2𝜌𝑣₂¹[𝐴₁² 𝐴₂² − 1]

Karena A1 lebih besar dari A2, v2 lebih besar dari v1 dan tekanan P2

dalam leher lebih kecil dari P1. Gaya total pada bagian kanan mempercepat fluida saat memasuki leher dan gaya total pada bagian kiri memperlambatnya saat keluar. Selisih tekanan P1-P2 juga sama dengan ρgh, di mana h adalah selisih ketinggian fluida pada kedua tabung.

Selanjutnya diperoleh persamaan laju aliran v1 : 𝑣₁ = √₍ ^𝐴1^2𝑔ℎ

𝐴2)2−1

C. Orifice

Jika terdapat lubang keluaran atau lubang output hanya berupa pelat yang datar, diameter dari jet, dj, maka hal tersebut akan lebih kecil dari diameter lubang, dh. Fenomena ini disebut sebagai efek vena contracta, yang dimana sebagai akibat ketidakmampuan fluida untuk membelok 90º

(25)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

pada ujung sudut seperti yang ditunjukkan dengan garis putus-putus pada gambar. Pada dasarnya penyebutan orifis digunakan untuk jenis hambatan aliran yang berbentuk tajam seperti pada berikut :

Gambar 2.17 Aliran pada orifice ujung-tajam (Syukran, 2010).

Tekanan yang paling tertinggi terjadi di sepanjang garis tengah pada titik (2) dan tekanan terendah, P1 = P3 = 0 terdapat pada bagian tepi luar jet. Jadi, kecepatan yang seragam dengan garis-garis-arus yang lurus dan tekanan yang tetap atau konstan tidak berlaku pada bidang yang keluar.

Namun pendapat tersebut hanya berlaku pada bidang vena contracta, potongan a-a. Asumsi kecepatan yang seragam juga hanya berlaku pada bidang potongan ini jika dj<<h. Efek vena contracta merupakan fungsi terbentuk dari geometri saluran keluar. Beberapa konfigurasi yang khas dapat ditunjukkan pada Gambar 2.18 bersama dengan nilai- nilai dari koefisien kontraksi, yang dimana Cc= Aj/Ah di mana Aj dan Ah, yang dimana masing-masing merupakan luas yang diperoleh dari jet pada vena contracta dan luas lubang (Syukran, 2010).

Gambar 2.18 Pola aliran dan koefiseien kontraksi berbagai konfigurasi saluran keluar bundar (Syukran, 2010).

(26)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

ALIRAN FLUIDA (FLUIDA FLOW) 26 D. Nossle

Sebuah nossel merupakan alat yang dirancang agar dapat mempercepat laju fluida. Berikut adalah sebuah contoh aliran dengan kecepatan V melewati sebuah nossel dengan diameter d (Gambar 2.18).

Penerapan persamaan Bernoulli antara titik (1) dan (2) pada garis-arus yang ditunjukkan memberikan :

𝛾ℎ = 1 2𝜌𝑉²

bahwa z1 = h, z2 = 0, reservoir sebesar (V1 ≡ 0), terbuka ke atmosfer (pl = 0 pengukuran), dan fluida akan berpindah dari reservoir sebagai “Jet bebas” (p2 = 0). Jadi kita memperoleh

𝑉 = √2𝛾ℎ

𝜌 = √2𝑔ℎ

Jika garis dari arus pada ujung nossel lurus, maka P2 = P4. Karena (4) berada di pemukaan jet yang bertumbukan dengan atmosfer, kita peroleh P4 = 0. Jadi, P2 = 0 juga. Karena (2) adalah sembarang titik di bidang keluar pada nossel, maka tekanannya merupakan tekanan atmosfer di seluruh bidang ini. Secara fisik, tidak terdapat komponen gaya berat atau percepatan yang berada dalam keadaan arah normal (horizontal), tekanan konstan dalam arah tersebut (Syukran, 2010).

Gambar 2.18 Aliran vertikal tangki sebuah nossel (Syukran, 2010).

