instalasi pipa udara

LAPORAN

PRAKTIKUM MESIN FLUIDA DAN SISTEM SEMESTER GENAP 2012/2013

“SISTEM INSTALASI PIPA UDARA” OLEH : KELOMPOK 5 1. Nilam Sari O 4211100032 2. M. Ghazali 4211100035 3. Satrio Siswo 4211100038 4. Windi Kamesworo 4211100044 5. Hayi Widarto 4211100047 6. Galih Saputro 4211100051 7. Agus Suhartoko 4211100059

LAPORAN MESIN FLUIDA DAN SISTEM JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER 2013

LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN PRAKTIKUM MESIN FLUIDA DAN SISTEM

SEMESTER GENAP 2012/2013

Disusun Oleh : KELOMPOK V

1. Nilam Sari O 4211100032 2. M. Ghazali 4211100035 3. Satrio Siswo S 4211100038 4. Windi Kamesworo 4211100044 5. Hayi Widarto 4211100047 6. Galih Saputro 4211100051 7. Agus Suhartoko 4211100059

Dengan Ini Dapat Mengikuti Ujian Akhir Praktikum

Mengetahui / Menyetujui Kepala Laboratorium Mesin Fluida dan Sistem

Sutopo Purwono Fitri. ST., M.Eng, Ph.D NIP. 1975 1006 2002 12 1003

LABORATORIUM MESIN FLUIDA DAN SISTEM JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN

FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

2013

LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN PRAKTIKUM MESIN FLUIDA DAN SISTEM

SEMESTER GASAL 2012/2013



Dengan Ini Telah Menyelesaikan Praktikum Mesin Fluida danSistem SEMESTER GENAP 2012/2013

Mengetahui / Menyetujui

Supervisor Koordinator Praktikum

Achmad Kurniawan 4209 100 009

Ardian Rosady 4210 100 065



2013

LEMBAR PENGESAHAN

LAPORAN PRAKTIKUM MESIN FLUIDA DAN SISTEM INSTALASI PIPA UDARA



Dengan Ini Telah Menyelesaikan Praktikum Mesin Fluida danSistem INSTALASI PIPA UDARA

Mengetahui / Menyetujui Grader

Grader I Grader II

Ardian Rosady 4210100065

Leo Dwi Armanda 4211106013



2013

LEMBAR ASSISTENSI LAPORAN RESMI

PRAKTIKUM MESIN FLUIDA DAN SISTEM INSTALASI PIPA UDARA

NO MATERI TANGGAL PENGESAHAN GRADER 1 GRADER 2

ABSTRAK

I DASAR TEORI II TAHAPAN

PRAKTIKUM 2.1 TUJUAN PRAKTIKUM 2.2 PERALATAN PRAKTIKUM 2.3 GAMBAR RANGKAIAN

2.4 PROSEDUR PRAKTIKUM 2.5 DATA HASIL PRAKTIKUM

III ANALISA DATA 3.1 PERHITUNGAN 3.2 ANALISA GRAFIK

IV KESIMPULAN DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN (HASIL PENGAMATAN)



2013

LEMBAR LOG-BOOK LAPORAN RESMI

PRAKTIKUM MESIN FLUIDA DAN SISTEM INSTALASI PIPA UDARA

NO MATERI WAKTU PARAF KETERANGAN

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10



2013

ABSTRAK Sistem Instalasi Pipa Udara merupakan suatu rangkaian yang terdiri dari beberapa komponen, yang mana nantinya digunakan untuk memindahkan fluida dari suatu ruangan ke ruangan lainnya. Banyak hal yang harus diperhatikan dalam membuat instalasi pipa udara, baik bentuk instalasinya maupun keadaan fluidanya. Oleh karena itu dilakukan praktikum sistem instalasi pipa udara, yang mana nantinya mahasiswa dapat mengetahui pengaruh pendinginan pada saluran pipa udara, dan juga rugi-rugi yang terjadi pada tiap-tiap bentuk dari instalasi yang berbeda. Dalam melakukan praktikum ini, dibutuhkan beberapa alat untuk memperlancar jalannya praktikum nantinya, antara lain : compressor, flow meter, instalasi pipa udara, pressure gauge, thermometer, katup, tali, dan penggaris. Ada beberapa variable yang perlu diperhatikan dalam praktikum ini, yaitu : variable kontrol yang terdiri dari Qawal, panjang pipa, diameter pipa dan temperature (T) , selanjutnya terdapat variable manipulasi yang terdiri dari bukaan katup, yang mana nantinya bisa dirubah-rubah dan yang terakhir ialah variable respon, yang hanya terdiri dari Qakhir. Banyak aplikasi mengenai sistem instalasi pipa udara yang dapat diketahui, misalnya dalam dunia marine ialah dalam sistem udara bertekanan, yang digunakan untuk menyemprotkan kerangan-kerangan laut dikamar mesin, dan aplikasi dalam general/ land use ialah sistem penyejuk udara, atau biasanya lebih dikenal dengan AC. Dalam praktikum yang telah dilakukan, telah menunjukkan bagaimana pengaruh bukaan katup terhadap kapasitas udara yang mengalir da tekanan yang terjadi, pengaruh dari panjang pipa, dan juga pengaruh akibat pendinginan yang dilakukan terhadap fluida udara. Seperti misalnya pada percobaan 1 pipa 1 yang memiliki luas penampang (A) 1.9 x 10-5 m2, dimana saat katup dibuka 350, fluida yang mengalir sebesar 7.2 SCFH dengan tekanan yang terjadi sebesar 0.10 kg//cm2. Saat itu juga bekerja gaya sebesar 1.96 x 10-10 N dan terjadi kerugian-kerugian yang yang diakibatkan oleh panjang pipa (ΔP1) 523.20 N/m2, akibat belokan dan aksesoris (ΔP2) 21.07 N/m2, dan akibat dari bukaan katup (ΔP3) 32.42 N/m2. Sehingga dapat diketahui juga total kerugian yang terjadi (ΔPTotal) sebesar 576.70 N/m2.

