ABSTRAK

Sistem instalasi pipa udara adalah sistem dimana udara masuk kedalam pipa melalui katup yang terbuka kemudian udara dipompa menuju kompresor, dan didalam kompresor udara akan dikompress, Tujuan dari praktikum instalasi pipa udara ini adalah untuk mengetahui pengaruh temperatur dan kerugian yang ditimbulkan dari setiap instalasi pipa, salah satu hal yang harus diperhatikan adalah head loss, head loss karena gesekan dan head loss karena fitting. Karena dalam percobaan ini terdapat 3 macam pipa, yaitu pipa panjang dengan belokan, pipa lurus tanpa pendingin dan pipa lurus dengan belokan halus, dengan menggunakan alat-alat seperti kompresor, flow meter, valve, pressure gauge, penampung es, thermometer, busur derajat dan tali, maka dalam praktikum ini kita dapat mengetahui variabel konstan (diameter dan panjang pipa), variabel manipulasi (Tekanan dan suhu), respon (kapasitas atau debit), dengan itu bisa ditarik suatu hipotesa bahwa semakin besar tekanan maka semakin besar gayanya seperti pada percobaan pertama dengan pipa lurus dengan tekanan 0,05 kg/cm2 didapatkan gaya sebesar 0,113 N dan percobaan kedua dengan tekanan 0,1 kg/cm2 didapatkan gaya sebesar 0,226 N, hal ini sesuai dengan persamaan F=P.A dimana besarnya gaya berbanding lurus dengan tekanan untuk luasan yang konstan, Aplikasi kompresor dalam dunia marine yakni dibuat sebagai sistem pendingin di kamar mesin, ventilasi, start engine, pembersihan sea chest, dll.

ABSTRACTAir pipe installation system is a system which the air enters into the pipe through an open valves and then

pumped into the compressor which will compressed the air, The purpose of this practicum is to determine the effect of temperature and losses because installation pipe, one thing must be considered is the head loss, head loss due to frictionand head loss because of fittings. In this experiment, there are any 3 kinds of pipe, which is a long pipe with a bend, straight pipes with no coolant and straight pipes with smooth curves,the tools like compressor, flow meter, valve, pressure gaug, ice box, thermometer, bow and rope, so in this practicum we can knowing about constan variable (diameter and length of pipe) variable manipulation (pressure and temperature), variable respond (capacity or debit), from this practicum we can make a hypothesis if the pressure increase then force also increased like in first test with straight pipe with pressure 0,05 kg/cm2 the force result 0,113 N and the second test with pressure 0,1 kg/cm2 the force result 0,226 N, this is suitable with formula F=P.A where the force is proportional with pressure in constant area, The application of compressor in the marine system are created as acooling system inthe engine room, ventilation, start the engine, cleanings seachest, etc..

BAB IDASAR TEORI

Sistem instalasi pipa udara merupakan suatu system perpipaan yang digunakan untuk mengalirkan fluida gas, dalam hal ini adalah udara.Komponen-komponen utamanya adalah pipa udara dan kompresor. Pipa udara merupakan pipa yang digunakan sebagai tempat atau jalur lewatnya atau mengalirnya fluida gas (udara) dari suatu tempat ketempat lain yang di inginkan. Sedangkan kompresor ialah alat (mesin) yang digunakan untuk memperbesar tekanan gas dengan cara pengecilan volume. Kompresor udara biasanya menghisap udara dari atmosfir. Namun ada pula yang menghisap udara atau gas yang bertekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfir, dalam hal ini kompresor bekerja sebagai penguat (booster). Sebaliknya ada pula kompresor yang menghisap gas yang bertekanan lebih rendah dari pada tekanan atmosfir, dalam hal ini kompresor disebut pompa vakum.

(PompadanKompresor. Ir. Sularso, Msme, tahun 2000 hal 167)

1.1 Pengertian KompresorKompresor adalah mesin untuk memapatkan udara atau gas. Kompresor udara biasanya menghisap udara

atmosfer. Namun ada pula yang menghisap udara atau gas bertekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfer. Dalam hal ini kompresor bekerja sebagai penguat atau booster, sebaliknya kompresor ada pula yang menghisap gas yang bertekanan lebih rendah daripada tekanan atmosfer. Dalam hal ini kompresor dibuat pompa vakum. Faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja dari sebuah sistem yang menggunakan udara bertekanan antara lain adalah suhu, kelembaban udara, tekanan, bentuk pipa serta aksesoris.

Gambar 1.1 Macam-macam kompresor

(http://indoteknik.com/v1/pi/kompresor-2hp-lwue-6502-engine)

1.2 Macam-macam kompresorKompresor dibagi atas 2 tipe dasar yaitu Kompresor Positive displacement dan Dinamik. Kompresor Positive

displacement dibagi atas Kompresor Torak (Reciprocating) dan Kompresor Rotary. Kompresor Dinamik juga dibagi atas Kompresor Sentrifugal dan Axial.

