ACARA III EFFLUX TIME
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Tujuan
1. Mahasiswa mampu memeberikan konsep pengsosngan tangki dan mempraktikannya.
2. Mahasiswa mampu menganalisa faktor yang berpengaruh dalam pengosongan tangki.
1.2 Dasar Teori
Eflux time dalam Masan dan Auliah (2019) merupakan waktu yang diperlukan untuk pengosongan cairan di dalam tangki melalui pipa vertikal akibat dari pengaruh gaya beratnya. Sebagian industri mengalirkan cairan dari tempat penampungannya dengan pengaruh gaya gravitasi karena tinggi permukaan teoritis melalui rumus pendekatan dari penurunan rumus prinsip dasar teori aliran fluida dinamis dalam aliran vertikal. Waktu pencampuran cairan ini dapat diperkirakan dengan persamaan pendekatan yang kemudian dikaitkan dengan faktor koreksi yang merupakan perbandingan antara efflux time teoritis dengan waktu sebenarnya. Faktor koreksi digunakan untuk waktu penurunan cairan sesungguhnya. Perilaku zat cair yang mengalir sangat bergantung pada kenyataan apakah fluida itu berada di bawah pengaruh bidangmbatas padat atau tidak.
Pemrosesan dan penyimpanan pada industri kimia dan munculnya terkaitan dalam berbagai macam bentuk. Efflux time ini sangat penting dalam banyak situasi darurat selain pertimbangan produktivitas. Ini sangat menarik di berbagai industri seperti kimia, makanan, dan farmasi. Subbarao, dkk (2012) menjelaskan bahwa untuk tujuan organisasi, literatur tentang waktu penghabisan dikategorikan menjadi: melalui lubang terbatas, melalui pipa keluar ketika aliran di pipa keluar turbulen, melalui pipa keluar ketika aliran di pipa keluar adalah laminar, dan di hadapan larutan polimer.
Irawan (2023) menyampaikan bahwa zat cair yang mengalir melalui sebuah lubang pada tangki, maka besar kecepatannya selalu dapat diturunkan dari hukum Bernouli. Hukum Bernoulli sendiri merupakan sebuah konsep dari hasil
penggabungan beberapa unit konsep fisika seperti tekanan, massa jenis, laju zat alir, kekentalan zat alir, dan ketinggian potensial gravitasi. Cakupan dari konsep Bernoulli ini mampu mendeskripsikan secara kualitatif dan kuantitatif perilaku dinamis zat alir (cair dan gas) dalam ruang ataupun saluran berdinding padatan seperti pipa (Rasagema dkk, 2016). Keterkaitan hukum Bernoulli dengan efflux time dapat dilihat dari peralatan untuk mengeluarkan fluida, yaitu orifice dan noozle. Orifice merupakan sebuah bukaan (biasanya bulat) pada dinding tangki, plat yang sama juga ada di ujung pipa atau di beberapa daerah lanjut airnya. Aliran yang melaluinya dipengaruhi oleh ketebalan plat, kekerasan permukaannya, jari- jari lekukannya (Irawan, 2023). Biasanya diameter orifice lebih kecil dari pada diameter pipa, sehingga aliran yang melewati orifice mengecil dan terjadi percepatan sesuai dengan Hukum Kontinuitas. Berdasarkan persamaan kontinuitas, laju aliran fluida dapat berubah-ubah sepanjang jalur fluida.
Tekanan juga dapat berubah-ubah, tergantung pada ketinggian seperti pada keadaan statis, dan juga tergantung pada laju aliran. Kita bisa mendapatkan hubungan penting yang disebut persamaan Bernoulli yang menghubungkan tekanan, laju aliran, dan ketinggian untuk aliran, fluida inkompresibel yang ideal.
Persamaan Bernoulli merupakan alat pokok dalam menganalisis sistem perpipaan, stasiun pembangkit listrik tenaga air, dan penerbangan pesawat.