2.6 Aliran melalui Lubang dan Peluap

Lubang merupakan bagian pembuka pada dinding atau dasar tangki dimana zat cair dapat mengalir melalui area di dalamnya. Lubang tersebut memiliki bentuk yang bervariasi seperti segi empat, segi tiga, ataupun

(27)

lingkaran. Sisi hulu lubang tersebut bisa tajam maupun bulat. Lingkaran dengan sisi yang tajam merupakan jenis yang paling banyak digunakan untuk pengukuran zat cair karena kemudahan dalam pembuatan dari jenis lubang tersebut. Berdasarkan ukurannya lubang dapat dibedakan menjadi lubang kecil dan besar. Pada lubang besar, apabila sisi bagian atas dari lubang telah mengapung di atas permukaan air di dalam tangki, maka bukaan tersebut dinamakan dengan peluap (Saleh, 2016).

Peluap dalam tangki ini digunakan sebagai alat untuk mengukur debit aliran, dan banyak digunakan pada jaringan irigasi. Bendung merupakan peluap dengan ukuran yang besar, yang dimana berfungsi selain sebagai pengukur debit, dalam jaringan irigasi juga berfungsi untuk menaikkan elevasi dari muka air. Peluap biasanya terbuat dari plat, sedangkan bendung biasanya berasal dari beton atau pasangan batu. Kedalaman zat cair disebelah hulu dapat diukur dari sumbu lubang tersebut dengan tinggi energi (head) H.

Pada aliran yang mengalir melalui lubang atau peluap, tinggi energi bisa menjadi tetap/konstan atau berubah karena adanya aliran keluar (output).

Apabila tinggi energi bernilai konstan maka aliran tersebut termasuk aliran steady sedangkan jika tinggi energi nilainya berubah maka aliran tersebut tergolong aliran unsteady (Saleh, 2016).

Gambar 2.19 Aliran melalui lubang dan peluap (Saleh, 2016).

A. Koefisien Aliran

Partikel zat cair yang mengaliri lubang berasal dari segala arah.

Dikarenakan kekentalan yang dimiliki oleh zat cair, maka beberapa partikel yang mmemiliki jalur lintasan yang membelok akan mengalami kehilangan tenaga. Setelah mengalir melewati lubang pancaran air yang mengalami kontraksi, yang akan nampak pada sebuah penguncupan

(28)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

aliran. Kontraksi maksimum terjadi pada suatu tampang yang sedikit berada disebelah hilir lubang, dimana pancaran tersebut kurang lebih bertipe horisontal. Tampang dengan kontraksi maksimum tersebut memiliki nama lain yang tidak lain dari vena kontrakta (Saleh, 2016).

Gambar 2.20 Vena kontrakta (Saleh, 2016).

Pada saat aliran zat cair mengalir melalui lubang, aliran zat cair akan mengalami kehilangan tenaga yang dimana hal tersebut mengakibatkan beberapa parameter aliran akan menjadi lebih kecil dibanding pada aliran zat cair ideal yang dapat dirumuskan oleh beberapa koefisien, yaitu koefisien kontraksi, kecepatan, dan debit (Saleh, 2016).

Koefisien kontraksi (Cc) adalah perbandingan antara luas tampang aliran pada vena kontrakta (ac) dan luas dari lubang (a) yang sama dengan tampang aliran zat cair ideal. Nilai koefisien kecepatan tergantung pada bentuk dari sisi lubang baik tajam maupun yang dibulatkan dan juga tinggi dari energi yang diperoleh. Nilai rata-rata dari koefisien kecepatan yakni adalah Cv = 0,97 (Saleh, 2016).

𝐶𝑐 = 𝑎_𝑐/𝑎 B. Percepatan dalam Aliran Air

Percepatan yang terjadi pada partikel zat cair yang bergerak dapat didefinisikan sebagai laju dari perubahan kecepatan. Perubahan geometri medan aliran atau karena perubahan waktu dapat adanya laju perubahan kecepatan. Dengan mengamati suatu aliran melalui curat dengan tampang lintang yang mengecil dari sebuah tangki seperti tampak pada Gambar 2.21.Apabila tinggi dari permukaan air dari sumbu curat adalah tetap, maka aliran tersebut melalui curat akan permanen (Saleh, 2016).