Gambar 1.2 Macam-macam kompresor

(www.energyefficiencyasia.org)

1.2.1 Positive Dispacement CompressorPada Kompresor perpindahan positif ini menaikan tekanan udara dengan cara mengkompres udara

tersebut pada ruang tertutup sehingga menyebabkan penaikkan tekanan.

a. KompresorReciprocatingDi dalam industri, kompresor reciprocating paling banyak digunakan untuk mengkompresi baik

udara maupun refrigerant. Prinsip kerjanya sepert pompa sepeda dengan karakteristik dimana aliran keluar tetap hamper konstan pada kisaran tekanan pengeluaran tertentu. Juga, kapasitas kompresor proporsional langsung terhadap kecepatan. Keluarannya, seperti denyutan. Kompresor reciprocating tersedia dalam berbagai konfigurasi, terdapat empat jenis yang paling banyak digunakan yaitu horizontal, vertical, horizontal balance-opposed, dan tandem.

Gambar 1.3 Kompresor Reciprocating

(http://www.hawsepipe.net/chiefhelp/AC&R/Refrigeration.htm)

b. Kompresor RotaryKompresor rotary mempunyai rotor dalam satu tempat dengan piston dan memberikan

pengeluaran kontinyu bebas denyutan. Kompresor beroperasi pada kecepatan tinggi dan umumnya menghasilkan hasil keluaran yang lebih tinggi dibandingkan kompresor reciprocating. Biaya investasinya rendah, bentuknya kompak, ringan dan mudah perawatannya, sehingga kompresor ini sangat popular di industri. Biasanya digunakan dengan ukuran 30 sampai 200 hp atau 22 sampai 150kW

Gambar 1.4 Kompresor Rotary(http ://www.jaguar-swansea.co.uk/aircon/systems.htm)

1.2.2 Dynamic CompressorKompresor Dinamik merupakan mesin alir udara yang berputar secara kontinu, dengan menggunakan

suatu elemen yang berputar dengan cepat, dimana udara tersebut akan termampatkan sehingga tekanannya akan naik. Kompresor Dinamik terbagi atas 2 tipe yaitu : Kompresor Sentrifugal dan Kompresor Axial.a. Kompresor Sentrifugal

Kompresor Sentrifugal mengahasilkan tekanan yang tinggi melalui perputaran impeller dengan kecepatan tinggi, ekspansi udara yang masuk menyebabkan pertambahan massa yang nantinya menimbulakan gaya sentrifugal yang mementalkan udara tersebut keluar, ditambah dengan adanya

pembesaran penampang pada diffuser yang menyebabkan tekanan menjadi tinggi. Kompresor sentrifugal sering juga disebut orang dengan Kompresor Radial, artinya arah masukan udara tegak lurus terhadap hasil udara keluarannya. Agar lebih efisien Kompresor Sentrifugal berputar sangat cepat bila dibandingkan dengan tipe kompresor lainnya. Kompresor ini, juga dirancang untuk kapasitas yang lebih besar karena aliran udara yang melewati kompresor kontinu

Gambar 1.5 kompresor sentrifugal

(http://machinedesign.com/archive/centrifugal-compressor-conditions-air)

b. Kompresor AxialPada kompresor axial, aliran udara parallel terhadap sumbu putar. Kompresor ini tersusun atas

beberapa tingkat impeller. Beberapa tingkat tersebut disebut rotor yang dihubungkan dengan poros sentral yang berputar dengan kecepatan tinggi. Dengan kata lain, arah aliran udara yang masuk searah dengan udara yang dimampatkan oleh kompresor. Kompresor ini biasanya banyak digunakan pada industri pesawat terbang.

Gambar 1.6 Kompresor Axial

(http://www.dresser-rand.com/products/turbo/axial.php)

1.3 Macam-macam Kompresi1.3.1 Kompresi isothermal

Bila suatu gas dikompresikan, maka ini ada energi mekanikyang diberikan dari luar pada gas. Energi ini diubah menjadienergi panas sehingga temperature gas akan naik jika tekanansemakin tinggi. Namun jika proses

kompresi ini juga dengan pendinginan untuk mengeluarkan panas yang terjadi, temperaturedapat dijaga tetap. Kompresor secara ini disebut kompresorIsotermal ( temperatur tetap ). Hubungan antara P dan V untuk T tetap dapat diperoleh dari persamaan :

P1.V1 = P2.V2

PV = Tetap(Pompadankompresor, Ir. Sularsohal 184)

Dimana :

P1.P2 = Tekanan

V1.V2 = Volume

Gambar 1.7 grafik tekanan dan volume kompresi isthermal

(http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/isoth.html)

1.3.2 Kompresi AdiabatikYaitu kompresi yang berlangsung tanpa ada panas yangkeluar/ masuk dari gas. Dalam praktek proses

adiabatik tidak pernah terjadi secara sempurna karena isolasi didalam silindertidak pernah dapat sempurna pula.Jika silinder diisolasi secara sempurna terhadap panas, maka kompresi akan berlangsung tanpa ada panas yang keluar dari gas atau masuk kedalam gas. Hubungan antara tekanan dan volume dalam proses adiabatik dinyatakan dalam :

P.V.k = tetapP1.V1k = P2.V2k = tetap

(pompa dan kompresor; Ir.Sularso, Msme, tahun 2000 hal 181)

Dimana :

P1.P2 = Tekanan

V1.V2 = Volume

k = Indeks adibiatik

Gambar 1.8 grafik tekanan dan volume kompresi adiabatik

(kompresi adiabatic & politropik teknik mesin industtri jlid2, sunyoto - hal 44)

1.3.3 Kompresi PolitropikKompresi pada kompresor yang sesungguhnya bukan merupakan proses isotermal, karena ada kenaikan

temperatur. Namun juga bukan proses adiabatic karena ada panas yang dipanc arkan keluar. Jadi proses kompresi yang sesungguhnya ada diantara keduanya.