Ketergantungan tekanan pada laju mengikuti persamaan kontinuitas. Ketika fluida inkompresibel mengalir sepanjang tabung alir dengan penampang yang berubahubah, lajunya pasti berubah dan karena itu elemen dari fluida memiliki percepatan (Syukran, 2009).
Irwan (2023) menjelaskan faktor-faktor yang dapat mempengaruhi nilai eflluxtime, yaitu:
1. Diameter, dimana diameter akan mempengaruhi debit air.
2. Ketinggian akan mempengaruhi kecepatan karena ketinggian akan menekan air karena semakin besar dan semakin rendah tinggi air maka tekananannya semakin kecil dan jumlah air yang dikeluarkan semakin kecil.
3. Lamanya waktu yang diberikan dimana bila waktu yang dberikan semakin lama maka debit akan kecil dan bila waktu yang diberikan semakin cepat maka debit akan semakin besar.
4. Kecepatan aliran air, dimna bila kecepatan air semakin besar maka debit semakin besar pula dan bil kecepatam air kecil maka akan kecil juga debitnya.
5. Luar penampang dari tempat alira air itu keluar. Bila luar penampang besar maka debit semakin bsar dan begitu pula sebaliknya.
Sedangkan gaya yang dapat memberikan pengaruh dalam menentukan eflux time, yaitu:
1. Gaya fiksi adalah besaran yang berlawanan arah dengan kelajuan. Friksi mengakibatkan kelajuan suatu objek berkurang. Besarnya hambatan aliran karena gesekan sangat tergantung dari kekerasan dinding pipa. Percobaan kekasaran atau gesekan aliran dilakukan oleh Froude yang menyipulkan bahwa:
a. Besarnya gaya gesekan berbanding lurus dengan pangkat dua dari laju aliran.
b. Hambatan karena gesekan bervariasi tergantung kekarasan pipa.
2. Sedangkan gaya berat sendiri adalah gaya yang bergantung pada percepatan gravitasi.
Pembahasan lanjutan mengenai persamaan Bernoulli, Rasegem (2020) menjelaskan bawah, persamaan yang menyatakan bahwa kerja yang dilakukan pada satuan volume fluida sekitarya adalah sama dengan jumlah perubahan energi kinetik dan energi potensial tap satuan volume yang terjadi selama aliran.
ρ1-ρ2=1 2(v2
2-v2
1) + ρg (y2-y1)
*tekanan di anggap 0 dan tekana atmosfer sama ρ0 + 1
2 ρv 2
1 +ρgh=ρa 1
2 ρv 2 2 v 2
2 = 1
2 ρv 2 2
ρ0 - ρa
ρ + 2gh v 2
2 =2ρ0 - ρa
ρ + 2gh V2 =√2gh
BAB II METODOLOGI
2.1 Alat dan Bahan
Gambar 3.1 Jangka Sorong (Koleksi Pribadi)
Gambar 3.2 Piknometer (Koleksi Pribadi)
Gambar 3.3 Gelas Ukur 1000 mL
(Koleksi Pribadi)
Gambar 3.4 Timbangan Analitik
(Koleksi Pribadi)
Gambar 3.5 Bak penampung Fluida
(Koleksi Pribadi)
Gambar 3.6 Tangki (Koleksi Pribadi)
Gambar 3.7 Penggaris
(Koleksi Pribadi) Gambar 3.8 Corong
(Koleksi Pribadi)
Gambar 3.9 Stopwatch (Koleksi Pribadi)
Gambar 3.10 Air (Koleksi Pribadi)
Gambar 3.11 Oli (Koleksi Pribadi)
2.2 Langkah Kerja
Gambar 3.12 Menyiapkan alat dan bahan (Koleksi Pribadi)
Gambar 3.13 Mengukur diameter lubang (Koleksi Pribadi)
Menyiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan.
Mengukur diameter lubang pada bagian bawah tangki.
Gambar 3.14 Menuang fluida
(Koleksi Pribadi)
Menuang fluida ke dalam tangki dan menahan lubang yang berada di bagian bawah tangki.
Gambar 3.15 Mengukur tinggi fluida (Koleksi Pribadi)
Mengukur tinggi fluida.