(29)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

Gambar 2.21 Vena kontrakta (Saleh, 2016)

Tetapi karena terdapat sebuah pengecilan tampang pada curat, maka aliran disepanjang curat akan mengalir dengan cepat. Perubahan kecepatan ini terjadi karena adanya perubahan tampang aliran yang disebut sebagai percepatan konveksi. Apabila tinggi muka air berubah baik itu bertambah maupun berkurang maka kecepatan aliran pada titik dalam curat akan mengalami perubahan dengan waktu, yang dimana artinya aliran pada titik tersebut mengalami percepatan. Percepatan ini disebut dengan percepatan lokal yang dimana hal tersebut disebabkan karena adanya perubahan aliran yang berpatokan dengan waktu. Dengan demikian apabila permukaan zat cair selalu mengalami perubahan maka aliran yang terdapat di dalam curat akan mengalami suatu percepatan konveksi dan lokal. Gabungan dari kedua percepatan tersebut juga dikenal dengan percepatan total, dan aliran yang terjadi pada proses itu merupakan aliran unsteady (Saleh, 2016).

2.7 Transportasi Fluida

Konveksi merupakan suatu proses yang terjadi ketika suatu aliran atau fluida baik itu gas maupun cairan yang mengalir lalu mengangkut panas bersama dengan aliran materi. Aliran fluida terjadi dikarenakan terjadinya proses eksternal, seperti gravitasi atau gaya apung yang diakibatkan oleh adanya energi panas yang mampu mengembangkan volume fluida. Konveksi paksa terjadi ketika suatu fluida dipaksa mengalir menggunakan pompa, kipas, atau dengan berbagai cara lainnya. Jenis transportasi fluida yang pada umumnya sering digunakan yaitu: (Riupassa dan Allo, 2019).

(30)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

ALIRAN FLUIDA (FLUIDA FLOW) 30 A. Pompa

Pompa merupakan alat yang digunakan untuk mengangkut suatu fluida dari satu tempat ke tempat lainnya melalui media pipa yang berfungsi sebagai salurannya. Prinsip kerja pompa yakni memindahkan energi mekanik menjadi energi kinetik. Pompa memiliki dua komponen secara umum yang penting dalam fungsinya yaitu impeller dan rumah pompa (casing). Ketika pompa tidak memiliki kemampuan dalam kapasitas yang dibutuhkan maka digunakan rangkaian pompa seri dan paralel untuk meningkatkan kinerja dari pipa tersebut. Ketika memindahkan fluida menuju permukaan yang lebih tinggi atau yang bertekanan tinggi akan mempunyai spesifikasi yakni head dan debit.

Aliran fluida merupakan sesuatu zat cair yang mengalir didalam pipa. Di dalam aliran fluida tersebut terdapat tekanan fluida dan juga tipe aliran.

Tipe aliran dapat dibagi menjadi tiga bagian yakni laminer, transisi, turbulen. Untuk mengurangi turbulen pada suatu aliran dapat digunakan tube bundle yakni suatu alat yang terdiri dari beberapa pipa disatukan menjadi satu dengan mengikat masing-masing pipa dalam satu ikatan yang dipasangkan pada penampang yang berada dalam keadaan melintang di dalam pipa (Saleh dan Widodo, 2019).