P.V.n = tetapP1.V1n = P2.V2n = tetap

(pompa dan kompresor; Ir.Sularso, Msme, tahun 2000 hal 181)

Dimana :

P1.P2 = Tekanan (kgf/m2)

V1.V2 = Volume (m3)

N = Indeks politropik (1,25 – 1,35)

Gambar 1.9 grafik tekanan dan volume kompresi politropik

(kompresi adiabatic & politropik teknik mesin industtri jlid2, sunyoto - hal 44)

1.4 Loses/Rugi-rugiPada kompresor juga terdapat kerugian – kerugian berupa rugi tekan dan aliran yang penting diketahui

besarnya. Rugi – rugi tersebut antara lain:

1.4.1 Kerugian pada saluran akibat panjang pipaPipa yang panjang akan mengakibatkan kehilangan energi akibat gesekan antara fluida dengan dinding pipa

yang semakin banyak

=

(www.engineeringtoolbox.com)Dimana : = koefisien gesekan dalam pipa

= 0.0561 / Q0.148

l = panjang saluran ( m )V = kecepatan aliran pada permukaan saluran ( m / s )= densitas udara ( 1.293 kg / m3 )d = diameter pipa dalam ( m )

1.4.2 Kerugianakibatbelokanbelokan atau tikungan akan mengakibatkan kehilangan energi sekunder atau minor loss, ini akan

mengakibatkan adanya tumbukan antara partikel zat cair dan meningkatnya gesekan karena turbulensi dan pusaran serta tidak seragamnya distribusi kecepatan pada suatu penampang

. =

(www.engineeringtoolbox.com)Dimana : = koefisien hambatan

= sudut lengkung = densitas udara( 1.293 kg / m3 )V= kecepatan aliran pada permukaan saluran ( m / s )

1.4.3 Kerugian pada katupKerugian akibat aliran fluida yang bergesekan dengan katup yang juga dapat menimbulkan turbulensi

=

(www.engineeringtoolbox.com)

Dimana : = koefisien hambatan ( tergantung pada sudut putar ) = densitas udara ( 1.293 kg / m3 ) V = kecepatan aliran pada permukaan saluran ( m / s )

1.5 Teori Kompresi1.5.1 Hubungan antara Tekanan dan Volume

Jika selama gas, temperatur gas dijaga tetap ( tidakbertambah panas ) maka pengecilan volume menjadi ½ kali akanmenaikkan tekanan menjadi dua kali lipat. Demikian juga volumemanjadi 1/3 kali, tekanan akan menjadi tiga kali lipat danseterusnya. Jadi secara umum dapat dikatakan sebagai berikut ”jika gas dikompresikan (atau diekspansikan) pada temperaturetetap, maka tekanannya akan berbanding terbalik denganvolumenya”. Peryataan ini disebut Hukum Boyledan dapatdirumuskan pula sebagai berikut : jika suatu gas mempunyaivolume

V1 dan tekanan P1 dan dimampatkan ( ataudiekspansikan ) pada temperature tetap hingga volumenya menjadiV2, maka tekanan akan menjadi P2 dimana :

P1. V1 = P2. V2 = Tetap

(Pompadankompresor, Ir. Sularsohal 184)

Dimana :P1 = Tekanan pada kondisi awal (Pa) atau (kgf/cm2)P2 = Tekanan pada kondisi akhir (Pa) atau (kgf/cm2)V1 = Volume pada kondisi awal (m3)V2 = Volume pada kondisi akhir (m3)

1.5.2 Hubungan antara Temperature dan VolumeSeperti halnya pada zat cair. Gas akan mengembang jikadipanaskan pada tekanan tetap. Dibandingkan

dengan zat padatdan zat cair, gas memiliki koefisien muai jauh lebih besar. Daripengukuran koefisien muai berbagai gas diperoleh kesimpulan sebagai berikut : ” semua macam gas apabila dinaikkantemperaturnya sebesar 1oC pada tekanan tetap, akan mengalamipertambahan volume sebesar 1/273 dari volumenya pada 0oC.Sebaliknya apabila diturunkan temperaturnya sebesar 1oC akanmengalami jumlah yang sama.Peryataan diatas disebut Hukum Charles dan dapat dirumuskan :

(Pompadankompresor, Ir. Sularsohal 184)1.5.3 Persamaan Keadaan

Hukum Boyle dan Charles dapat digabungkan menjadi hukum Boyle-chares yang dapat dinyatakan sebagai berikut :

P.V = G.R.T(Pompadankompresor, Ir. Sularsohal 184)

Dimana :P = Tekanan Mutlak (kgf/m2) atau PaV = Volume (m3)G = Berat gas (kgf) atau (N)T = Temperatur mutlak (oK)R = Konstanta gas (m/oK)

1.6 Koefisien Pipa dan Aksesoris Perpipaan

Tabel 1.1 kekasaran absolut

Pipe absolute roughness valuesMaterial Absolute roughness

inx10-3Absolute roughness

micron ormx10-6Riveted steel 36-360 915-9150Concrete 12-120 305-3050Ductile iron 102 2591Wood stave 3.6-7.2 91-183Galvanized iron 6 152Cast iron – asphalt dipped 4.8 122Cast iron uncoated 10 254Carbon steel or wrought iron 1.8 45Stainless steel 1.8 45Fiberglass 0.2 5Drawn tubing – glass, brass, plastic 0.06 1.5Copper 0.06 1.5Aluminium 0.06 1.5PVC 0.06 1.5Red brass 0.06 1.5