ABSTRACT Air Pipe Installation System is a series that consists of several components, which will be used to move fluids from one room to another. Many things must be considered in making the installation of the air pipe, both forms of installation and state of the fluid. Therefore conducted lab air pipe installation system, in which students will be able to determine the effect of cooling the air pipeline, and also the losses that occur in each different form of installation. In doing this lab, it takes some practical tools to facilitate the course of the future, such as: compressors, flow meters, air pipe installation, pressure gauge, thermometer, valves, straps, and a ruler. There are several variables that need to be considered in this lab, namely: control variables consisting of Qin, pipe length, pipe diameter and temperature (T), then there is a variable that consists of the manipulation of the valve opening, which can later be changed-fox and the latter is the response variable , which only consists of Qout. Many applications of the air pipe installation systems that can be known, for example in the marine world is in a compressed air system, which is used to spray-valve shellfish dikamar marine engines and applications in general / land use is the air conditioning system, or more commonly known as AC. In practice that has been done, has shown how the influence of valve opening on the capacity of air flowing da pressure occurs, the effect of the length of the pipe, and also due to the cooling effect of the fluid conducted on the air. Such as the pipe experiment 1, wherein when the valve 350 is opened, the fluid flows at 7.2 SCFH with the pressure of 0.10 kg / / cm2. It also works when a force of 1.96 x 10-10 N and there is a losses caused by pipe length (ΔP1) 523.20 N/m2, due to bends and accessories (ΔP2) 21.07 N/m2, and the result of valve opening (ΔP3 ) 32.42 N/m2. So it can be also a total loss occurs (ΔPTotal) of 576.70 N/m2.

BAB I DASAR TEORI

Kompresor adalah mesin untuk memampatkan udara atau gas. Kompresor udara menghisap udara dari atmosfir. Udara yang telah dimampatkan ditransfer ke sistem melalui sistem perpipaan. Parameter lingkungan yang mempengaruhi kinerja dari sistem yang menggunakan udara bertekanan antara lain adalah suhu, kelembaban udara dan tekanan sedangkan parameter dari instalasi pipa udara yang mempengaruhi sistem antara lain dari bentuk pipa serta aksesorisnya. 1.1. Klasifikasi Kompresor

1.1.1. Kompresor yang digolongkan atas dasar tekanannya.

Kompresor (pemampat) dipakai untuk jenis yang bertekanan tinggi. Blower (peniup) dipakai untuk bertekanan rendah. Fan (kipas) dipakai untuk yang bertekanan sangat rendah.

(Ir. Syahrul Fauzi Siregar, Kompresor Sekrup 2003) 1.1.2. Atas dasar pemampatannya

Jenis Turbo Jenis turbo menaikan tekanan dan kecepatan gas-gas dengan gaya sentrifugal yang ditimbulkan oleh impeler atau dengan gaya angkat (lift) yang ditimbulkan oleh sudut.

Jenis Perpindahan Jenis perpindahan menaikkan tekanan dengan memperkecil atau memafaatkan volume gas yang dihisap ke dalam silinder atau stator oleh torak atau sudu. Jenis perpindahan ini dibagi 2 macam, yaitu :

o Jenis putar (rotary) Jenis ini dibagi atas beberapa, yaitu : - Kompresor Sekrup. - Kompresor Sudu Luncur. - Konpresor Roots

o Jenis Bolak-balik

1.1.3. Kompresor yang dibagi atas dasar Konstruksinya. Berdasarkan Jumlah Tingkat Kompresis, yaitu: Satu Tingkat, Dua Tingkat, dan banyak

Tingkat. Berdasarkan Langkah Kerja, yaitu: Kerja Tunggal (Single Acting), Kerja Ganda (Double

Acting). Berdasarkan Susunan Silinder, yaitu: Mendatar, Tegak, Bentuk–L, Bentuk–V,Bentuk–

W, Bentuk Bintang, Lawan Berimbang (Balance Oposed). Berdasarkan Cara Pendingin, yaitu, Pendingin Air, Pendingin Udara. Berdasarkan Transmisi Penggerak, yaitu: Langsung, Sabuk–V, Roda Gigi. Berdasarkan Penempatanya, yaitu: Permanen (stationery), dapat dipindahkan

(portable). Berdasarkan Cara Pelumasannya, yaitu: Pelumas Minyak, Tanpa Minyak.