Gambar 3.16 Melepas penahan lubang (Koleksi Pribadi)
Melepas penahan lubang untuk mengosongkan tangki dan menghitung waktu yang dibutuhkan fluida untuk mengosongkan tangki.
Gambar 3.17 Menambahkan fluida
(Koleksi Pribadi)
Memasukkan kembali fluida di dalam bak penampung ke dalam tangki, dan menambahkan 1 liter fluida ke dalam tangki. Melakukan praktek yang sama sebagai pembanding.
Gambar 3.18 Melakukan praktek ulang dengan air
(Koleksi Pribadi)
Melakukan praktek yang sama dengan fluida yang berbeda (air).
BAB III ISI
3.1 Perhitungan Diketahui :
➢ Oli
V1 = 1000 ml V2 = 2000 ml
t1 = 68 s t2 = 105 s
h1 = 3,9 cm h2 = 7,7 cm
d Lubang Oli = 0,738 cm g = 980 cm/s2
➢ Air
V1 = 1000 ml V2 = 2000 ml
t1 = 92 s t2 = 78 s
h1 = 4,1 cm h1 = 8,2 cm
d Lubang Air = 0,738 cm g = 980 cm/s2 Ditanya :
1. Luas Penampang (A)
2. Kecepatan (ν)
3. Tteori
4. % Kesalahan Jawab :
1. Luas Penampang (A)
➢ Aoli = 3,14 × 0,3692
= 0,427 cm2
➢ Aair = 3,14 × 0,3692
= 0,427 cm2 A = π ×r2
2. Kecepatan (ν)
➢ Oli = ν1 = √2 × 980 × 3,9 = 87,429 cm/s
ν2 = √2 × 980 × 7,7 = 122,849 cm/s
➢ Air = ν1 = √2 × 980 × 4,1 = 89,643 cm/s
ν2 =√2 × 980 × 8,2 = 126,775 cm/s
3. tteori
➢ Oli = tteori 1 = 1000
0,427 × 87,428
= 26,786 cm/s
tteori 2 = 2000
0,427 × 122,849
= 38,126 cm/s
➢ Air = tteori 1 = 1000
0,427 × 89,643
= 26,124 cm s⁄ tteori 2 = 2000
0,427 × 126,775
= 36,946 cm/s
4. % Kesalahan
➢ Oli = % Kesalahan1 =
|
26,786 - 6826,786
×100 %|
= 153,869 % % Kesalahan2 =
|
38,126 - 10538,126
×100 %|
= 175,402 % ν = √2 × g × h
tteori
=
V fluidaA ×ν
% Kesalahan = |tteori - tPercobaan
tteori ×100 %|
➢ Air = % Kesalahan1 =
|
26,124 - 5226,124
×100 %|
= 99,050 % % Kesalahan2 =
|
36,946 - 7836,946
×100 %|
= 111,118 %
3.2 Pembahasan
Praktikum acara ketiga mekanika fluida membahas mengenai Efllux Time.
Seperti yang diketahui bahwa eflux time merupakan waktu yang diperlukan dalam penurunan cairan dari sebuah tangki dengan ketinggian tertentu melalui pipa vertikal pada dasar tangki, yang terjadi akibat dari gaya beratnya sendiri. Tujuan dari praktikum ini untuk memahami konsep pengosongan tangki dan menganalisis faktor yang mempengaruhi efflux time. Fluida yang digunakan pada percobaan ini menggunakan empat sampel, yaitu dua sampel air dan dua sampel oli dengan volume, massa fluida dan tpercobaan tiap sampel berbeda-beda. Dalam melakukan percobaan, nilai diameter lubang 0,738 cm, kecepatan gravitasi 980,000 cm/s2. Luas penampang pada lubang tangki sebagai keluarya fluida memiliki luas 0,427 cm2.
