NAMA : Akbar Qa’adry RambeNIM : 1005106010030

HEAD LOSS MINOR

Head loss adalah kehilangan energi mekanik persatuan massa fluida. Sehingga

satuan Head loss adalah satuan panjang yang setara dengan satu satuan energi yang

dibutuhkan untuk memindahkan satu satuan massa fluida setinggi satu satuan panjang

yang bersesuaian. Head loss terbagi 2 yaitu : head loss mayor dan head loss minor.

Akan tetapi yang dibahas untuk paper ini adalah head loss minor. Yang mana head

loss minor terbagi atas :

1. Kehilangan aliran fluida pada belokan (elbow).

2. Kehilangan aliran fluida pada sambungan pipa.

3. Kehilangan aliran fluida pada kran.

4. Kehilangan aliran fluida pada pembesaran pipa.

5. Kehilangan aliran fluida pada pengecilan pipa.

1. Kehilangan Aliran Fluida Pada Belokan (Elbow).

Pada belokan pipa terjadi penurunan tekanan (pressure drop) yang lebih besar

daripada pipa lur us untuk panjang yang sama. Semakin besar Δp 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. Dalam studi experiment ini diteliti salah satu cara untuk

mengurangi pressure drop akibat terjadinya vortex tersebut, yaitu denganpemasangan

suatu alat pengkondisi aliran berupa tube bundle dengan jarak tertentu pada bagian

hilir belokan. Terkait dengan fluida, viskositas mempunyai peranan yang penting.

Viskositas juga sangat berkaitan dengan bilangan Reynolds.

ϑ= μρ

Dimana:

ϑ = viskositas kinematik (m2/ s)

μ = viskositas dinamik (N.s/ m2)

ρ = densitas atau massa jenis (kg/m3)

Re = ρ .V.D = V.D

μ ϑ

dimana :

V = kecepatan rata-rata aliran dalam pipa (m/s)

D = diameter pipa (m)

ϑ = viskositas kinematik (m2/s)

μ = viskositas absolut/dinamik (N.s/ m2)

ρ = densitas (kg/m3)

Dengan diketahuinya Re jenis aliran fluida dapat ditentukan laminer atau

turbulen. Dalam aliran laminer kerugian tekanan pada aliran sebanding dengan

kecepatan fluida, tetapi untuk aliran turbulen kerugian tekanan sebanding dengan

kecepatan fluida pangkat 1,7-2,0. Masalah kerugian tekanan dapat dilihat pula pada

persamaan Bernoulli. Persamaan Bernoulli untuk fluida sesungguhnya

menggambarkan keseimbangan energi, dengan mengikutsertakan kerugian-kerugian

energi yang terjadi di dalam persamaan tersebut.

Z1 + P 1ρ . g + α1

Vm₁ ²2 . g = Z2 +

P 2ρ . g + α2

Vm₂²2. g + ∑ h

Pada persamaan ini ditampilkan head loss (Σh) karena pada fluida real terjadi

kehilangan energi dan juga α yang menyatakan koefisien distribusi kecepatan, karena

distribusi kecepatan pada fluida sesungguhnya tidak seragam. Belokan pipa

menyebabkan hilangnya energi pada aliran yang cukup besar, hal ini dikarenakan

pada belokan terjadi pemisahan aliran dan turbulensi. Kerugian pada belokan semakin

meningkat dengan bertambah besarnya sudut belokan. Sudut belokan adalah sudut

antara saluran arah masuk aliran terhadap negatif saluran arah keluar aliran. Losses

yang terjadi pada belokan disebabkan oleh adanya aliran sekunder (twin eddy/pusaran

ganda). Ketika fluida bergerak pada belokan pipa, muncul gaya sentrifugal yang

bekerja pada partikel-partikel fluida. Gaya sentrifugal yang terjadi sebanding dengan

kuadrat kecepatan fluida.

Karena kecepatan fluida yang tidak seragam, semakin besar mendekati pusat

dan semakin mengecil mendekati dinding, maka gaya sentrifugal yang bekerja pada

tengah arus jauh lebih besar daripada gaya sentrifugal pada lapisan batas. Akibatnya

muncul vortex atau swirl yang menyebabkan rotasi fluida dan menghasilkan aliran

sekunder. Flow conditioner adalah suatu alat yang dapat mengurangi gangguan-

gangguan yang terjadi pada aliran pada suatu instalasi perpipaan sehingga dapat

mengurangi turbulensi. Flow conditioner mempunyai kemampuan untuk mengisolasi

ganguangangguan aliran yang disebabkan oleh belokan, katup, perubahan luas

penampang, dan orifice, dengan cara menghilangkan swirl atau vortex.Tube bundle

adalah salah satu jenis flow conditioner yang terdiri dari kumpulan tabung-tabung

yang diikat menjadi satu yang dipasang pada penampang melintang di dalam pipa.

Tube bundle menghasilkan profil aliran seperti peluru tumpul dengan kecepatan pada

pusat aliran 15% lebih besar daripada kecepatan rata-rata aliran. Tube bundle

merupakan flow conditioner yang dapat secara efektif menghilangkan swirl/vortex

pada aliran lebih besar daripada flow conditioner jenis lainnya.

2. Kehilangan Aliran Fluida Pada Sambungan Pipa.

Ada berbagai macam faktor yang mempengaruhi hilangnya energi di dalam

pipa Jenis-jenis sambungan ikut mempengaruhi hilangnya energi pada pipa. Dengan

adanya sambungan dapat menghambat aliran normal dan menyebabkan gesekan

tambahan. Pada pipa yang pendek dan mempunyai banyak sambungan, fluida yang

mengalir di dalamnya akan mengalami banyak kehilangan energi.

Dalam sistem pipa salah satu konstruksinya adalah menggunakan sambungan

yang berfungsi untuk membelokan arah aliran fluida ke suatu tempat tertentu. Salah

satu efek yang muncul pada aliran ketika melewati suatu sambungan yang berkaitan

dengan pola aliran adalah adanya ketidakstabilan aliran atau fluktuasi aliran.

Fluktuasi aliran yang terjadi terus menerus pada belokan pipa akan memberikan

beban impak secara acak pada sambungan tersebut. Akibat pembeban impak secara

acak yang berlangsung terus menerus bisa menyebakan getaran pada pipa.

Pada sambungan pipa bekerja gaya yang disebabkan oleh aliran zat cair yang

berbelok, disamping berat pipa dan isinya.

1. Cara Penyambungan Pipa

Penyambungan tersebut dapat dilakukan dengan :

a. Pengelasan

Jenis pengelasan yang dilakukan adalah tergantung pada jenis pipa dan

penggunaannya, misalnya pengelasan untuk bahan stainless steel menggunakan las

busur gas wolfram, dan untuk pipa baja karbon digunakan las metal.

b. Ulir (threaded)

Penyambungan ini digunakan pada pipa yang bertekanan tidak terlalu tinggi.

Kebocoran pada sambungan ini dapat dicegah dengan menggunakan gasket tape pipe.

Umumnya pipa dengan sambungan ulir digunakan pada pipa dua inci ke bawah.

c. Menggunakan Flens (flange)

Kedua ujung pipa yang akan disambung dipasang flens kemudian diikat

dengan baut.

3. Kehilangan Aliran Fluida Pada Kran Pipa.