Selain itu, klasifikasi kompresor juga bisa ditinjau dari segi lain, misalnya seperti gambar

dibawah ini :

Gambar 1. Bagan Klasifikasi Kompresor

(www.energyefficiencyasia.org)

1.1.4. Kompresor Positive Displacement Kompresor ini tersedia dalam dua jenis: reciprocating dan putar/rotary. Kompresor reciprocating

Di dalam industri, kompresor reciprocating paling banyak digunakan untuk mengkompresi baik udara maupun refrigerant. Prinsip kerjanya seperti pompa sepeda dengan karakteristik dimana aliran keluar tetap hampir 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 2. Reciprocating Air Compressor (http://www.nomenclaturo.com/cross-sectional-view-and-terminology-of-reciprocating-

air-compressor.html) Jenis kompresor reciprocating vertical digunakan untuk kapasitas antara 50 –

150 cfm. Kompresor horisontal balance opposed digunakan pada kapasitas antara 200 – 5000 cfm untuk desain multitahap dan sampai 10,000 cfm untuk desain satu tahap (Dewan Produktivitas Nasional, 1993). Kompresor udara reciprocating biasanya merupakan aksi tunggal dimana penekanan dilakukan hanya menggunakan satu sisi dari piston. Kompresor yang bekerja menggunakan dua sisi piston disebut sebagai aksi ganda.

Kompresor Putar/ Rotary Kompresor 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 150 kW.

Gambar 3. Rotary Compressor

(http://compressors.tpub.com/TM-5-4310-278-15/TM-5-4310-278-150050.htm)

1.1.5. Kompresor Dinamis Kompresor udara sentrifugal merupakan kompresor dinamis, yang tergantung pada

transfer energi dari impeller berputar ke udara. Rotor melakukan pekerjaan ini dengan mengubah momen dan tekanan udara. Momen ini dirubah menjadi tekanan tertentu dengan penurunan udara secara perlahan dalam difuser statis. Kompresor udara sentrifugal adalah kompresor yang dirancang bebas minyak pelumas. Gir yang dilumasi minyak pelumas terletak terpisah dari udara dengan pemisah yang menggunakan sil pada poros dan ventilasi atmosferis. Sentrifugal merupakan kompresor yang bekerja kontinyu, dengan sedikit bagian yang bergerak; lebih sesuai digunakan pada volum yang besar dimana dibutuhkan bebas minyak pada udaranya. Kompresor udara sentrifugal menggunakan pend ingin air dan dapat berbentuk paket.; khususnya paket yang termasuk after-cooler dan semua control. Kompresor ini dikenal berbeda karakteristiknya jika dibandingkan dengan mesin reciprocating. perubahan kecil pada rasio kompresi menghasilkan perubahan besar pada hasil kompresi dan efisiensinya. Mesin sentrifugal lebih sesuai diterapkan untuk kapasitas besar diatas 12,000 cfm.

Gambar 4. Centrifugal Compressor

(http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-industri/utilitas-pabrik/jenis-kompresor/)

1.2. Hukum-Hukum Dasar

1.2.1. Hukum Boyle Jika selama kompresi, temperature gas dijaga tetap (tidak bertambah panas) maka

pengecilan volume menjadi 1/2 kali akan menaikkan tekanan menjadi 2 kali. Demikian pula jika volume menjadi 1/3 kali, tekanan akan menjadi 3 kali lipat, dst.

“Jika gas dikompresikan (atau diekspansikan) pada temperature tetap, maka tekanannya

akan berbanding terbalik dengan volumenya”.

Pernyataan ini disebut dengan hokum Boyle dan dapat dirumuskan :

P1.V1 = P2. V2 = tetap (1-1)

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)

1.2.2. Hukum Charles

“Semua macam gas apabila dinaikkan temperaturnya sebesar 10 0C pada tekanan yang tetap, akan mengalami pertambahan volume sebesar 1/273 dari volumenya pada 0 0C. Sebaliknya apabila temperature diturunkan sebesar 1 0C, akan mengalami pengurangan volume dengan proporsi yang sama.”

Pernyataan ini disebut dengan hukum Charles dan dapat dirumuskan :

= (1-2)

Dimana : V1 = Volume pada kondisi awal (m3) V2 = Volume pada kondisi akhir (m3) T1 = Temperatur pada kondisi awal (°K) T2 = Temperatur pada kondisi akhir (°K)

1.2.3. Hukum Boyle-Charles

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

P. V = G. R. T (1-3)

Dimana :

P = tekananmutlak (kgf/m2) atau (Pa) V = Volume (m3) G = Berat gas (kgf) atau (N) T = Temperatur mutlak (ºK) R = Konstanta gas (m/ºK)

1.2.4. Hukum Pascal

Hukum Pascal menyatakan bahwa tekanan yang diberikan zat cair dalam ruang tertutup diteruskan ke segala arah dengan sama besar. Perbedaan tekanan karena perbedaan kenaikan zat cair diformulakan sebagai berikut.

∆P = ρg (∆h) (1-4)

Dimana : ∆P = tekanan hidrostatik (Pa) ρ = massa jenis (kg/m3) g = gravitasi (m/s2) ∆h = ketinggian zat cair (m)

1.2.5. Hukum Kontinuitas Fluida yang mengalir melalui suatu penampang akan selalu memenuhi hukum kontinuitas

yaitu laju massa fluida yang masuk mmasuk akan selalu sama dengan laju massa fluida yang ke luar mkeluar persamaan kontinuitas adalah sebagai berikut :

ṁ = ṁ (1-5) (휌퐴푉) = (휌퐴푉) (1-6)

untuk fluida cair (tak mampu mampat)

ρ1=ρ2 (1-7)

(퐴푉) = (퐴푉) (1-8) Diamana

ρ1 = massa jenis fluida masuk ( kg/m3 ) A1 = luas penampang saluran masuk ( m2 ) V1 = kecepatan fluida masuk ( m/s ) ρ2 = massa jenis fluida keluar ( kg/m3 ) A2 = luas penampang saluran keluar ( m2 ) V2 = kecepatan fluida keluar ( m/s )

1.3. Jenis - Jenis Kompresi 1.3.1. Kompresi Isothermal

Bila suatu gas dikompresikan, maka ini berarti ada energy mekanik yang diberikan dari luar kepada gas.Energi ini diubah menjadi energy panas sehingga temperature gas akan naik jika tekanan semakin tinggi. Namun jika proses kompresi ini dibarengi dengan pendinginan untuk mengeluarkan panas yang terjadi, temperature dapat dijaga tetap.