(Buku Petunjuk Praktikum Mesin Fluida. Tim laboratorium mesin fluida dan system)

Tabel 1.2 minor loss

Typeof Componentor Fitting Minor Loss Coefficient, k Flanged Tees, Line Flow 0.2Threaded Tees, Line Flow 0.9Flanged Tees, Branched Flow 1.0Threaded Tees, Branch Flow 2.0Threaded Union 0.08Flanged Regular 90o Elbows 0.3Threaded Regular 90o Elbows 1.5Threaded Regular 45o Elbows 0.4Flanged Long Radius 90o Elbows 0.2Threaded Long Radius 90o Elbows 0.7Flanged Long Radius 45o Elbows 0.2Flanged 180o Return Bends 0.2Threaded 180o Return Bends 1.5Fully Open Globe Valve 10Fully Open Angle Valve 2Fully Open Gate Valve 0.15¼ Closed Gate Valve 0.26½ Closed Gate Valve 2.1¾ Closed Gate Valve 17Forward Flow Swing Check Valve 2Fully Open Ball Valve 0.051/3 Closed Ball Valve 5.52/3 Closed Ball Valve 200

(Buku Petunjuk Praktikum Mesin Fluida. Tim laboratorium mesin fluida dan system)

Tabel 1.3 Koefisien bukaan valve (sudut)

sudut z13 0,615 0,819 1,522 1,7524 225 2,226 2,527 329 4,230 432 4,7533 4,534 535 636 6,537 6,539 9,75

(www.engineeringtoolbox.com)

BAB IITAHAPAN PRAKTIKUM

2.1 TUJUAN PRAKTIKUMAda pun tujuan-tujuan dari dilakukannya pratikum Sistem Instalasi Pipa Udara ini, di antaranya:1. Untuk mengetahui pengaruh pendinginan pada saluran udara2. Untuk mengetahui rugi-rugi yang terjadi pada masing–masing instalasi pipa

2.2 PERALATAN PRAKTIKUMNo. Alat Gambar Fungsi1. Kompresor Untuk memampat kan udara

2. Instalasi Pipa Udara

Sebagai tempat mengalirnya fluida gas (udara)

3. Flow meter Untuk mengatur kapasitas aliran fluida

4. Valve Untuk mengatur aliran udara

5. Pressure Gauge Untuk mengukur tekanan (udara)

6. PenampungEs Untuk meletakkan es pada percobaan pipa 2 dengan es

7. Thermometer Untuk mengukur suhu pada saat percobaan es

8. BusurDerajat Untuk mengukur sudut yang dibentuk oleh katup

9. Tali Untuk mengukur panjang pipa

2.3 GAMBAR RANGKAIAN PRAKTIKUM

2.4 PROSEDUR PRAKTIKUM1. Percobaan I: Pipa Panjang dengan Belokan

a). Membuka katub inlet pada pipa 1 dan menutup katub inlet pada pipa 2 dan 3b). Menyalakan kompresorc). Mencatat kapasitas udara awal pada flow meterd). Memvariasikan tekanan

e). Mencatat dan mengukur besar tutupan sudut katup outlet sesuai tekananf). Mencatat nilai perubahan kapasitas pada flow meter pada masing – masing putaran

2. Percobaan II: Pipa Lurus tanpa Pendingina). Membuka katub inlet pada pipa 2 dan menutup katub inlet pada pipa 1 dan 3b). Menyalakan kompresorc). Mencatat kapasitas udara awal pada flow meterd). Memvariasikan tekanane). Mencatat dan mengukur besar tutupan sudut katup outlet sesuai tekananf). Mencatat nilai perubahan kapasitas pada flow meter pada masing – masing putaran

3. Percobaan III: Pipa Lurus dengan Pendingina). Membuka katub inlet pada pipa 2 dan menutup katub inlet pada pipa 1 dan 3b). Menyalakan kompresorc). Memasukkan es kedalam tempat yang disediakand). Menunggu sampai pipa sesuai dengan suhu yang ditentukane). Mencatat kapasitas udara awal pada flow meterf). Memvariasikan tekanang). Mencatat dan mengukur besar tutupan sudut katup outlet sesuai tekananh). Mencatat nilai perubahan kapasitas pada flow meter pada masing – masing putaran

4. Percobaan IV: Pipa Lurus dengan Belokan Halusa). Membuka katub inlet pada pipa 3 dibuka dan katub inlet pada pipa 1 dan 2 ditutupb). Menyalakan kompresorc). Mencatat kapasitas udara awal pada flow meterd). Memvariasikan tekanane). Mencatat dan mengukur besar tutupan sudut katup outlet sesuai tekanan f). Mencatat nilai perubahan kapasitas pada flow meter pada masing – masing putaran

Tabel untuk pipa 1Panjang Pipa = 2 mKapasitas awal (Q) = 8 SCFHDiameter pipa = 0,0055 m

No Tekanan (Kg/cm2) Sudut Putar (0) Q (SCFH)1 0,05 20 102 0,1 30 103 0,15 35 104 0,2 40 105 0,25 45 10

Tabel untuk pipa 2 (Tanpa Es)Panjang Pipa = 0,85 mKapasitas awal (Q) = 8 SCFHDiameter pipa = 0,0055 m

Tabel untuk pipa 2 (Dengan Es)Temperature = 10 oCPanjang Pipa = 0,85 mKapasitas awal (Q) = 8 SCFH

Tabel untuk pipa 3Panjang Pipa = 0,95 mKapasitas awal (Q) = 8 SCFHDiameter pipa = 0,0055 m

Surabaya, …………………… 2011 GRADER I, GRADER II

…………………………... …………………………... NRP. NRP.

