I. PENDAHULUAN

A. Latar BelakangMekanika fluida adalah suatu ilmu yang mempelajari perilaku fluida baik dalam keadaan diam maupun bergerak serta akibat interaksi dengan media batasnya. Seperti kebanyakan disiplin ilmu lainnya, mekanika fluida mempunyai sejarah panjang dalam pencapaian hasil-hasil pokok hingga menuju kearah modern seperti sekarang ini. Fluida adalah zat yang dapat mengalir dan selalu mengikuti bentuk dari saluran pembawanya. Ketika dalam persamaan fluida tidak dapat menahan gaya gesek. Seluruh fluida mempunyai sedikit kemampuan untuk dimampatkan dan dapat menghilangkan sedikit tahanan dengan merubah bentuk. Pipa adalah saluran tertutup yang biasanya berpenampung lingkaran yang digunakan untuk mengalirkan fluida dengan tampang aliran penuh. Fluida yang di alirkan melalui pipa biasanya berupa zat cair atau gas dan tekanan bisa lebih besar atau lebih kecil dari tekanan atmosfer. Apabila zat cair dalam pipa tidak penuh maka aliran termasuk dalam aliran saluran terbuka atau karena tekanan di dalam pipa sama dengan tekanan atmosfer, aliran termasuk dalam pengaliran terbuka. Karena mempunyai permukaan bebas maka fluida yang dialirkan adalah zat cair. Tekanan dipermukaan zat cair disepanjang saluran terbuka adalah tekanan atmosfer. Perbedaan mendasar antara aliran pada saluran terbuka dan aliran pada pipa adalah adnaya permukaan yang bebas yang (hampir selalu) berupa udara pada saluran terbuka.Headloss adalah kehilangan energi mekanik persatuan massa fluida. Sehingga satuan Headloss adalah satuan panjang yang setara dengan satu satuan energi yang dibutuhkan untuk memindahkan satu satuan massa fluida setinggi satu satuan panjang yang bersesuaian. Berdasarkan lokasi timbulnya kehilangan secara umum kehilangan tekanan akibat gesekan atau kerugian ini dapat digolongkan menjadi yaitu kerugian major atau primer dan kerugian minor. Mempergunakan persamaan keseimbangan energi dan asumsi aliran berkembang penuh sehingga koefisien energi kinetik a1 = a2 dan penampang konstan. Headloss major dapat dinyatakan sebagai kerugian tekanan aliran fluida berkembang penuh melalui penampang konstan. Penurunan tekanan untuk aliran laminar berkembang penuh pada pipa horizontal dan dapat dihitung secara analitis. Sedangkan penurunan tekanan untuk aliran turbulen tidak dapat dihitung secara analitis karena pengaruh turbulensi yang menimbulkan perubahan keacakan sifat fluida. Perubahan sifat fluida yang acak tersebut belum dapat didekati dengan fungsi matematis yang ada saat ini. Perhitungan Headloss didasarkan pada hasil percobaan dan analisa dimensi. Penurunan tekanan untuk aliran turbulen adalah fungsi dari angka reynold, perbandingan panjang dan diameter pipa serta kekerasan relatif pipa.

B. Tujuan PraktikumAdapun tujuan dari praktikum ini adalah sebagai berikut:1. Unutk mengetahui kerugian yang ditimbulkan akibat adanya gesekan antara fluida dengan dinding pipa ( kerugian primer atau major headlosses) dengan beberapa diameter pada beberapa bilangan Reynold.2. Unutk mengetahui kerugian yang ditimbulkan akibat adanya perubahan penampang baik secara perlahan-lahan ataupun secara tiba-tiba pada beberapa bilangan Reynold.3. Untuk mengetahui kerugian yang ditimbulkan akibat adanya belokan atau sambungan belokan (elbow) pada beberapa bilanga Reynold.4. Untuk mengetahui kerugian yang ditimbulkan akibat adanya sambungan berupa kran atau valve dengan berbagai bentuk pada beberapa bilangan Reynold.5. Mengkaji metode dan teori dari air sebagai cairan incompressible. Ketika aliran melalui orifice dan tabung venture, perbedaan tekana ( ho dan hv), berhubungan dengan kecepatan yang dihasilkan diperoleh koefisien aliran (Co dan Cv) berdasarkan nilai teoritis dan aliran rata-rata ketika diasumsikan sebagai fluida ideal dan nilai eksperimen terbaru dari aliran rata-rata selanjutnya, amatilah perubahan dari koefisien aliran berdasarkan angka Reynold.