PV = Tetap (1-9)

Atau dapat ditulis, P1V1 = P2V2 (1-10)

( Ir.Sularso, Pompa dan Kompresor, 2000)

Dimana : P = tekanan V = volume

Gambar 5. Grafik Isothermal

(http://budisma.web.id/materi/sma/fisika-kelas-xi/usaha-dan-proses-dalam-termodinamika/)

1.3.2. Kompresi Adiabatik 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 = Tetap (1-11)

P1.V1k = P2.V2k = Tetap (1-12)


Dimana :

P = tekanan (kgf/m2) V = volume (m3) k = indeks adiabatic

Gambar 6. Proses Adiabatik

(http://blog.uad.ac.id/fiskahardiana/category/sma-kelas-xi/)

1.3.3. Kompresi Politropik Kompresi 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 = Tetap (1-13)

P1.V1n = P2.V2n = Tetap (1-14)


Dimana : P = tekanan (kgf/m2)

V = volume (m3) n = indeks politropik (1,25 – 1,35)

Gambar 7. Kompresi Politropik

(Pompa dan kompresor, Ir. Sularso tahun 2000 hal 181)

1.4. Loses

Pada percobaan system instalasi pipa udara ini, pada prinsipnya sama dengan percobaan instalasi pipa air, perbedaannya ialah terletak pada fluida yang dialirkan pada pipa. Pada kompresor juga terdapat kerugian – kerugian berupa rugi tekan dan aliran yang penting diketahui besarnya. Rugi – rugi tersebut :

1.4.1. Kerugian pada saluran akibat panjang pipa

∆푃 = . . . (1-15)

(www.engineeringtoolbox.com)

Dimana : λ = koefisien gesekan dalam pipa = 0.0561/Q0.148 l = panjang saluran (m) V = kecepatan aliran pada permukaan saluran (m/s) ρ = densitas udara = 1.293 (kg/m3 ) d = diameter pipa dalam (m)

1.4.2. Kerugian pada saluran akibat belokan dan aksesoris

∆푃 = ( ⁄ ). . . (1-16)

(www.engineeringtoolbox.com)

Dimana : ξ = koefisien hambatan (tergantung pada sudut belokan) β = sudut lengkung (900) V = kecepatan aliran pada permukaan saluran (m/s) ρ = densitas udara = 1.293 ( kg/m3 )

Koefisien kerugian karena belokan pipa :

Tabel 1.1. Kerugian Belokan

Sudut Halus Kasar 100 0.034 0.044 150 0.042 0.062

22.50 0.066 0.154 300 0.13 0.165 450 0.236 0.32 600 0.471 0.684 800 0.91 1.071 900 1.129 1.265

1.4.3. Kerugian pada saluran akibat katup

∆푃 = . . (1-17)

(www.engineeringtoolbox.com) Dimana :

ξ = koefisien hambatan (tergantung pada sudut putar bukaan katup) V = kecepatan aliran pada permukaan saluran (m/s) ρ = densitas udara = 1.293 ( kg/m3 )

Berikut ini adalah nilai koefisien kerugian akibat pembukaan katup :

Tabel 1.2. Kerugian Bukaan Katup

Sudut 흃 13 0.6 15 0.8 19 1.5 22 1.75 24 2 25 2.2 26 2.5 27 3 29 4.2 30 4 32 4.75 33 4.5 34 5 35 6 36 6.5 37 6.5 39 9.75 40 10

42.5 10.6 45 11.25

47.5 13.21 50 15.17

Tabel 1.3. Fitting Type of Component or Fitting Minor Loss Coefficient, k

Flanged Tees, Line Flow 0.2

Threaded Tees, Line Flow 0.9

Flanged Tees, Branched Flow 1.0

Threaded Tees, Branch Flow 2.0

Threaded Union 0.08

Flanged Regular 90o Elbows 0.3

Threaded Regular 90o Elbows 1.5

Threaded Regular 45o Elbows 0.4

Flanged Long Radius 90o Elbows 0.2

Threaded Long Radius 90o Elbows 0.7

Flanged Long Radius 45o Elbows 0.2

Flanged 180o Return Bends 0.2

Threaded 180o Return Bends 1.5

Fully Open Globe Valve 10

Fully Open Angle Valve 2

Fully Open Gate Valve 0.15

¼ Closed Gate Valve 0.26

½ Closed Gate Valve 2.1

¾ Closed Gate Valve 17

Forward Flow Swing Check Valve 2

Fully Open Ball Valve 0.05

1/3 Closed Ball Valve 5.5

2/3 Closed Ball Valve 200

BAB II TAHAPAN PRAKTIKUM

2.1. Tujuan Praktikum

a. Untuk mengetahui pengaruh pendinginan pada saluran pipa udara b. Untuk mengetahui rugi-rugi yang terjadi pada masing-masing instalasi pipa udara

