Upload
tia-setiawan
View
35
Download
3
Embed Size (px)
Citation preview
Analisa pressure drop pada instalasi pipa alat uji rugi-rugi
1,2, Program Studi Teknik Sipil Universitas Pasir Pengaraian Page 45
ANALISA PRESSURE DROP PADA INSTALASI PIPA ALAT UJI RUGI-RUGI ALIRAN
MENGUNAKAN CFD FLUENT 6.0
Sepfitrah1, Yose Rizal
2
Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui besarnya pengaruh geometri komponen pipa dan
kekasaran penampang pipa terhadap kinerja pompa dan pressure drop yang ditimbulkan, kemudian
melakukan simulasi aliran fluida untuk mengetahui rugi-rugi aliran dalam pipa dengan mengunakan program
Computational Fluid Dynamicspaket program FLUENT 6.0.
Metode dan objek yang digunakan dalam penelitian ini merupakan sebuah rangkaian pemipaan
dengan mengunakan berbagai macam jenis komponen pemipaan.Alat ini berupa Instalasi Alat Uji Rugi-Rugi
Aliran yang terdapat di Laboratorium Fenomena Dasar STTP Pekanbaru.
Dari hasil pengujian yang dilakukan secara aktual besarnya debit aliran yang dihasilkan pompa
tampa melakukan pembebanan, apabila terhubung dengan pipe line 1 maksimal 29 l/min dengan putaran
pompa 2812 rpm, dan bila terhubung dengan pipe line 2 debit aliran 35 l/min dengan putaran pompa 2849
rpm.
Kata kunci : Pressure drop, Instalasi pipa, Alat uji rugi-rugi aliran dan Program CFD Fluent 6.0.
Abstract
This study aims to determine the magnitude of the effect of component geometry pipeline and the
pipe roughness on the performance of the pump and the pressure drop caused, then perform simulations to
determine the fluid flow losses in pipe flow by using computational fluid dynamics program FLUENT 6.0
program package.
Methods and objects used in this study is a series of piping by using various types of piping
components. Installation tool is a Loss-Loss Test Equipment Flow Laboratory located in Pekanbaru STTP.
From the results of tests performed in an actual magnitude of the resulting gas flow without doing
the loading, when it is connected to the pipe line 1 maximum of 29 l / min at 2812 rpm rotation pump, and
when connected to the pipe line 2 flow rate 35 l / min with the rotary pump 2849 rpm.
Keywords: Pressure drop, pipe installation, test equipment losses flow and CFD program Fluent 6.0.
1. PENDAHULUAN
Pompa sentrifugal merupakan merupakan
jenis pompa yang paling banyak digunakan,
karena daerah operasinya yang luas dari tekanan
rendah sampai tekanan tinggi. Efisiensi dari
performa pompa akan tercapai maksimal apabila
desain atau perancangan sistem instalasi
pemipaannya dilakukan dengan cermat dan tepat.
Salah satu gangguan atau hambatan yang sering
terjadi dan tidak dapat diabaikan pada aliran yang
menggunakan pipa adalah kehilangan energi
akibat gesekan (mayor losses) dan minor losses
(adanya perubahan arah, perubahan penampang
serta gangguan-gangguan lain yang mengganggu
aliran normal).
Secara langsung distribusi dan aliran fluida
di dalam instalasi pipa tidak dapat diamati.Hal ini
menimbulkan kesulitan dalam menganalisanya.
Untuk itu perlu dilakukan sebuah simulasi yang
mendekati kondisi aktual aliran fluida di dalam
instalasi pemipaan tersebut.Simulasi yang umum
digunakan adalah menggunakan perangkat lunak
komputer CFD (Computational Fluid
Dynamics).
Alat uji rugi-rugi aliran yang terdapat pada
laboratorium fenomena dasar mesin jurusan
teknik mesin, STT Pekanbaru, digunakan sebagai
objek penelitian. Pada alat ini terpasang
komponen-komponen pemipaan yang biasa
diaplikasikan di industri maupun rumah tangga.