No Tekanan (Kg/cm2) Sudut Putar (0) Q (SCFH)1 0,05 19 102 0,1 26 103 0,15 29 104 0,2 32 105 0,25 35 10

No Tekanan (Kg/cm2) Sudut Putar (0) Q (SCFH)1 0,05 15 102 0,1 22 103 0,15 25 104 0,2 29 105 0,25 32 10

No Tekanan (Kg/cm2) Sudut Putar (0) Q (SCFH)1 0,05 19 102 0,1 24 103 0,15 27 104 0,2 29 105 0,25 32 10

BAB IIIANALISA DATA

Tabel untuk pipa 1Panjang Pipa = 2 mKapasitas awal (Q) = 8 SCFHDiameter pipa = 0,0055 m

Tabel untuk pipa 2 (Tanpa Es)Panjang Pipa = 0,85 mKapasitas awal (Q) = 8 SCFH

Diameter pipa = 0,0055 m

NoTekanan(Kg/cm2)

Sudut Putar

(0)

Q(SCFH)

Q(m3/s)

D(m)

A(m2)

P(N/m2)

v(m/s)

λF

(N)P1

(N/m2)P2

(N/m2)P3

(N/m2)

1 0,05 20 10 0,000078 0,0055 0,000024 4903,325 3,275 0,228 0,116 573,949 10,404 10,404

2 0,1 30 10 0,000078 0,0055 0,000024 9806,65 3,275 0,228 0,233 573,949 27,743 27,743

3 0,15 35 10 0,000078 0,0055 0,000024 14709,975 3,275 0,228 0,349 573,949 41,614 41,614

4 0,2 40 10 0,000078 0,0055 0,000024 19613,3 3,275 0,228 0,466 573,949 64,155 64,155

5 0,25 45 10 0,000078 0,0055 0,000024 24516,625 3,275 0,228 0,582 573,949 78,026 78,026

NoTekanan(Kg/cm2)

Sudut Putar

(0)

Q(SCFH)

Q(m3/s)

D(m)

A(m2)

P(N/m2)

v(m/s)

λF

(N)P1

(N/m2)P2

(N/m2)P3

(N/m2)

1 0,05 19 10 0,000078 0,0085 0,000057 4903,325 1,371 0,228 0,278 27,668 - 10,404

2 0,1 26 10 0,000078 0,0085 0,000057 9806,65 1,371 0,228 0,556 27,668 - 3,040

3 0,15 29 10 0,000078 0,0085 0,000057 14709,975 1,371 0,228 0,834 27,668 - 5,106

4 0,2 31 10 0,000078 0,0085 0,000057 19613,3 1,371 0,228 1,112 27,668 - 5,775

5 0,25 35 10 0,000078 0,0085 0,000057 24516,625 1,371 0,228 1,390 27,668 - 7,295

Tabel untuk pipa 2 (Dengan Es)Temperature = 10 oCPanjang Pipa = 0,85 mKapasitas awal (Q) = 8 SCFH

Diameter pipa = 0,0055 m

Tabel untuk pipa 3Panjang Pipa = 0,95 mKapasitas awal (Q) = 8 SCFH

Diameter pipa = 0,0055 m

NoTekanan(Kg/cm2)

Sudut Putar

(0)

Q(SCFH)

Q(m3/s)

D(m)

A(m2)

P(N/m2)

v(m/s)

λF

(N)P1

(N/m2)P2

(N/m2)P3

(N/m2)

1 0,05 15 10 0,000078 0,0085 0,000057 4903,325 1,371 0,228 0,278 27,668 - 0,973

2 0,1 22 10 0,000078 0,0085 0,000057 9806,65 1,371 0,228 0,556 27,668 - 2,128

3 0,15 25 10 0,000078 0,0085 0,000057 14709,975 1,371 0,228 0,834 27,668 - 2,675

4 0,2 28 10 0,000078 0,0085 0,000057 19613,3 1,371 0,228 1,112 27,668 - 5,106

5 0,25 32 10 0,000078 0,0085 0,000057 24516,625 1,371 0,228 1,390 27,668 - 5,775

NoTekanan(Kg/cm2)

Sudut Putar

(0)

Q(SCFH)

Q(m3/s)

D(m)

A(m2)

P(N/m2)

v(m/s)

λF

(N)P1

(N/m2)P2

(N/m2)P3

(N/m2)

1 0,05 20 10 0,000078 0,0095 0,000071 4903,325 1,098 0,228 0,347 17,732 - 1,169

2 0,1 24 10 0,000078 0,0095 0,000071 9806,65 1,098 0,228 0,695 17,732 - 1,558

3 0,15 27 10 0,000078 0,0095 0,000071 14709,975 1,098 0,228 1,042 17,732 - 2,338

4 0,2 29 10 0,000078 0,0095 0,000071 19613,3 1,098 0,228 1,390 17,732 - 3,273

5 0,25 32 10 0,000078 0,0095 0,000071 24516,625 1,098 0,228 1,737 17,732 - 3,701

3.1 PERHITUNGAN

Perhitungan Tabel untuk Pipa 1Luasan pada saluran fluidaA = ¼ x π x D2 (m2)DiketahuiD = 5,5 mm