Salah satu jenis pompa yang dapat kerja dinamis adalah pompa sentrifugal, yang prinsip kerjanya mengubah energi kinetik (kecepatan) dari cairan menjadi energi potensial melalui sebuah impeller yang berputar dalam casing. Gaya sentrifugal yang muncul akibat gerakan benda atau partikel melalui lintasan melingkar digunakan dalam pompa ini. Pompa sentrifugal adalah jenis pompa kerja dinamis yang paling umum digunakan karena memiliki desain sederhana dan biaya yang terjangkau. Kelebihan pompa sentrifugal dibandingkan dengan jenis pompa perpindahan positif termasuk aliran yang stabil dan tidak berdenyut, tingkat keandalan operasi yang tinggi karena desain yang sederhana tanpa katup-katup, kemampuan untuk beroperasi pada kecepatan tinggi, kompatibilitas dengan berbagai jenis penggerak seperti

(31)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

motor listrik, motor bakar, atau turbin uap, ukuran kecil sehingga memerlukan sedikit ruang, ringan, biaya instalasi yang rendah, dan biaya perawatan yang terjangkau (Arif, 2022).

Jenis-jenis pompa yang umum digunakan dalam industri,yaitu:

1. Positive Displacement Pump (Pompa Perpindahan Positif)

Pompa perpindahan positif adalah jenis pompa yang memindahkan zat cair dari satu tempat ke tempat lain melalui perubahan volume ruang kerja pompa. Perubahan volume ini dipicu oleh gerakan elemen pompa yang bergerak bolak-balik atau berputar.

Pompa ini dikenal sebagai pompa aksi positif karena energi mekanik yang berasal dari putaran poros pompa diubah secara langsung menjadi energi potensial. Jenis pompa ini mampu menghasilkan head (tekanan) yang tinggi, tetapi kapasitasnya relatif rendah dalam suatu aliran fluida yang mengalir (Lubis dkk., 2020).

Pompa jenis ini adalah pompa yang memiliki ruang kerja yang berubah secara berkala, dengan volume yang kadang besar dan kadang kecil selama proses kerja pompa. Energi yang diberikan kepada cairan biasanya juga berbentuk seperti energi potensial, yang memungkinkan perpindahan cairan per volume tertentu (Arif, 2022).

2. Pompa Rotary

Pompa rotary adalah jenis pompa yang memindahkan fluida kerja melalui pada mekanisme berputar dan menciptakan efek vakum untuk menghisap fluida dari sisi inlet, dan kemudian memindahkannya ke sisi outlet. Udara yang terperangkap dalam pompa rotary akan secara alami dikeluarkan oleh pompa ini. Jenis pompa rotary meliputi pompa roda gigi, pompa sekrup (screw), dan pompa kipas yang digunakan dalam sistem berputar (Lubis dkk., 2020).

3. Pompa Reciprocating

Pompa reciprocating menggunakan piston yang bergerak maju mundur sebagai komponen utama yang mengarahkan aliran fluida dalam satu arah menggunakan katup pengecek (check valve). Saat

(32)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

menghisap fluida, pompa reciprocating membuat ruang kerja yang luas dan kemudian mendorong fluida dengan mempersempit ruang kerja tersebut. Katup pengecek digunakan untuk mengatur arah aliran fluida, memastikan bahwa untuk proses pemompaan berjalan secara seimbang dan teratur dalam aliran (Lubis dkk., 2020).

4. Pompa Daya

Pompa daya adalah jenis pompa di mana porosnya digerakkan oleh sumber daya eksternal seperti motor listrik atau motor bakar.

Komponen utamanya meliputi silinder dengan katup hisap dan buang, torak pemompa, dan poros engkol pompa. Poros pompa dihubungkan dengan poros penggerak melalui transmisi pengatur putaran.

Penggunaan jenis penggerak ini biasanya tergantung pada ketersediaan dan kepraktisan. Motor listrik umumnya digunakan jika pompa beroperasi dekat dengan sumber listrik, karena mudah dioperasikan, bersih, tenang, dan perawatannya sederhana. Namun, kendalinya adalah ketergantungan pada pasokan listrik. Untuk daerah yang jauh dari sumber listrik, penggerak motor bakar seperti mesin diesel sering juga digunakan karena nilai fleksibel dan kuat, meskipun perawatannya lebih mahal dan menghasilkan kebisingan (Arif, 2022).