Diketahui adanya kehilangan energi disepanjang
line pipa alat uji rugi-rugi aliran ini,
mengakibatkan debit aliran yang berbeda dengan
spesifikasi pompanya.Spesifikasi pompa yang
digunakan dalam alat uji ini adalah 43 L/min
(kapasitas maksimum) akan tetapi kapasitas
maksimum yang dapat dialirkan pompa setelah
Page 46 JURNAL APTEK Vol. 5 No. 1Januari2013
dihubungkan dengan instalasi pipa adalah sebesar
29L/min.
Hukum kontinuitas mengatakan “Fluida
yang mengalir melalui suatu penampang akan
selalu memenuhi; laju massa fluida yang masuk
akan selalu sama dengan laju massa fluida
yang keluar”. Adanya perubahan debit yang
dihasilkan pompa tersebut, maka perlu dilakukan
analisa fenomena aliran fluida pada alat uji
tersebut.
Dalam hal ini, penulis melakukan suatu
penelitian kinerja pompasentrifugal terhadap
pressure dropmengunakan metode penelitian
pengujian aktual dan perbandingan dengan
melakukan simulasi aliran dalam pipa
menggunakan program Computational Fluid
Dynamics, dengan paket program FLUENT 6.0.
Penelitian ini bertujuan:
1. Mengetahui besarnya pengaruh geometri
komponen dan penampang pipa terhadap
kinerja pompa dan pressure drop yang
ditimbulkan.
2. Melakukan simulasi aliran fluida untuk
mengetahui rugi-rugi aliran dalam pipa
dengan mengunakan program Computational
Fluid Dynamics paket program FLUENT 6.0
3. Mengetahui karakteristik aliran, khususnya
visualisasi jejak aliran dan distribusi tekanan
statis di dekat dinding pipa.
4. Membandingkan akurasi simulasi CFD yang
dilakukan dengan kondisi aktual hasil
pengujian langsung pada objek penelitian.
Aliran Fluida Dalam Pipa
Pipa adalah saluran tertutup yang
biasanya berpenampang lingkaran yang
digunakan untuk mengalirkan fluida.Apabila zat
cair di dalam pipa tidak penuh, maka aliran
termasuk dalam aliran saluran terbuka.Menurut
Hukum Reynolds Aliran terdiri dari:
1. Aliran lancar (steady)yang disebut dengan
aliran laminar.
2. Aliran bergejolak (berfluktuasi) yang
disebut dengan aliran Tubulen.
Antara aliran laminar dengan turbulen
disebut aliran transisi. Yang mempengaruhi aliran
dalam pipa antara lain : kekasaran dinding pipa,
bilangan Reynolds (Re), fluktuasi kecepatan
masuk (Head kecepatan).
Bilangan Reynolds
Reynolds menyimpulkan bahwa jenis aliran
tergantung pada; kecepatan aliran fluida rata-rata,
diameter pipa, viskositas fluida dan densitas
fluida. Eksperimen Reynolds digabungkan
menjadi suatu bentuk tak berdimensi yang
dinamakan sebagai Bilangan Reynolds (Re):
dvRe ……………...….........(1)
Dimana :
v =Kecepatan rata aliran fluida
(m/s)
d = Diameter pipa (m)
= Viskositas kinematik (kg m2/s)
Persamaan Kontinuitas
Fluida yang mengalir melalui suatu
penampang akan selalu memenui hukum
kontinuitas yaitu laju massa fluida yang masuk
masuk akan selalu sama dengan laju massa fluida
yang keluar keluar. Persamaan kontinuitas
dituliskan sebagai berikut :
222111 VAVA = tetapan
Untuk fluida–fluida compresibel dan bila
21 untuk semua maksud, persamaan
menjadi:
………..….........…(2)
…….…………………...............……(3)
(Mekanika Fluida jilid I Bruce R Munson hal 141)
Dimana :
Q = Debit aliran (m3/s).
V =Kecepatan aliran(m/s).
A =Luas penampang (m2).
= , d = inside diameter pipa
(m)
Persamaan Bernoulli
Persamaan bernauli adalah:
……...........(4)
( Mekanika fluida, UIR Pers , Hal 66 )
Dimana:
P =Tekanan (N/m2).
= Massa jenis (Kg/m3).
g = Gaya grafitasi (m/s).