2.2. Alat Praktikum Peralatan yang digunakan dalam percobaan adalah :

No ALAT GAMBAR FUNGSI

1 Kompresor

Untuk memampatkan udara

2 Instalasi Pipa Udara

Sebagai tempat mengalirnya fluida

3 Flow Meter

Untuk mengatur kapasitas aliran fluida

4 Katup

Untuk mengatur aliran udara

5 Pressure Gauge

Untuk mengukur tekanan fluida

6 Penampung Es

Untuk meletakkan es pada percobaan pipa 2

7 Thermometer

Untuk mengukur suhu pada percobaan es

8 Busur Derajat

Untuk mengukur sudut yang dibentuk oleh katup

9 Tali

Untuk mengukur panjang pipa

2.3. Gambar Rangkaian

Gambar 7. Sistem Instalasi Pipa Udara

2.4. Prosedur Praktikum 2.4.1 Untuk percobaan pipa 1 (pipa panjang dengan belokan)

1) Katup inlet pada pipa 1 dibuka dan katup inlet pada pipa 2 dan 3 ditutup. 2) Kompresor dinyalakan. 3) Kapasitas udara pada flowmeter diatur (megikuti instruksi dari grader) 4) Tekanan divariasikan (tergantung grader) 5) Besar tutupan sudut katup outlet diukur dan dicatat sesuai tekanan yang diberikan. 6) Perubahan nilai kapasitas flow kontrol pada masing – masing tekanan dicatat.

2.4.2 Untuk percobaan pipa 2 (pipa lurus tanpa pendingin) 1) Katup inlet pada pipa 2 dibuka dan katup inlet pada pipa 1 dan 3 ditutup. 2) Untuk selanjutnya, langkah no. 2 – 6 pada percobaan 1 diulang.

2.4.3 Untuk percobaan pipa 3 (pipa lurus dengan belokan halus) 1) Katup inlet pada pipa 3 dibuka dan katup inlet pada pipa 1 dan 2 ditutup. 2) Untuk selanjutnya, langkah no. 2 – 6 pada percobaan 1 diulang.

2.4.4 Untuk percobaan pipa 2 (pipa lurus dengan pendinginan) 1) Katup inlet pada pipa 2 dibuka dan katup inlet pada pipa 1 dan 3 ditutup. 2) Temperatur pipa didinginkan sampai konstan ( ± 12 0C ) 3) Untuk selanjutnya, langkah no. 2 – 6 pada percobaan 1 diulang.

2.5. Data Hasil Praktikum 2 .5. 1. Tabel untuk pipa 1

Panjang pipa = 2.03 m Kapasitas awal (Q) = 7.50 SCFH Diameter pipa = 5 mm

No. Tekanan( Kg /cm2) Sudut Putar Q(SCFH) 1 0.10 350 7.2 2 0.15 400 6.8 3 0.20 450 6.6 4 0.25 47.50 6.4 5 0.30 500 6.3

2.5.2. Tabel untuk pipa 2 ( Tanpa Es )

Temperatur = 30 0C Panjang pipa = 0.85 m Kapasitas awal (Q) = 7.5 SCFH Diameter pipa = 5 mm

No. Tekanan( Kg /cm2) Sudut Putar Q(SCFH) 1 0.10 300 7.1 2 0.15 350 6.9 3 0.20 400 6.7 4 0.25 42.50 6.5 5 0.30 47.50 6.3

2.5.3. Tabel untuk pipa 2 ( Dengan Es )

Temperatur = 6 0C Panjang pipa = 0.85 m Kapasitas awal (Q) = 7.5 SCFH Diameter pipa = 5 mm

No. Tekanan( Kg /cm2) Sudut Putar Q(SCFH) 1 0.10 250 7.2 2 0.15 280 7 3 0.20 300 6.7 4 0.25 320 6.5 5 0.30 340 6.3

2 .5. 4. Tabel untuk pipa 3

Panjang pipa = 0.94 m Kapasitas awal (Q) = 7.5 SCFH Diameter pipa = 5 mm

No. Tekanan( Kg /cm2) Sudut Putar Q(SCFH) 1 0.10 300 7.2 2 0.15 320 6.9 3 0.20 340 6.6 4 0.25 360 6.5 5 0.30 320 6.3

BAB III ANALISA DATA

3.1. Perhitungan

3.1.1. Percobaan 1 pada Pipa 1 Luas Penampang (A)

Diketahui diameter pipa adalah 5 mm, jadi didapatkan luas penampang pipa dengan formula di bawah ini :

A = π r2

A = 3.14 x (2.5)2

A = 19.63 mm2 = 1.96 x 10-5 m2

Tekanan Aliran Udara (P)

Tekanan aliran udara ditentukan oleh grader untuk masing-masing instalasi pipa yang telah diamati. Pada masing-masing pipa, besar tekanan yang diberikan sama, berikut nilai tekanannya :

Tekanan( Kg /m2)

1 x 10-5

1.5 x 10-5

2 x 10-5 2.5 x 10-5 3 x 10-5

Kapasitas Aliran Udara (Q)

Karena kapasitas yang didapat dalam satuan SCFH, jadi harus dirubah terlebih dahulu kedalam satuan m3/s.