5. Non Positive Displacement Pump (pompa tekanan dinamis)

Pompa jenis ini merupakan pompa yang memiliki volume ruang yang tetap selama operasinya. Energi yang ditransmisikan ke cairan adalah energi dalam bentuk kecepatan, sehingga cairan bergerak karena perubahan energi kecepatan yang kemudian diubah menjadi energi dinamis di dalam rumah pompa itu sendiri yang mana juga mekanisme pompa ini biasanya dibantu oleh tekanan yang diberikan pada sistem pemompaan (Arif, 2022).

Pompa ini juga biasanya dikenal sebagai "Pompa Non Positive Displacement," di mana pompa tekanan dinamis terdiri dari poros, sudut-sudut impeler, volute, dan saluran keluar. Energi mekanis dari sumber luar diberikan ke poros pompa untuk memutar impeler. Akibat

(33)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

putaran impeller, tekanan fluida meningkat, menciptakan head (tinggi tekanan) yang lebih tinggi yang akan memompa suatu fluida. Adapun jenis pompa ini yaitu: (Siregar dan Damaik ,2020).

a) Pompa Aliran Aksial

Arah aliran dalam sudu gerak pada pompa aliran aksial terjadi sejajar dengan sumbu poros, dan juga head (tinggi tekanan) yang muncul disebabkan oleh gaya angkat yang dihasilkan oleh setiap sudu-sudu geraknya (Alfansury dan Septiawan, 2020).

b) Pompa Efek Khusus

Pompa ini termasuk dalam kategori pompa tekanan dinamis, di mana tekanan dalam fluida tercipta secara khusus. Beberapa contoh pompa dalam kategori ini meliputi pompa zet, pompa elektromagnetik, pompa hidrolik, dan pompa gas lift yang umum digunakan dalam zat (Alfansury dan Septiawan, 2020).

Adapun komponen-komponen pompa yang umum terdapat dalam setiap pompa, yaitu: (Hidayat dkk., 2018)

1. Stuffing box

Adalah komponen yang berfungsi untuk menampung kebocoran pada area di mana poros pompa menembus casing.

2. Packing

Adalah untuk mencegah serta mengurangi bocoran cairan dari casing pompa melalui poros.

3. Shaft (poros)

Adalah untuk berperan dalam meneruskan momen putar dari suatu penggerak selama operasi dan menjadi tempat untuk meletakkan impeller dan komponen berputar lainnya.

4. Shaft Sleeve

Adalah bagian yang berfungsi untuk melindungi poros pompa dari erosi, korosi, dan keausan yang dapat terjadi di stuffing box.

5. Vane (sudu)

(34)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

Adalah terdapat pada impeller digunakan sebagai jalur bagi cairan yang mengalir melalui impeller.

6. Casing

Adalah komponen luar dari pompa yang bertugas melindungi elemen-elemen yang berputar, seperti tempat diffuser (guide vane), inlet dan outlet nozzle, serta mengarahkan aliran dari impeller dan mengubah energi kecepatan cairan menjadi energi dinamis (untuk single stage).

7. Eye of impeller

Adalah bagian pada sisi masuk impeller yang menghadap arah isap (suction), di mana cairan masuk ke dalam impeller.

8. Impeller

Merupakan komponen yang bertugas mengubah energi mekanis yang diberikan oleh pompa menjadi energi kecepatan pada cairan yang terus-menerus dipompa, sehingga cairan pada sisi isap terus mengisi kekosongan yang dihasilkan oleh perpindahan cairan sebelumnya dalam suatu aliran fluida.

9. Chasing Wear Ring

Adalah elemen yang berfungsi untuk mengurangi kebocoran cairan yang mungkin terjadi di bagian depan impeller maupun bagian belakang impeller, dengan cara memperkecil tekanan.

10. Discharge nozel

Discharge nozel berfungsi untuk mengeluarkan cairan dari impeller, didalam nosel ini sebagian head kecepatan aliran diubah menjadi head tekanan.