2211 vAvAQ
Analisa pressure drop pada instalasi pipa alat uji rugi-rugi
1,2, Program Studi Teknik Sipil Universitas Pasir Pengaraian Page 47
V = Kecepatan (m/s).
Z =Ketinggian permukaan (m).
H = Head losses sistim (m).
Pressure drop
Pressure drop adalah perbedaan tekanan
antara dua titik maupun ketinggian yang berbeda
dalam suatu cairan dapat dihitung dengan
mengunakan persamaan :
……….......................(7)
(Uir pers, mekanika fluida hal 15)
Dimana :
P2-P1= Perbedaan tekanan (Pa)
= Satuan berat cairan (N/m3)
= Perbedaan ketinggian (m)
Jika berada pada satu titik di permukaan bebas
cairan dan (h) positif kearah bawah, maka :
……………………….......................(8)
(UIR pers, mekanika fluida hal 15)
Sistim Pemipaan
Sistem pemipaan digolongkan atas; pipa,
fittings, katup dan misselenius (perlengkapan
khusus).Rugi-rugi aliran (head losses)dalam pipa
terdiri atas kerugian gesekan terhadap kekasaran
penampang pada dinding pipa, dan kerugian yang
diakibatkan pengunaan komponen pemipaan
seperti elbow, reduser, valve, dan lain-lain. Rugi-
rugi aliran ini dapat disebut dengan rugi-rugi
head.
Pemodelan Aliran
Model aliran pada pipa alat uji rugi-rugi
aliran terdiri dari pipa DN 25, DN 20 dan DN 15
yang mana pada instalasi pemipaan tersebut
dijumpai beberapa macam pengunaan komponen-
komponen pemipaan. Permodelan instalasi
rangkaian pipa alat uji rugi-rugi aliran seperti
terlihat pada gambar dibawah ini.Permodelan
menggunakan software CAD (Computer Aided
Design) Pro-Engineer.
Instalasi pipe line 1 Instalasi pipe line 2
Gambar 1.Instalasi pipe line alat uji rugi-rugi aliran.
Gambar 2. Model geometri instalasi pipeline 1
simulasi
Untuk mendapatkan hasil yang optimal maka,
proses simulasi dan percobaan pengukuran
dilakukan pada salah satu segmen yaitu pada
segmen line pipa 3 alat uji rugi-rugi aliran seperti
terlihat pada gambar dibawah ini :
Page 48 JURNAL APTEK Vol. 5 No. 1Januari2013
Gambar 3.Line pipa3 alat uji rugi-rugi aliran
Gambar 4. Model geometri pada line pipa 3
simulasi
Penggunaan CFD Fluent (Simulasi Komputer)
Akurasi hasil simulasi dengan software
CFD tergantung pada source code
software,pemahaman fenomena fisik yang ada,
penentuan syarat batas yang sesuai dan
pemilihanmetode diskretisasi. Tiap-tiap solver
software CFD berisi gabungan dari beberapa
metode numerik yang berbeda-beda dengan
tingkat akurasi yang berbeda pula. Karena
itudiperlukan proses validasi software untuk
mengetahui tingkat akurasi software
dalammemprediksi aliran fluida.
Dalam penggunaan fluent untuk
mensimulasikan aliran dalam pipa, ada beberapa
tahapan yang harus dilakukan dalam untuk
mengetahui karakter aliran dalam pipa, mulai dari
permodelan kondisi aliran air, penetapan grid
berupa bentuk elemen hingga yang digunakan
pada model (meshing), pengujiaan mesh,
penerapan kondisi batas dengan penentuan
volume maupun permukaan model sebagai
saluran masuk dan keluar, tekanan akhir, dan
batas kesimetrisan model. Selanjutnya dilakukan
proses iterasi dengan menggunakan program
Fluent, hasil akhir dari simulasi yang dihasilkan
fluent adalah berupa grafik, plot, gambar dll.
Untuk melakukan proses simulasi tersebut
dilakukan dengan mengunakan dengan alur
seperti diagram alir dibawah ini
T
i
d
a
k
Gambar 3. Diagram alir simulasi aliran
Perangkat lunak CFD yang
digunakan dalam penelitian numerik adalah
program Fluent 6.0.