1 SCFH = 7.87 x 10-6 m3/s

Jadi didapatkan nilai dari kapasitas aliran udara pada percobaan 1 pada pipa 1 sebesar 5.664 x 10-5 m3/s.

Kecepatan Aliran (v)

Nilai kecepatan aliran (v) dapat diketahui, karena dalam praktikum didapatkan besar nilai kapasitas udara (Q) dan nilai luas penampang (A). Berikut formula yang digunakan untuk mencari nilai kecepatan aliran dan salah satu contoh perhitungannya :

Q = v x A v = Q/A

v = (5.664 x 10-5)/(1.96 x 10-5) v = 2.89 m/s

Koefisien Gesek (λ)

Untuk besar nilai koefisien gesek (λ) pada instalasi pipa udara didapatkan dari formula dibawah ini :

λ = 0.0561/Q0.148

Berikut ini sebagai contoh dalam pencarian besar nilai koefisien gesek antara udara dengan pipa. Dimisalkan kapasitas udara (Q) dalam suatu instalasi sebesar 5.664 x 10-5 m3/s, maka nilai dari koefisien geseknya adalah :

λ = 0.0561/Q0.148

λ = 0.0561/(5.664 x 10-5 )0.148

λ = 0.2385

Kerugian-kerugian (∆P) Akibat Panjang Pipa (∆P1)

Berikut ini adalah contoh dalam pencarian kerugian yang disebabkan karena panjang pipa, misalnya pada pipa 1, dimana panjang pipa 2.03 meter.

∆푃1 = . . .

∆푃1 = . . . . .

∆푃1 = 523.2031푁/푚

Akibat Belokan dan Aksesoris (∆P2) Berikut ini adalah contoh perhitungan kerugian yang disebabkan karena belokan

dan aksesorisnya pada instalasi pipa 1.

∆푃2 = ( ⁄ ). . .

∆푃2 =( ⁄ ) . ( . ) . .

∆푃2 = 21.0734푁/푚

Akibat Bukaan Katup (∆P3) Besar bukaan katup juga menimbulkan kerugian yang terjadi pada suatu instalasi

pipa udara. Besar kerugian yang diakbatkan karena bukaan katup tergantung pada seberapa besar katup tersebut dibuka,

Berikut ini adalah contoh perhitungan besar kerugian karena akibat bukaan katup pada rangakain instalasi pipa 1.

∆푃3 = . .

∆푃3 = . .

∆푃3 = 32.4207푁/푚

Total Kerugian yang Terjadi (∆PTotal) Total kerugian yang terjadi percobaan 1 pada pipa 1 sama dengan total dari

keseluruhan kerugian yang terjadi. Dalam hal ini berarti ∆P1 + ∆P2 + ∆P3. Jadi didapatkanlah rumusan seperti dibawah ini :

∆푃 = ∆푃1 + ∆푃2 + ∆푃3

∆푃 = 523.2031 + 21.0734 + 32.4207 ∆푃 = 576.6972푁/푚

Gaya yang Terjadi (F) Gaya yang terjadi saat percobaan 1 pada pipa 1 dapat dicari menggunakan formula

sebagai berikut : 퐹 = 푃푥퐴 퐹 = 1푥10 푥1.96푥10 푁

Dengan cara yang sama seperti contoh perhitungan diatas, maka didapatkan pula percobaan 2,3,4,dan 5 pada pipa 1 sebagai berikut :

Tabel 3.1. Data hasil perhitungan percobaan pipa 1

NO A (m2)

P (Kg/m2)

Q (m3/s)

v (m/s) λ ΔP1

(N/m2) ΔP2

(N/m2) ΔP3

(N/m2) ΔPTotal (N/m2)

F (N)

1 1.96 x 10-5 1.00E-05 5.66E-05 2.89 0.24 523.20 21.07 32.42 576.70 1.96E-10 2 1.96 x 10-5 1.50E-05 5.35E-05 2.73 0.24 470.65 18.80 48.20 537.64 2.94E-10 3 1.96 x 10-5 2.00E-05 5.19E-05 2.65 0.24 445.33 17.71 51.08 514.12 3.92E-10 4 1.96 x 10-5 2.50E-05 5.04E-05 2.57 0.24 420.66 16.65 56.40 493.71 4.90E-10 5 1.96 x 10-5 3.00E-05 4.96E-05 2.53 0.24 408.57 16.13 62.76 487.47 5.88E-10

3.1.2. Percobaan 1 pada Pipa 2 (Tanpa ES) Luas Penampang (A)


A = π r2

A = 3.14 x (2.5)2

A = 19.63 mm2 = 1.96 x 10-5 m2

Tekanan Aliran Udara (P) Tekanan aliran udara ditentukan oleh grader untuk masing-masing instalasi pipa yang

telah diamati. Pada masing-masing pipa, besar tekanan yang diberikan sama, berikut nilai tekanannya :

Tekanan( Kg /m2)

1 x 10-5

1.5 x 10-5

2 x 10-5 2.5 x 10-5 3 x 10-5

Kapasitas Aliran Udara (Q) Karena kapasitas yang didapat dalam satuan SCFH, jadi harus dirubah terlebih dahulu

kedalam satuan m3/s.

1 SCFH = 7.87 x 10-6 m3/s

Jadi didapatkan nilai dari kapasitas aliran udara pada percobaan 1 pada pipa 2 (tanpa es) sebesar 5.588 x 10-5m3/s.