Hasil perhitungan perocobaan pada fluida air 1L memiliki Ketinggian pada tangki yaitu 4,1 cm, sehingga kecepatan fluida untuk mengosongkan tangki air 1L yaitu 89,643 cm/s. Dari hasil perbandingan volume dengan luas penampang lubang dan kecepatan fluida ini, didapatkan tteori 26,124 cm/s. Dengan membandingkan teori dengan percobaan didapatkan persen kesalahan sebesar 99,050%. Pada percobaan fluida air 2L, memiliki memiliki Ketinggian pada tangki yaitu 8,2 cm, sehingga kecepatan fluida untuk mengosongkan tangki air 2L yaitu 126,775 cm/s. Perhitungan tteori didapatkan waktu 36,946 s. Schingga dari perbandingan tteori dengan tpercobaan didapatkan persen kesalahan sebesar 111,118 %. Percobaan berikutnya yaitu perhitungan fluida oli. Pada oli 1L memiliki Ketinggian oli pada tangki yaitu 3,9 cm. Nilai ketinggian ini dapat mengukur kecepatan aliran fluida oli, sehingga didapatkan nilai 87,429 cm/s. Dari hasil perbandingan volume dengan luas penampang lubang dan kecepatan fluida ini, didapatkan tteori 26,786 s. Sehingga, perhitungan persen kesalahan yang didapat sebesar 153,869%. Percobaan terakhir yaitu pada fluida oli 2L, didapatkan Ketinggian fluida dalam tangki 7,7 cm, sehingga kecepatan aliran fluida oli 2L keluar tangki yaitu 122,849 cm/s. Perhitungan hasil perbandingan volume dengan luas penampang lubang dan kecepatan fluida ini, didapatkan tteori 38,126 s.
Dengan membandingkan tteori dengan percobaan didapatkan persen kesalahan sebesar 175,402 %. Dari hasil perhitungan ini, dapat didentifikasikan bahwa jenis fluida yang sama tetapi memiliki volume yang berbeda, dapat menghasilkan
perhitungan yang berbeda pula. Hal tersebut, dikarenakan faktor-faktor yang mempengaruhinya.
Hasil perhitungan yang telah dilakukan, dapat dianalisis keterkaitan dari tiap faktor dan gaya yang bekerja dalam percobaan efflux time. Yang pertama dari diameter lubang untuk mengalirkan fluida. Hal tersebut dapat mempengaruhi kecepatan fluida untuk mengosongkan fluida pada tangki. Yang kedua, faktor ketinggian berkaitan dengan banyak volume yang akan diujikan dan luas penampang tangkinya. Ketinggian fluida dapat mempengaruhi debit keluarnya fluida oleh gaya berat, dimana semakin tinggi ketinggian fluida maka semakin besar tekanannya. Hal itu dapat mempengaruhi faktor ketiga dan keempat, yaitu lama waktu pengosongan dan kecepatan fluida mengosongkan tangki. Keterkaitan ini karena dari besarnya tekanan maka kecepatan fluida mengosongkan tangki menjadi lebih cepat, tetapi dengan volume yang lebih banyak memerlukan waktu yang lebih untuk pengosongan tangki. Dengan bertambahnya kecepatan aliran fluida, waktu mengosongkan tangki menjadi lebih cepat. Faktor yang terakir yaitu luas penampang, yang berkaitan dengan debit air saat mengosongkan tangki.
Pada hasil perhitungan ini, dapat dibandingkan antara fluida oli dengan air.
Secara keseluruhan, hasil perhitungan berbeda karena perbedaan volume. Namun, pada perhitungan % kesalahan, fluida oli memiliki nilai lebih tinggi. Hal tersebut menunjukkan bahwa fluida air lebih cepat habis dari pada fluida oli dikarenakan oli lebih kental dibandingkan dengan air. Kekentalan atau viskositas ini berpengaruh terhadap kecepatan fluida mengosongkan tangki, karena sifat cairannya yang berhubungan dengan hambatan untuk mengalir. Oli memiliki nilai viskositas lebih tinggi, sehingga terjadi gaya friksi (gesekan) antara oli dan wadah.