2. METODE PENELITIAN
a. Proses penelitian
Proses penelitian ini dilakukan dengan
mengunakan diagram alir dibawah ini :
CAD(Computer AidedDesign)
Model Format :iges
Gambit
Meshing
Kondisi Batas
Model
Proses
NumerikFluent
Penentuan Kondisi Batas
Pemeriksaan
Mesh
Mesh Baik ?
Data Sifat
fisik
Iterasi eror ?
Grafik, plot distribusi tekanan,
head losses,dll
t
i
d
a
k
Data Sifat
fisik
Ya
t
i
d
a
k
Analisa pressure drop pada instalasi pipa alat uji rugi-rugi
1,2, Program Studi Teknik Sipil Universitas Pasir Pengaraian Page 49
Gambar 5. Diagram Alir Penelitian
b. Objek Penelitian.
Dalam penelitian ini alat yang digunakan
merupakan sebuah rangkaian pemipaan dengan
mengunakan berbagai macam jenis komponen
pemipaan. Alat ini berupa Instalasi Alat Uji
Rugi-Rugi Aliranterlihat pada gambar dibawah
ini :
Gambar 6.Rangakaian Instalasi Alat Uji Rugi-rugi
Aliran.
Spesifikasi Komponen Alat Uji Rugi-rugi
Aliran
1. Pompa
Tabel 1. Spesifikasi Pompa Pada Alat
Uji Rugi-Rugi Aliran
Electric Well Pump Model PS-
121 BIT
Power Source
: 220V,50HZ,1
0utPut
:125Watt
Capacity
: Max 43 l/min
Total head
:Max 33m
Suction Lift
: Max 9 m
Rpm 2850
Suction & Discharge
Pipe
25 mm ( )
Strong & Thermally Protected Motor
SHIMIZU
2. Pipa
Pipa yang digunakan adalah pipa
galvanise dengan schedjule 40, dengan
mengunakan diameter nominal pipa 25, 20 dan
15. Untuk ukuran diameter dalam pipa seperti
pada table dibawah ini :
Tabel 2.Data Pipa yang digunakan dalam instalasi alat
uji Rugi-Rugi Aliran
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil simulasi
Setelah proses iterasi mencapai
konvergensi, maka tahap selanjutnya adalah tahap
untuk melihat dan menganalisa hasil simulasi
yang telah dilakukan.
Kecepatan Aliran Dalam Instalasi Pipe Line 1
Dari hasil simulasi diperoleh data kecepatan aliran
dalam pipa min 0,000189 m/s dan max 5,37 m/s.
Hasil simulasi yang diperoleh seperti terlihat pada
gambar berikut ini.
DN OD
(mm)
Thickness
(mm)
I D
(mm)
Schedjule
25 33,401 3,378 26,645 40
20 26,67 2,87 20,93 40
15 21,336 3,113 15,798 40
Finish
Pembahasan
Konvergen
Kesimpulan
Metode pengujian
Start
Studi Literatur
Tahap Persiapan Alat Dan Bahan
Percobaan terukur Simulasi CFD
Ide &gagasan
Tidak
Ya
Page 50 JURNAL APTEK Vol. 5 No. 1Januari2013
Gambar 7. Kontur keceptan aliran instalasi pipe line 1
Gambar 8.Vector pada percabangan A
Jika dilihat dari gambar hasil simulasi diketahui
distribusi kecepatan aliran pada percabangan dan
pertemuan pipa sama besar pada masing-masing
pipa berkisar 0,268 m/s – 0,537 m/s. sementra
pada pipa aliran tunggal terlihat kecepatan aliran
mencapai 1,07 m/s sampai 1,34 m/s pada pipa DN
25 dan 2,47 sampai 2,68 m/s pada pipa DN 15.
Dari gambar profil kecepatan aliran, terjadi
perubahan kecepatan aliran, hal ini merupakan
faktor perubahan penampang yang menyebakan
terjadinya pressure drop.
a. Disrtribusi Pressure Instalasi Pipe Line 1
Bila penggunaan instalasi pemipaan
membutuhkan banyak pengunaan komponen
pemipaan, maka kehilangan energi disepanjang
sistim akan bertambah besar. Hal ini dapat terlihat
pada gambar dibawah ini.