Kecepatan Aliran (v) Nilai kecepatan aliran (v) dapat diketahui, karena dalam praktikum didapatkan besar

nilai kapasitas udara (Q) dan nilai luas penampang (A). Berikut formula yang digunakan untuk mencari nilai kecepatan aliran dan salah satu contoh perhitungannya :

Q = v x A v = Q/A

v = (5.588 x 10-5)/(1.96 x 10-5) v = 2.85 m/s

Koefisien Gesek (λ) Untuk besar nilai koefisien gesek (λ) pada instalasi pipa udara didapatkan dari formula

dibawah ini : λ = 0.0561/Q0.148


λ = 0.0561/Q0.148

λ = 0.0561/(5.588 x 10-5)0.148

λ = 0.2390 Kerugian-kerugian (∆P)

Akibat Panjang Pipa (∆P1) Berikut ini adalah contoh dalam pencarian kerugian yang disebabkan karena

panjang pipa, misalnya pada pipa 2 (tanpa es) dimana panjang pipa 0.85 meter.

∆푃1 = . . .

∆푃1 = . . . . .

∆푃1 = 213.473푁/푚


dan aksesorisnya pada instalasi pipa 2 (tanpa es).

∆푃2 = ( ⁄ ). . .

∆푃2 = ( ⁄ ) ( . ) . .

∆푃2 = 9.458푁/푚



Berikut ini adalah contoh perhitungan besar kerugian karena akibat bukaan katup pada rangakain instalasi pipa 2 (tanpa es).

∆푃3 = . .

∆푃3 = . .

∆푃3 = 21.018푁/푚

Total Kerugian yang Terjadi (∆PTotal) Total kerugian yang terjadi percobaan 1 pada pipa 2 (tanpa es) sama dengan total

dari keseluruhan kerugian yang terjadi. Dalam hal ini berarti ∆P1 + ∆P2 + ∆P3. Jadi didapatkanlah rumusan seperti dibawah ini :

∆푃 = ∆푃1 + ∆푃2 + ∆푃3

∆푃 = 213.473 + 9.458 + 21.018 ∆푃 = 243.9489푁/푚

Gaya yang Terjadi (F) Gaya yang terjadi saat percobaan 1 pada pipa 2 (tanpa es) dapat dicari menggunakan

formula sebagai berikut : 퐹 = 푃푥퐴 퐹 = 1푥10 푥1.96푥10 푁

Dengan cara yang sama seperti contoh perhitungan diatas, maka didapatkan pula percobaan 2,3,4,dan 5 pada pipa 2 (tanpa es) sebagai berikut :

Tabel 3.2. Data hasil perhitungan percobaan pipa 2 (tanpa es)

NO A (m2)

P (Kg/m2)

Q (m3/s)

V (m/s) λ ΔP1

(N/m2) ΔP2

(N/m2) ΔP3


F (N)

1 1.96E-05 1.00E-05 5.588E-05 2.85 0.239 213.47 9.458 21.02 243.95 1.96E-10 2 1.96E-05 1.50E-05 5.430E-05 2.77 0.24 202.47 8.933 29.78 241.18 2.94E-10 3 1.96E-05 2.00E-05 5.273E-05 2.69 0.241 191.74 8.422 46.79 246.95 3.92E-10 4 1.96E-05 2.50E-05 5.116E-05 2.61 0.2421 181.27 7.927 46.68 235.88 4.90E-10 5 1.96E-05 3.00E-05 4.958E-05 2.53 0.2433 171.08 7.447 54.65 233.17 5.88E-10

3.1.3. Percobaan 1 pada Pipa 2 (Dengan ES) Luas Penampang (A)


A = π r2

A = 3.14 x (2.5)2

A = 19.63 mm2 = 1.96 x 10-5 m2



Tekanan( Kg /m2)

1 x 10-5

1.5 x 10-5

2 x 10-5 2.5 x 10-5 3 x 10-5



1 SCFH = 7.87 x 10-6 m3/s

Jadi didapatkan nilai dari kapasitas aliran udara pada percobaan 1 pada pipa 2 (dengan es) sebesar 5.588 x 10-5m3/s.



Q = v x A v = Q/A

v = (5.664 x 10-5)/(1.96 x 10-5) v = 2.89 m/s


dibawah ini : λ = 0.0561/Q0.148


λ = 0.0561/Q0.148

λ = 0.0561/(5.664 x 10-5)0.148



panjang pipa, misalnya pada pipa 2 (dengan es), dimana panjang pipa 0.85 meter.

∆푃1 = . . .

∆푃1 = . . . . .

∆푃1 = 219.075푁/푚


dan aksesorisnya pada instalasi pipa 2 (dengan es).

∆푃2 = ( ⁄ ). . .

∆푃2 = ( ⁄ ) ( . ) . .

∆푃2 = 9.726푁/푚



Berikut ini adalah contoh perhitungan besar kerugian karena akibat bukaan katup pada rangakain instalasi pipa 2 (dengan es).

∆푃3 = . .

∆푃3 = . . .

