head kerugian gesak

I. PENDAHULUAN


A. Latar Belakang

Head kerugian adalah untuk mengatasi kerugian-kerugian yang terdiri atas head kerugian gesak didalam pipa-pipa, dan head kerugian didalam belokan-belokan, reduser, katup-katup, dsb. Dalam keadaan turbulen, peralihan atau laminar untuk aliran dalam pipa (saluran tertutup), telah dikembangkan rumus Darcy Weisbach yaitu sebagai berikut:
Hf = f x (l x v2) / (D x 2g)
Dimana: hf = kehilangan energi akibat gesekan
F = faktor gesekan
L = panjang pipa (m)
V = percepatan gravitasi (m/s2)
D = diameter pipa (m)

Nilai f dipengaruhi bilangan reynold (Re) dan kekasaran relatif dinding pipa (e/d). Untuk menetapkan nilai f, harus diperhatikan kondisi berikut :
1. Jika Re < f =" 64"> 2100, alirannya disebut “hydraulically smooth” atau “turbulent smooth”.
3. kalau Re > 4000 atau e/d besar, alirannya disebut aliran turbulent rought
4. Jika aliran berada antara kondisi 2 dan 3 maka aliran tersebut disebut aliran transisi.


Berdasarkan kondisi diatas, nilai f ditetapkan dengan rumus yang sesuai dengan jenis aliran seperti pada tabel berikut:
Tabel 1. Rumus penetapan f berdasarkan jenis aliran fluida.

Jenis aliran Rumus penetapan f Kisaran Re
1. Laminar 64 / Re Re <2100 f =" 0,361" f =" 1,14">4000
3. Transisi 1/f = 1,14 – 2 log10 (e/d +9,35/(Re Öf) Re >4000
4. Hydroulically tough atau wholly rough 1/f = 1,14 + 2 log10 (D/e)

Nilai koefisien f juga dpat diperoleh dengan menggunakan diagram Moody atau secara empiris dengan formula darcy dan Hazen William.
Persamaan Manning
Hf = 10,29 n2 Q2 / d5,333
Persamaan Hazen – William
Hf = 10,7 l Q1,852 / (CHW1,852 x d4,87)
Dimana n = koefisien manning
CHW = koefisien Hazen.
Untuk jenis pipa PVC koefisien Hazen sebesar 150 dan koefisien Manning sebesar 0,008.

B. Tujuan

Tujuan dari praktikum adalah menghitung kehilangan head aliran pada pipa (hf).



II. TINJAUAN PUSTAKA

Kerugian head akan menjadi semakin tinggi akibat adanya separasi dan turbulensi yang aktif, akan tetapi untuk aliran kurvalinier tanpa separasi seperti pada peralihan batas saluran yang tidak mendadak atau pada aliran disebuah bendungan atau air terjun, maka rugi head kecil dapat diabaikkan. Oleh manning telah dibuat rumus untuk menentukan kerugian head yaitu:
Hf = 10,29 n2 Q2 / d5,333
Dimana penentuan harga n Manning yang teliti tergolong sangat sulit karena harga itu bergantung pada kekasaran permukaan, tumbuhan didasar saluran, ketidakteraturan saluran, kelurusan saluran pengendapan dan pengikisan, obstruksi, ukuran dan bentuk saluran, tinggi permukaan air dan debitnya, perubahan-perubahan musiman serta bahan endapan yang dibawa oleh arus.
Head kerugian adalah untuk mengatasi kerugian-kerugian yang terdiri atas head kerugian gesak didalam pipa-pipa, dan head kerugian didalam belokan-belokan, reduser, katup – katup, dsb. Dalam keadaan turbulen, peralihan atau laminar untuk aliran dalam pipa (saluran tetutup), telah dikembangkan rumus Darcy Weisbach yaitu sebagai berikut:
Hf = f x (l x v2) / (D x 2g)
Dimana: hf = kehilangan energi akibat gesekan
F = faktor gesekan
L = panjang pipa (m)
V = percepatan gravitasi (m/s2)
D = diameter pipa (m)
Nilai f dipengaruhi bilangan reynold (Re) dan kekasaran relatif dinding pipa (e/d). Untuk menetapkan nilai f, harus diperhatikan kondisi berikut :
1. Jika Re < f =" 64"> 2100, alirannya disebut “hydraulically smooth” atau “turbulent smooth”.
3. Jika Re > 4000 atau e/d besar, alirannya disebut aliran turbulent rought.
4. Jika aliran berada antara kondisi 2 dan 3 maka aliran tersebut disebut aliran transisi.
Berdasarkan kondisi diatas, nilai f ditetapkan dengan rumus yang sesuai dengan jenis aliran seperti pada tabel berikut:
Tabel 1. Rumus penetapan f berdasarkan jenis aliran fluida.

Jenis aliran Rumus penetapan f Kisaran Re
1. Laminar 64 / Re Re <2100 f =" 0,361" f =" 1,14">4000
3. Transisi 1/f = 1,14 – 2 log10 (e/d +9,35/(Re Öf) Re >4000
4. Hydroulically tough atau wholly rough 1/f = 1,14 + 2 log10 (D/e)


III. METODOLOGI

A. Alat

Alat yang digunakan pada praktikum kali ini adalah:
1. Selang
2. Penggaris
3. Stop watch (Handphone)
4. Alat penguji
5. Tempat penampung air
6. Jangka sorong

B. Bahan

Bahan yang digunakan pada praktikum ini adalah:
1. Air
2. Tinta

C. Prosedur kerja

Langkah-langkah yang dilakukan dalam praktikum ini adalah:
1. faktor gesek pada masing-masing aliran dihitung
2. Hasil perhitungan pada praktikum kedua kerugian head aliran dihitung pada pipa lurus (hf).


IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil

d = 2 cm = 0,02 m
D = 12 cm = 0,12 m
L = 1 m
Perhitungan
·

fe = 2,086
·


Hf = 28,89 m



B. Pembahasan

Head kerugian adalah untuk mengatasi kerugian-kerugian yang terdiri atas head kerugian gesak didalam pipa-pipa, dan head kerugian didalam belokan-belokan, reduser, katup-katup, dsb. Kerugian head bisa disebabkan oleh kekasaran permukaan, tumbuhan didasar saluran, ketidakteraturan saluran, kelurusan saluran pengendapan dan pengikisan, obstruksi, ukuran dan bentuk saluran, tinggi permukaan air dan debitnya, perubahan-perubahan musiman serta bahan endapan yang dibawa oleh arus.


Dari pengujian yang kami lakukan nilai f yang dihasilkan sangatlah kecil. Standar untuk nilai f pada masing-masing aliran dapat dilihat sebagai berikut:
1. Jika Re < f =" 64"> 2100, alirannya disebut “hydraulically smooth” atau “turbulent smooth”.
3. Jika Re > 4000 atau e/d besar, alirannya disebut aliran turbulent rought.
4. Jika aliran berada antara kondisi 2 dan 3 maka aliran tersebut disebut aliran transisi.
Untuk menghitung nilai f dapat disesuaikan dengan masing-masing kriteria untuk mencari nilai f adalah

Jenis aliran Rumus penetapan f Kisaran Re
1. Laminar 64 / Re Re <2100 f =" 0,361" f =" 1,14">4000
3. Transisi 1/f = 1,14 – 2 log10 (e/d +9,35/(Re Öf) Re >4000
4. Hydroulically tough atau wholly rough 1/f = 1,14 + 2 log10 (D/e)

Penurunan head untuk aliran laminar dinyatakan dengan persamaan poiseulli yaitu
Head turun = 32(kekentalan m) (panjang L m) (kecepatan rata-rata V)
(berat satuan rg)(garis tengah d m)2

Head kerugian dapat dikarenakan oleh faktor gesekan pada pipa. Head kerugian yang lain bisa antara lain dapat berasal dari sambungan pipa, lurus tidaknya pipa, belokan pipa, pemasangan kran, dan lain sebagainya.
Nilai Re yang dihasilkan pada percobaan 1 sampai 4 maka dapat disimpulkan bahwa aliran tersebut adalah aliran laminar sehingga untuk mencari f harus menggunakan rumus
f = 64 / Re.



Pengujian yang telah dilakukan didapatkan Nilai fe yang diperoleh dari masing-masing pengujian adalah 2,086 dan Hf = 28,89 m. Semakin kecil nilai f maka nilai hf juga akan semakin kecil. Pada penujian didapatkan aliran laminar, sehingga aliran yang terjadi adalah aliran laminar. Aliran tersebut dapat laminar terus karena bisa dikarenakan oleh adanya gaya gesek pada dinding pipa, adanya belokan pada pipa tersebut, besar kecilnya aliran dalam pipa aliran. Beberapa faktor diatas dapat menyebabkan ketidaksesuaian antara volume yang didapat pada suatu tempat dan waktu yang dibutuhkan.
Debit yang kecil dan arus zat warna bergerak melalui tabung itu menuruti garis lurus, dimana hal tersebut nenunjukan bahwa alirannya laminar. Dengan dinaikannya laju aliran, maka naiklah bilangan reynold, karena konstan dan V berbanding lurus dengan laju aliran. Dengan meningkatnya debit, kita mencapai suatu kondisi saat arus zat warna bergoyang dan kemudian tiba-tiba terurai serta terbaur ke seluruh tabung. Aliran telah berubah menjadi aliran turbulen dengan pertukaran momentumnya yang dahsyat yang telah sepenuhnya mengganggu gerakan teratur aliran laminar. (Victor L Streeter, 1985)
Semakin besar volume tersebut maka waktu bercampur antara air dan tinta dalam pipa saluran akan semakin cepat, begitu pula sebaliknya. Semakin kecil debit aliran yang mengalir pada pipa maka volume yang ditampung akan semakin kecil sehingga waktu yang dibutuhkan dalam pencampuran air dengan tinta akan semakin lambat. Antara debit, volume dan waktu apabila tidak sesuai akan mempengaruhi nilai f dan hf yang tidak signifikan. Sehingga akan terjadi kesalahan aliran dalam fluida.


V. KESIMPULAN


Berdasarkan praktikum yang kami lakukan maka dapat disimpulkan
1. Kerugian aliran dapat dipengaruhi oleh adanya faktor antara lain faktor gesekan, panjang pipa, kecepatan aliran, percepatan gravitasi, diameter pipa.
2. Pengujian aliran yang didapat adalah aliran laminar dengan nilai fe yang kurang dari 2100.
3. Ketidakterpenuhinya syarat untuk menjadi aliran turbulen dapat dikarenakan oleh kecepatan aliran pada pipa, kekurang tepatan waktu antara air pada saat keluar dengan air yang sudah bercampur tinta.



DAFTAR PUSTAKA

Halliday, D & Resnick, R. 1990. Fisika jilid 1. Erlangga. Jakarta.
Ranald, V, GH. 1996. Mekanika Fluida dan Hidraulika edisi Kedua. Erlangga: Jakarta.

Sosrodarsono, Ir. Suyono, Cs. 1985. Hidrologi Untuk Pengairan. Penerbit Pradnya
Paramita. Jakarta.

Suharto. 1991. Dinamika dan Mekanika untuk Perguruan Tinggi. Rineka Cipta. Jakarta.

Sutrisno, 1996. seri fisika dasar. Mekanika. ITB: Bandung.