A
Analisa pressure drop pada instalasi pipa alat uji rugi-rugi
1,2, Program Studi Teknik Sipil Universitas Pasir Pengaraian Page 51
Gambar 9.Couturs of static Pressure pipe line 1
Dari gambar terlihat bahwa
distribusi tekanan fluida merata pada
seluruh pipa. Dari hasil iterasi pada pada
instalasi pipe line 1dengan kondisi batas
pressure inlet diperoleh tekanan min -
16555.12 Pa dan tekanan maksimal
177732.8 Pascal. Dari gambar ini besarnnya
penurunan tekanan yang terjadi akibat
penggunaan komponen pipa sangat kecil
akan tetapi merata pada seluruh komponen
pipa, untuk itu seperti yang diutarakan
sebelumnya maka proses simulasi aliran
dalam penulisan skripsi ini difokuskan pada
pipe line 3.
b. Kecepatan Aliran Pada Line Pipa 3 Alat
Uji Rugi-Rugi Aliran
Pada dasarnya aliran fluida selalu mengikuti
bentuk dari tempat dan wadahnya mengalir. Dari
gambar diketahui bahwa kecepatan aliran yang
melalui suatu bidang berubah-ubah melewati
setiap bentuk perubahan penampang yang tegak
lurus terhadap aliran, seperti terlihat pada gambar
berikut ini.
Gambar 10. Kontur kecepatan aliran line pipa 3
Dari gambar diketahui bahwa kecepatan
aliran yang terjadi dalam pipa adalah 0,0017 m/s
– 7,22 m/s. besarnya kecepatan aliran dalam pipa
tidak selamanya tetap pada diameter pipa yang
sama, kecepatan aliran yang terjadi dipengaruhi
atas kontur dan kekasaran permukaan pipa seperti
terlihat gambar elbow 90, kecepatan aliran
bervariasi dari 0,43 m/s- 1,93 m/s, variasi
tersebut mengambarakan bahwa distribusi tekanan
yang terjadi didalam pipa tidak sama. Pada
bagian-bagian tertentu kecepatan aliran akan
menjadi lebih rendah dan pada bagian yang
Page 52 JURNAL APTEK Vol. 5 No. 1Januari2013
lainnya kecepatan aliran akan lebih besar dari
kecepatan rata-rata. Dari gambar tersebut terlihat
bahwa besarnya kehilangan energi pada
pipadipengaruhi oleh kecepatan aliran, semakin
besar kecepatan aliran yang melalui pipa maka
semakin besar kehilangan energi yang
ditimbulkan.
Gambar 11.kontur kecepatan aliran dalam elbow 90
o DN 25
Besarnya perubahan – perubahan
kecepatan aliran menunjukan arah gerakan
fluida yang membentuk garis-garis arus
(vektor) aliran.Arah dari vector yang terjadi
menunjukan pola aliran. Dari gambar
vectorkecepatan aliran yang melalui elbow
terlihat bahwa besar dan ukuran vector aliran
fluida tidak sama besar. Hal ini yang
menyebabkan terjadinya aliran turbulensi
yang lebih besar.
Gambar 12.Vector kecepatan pada elbow 90
0 DN 25
Arah aliran vector yang saling
bertabrakan seperti yang ditujukan pada gambar
memakin besar sementara pada bagian dinding
pipa terlihat ukuran dari besarnya vector lebih
kecil bila dibandingkan dengan vector aliran pada
sisi tengah pipa hal ini memungkinkan terjadinya
aliran diam yang dipengaruhi akibat kekasaran
permukaan pipa. Dari hal tersebut diketahui
bahwa kecepatan aliran yang melalui geometri
pipa dan komponenya tidak sama sama besar,
demikian juga tekanan yang terjadi, bervariasi
disetiap titik-titik tertentu.