= 0,0055 mJadiA = ¼ x 3,14 x 0,00552

= 0,000023 m2

Tekanan aliran udaraDiketahuiP = 0,05 kg/cm2

= 0,05 x 98066,5= 4903,325 N/m2

Kecepatan Aliran Fluidav = Q / ADiketahuiQ = 10 SCFH

1 SCFH = 0,028 m3/hr 10 SCFH =10 x 0,028 m3/hr

= 0,28 m3/hr= 0,28 / 3600 =0,000078 m3/s

D = 5,5 mm= 0,0055m

A = ¼ x π x D2

= ¼ x 3,14 x 0,00552

= 0,000024 m2

Jadiv = Q / A

= 0,000078 / 0,000023= 3,275 m/s

Koefisien Gesek dalam Pipaλ = 0,0561 / Q0,148

= 0,0561 / 0,0000780,148

= 0,228GayaF = P x A (N)DiketahuiF = 4903,325 N/m2 x 0,000024 m2

= 0,116 N

Kerugian Pada Saluran Akibat Panjang Pipa

P1 = (N/m2)

Diketahuiλ = 0,228L = 2 mv = 3,275 m/sρ = 1,293 kg/m3

d = 0,0055mJadiP1 =

= 573,949 N/m2

Kerugian Pada Saluran Akibat Belokan dan Aksesoris

P2 =

=

= 10,404 N/m2

Kerugian Pada Saluran Akibat Katup

P3 =

=

= 10,404 N/m2

3.2 Analisa Grafik

1. Grafik Tekanan (P) dengan Gaya (F) Pada Semua Percobaan

Grafik di atas menggambarkan pengaruh tekanan terhadap besarnya gaya yang terjadi. Dari grafik dapat diketahui bahwa semakin besar tekanan maka semakin besar gaya, begitu juga sebaliknya, semakin kecil tekanan maka semakin kecil pula gayanya. Hal ini sesuai dengan persamaan F = P. A, dimana besarnya gaya berbanding lurus dengan tekanan untuk luasan yang konstan. Namun hasil dari grafik diatas memiliki nilai tekanan yang sama disetiap pipa karena nilai SCFH setelah mendapat tekanan memiliki nilai yang sama yaitu 10 semua. Sehingga mempengaruhi dari nilai tekanan 1SCFH = 98066,5 N/m2 (variasi tekanan yang ditentukan setiap percobaan mempunyai nilai yang sama).

2. Grafik Tekanan (P) dengan Kapasitas (Q) Pada Semua Percobaan

Dengan rumus P = F/A dan A = Q/v maka P=F.V/Q . Sehingga dapat dilihat bahwa hubungan antara tekanan (P) dengan Kapasitas (Q) adalah berbanding terbalik. Semakin tinggi tekanan maka Kapasitas semakin rendah. Namun hasil dari grafik diatas memiliki nilai yang sama di setiap pipa karena nilai SCFH setelah mendapat tekanan memiliki nilai yang sama yaitu 10, sehingga nilai kapasitas juga sama (1 SCFH=98066,5 N/m2) dan tekanan antar pipa memiliki nilai yang sama karena tekanan yang ditentukan setiap percobaan sama

3. Grafik Tekanan (P) dengan

Sudut (°)

Grafik diatas menggambarkan besarnya volume udara yang ada pada pipa kompresor di pengaruhi oleh besar kecilnya sudut katub. Semakin kecil sudut katub di buka (pada pipa 1 dari 20°), maka hambatan semakin besar (pada pipa 1 ditunjukkan nilai tekanan dari 4903,325 N/m2 sampai 24516,625 N/m2) menyebabkan udara di dalam pipa membesar tanpa ada penambahan volume ruangan. Hal ini akan meningkatkan tekanan udara. Ini juga berlaku untuk kebalikannya. Dibuktikan dengan rumus P = Q/A. (P) tekanan berbanding terbalik dengan (A) dan berbanding lurus dengan (Q)

4. Tekanan VS P

Pipa 1

Grafik di atas mendeskripsikan bahwa, ΔP2 dan ΔP3 (rugi akibat gesekan)akan semakin besar seiring Bertambahnya tekanan dimana rugi gesek ini sebanding dengan kecepatan, dan juga dipengaruhi oleh sudut putar jika semakin besar maka hambatan juga besar (Berdasarkan tabel bukaan katup)P berbanding lurus dengan kecepatan dan kecepatan berbanding lurus dengan tekanan sehingga tekanan juga berbanding lurus dengan P, dengan rumus P = F/A dan A = Q/v maka P=F.V/Q untuk ΔP1 didapatkan nilainya sama dengan rumus

P1 = (N/m2)

karena percobaan ini terdapat kesalahan karena tidak dilakukan kalibrasi pada saat pergantian percobaan sehingga data SCFH menjadi 10 semua, oleh karena itu kecepatan yang didapatkan juga sama sehingga P1 nilainya sama seharusnya kurva P1 juga naik nilainya sama dengan P2 dan P3