I. TINJAUAN PUSTAKA

1. Pengukuran Kerugian Akibatt Gesekan Pada Pipa Lurus Aliran fluida dalam sebuah pipa mun gkin merupakan aliran laminar atau aliran turbulen. Untuk aliran pipa parameter tak berdimensi yang paling penting adalah bilangan Reynolds, Re yaitu perbandingan antara efek inersia dan viscous dalam aliran. Sehingga istilah laju aliran digantikan dengan bilangan Reynolds (Munson, 2004).).Kehilangan karena friksi/gesekan adalah bagian dari total headloss yang terjadi saat aliran fluida melewati suatu pipa lurus. Headloss pada suatu fluida pada umumnya berbanding lurus dengan panjang pipa , nilai kuadrat dari kecepatan fluida dan nilai friksi fluida yang disebut faktor friksi. dan juga nilai headloss berbandng terbalik dengan diameter pipa (Sularso, 2004).Pada aliran didalam pipa yang cukup panjang (tidak ada efek inlet atau fully developed flow), efek dari batas dinding atau tegangan geser sebanding dengan kerugian tekanan artinya semakin panjang dinding semakin bertambah kerugian tekanan kerena faktor gesekan kekentalan fluida. Juga dari hasil penelitian distribusi kecepatan menunjukan kecepatan pada batas padat= 0 (tidak slip) atau cocok dengan hasil analisa perhitungan (exact solution). Jadi apabila terjadi slip pada dinding (kecepatan pada dinding 0) kerugian tekanan menjadi berkurang, tentunya dapat menghemat energi.(Yanuar, 2005).

2. Pengukura Kerugian Akibat Perubahan Penampang PipaDisamping adanya kehilangan energi akibat gesekan, ada juga kehilangan energi yang disebabkan oleh perubahan penampang pipa. Pada pipa panjang kehilangan energi akibat perubahan penampang, sehingga pada keadaan tersebut kehilangan energi akibat perubahan penampang dapat diabaikan. Pada pipa pendek kehilangan energi akibat perubahan penampang harus diperhitungkan. Untuk memperkecil kehilangan energi akibat perubahan penampang, perubahan penampang dibuat secara berangsur-angsur. Kehilangan energi sekunder atau minor loss ini akan mengakibatkan adanya tumbukan antara partikel zat cair dan meningkatkan gesekan karena turbulensi serta ttidak seragamnya distribusi kecepatan pada suatu penampang pipa (Sularso, 2004).Ada dua jenis penampang pipa yaitu penampang pipa tak beraturan dan perluasan penampang tiba-tiba. Penampang ini menghasilkan efek laju aliran yang semakin tinggi ditunjukkan dengan tingginya heat transfer karena terjadi peningkatan kecepatan dan penurunan tekanan. Jenis aliran yang ditimbulkan karena perubahan penampang ini adalah turbulen. Selain itu, penampan ini mengakibatkan adanya fluida yang mengalir dengan kecepatan rendah pada dinding dinding pipa yang tidak rata (Munson, 2004).Perluasan penampang pipa-pipa memberikan kontribusi berupa meredam aliran turbulen yang terjadi namun kecepatan alirannya berkurang sedangkan tekananpun bertambah. Hal ini ditunjukkan dengan kecilnya nilai heat transfer yang terjadi. Aliran yang setelah melewati penampang ini cenderung menjadi lebih laminar. Bahwa aliran fluida di bagian atas penampang ini mengalir berlawanan arah dengan aliran lainnya yang berarti tekanan di daerah ini tinggi (Thomas,1989).