c. Distribusi Pressure Pada Line Pipa 3
Analisa dilakukan dengan tujuan untuk
mengetahui besarnya pressure drop didalam pipa
yang mempengaruhi terhadap efektifitas dari
kinerja pompa. Proses simulasi dilakukan dengan
tujuan untuk mengetahui fenomena aliran dan
tekanan yang terjadi dalam pipa. Kontur
distribusi pressure inletyang terjadi pada line pipa
3 dengan kapasitas aliran pompa 29 l/min seperti
terlihat pada gambar berikut ini :
Analisa pressure drop pada instalasi pipa alat uji rugi-rugi
1,2, Program Studi Teknik Sipil Universitas Pasir Pengaraian Page 53
Gambar 13. Kontur distibusi tekanan line pipa3
Dari gambar hasil simulasi diketahui
bahwa tekanan yang terjadi dalam linepipa 3
adalah minimal -4585.898 Pascal dan maksimal
187320.4 Pascal. Dari gambar kontur distibusi
pressure inlet terlihat bahwa tekanan pada pipa
pada sisi awal pipa tekan merata sama besar.
Besarnya tekanan yang terjadi pada sisi awal pipa
tekan merupakan pengaruh dari susunan geometri
pipa yang memiliki jarak yang relatif sangat dekat
dan pengaruh besarnya
nilai hambatan yang terjadi.
Pengaruh penggunaan panjang
pipa terhadap pressure drop yang merupakan
faktor dari kekasaran permukaan pipa ditunjukan
pada gambar 22, dengan faktor kekasaran
permukaanpipa galvanise 0,15 mm, penurunan
tekanan yang terjadi seperti terlihat pada gambar
pipa DN 15 dengan panjang pipa 1,4 meter.
Gambar 14.Countur of static presure pipe DN 15.
Pada daerah distribusi tekanan
yang terjadi juga menunjukkkan kondisi
yang tidak merata. Tekanan yang terjadi
pada daerah ini dipengaruhi oleh kekasaran
penampang pipa yang terjadi pada aliran
fluida sehingga menyebabkan perubahan
tekanan.Disisi lain aliran yang tejadi dapat
diasumsikan sebagaimana aliran yang
terjadi pada aliran yang melalui penampang
yang mengecil sacara tiba-tiba hal ini
disebabkan akibat adanya penggunaan Ball
valvepada line tersebut..Akibatnya aliran
yang semula melewati luasan normal,
setelah melewati daerah ini seolah-olah
mendapat luasan yang lebih kecil.
Konsekuensinya adalah aliran fluida
mengalami kontraksi dan kecepatan aliran
179644.19Pa
162372.61Pa
162372.61Pa
Page 54 JURNAL APTEK Vol. 5 No. 1Januari2013
meningkat,seiring dengan itu tekanan
menjadi turun.
Pressure drop terjadi dipengaruhi
terhadap kontur permukaan pipa arah aliran
dan perubahan penampang pipa. Besarnya
pengaruh perubahan penampang terhadap
pressure drop seperti terlihat pada gambar
berikut ini.
Gambar 15.Kontur tekanan statik pada globe Valve.
Gambar 14 menunjukkan bagaimana
pengaruh perubahan penampang terhadap
kerugian tekanan yang terjadi pada aliran.Losses
yang terjadi paling besar adalah pada daerah
dinding dalam globe valve yang kecil pada sisi
tengah katup yang mengakibatkan tekanan keluar
katup ini menjadi kecil. Hal ini terjadi karena
perubahan arah aliran yang mendadak dari
diameter pipa sebelumya, akibatnya pada sisi
masuk globe valve terjadi tekanan yang besar dan
pada sisi keluar tekanan lebih rendah, karena head
tekanan telah berubah menjadi head kecepatan
aliran.
Dari gambar diperoleh bahwa pressure
yang terjadi pada globevalve adalah min
51066.938 Pascal dan maks 106719.77 Pascal,
atau besarnya pressure drop yang terjadi sebesar
55652.832 Pascal. Profil kecepatan aliran dan
tekanan hasil simulasi memberikan informasi
tentang pemahaman bahwa aliran dalam pipa
dipengaruhi atas kontur permukaan penampang
pipa akibat kekasaran permukaan dan pengunaan
komponen pipa.
Simulasi ini dilakukan dengan debit aliran
sebesar 29 ltr/min yang dilakukan pada line pipa 3
diperoleh data sebagai berikut.