Pipa 2 tanpa es

Dapat diketahui dari grafik bahwa, ΔP3(rugi akibat gesekan)akan semakin kecil seiring Bertambahnya tekanan(pada pipa 2 ditunjukkan nilai tekanan semakin besar dari 4903,325 N/m² -24516,625 N/m² ,dimana rugi geseknya semakin besar dari 1,824 N/m² - 7,295N/m², berdasarkan persamaan

P2 = (N/m2)

P pada percobaan berbanding lurus dengan kecepatan dan kecepatan berbanding lurus dengan tekanan sehingga tekanan juga berbanding lurus dengan losses, dengan rumus P = F/A dan A = Q/v maka P = F.v/Q karena percobaan ini terdapat kesalahan karena tidak dilakukan kalibrasi pada saat pergantian percobaan sehingga data SCFH menjadi 10 semua, oleh karena itu kecepatan yang didapatkan juga sama sehingga P1 nilainya sama seharusnya kurva P1 juga naik nilainya sama dengan P2 dan P3

Pipa 2 dengan es

Dapat diketahui dari grafik bahwa, ΔP3(rugi akibat gesekan)akan semakin kecil seiring Bertambahnya tekanan(pada pipa 2 ditunjukkan nilai tekanan semakin besar dari 4903,325 N/m² -24516,625 N/m² ,dimana rugi geseknya semakin besar dari 0,973 N/m² - 5,775 N/m², berdasarkan persamaan

P3 = (N/m2)

P menjadi lebih besar karena pengaruh sudut putar yang semakin besar yaitu pada pipa 2 dengan es (15 o – 32o) sehingga nilai hambatan pada tabel bukaan katup juga semakin naikP berbanding lurus dengan kecepatan dan kecepatan berbanding lurus dengan tekanan sehingga tekanan juga berbanding lurus dengan losses, dengan rumus P = F/A dan A = Q/v maka P = F.v/Q karena percobaan ini terdapat kesalahan karena tidak dilakukan kalibrasi pada saat pergantian percobaan sehingga data SCFH menjadi 10 semua, oleh karena itu kecepatan yang didapatkan juga sama sehingga P1 nilainya sama seharusnya kurva P1 juga naik nilainya sama dengan P3

Pipa 3

Dapat diketahui dari grafik bahwa, ΔP3(rugi akibat gesekan)akan semakin kecil seiring Bertambahnya tekanan(pada pipa 2 ditunjukkan nilai tekanan semakin besar dari 4903,325 N/m² -24516,625 N/m² ,dimana rugi geseknya semakin besar dari 0,973 N/m² - 5,775 N/m², berdasarkan persamaan

P3 = (N/m2)

P3 menjadi lebih besar karena pengaruh sudut putar yang semakin besar yaitu pada pipa 2 dengan es (19 o – 32o) sehingga nilai hambatan pada tabel bukaan katup juga semakin naikP berbanding lurus dengan kecepatan dan kecepatan berbanding lurus dengan tekanan sehingga tekanan juga berbanding lurus dengan losses, dengan rumus P = F/A dan A = Q/v maka P = F.v/Q pada percobaan ini terdapat kesalahan karena tidak dilakukan kalibrasi pada saat pergantian percobaan sehingga data SCFH menjadi 10 semua, oleh karena itu kecepatan yang didapatkan juga sama sehingga P1 nilainya sama seharusnya kurva P1 juga naik nilainya sama dengan dan P3

5. Grafik Kapasitas (Q) dengan Gaya (F) Pada Semua Pipa

Dari grafik hubungan antara kapasitas aliran fluida (Q) dan besarnya gaya (F) yang terjadi adalah berbanding terbalik. Berdasarkan persamaan yang ada dapat di ketahui bahwa Q = V.A, sedangkan untuk mendapatkan nilai F dapat dicari dari persamaan P = F.A. Sehingga didapatkan persamaan baru Q = V.(P/F), dari persamaan ini dapat kita simpulkan bahwa besarnya kapasitas aliran fluida berbanding terbalik dengan gayanya. Namun hasil dari grafik diatas memiliki nilai Q yang sama di setiap pipa yaitu 0,78 (1 SCFH=0,028 m3/hr) karena nilai SCFH setelah mendapat tekanan memiliki nilai yang sama yaitu 10 namun nilai F atau gaya disetiap percobaan memiliki nilai yang berbeda karena seperti rumus F = P/A dengan nilai tekanan sama namun diameter berbeda tiap pipa sesuai percobaan pipa 1 diameter 0,0055m, pipa 2 diameter 0,0085, pipa 3 diameter 0,95

6. Grafik Kapasitas (Q) dengan Sudut Putar Pada Semua Pipa

Seperti yang telah kita tahu bahwa semakin besar saluran yang dilalui fluida maka makin besar pula kapasitas fluida (Q) yang melaluinya. Jadi semakin besar sudut putar pembukaan pada katup maka makin besar pula kapasitas fluidanya (Q) sehingga dapat disimpulkan bahwa hubungan keduanya adalah berbanding lurus. Tetapi hal ini hanya terjadi untuk pembukaan katup saja. Pada percobaan ini memiliki kapasitas yang sama karena dipengaruhi oleh nilai dari SCFH hasil percobaan yang sama yaitu 10 (1 SCFH=0,028 m3/hr) sehingga grafik tekanan terlihat lurus segaris di 0,78 m3/s namun memiliki nilai sudut putar yang berbeda setiap percobaan, seharusnya semakin besar sudut putar maka semakin besar pula kapasitas yang didapat sesuai dengan rumus Q = V.A dimana sudut putar dianggap sebagai A semakin besar A maka Q juga semakin besar