Waktu percobaan tidak selalu benar karena banyak faktor yang mempengaruhi dan menyebakan waktu pengosongan tangki menjadi melambat, salah satunya human error, yakni saat waktu mulai maupun pemberhentian pada stopwatch tidak tepat. Selain itu, juga dapat diakibatkan dari alat-alat yang tidak memenuhi standar yang pada percobaan.
Presentase kesalahan yang meroukan perbandingann antara selisi waktu pada teori merupakan salah satu tolak ukur tingkat akurasi percobaan. Apabila nilai presentase kesalahan semakin besar maka tingkat akurasi dari percobaan semakin kurang akurat, hal tersebut disebabkan karena selisih waktu teori dan waktu
percobaan cukup besar. Namun apabila presentase kesalahan kecil, maka tingkat akurasi dari percobaan semakin akurat. Sedangkan waktu teoritis adalah waktu yang didapat dari hasil pembagian antara volume fluida dengan perkalian luas penampang dan kecepatan pengosongan tangki.
Dalam Mulyani dkk, (2020) konsep dari efflux time dalam pengaplikasiannya terhadap Teknik Lingkuangan dapat menjadi acuan dalam mengetahui waktu yang dibutuhkan untuk mengosongkan suatu fluida dengan ketinggian tertentu ke saluran yang menuju ke tangki lain. Dari hal tersebut, dapat dibandingkan kepekatan air dan minyak maupun fluida lainnya yang mempengaruhi kecepatan dan waktu pengosongan tangki. Salah satunya berupa sistem saluran cairan limbah di penyimpanan IPAL. Efflux time juga dapat digunakan untuk memprediksi debit aliran agar tidak terjadi kecelakaan kerja akibat debit dan tekanan air yang terlalu tinggi. Jika tekanan didalam fluida tinggi maka dapat menyebabkan tangki ataupun selang yang menjadi tempat fluida keluar pecah. Dari efflux time ini dapat menghemat biaya produksi juga.
BAB IV PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil percobaan yang dilakukan pada acara 3 mengenai efflux time, dapat disimpulkan bahwa Pada percobaan kali ini menggunakan.
4.2 Saran
Beberapa hal yang dapat dilakukan untuk meminimalisir kesalahan atau ketidakakuratan pengambilan data pada praktikum acara 2 kali ini adalah : 1. Sebaiknya pengambilan data dilakukan dengan lebih teliti dan hati-hati
supaya hasil perhitungannya memiliki akurasi yang tinggi.
2. Sebaiknya di tingkatkan faktor-faktor yang dapat mempengaruhi percobaan, seperti disamakan memastikan dengan jelas sudut kemiringannya dan ketinggian tiap fluidanya.
DAFTAR PUSTAKA
Irawan, Agus Bambang.2023. Buku Panduan Praktikum Mekanika Fluida.
Yogyakarta : Teknik Lingkungan UPN “Veteran” Yogyakarta.
Masnan dan Aulia, Ravina, 2019. Pengarah Diameter Orrifice, Jenis Pemasangan Tangki, dan Ketinggian Fluida Terhadap Debit Fluida dan Waktu Pengosongan Tangki. Jurnal Dinamika Proses, 17 B, 1-5.
Rasagama, I. G. 2020. Menerapkan Konsep versi Anderson untuk Merumuskan Persamaan Laju Aliran Representatif dalam Desain Peralatan Praktikum Dinamika Fluida Sederhana (Studi Awal Pengembangan Modal). Jurnal Pendidikan Fisika Tadulako, 8(2), 1-10.
Rasagama, I. G.,dkk. 2016. Keterpakaian Konsep Hukum Bernoulli Dan Desain Eksperimennya Di Dalam Fisika Terapan Prodi Rekayasa Polban. Jurnal Prosiding
Seminar Nasional Fisika: Volume V , 29-34.
Subbarao, CH. V., dkk. 2012. Review on EMux Time. Jurnal Chemmical Sei.10(3), 1255-1270.|
Syukran. 2009. Buku Ajar Mekanika Fluid. Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Lhoksumawe. Lhoksumawe..