3. Pengukuran Kerugian Akibat BelokanAliran fluida pada belokan atau elbow atau bend menimbulkan head loss yang lebih dari pada aliran pada pipa lurus. Hal ini terutama karena timbulnya aliran sekunder akibat perubahan orientasi penampang pada belokan. Koefisien lossesnya dipengaruhi oleh radius kelengkungan kurva belokan. Untuk sambungan yang kelengkungannya halus, koefisien lossenya akan lebih kecil namun pembuatannya akan lebih sulit sehingga harganya akan lebih mahal. Sedangkan belokan yang kelengkungannya dibentuk dari penyambungan pipa lurus, koefisien lossesnya akan lebih tinggi (Hariandja,1988).

Sambungan dipasang pada sistem perpipaan dengan ulir atau sambungan flens. Ulir umumnya dipakai pada sambungan pipa diameter yang kecil sedangkan untuk diameter yang besar, sambungan pipa mempergunakan flens dengan mur dan baut atau yang dilas. Pemilihan sambungan sangat dipengaruhi oleh jenis fluida, beracun atau tidak, tekanan dan suhu kerja dari sistem dan faktor keamanan yang diharapkan (Yanuar, 2005).Kehilangan energi akibat tikungan diakibatkan meningkatnya tekanan pada bagianluar pipa dan menurun pada bagian dalam pipa. Untuk mengembalikan tekanan dankecepatan pada bagian dalam pipa, menyebabkan terjadinya pemisahan aliran (Sularso, 2004).

4. Pengukuran Kerugian Pada Berbagai Jenis KranAda 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 energy (Dwiyantoro,2004). Dalam system 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 melewatu 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 menyebabkan getaran pada pipa. Pada sambungan pipa bekerja gaya yang disebabkan oleh aliran zat cair yang berbelok, disamping berat pipa dan isinya. Belokan pada pipa menghasilkan kerugian tekanan yang lebih besar dari pada jika pipa lurus (Munson, 2004).Kerugian-kerugian tersebut disebabkan daerah-daerah aliran yang terpisah didekat sisi dalam belokan (khususnya jika belokan tajam) dan aliran sekunder yang berpusar karena ketidak seimbangan gaya-gaya sentripetal akibat kelengkungan sumbu pipa. Belokan senantiasa mengimbaskan kerugian karena terjadi pemisahan aliran pada dinding. Kerugian juga dipengaruhi oleh kecepatan aliran fluida semakin besra kecepatan aliran maka kerugian tekanan akan semakin membesar pada saat melewati belokan mengakibatkan terbentuknya aliran bergolak berupa aliran sekunder yang menyebabkan terjadinya energi ditambah lagi dengan terjadinya separasi aliran (Thomas,1989).5. Pengukuran Koefisien Aliran Air Dalam Pipa Pada Venturi dan OrificeVenturimeter merupakan alat primer dari pengukuran aliran yang berfungsi untuk mendapatkan beda tekanan. Sedangkan alat untuk menunjukkan besarnya aliran fluida yang diukur atau alat sekundernya adalah manometer pipa venturmeter memiliki kerugian karena harganya mahal, memerlukan ruangannya besar dan rasio diameter throatnya dengan diameter pipa tidak diubah. Untuk sebuah venturimeter tertentu dan system manometer tertentu kecepatan aliran yang dapat diukur adalah tetap sehingga kecepatan jika kecepatan aliran berubah maka diameter throatnya dapat diperbesar untuk memberikan pembacaan yang akurat atau diperkecil untuk mengakomodasi kecepatan aliran maksimum yang baru (Salem, 2003). Pipa venturi merupakan sebuah pipa yang memiliki penampang bagian tengahnya lebih sempit dan diletakkan mendatar dengan dilengkapi dengan pipa pengendali untuk mengetahui permukaan air yang ada sehingga besarnya tekanan dapat diperhitungkan. Dalam pipa venturi luas penampang pipa bagian tepi memiliki penampang yang lebih dari pada bagian tengahnya atau diameter pipa bagian tepi lebih besar dari pada bagian tengahnya. Zat cair dialirkan melalui pipa yang penampangnya lebih besar lalu akan mengalir melalui pipa yang memiliki penampang yang lebih sempit dengan demikian maka akan terjadi perubahan kecepatan. Apabila kecepatan aliran yang melalui penampang lebih besar adalah v1 dan kecepatan aliran yang melalui pipa smepit adalah v2 maka kecepatan yang lewat pipa sempit akan memiliki laju yang lebih besar (v1