Tabel 3.Pressure drop hasil simulasi pada line pipa3
Nama
komponen
Pressure Inlet (Pascal) Pressure Outlet (Pascal) Pressure drop
(Pascal ) Max Min Max Min
Globe valve 106719.77 104800.71 51066.938 49147.875 55652.832
Check valve 135505.73 133586.66 120153.22 118234.16 15352.51
Tee 1- 1/2 ats 145101.05 143181.98 139343.86 137424.8 5757.19
Flow meter 47228.813 45309.75 18442.863 16523.799 28785.95
Tee ½-1 bwh 147020.11 145101.05 145101.05 143181.98 1919.06
Ball valve ½ 162372.61 160453.55 147020.11 145101.05 15352.5
Pipa DN 15 179644.19 177725.13 162372.61 160453.55 17271.58
51066.938Pa
106719.77Pa
Analisa pressure drop pada instalasi pipa alat uji rugi-rugi
1,2, Program Studi Teknik Sipil Universitas Pasir Pengaraian Page 55
3. PEMBAHASAN
Dari data pengujian pompa terlihat
bahwa, pada saat beban yang diberikan 0 kg,
terlihat bahwa perbedaan debit aliran yang
dihasilkan pompa pada linepipa 1 dan line
pipa 2 sebesar 6 l/min. Hal ini dapat
memberikan gambaran bahwa pengaruh
panjang pipa dan pengunaan banyaknya
komponen pipa dalam instalasi pipa akan
mempengaruhi terhadap kinerja pompa.
Dari hasil pengujian aliran dengan
simulasi didapat pula pengaruh penggunaan
komponenpipa dan perubahan penampang
menimbulkan terjadinya pressure drop yang
terjadi. Besarnya pressure drop yang terjadi
disepanjang instalasi pipa disebabkan
banyaknya penggunaan komponen pipa
dengan susunan antara komponen yang
terlalu dekat yang mengakibatkan aliran
dalam pipa turbulensi.
Berdasarkan hasil pengujian pressure
drop yang dilakukan dengan menggunakan
manometer pada line pipa 3, pressure drop
akibat pengunaan globe vave lebih besar
dibandingkan pengunaan komponen lainya.
Hasil pengujian menunjukkan head
losses pada globe valve ½” =393 mm = 0,393
m pada skala manometer air raksa, atau
besarnya penurunan tekanan yang dihasilkan
akibat pengunaan katup ini dapat dihitung
dengan mengunakan persamaan :
Dimana :
Pa-Pb= Penurunan tekanan (Pa)
= Perbedaan ketinggian kolom 0,0393 m
= Berat jenis fluida pengukur kN/m3
Dimana massa jenis air raksa adalah (
mercury) 13600 kg/m3 (mekanika fluida Bruce R
Munson).
Dimana =
P= 52432,488 Pa
Untuk analisa perbandingan hasil
pengujian, maka data diakumulasikan dalam
bentuk tabel dibawah ini.
Tabel 4. Analisa hasil pengujian Pressure Drop
No Nama
komponen
Pressure Drop ( Pascal )
Aktual Simulasi
1 Globe
Valve
52432,488 55652.832
2 Swing
Check
Valve
8672,04 15352.51
3 Standart
Tee 1”- ½”
3335,4 5757,19
4 Pipa DN 15 8004.96 17271
Dari tabel di atas terlihat bahwa hasil
pengujian dengan simulasi fluent lebih tidak
berbeda jauh.Selisih antara hasil pengujian
aktual dengan simulasi kemungkinan
terjadinya kesalahan pada saat melakukan
pengujian aktual atau ketidaksimetrian antara
gambar geometri dengan model geometri
yang disimulasikan.
4. KESIMPULAN DAN SARAN
4.1. Kesimpulan
Dari hasil penelitian dan analisa yang
telah dilakukan, dapat diambil beberapa
kesimpulan, diantaranya:
a. Head losses merupakan bagian yang
tidak dapat terpisahkan dari adanya
pengunaan pompa dan pipa. Dari hasil
penelitian yang dilakukan besarnya head
losses yang terjadi apabila terhubung
dengan pipe line 1 pada segmen line pipa
3 dengan debit aliran 29 l/min adalah
12.181 meter, pressure drop yang
ditimbulkan adalah 118981,41 Pascal.