B. Head pompa adalah jumlah energi per unit massa cairan yang diberikan oleh pompa, memungkinkan cairan untuk mengalir dari bagian hisap (suction) ke bagian tekan (discharge). Hal ini dipengaruhi biasanya oleh

(35)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

tekanan yang ada dalam sebuah aliran suatu fluida. Head pompa mencakup 2 head yaitu statis dan dinamis.

a) Head statis meliputi:

1. Pressure Head

Merupakan energi yang terdapat pada fluida akibat perbedaan tekanan antara suction reservoir dengan discharge reservoir.

2. Elevation Head

Merupakan head yang disebabkan oleh adanya perbedaan ketinggian dari permukaan fluida di suction reservoir dengan permukaan fluida di discharge reservoir dengan sumbu pompa sebagai acuannya. Ada dua macam instalasi pada pipa suction, yaitu suction Head. Suatu instalasi pada pipa suction dimana permukaan fluida terletak diatas sumbu pompa.

3. Suction Lift

Suatu instalasi pipa suction dimana permukaan fluida terletak dibawah sumbu pompa.

4. Suction head

Suatu instalasi pipa suction dimana permukaan fluida terletak di atas pompa, dan fluida turun ke pompa karena sistem grafitasi.

b) Head Dinamis Meliputi:

1. Velocity Head

Adalah head yang muncul karena adanya perbedaan kecepatan fluida antara reservoir hisap dan reservoir tekan.

2. Head Loss

Adalah kerugian suatu energi yang terjadi selama aliran fluida melalui saluran pipa, termasuk pipa lurus, tikungan, filter, katup, dan lainnya. Kerugian head ini dapat dikelompokkan menjadi dua kategori yang umum, yaitu, head Loss Mayor merupakan suatu kerugian aliran yang disebabkan oleh adanya gesekan antara fluida dengan dinding saluran pipa lurus. head Loss Minor kerugian

(36)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA I PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA

aliran yang disebabkan oleh adanya gesekan yang terjadi pada komponen tambahan (asesoris) (Sunyoto, 2016).

B. Pipa dan Tabung

Fluida yang mengalir pada suatu pipa banyak diterapkan dalam berbagai bidang industri. Fluida yang mengalir pada pipa akan mengalami pergesekan dengan permukaan dalam pipa, sehingga hal tersebut dapat menyebabkan adanya penurunan tekanan (pressure drop).

Pressure drop dapat digambarkan sebagai penurunan tekanan dari satu titik dalam pipa atau tabung kehilir dimana titik yang disebabkan oleh faktor gesekan yang terjadi pada pipa, diameter pipa, fitting, dan bilangan Reynold. Pressure drop pipa merupakan hasil dari gaya gesek yang terjadi pada partikel fluida. Kelajuan fluida dan viskositas fluida dapat menjadi pengaruh besar resistansi aliran. Aliran zat cair selalu akan mengalir ke arah tekanan yang lebih kecil (Pratama dkk., 2022).

Pressure drop juga terjadi jika fluida mengalir melewati belokan pipa. Partikel fluida yang lebih dekat dengan dinding dalam pipa cenderung mempunyai kelajuan yang mendekati nol dibandingkan dengan partikel fluida yang dimana partikel ini jauh dari dinding dalam pipa dan dapat bergerak lebih leluasa. Gradien laju tersebut merupakan fungsi jarak dari dinding batas. Aliran zat cair nyata yang disebut aliran viskositas yang dipengaruhi oleh temperatur. Kondisi ini menunjukan bahwa selain oleh lengkungan pipa karakteristik aliran fluida juga berpatokan dengan temperatur (Pratama dkk., 2022).

Pompa sentrifugal merupakan jenis pompa yang menjadi favorit oleh industri pengolahan dan pendistribusian air. Beberapa keunggulan pompa sentrifugal yakni adalah harganya yang cenderung lebih murah, kontruksi pemasangan pompanya juga sederhana, baik pemasangan maupun perawatannya juga sangat mudah, kapasitas dan tinggi tekan (head) yang tinggi, kehandalan dan ketahanan. Pompa sentrifugal merupakan jenis pompa dengan non energi potensial energi kecepatan berasal dari perubahan energi statis ke dinamis (Siregar dan Lubis, 2020).

(37)