7. Grafik Kapasitas (Q) dengan P1,P2,P3.

Pipa 1

Dari grafik diatas menggambarkan nilai dari kapasitas dari P1 memiliki nilai yang sama pada kapasitas yang sama sehingga P1 hanya terlihat 1 titik (579,494 N/m2) dan P2 dan P3 memiliki nilai yang sama karena rugi gesek terjadi pada pipa lurus dengan nilai P2 dan P3 (10,404 N/m2 - 78,026 N/m2) yang seharusnya nilai dari kapasitas atau Q berbanding terbalik dengan losses atau P dengan rumus P = F/A dan A = Q/v maka P = F.v/Q

Pipa 2 tanpa es

Dari grafik diatas menggambarkan nilai dari kapasitas dari P1 memiliki nilai yang sama pada kapasitas yang sama sehingga P1 hanya terlihat 1 titik (27,668 N/m2) dan P3 memiliki nilai (10,404 N/m2 - 78,026 N/m2) yang seharusnya nilai dari kapasitas atau Q berbanding terbalik dengan losses atau P dengan rumus P = F/A dan A = Q/v maka P = F.v/Qpada percobaan ini terdapat kesalahan karena tidak dilakukan kalibrasi pada saat pergantian percobaan sehingga data SCFH menjadi 10 semua, oleh karena itu kapasitas yang didapatkan juga sama sehingga P1 nilainya sama seharusnya kurva P1 juga naik nilainya sama dengan dan P3

Pipa 2 dengan es

Dari grafik diatas menggambarkan nilai dari kapasitas dari P1 memiliki nilai yang sama pada kapasitas yang sama sehingga P1 hanya terlihat 1 titik (27,668 N/m2) dan P3 memiliki nilai (10,404 N/m2 - 78,026 N/m2) yang seharusnya nilai dari kapasitas atau Q berbanding terbalik dengan losses atau P dengan rumus P = F/A dan A = Q/v maka P = F.v/Qpada percobaan ini terdapat kesalahan karena tidak dilakukan kalibrasi pada saat pergantian percobaan sehingga data SCFH menjadi 10 semua, oleh karena itu kapasitas yang didapatkan juga sama sehingga P1 nilainya sama seharusnya kurva P1 juga naik nilainya sama dengan dan P3

Pipa 3

Dari grafik diatas menggambarkan nilai dari kapasitas dari P1 memiliki nilai yang sama pada kapasitas yang sama sehingga P1 hanya terlihat 1 titik (17,732 N/m2) dan P3 memiliki nilai (1,169 N/m2 – 3,701 N/m2) yang seharusnya nilai dari kapasitas atau Q berbanding terbalik dengan losses atau P dengan rumus P = F/A dan A = Q/v maka P = F.v/Qpada percobaan ini terdapat kesalahan karena tidak dilakukan kalibrasi pada saat pergantian percobaan sehingga data SCFH menjadi 10 semua, oleh karena itu kapasitas yang didapatkan juga sama sehingga P1 nilainya sama seharusnya kurva P1 juga naik nilainya sama dengan dan P3

BAB IV

KESIMPULAN

1. Berdasarkan grafik hubungan antara tekanan (P) dan gaya (F), dapat diketahui bahwa tekanan dan gaya berbanding

lurus untuk luasan yang konstan.

2. Berdasarkan grafik hubungan antara tekanan (P) dengan kapasitas (Q) dapat diketahui bahwa tekanan dan kapasitas

berbanding terbalik.

3. Berdasarkan grafik hubungan antara tekanan (P) dengan sudut putar (θ) dapat diketahui bahwa tekanan dan sudut

putar berbanding lurus.

4. Besarnya rugi gesek berbanding terbalik dengan tekanannya, sedangkan rugi belokan dan rugi katup berbanding lurus

dengan tekanannya sehubungan dengan bertambahnya koefisien hambatan pada katup.

5. Besarnya gaya berbanding terbalik dengan kapasitasnya, semakin besar kapasitas, maka gaya akan semakin kecil,begitu

juga sebaliknya, semakin kecil kapasitas, maka gaya akan semakin besar

6. Hubungan kapasitas dengan sudut putar adalah berbanding terbalik, semakin besar sudut putar, maka semakin kecil

kapasitasnya, hal ini dikarenakan sudut putar adalah sudut tutup katup.

7. Rugi gesek berbanding lurus dengan kapasitasnya, sedangkan rugi belokan dan rugi katup berbanding terbalik dengan

kapasitasnya.

8. Rapat massa dari fluida udara semakin besar sehingga kecepatan udara pada kondisi diameter pipa tetap semakin

menurun kecepatanya.

DAFTAR PUSTAKA

a. 2008. Buku Petunjuk Praktikum Mesin Fluida. Tim laboratorium mesin fluida dan system Teknik Sistem Perkapalan FTK – ITS: Surabaya,

b. Sularso. 2000. Pompa dan Kompresor.c. Sunyoto, kompresi adiabatic & politropik teknik mesin industri jlid2d. www.energyefficiencyasia.orge. www.engineeringtoolbox.comf. www.jaguar-swansea.co.uk