Sementara pada line pipa 2 dengan debit
aliran yang sama head losses yang
terjadi adalah 2,854 meter, pressure drop
yang ditimbulkan adalah 27878,05
pascal. Dari hasil tersebut menunjukan
bahwa pressure drop yang terjadi pada
suatu sistim instalasi pemipaan
dilatarbelakangi akan banyaknya
pengunaan komponen pipa dan panjang
dan jenis pipa yang digunakan.
Page 56 JURNAL APTEK Vol. 5 No. 1Januari2013
b. Dari hasil pengujian yang dilakukan
secara aktual besarnya debit aliran yang
dihasilkan pompa tampa melakukan
pembebanan, apabila terhubung dengan
pipe line 1 maksimal 29 l/min dengan
putaran pompa 2812 rpm, dan bila
terhubung dengan pipe line 2 debit aliran
35 l/min dengan putaran pompa 2849
rpm.
c. Dari hasil pengujian secara simulasi
penurunan tekanan yang terjadi
disepanjang instalasi pompa terlihat
dipengaruhi atas jarak, waktu, kecepatan
aliran dan tingkat turbulensi serta
viskositas kinematik fluida.
d. Dari analisa yang dilakukan perhitungan
dengan menggunakan simulasi lebih
mendekati dengan hasil pengujian yang
dillakukan dengan aktual seperti terlihat
pada hasil pengujian globe valve secara
aktual pressure drop yang terjadi sebesar
52432,488 Pa, dan secara simulasi
diperoleh 55652.832Pa.
e. Dari hasil penelitian diketahui bahwa
besarnya perbedaan debit aliran yang
dihasilkan pompa dengan debit yang
tertera pada spesifikasi pompa yaitu
sebesar 14 l/min, disebabkan besarnya
hambatan yang terjadi di sepanjang
instalasi pipa yang mengakibatkan
putaran pompa semakin melemah.
4.2. Saran
Dari hasil penelitian yang dilakukan penulis
mengambil beberapa saran, antara lain:
1. Pada saaat pengujian aktual
(pengambilan data) untuk mendapatkan
kesempurnaan dan hasil yang akurat
sangat diharapkan ketelitian dalam
pembacaan alat ukur dan teknik
penentuan jalur pengujian yang tepat
dalam hal ini pembagiaan arah aliran
yang tepat.
2. Proses simulasi yang penulis paparkan
dalam penelitian ini adalah proses
secara statik bagi para peneliti yang
tertarik pada bidang kajian ini
disarankan untuk dapat menindaklanjuti
penelitian ini pada simulasi dinamik.
DAFTAR PUSTAKA
1. Bruce R Munson. Mekanika Fluida, Edisi
Ke Empat Jilid I, Erllanga.
2. Firman Tuakia, Dasar-dasar mengunakan
CFD Fluent,Bandung Imformatika,2008
3. Frank M. White, Fluids Mechanics, Fourth
Edition.
4. Geankoplis Christiej, trasfort proses and
unit operations Third Edition
5. Hick Edwards Teknologi pemakaian Pompa,
Erlanga 1996
6. James R Munson, Dasar-Dasar Penomena
Transport, Volume I Edisi Ke- 4, Erllanga,
2000.
7. Jurnal sistim perpipaan dan mesin-mesin
Fluida,
http://coki.staff.gunadarma.ac.id/Download
s/files/1221/Mekflu3.doc
8. Manual book program fluent & Gambit
9. Manual book Pro-engineer
10. Massa jenis dan Berat jenis Fluida
http://modulfisika.blogspot.com/2010/02/ke
las-vii-massa-jenis.html
11. Raswari, Teknologi Perencanaan Sistim
Perpipaan, UI PERS 2007
12. Sularso Haruo Tahara ,Pompa dan
Kompresor, PT. Pradnya pramita 2006.
13. Sri Widharto, Ahli Pemasangan
Pipa,Pradnya Pramita,2008
14. Sigit agung Prabowo Solid Work 2009 Andi
Yoyakarta.
15. UIR PERS,Mekanika Fluida
16. http://www.pumpfundamentals.com/applets.
htm#applets15