∆푃3 = 11.888푁/푚

Total Kerugian yang Terjadi (∆PTotal) Total kerugian yang terjadi percobaan 1 pada pipa 2 (dengan es) sama dengan

total dari keseluruhan kerugian yang terjadi. Dalam hal ini berarti ∆P1 + ∆P2 + ∆P3. Jadi didapatkanlah rumusan seperti dibawah ini :

∆푃 = ∆푃1 + ∆푃2 + ∆푃3

∆푃 = 219.075 + 9.726 + 11.888 ∆푃 = 240.689푁/푚

Gaya yang Terjadi (F) Gaya yang terjadi saat percobaan 1 pada pipa 2 (dengan es) dapat dicari

menggunakan formula sebagai berikut : 퐹 = 푃푥퐴 퐹 = 1푥10 푥1.96푥10 푁

Dengan cara yang sama seperti contoh perhitungan diatas, maka didapatkan pula percobaan 2,3,4,dan 5 pada pipa 2 (dengan es) sebagai berikut :

Tabel 3.3. Data hasil perhitungan percobaan pipa 2 (dengan es)

NO A (m2)

P (Kg/m2)

Q (m3/s)

v (m/s) λ ΔP1

(N/m2) ΔP2

(N/m2) ΔP3


F (N)


3.1.4. Percobaan 1 pada Pipa 2 (Dengan ES) Luas Penampang (A)


A = π r2

A = 3.14 x (2.5)2

A = 19.63 mm2 = 1.96 x 10-5 m2



Tekanan( Kg /m2)

1 x 10-5

1.5 x 10-5

2 x 10-5 2.5 x 10-5 3 x 10-5



1 SCFH = 7.87 x 10-6 m3/s

Jadi didapatkan nilai dari kapasitas aliran udara pada percobaan 1 pada pipa 3 sebesar 5.664 x 10-5m3/s.



Q = v x A v = Q/A

v = (5.664 x 10-5)/(1.96 x 10-5) v = 2.89 m/s


dibawah ini : λ = 0.0561/Q0.148


λ = 0.0561/Q0.148

λ = 0.0561/(5.664 x 10-5)0.148



panjang pipa, misalnya pada pipa 3, dimana panjang pipa 0.85 meter.

∆푃1 = . . .

∆푃1 = . . . . .

∆푃1 = 242.271푁/푚


dan aksesorisnya pada instalasi pipa 3.

∆푃2 = ( ⁄ ). . .

∆푃2 =( ⁄ ) ( . ) . . .

∆푃2 = 11.34724푁/푚



Berikut ini adalah contoh perhitungan besar kerugian karena akibat bukaan katup pada rangakain instalasi pipa 3.

∆푃3 = . .

∆푃3 = . .

∆푃3 = 21.614푁/푚

Total Kerugian yang Terjadi (∆PTotal) Total kerugian yang terjadi percobaan 1 pada pipa 3 sama dengan total dari

keseluruhan kerugian yang terjadi. Dalam hal ini berarti ∆P1 + ∆P2 + ∆P3. Jadi didapatkanlah rumusan seperti dibawah ini :

∆푃 = ∆푃1 + ∆푃2 + ∆푃3

∆푃 = 242.271 + 11.347 + 21.614 ∆푃 = 275.232푁/푚

Gaya yang Terjadi (F) Gaya yang terjadi saat percobaan 1 pada pipa 3 dapat dicari menggunakan formula

sebagai berikut : 퐹 = 푃푥퐴 퐹 = 1푥10 푥1.96푥10 푁

Dengan cara yang sama seperti contoh perhitungan diatas, maka didapatkan pula percobaan 2,3,4,dan 5 pada pipa 3 sebagai berikut :

Tabel 3.4. Data hasil perhitungan percobaan pipa 3

NO A (m2)

P (Kg/m2)

Q (m3/s)

v (m/s) λ ΔP1

(N/m2) ΔP2

(N/m2) ΔP3


F (N)


3.2. Analisa Grafik

3.1.1. Grafik Tekanan (P) dengan Gaya (F)

Gambar 8. Grafik hubungan tekanan dengan gaya

Dari gambar grafik tersebut, dapat dilihat bahwa semakin kecil tekanan yang diberikan maka semakin kecil pula gaya yang timbul akibat tekanan tersebut. Begitu juga sebaliknya, semakin besar tekanan yang diberikan maka semakin besar pula gaya yang timbul. Hal tersebut dapat dibuktikan dalam suatu formula, dimana nilai dari gaya yang bekerja (F) didapat dari perkalian antara tekanan dengan luas penampang suatu pipa. Untuk lebih jelasnya, berikut formulanya :

F = P x A

Dari formula diatas, dapat diketahui bahwa semakin besar tekanan yang terjadi pada suatu instalasi pipa udara, maka akan semakin besar gaya yang bekerja/terjadi pada instalasi tersebut, dengan catatan bahwa luas penampangnya adalah konstan.

3.1.2. Grafik Tekanan (P) dengan Kapasitas (Q)

Gambar 9. Grafik hubungan tekanan dengan kapasitas

Semakin besar tekanan yang diberikan pada instalasi pipa udara, maka semakin kecil kapasitas udara (Q) yang mengalir pada instalasi tersebut. Semua itu disebabkan karena ada aliran balik (black flow) yang menahan atau memperlambat kecepatan udara yang mengalir. Sebagaimana yang telah terkandung dalam formula dibawah ini :

Q = v x A

5.E-06

1.E-05

2.E-05

2.E-05

3.E-05

3.E-05

4.E-05

1.5E-10 3.5E-10 5.5E-10

Teka

nan

(P)

Gaya (F)

Hubungan Tekanan (P) dengan Gaya (F)

Grafik Hubungan Tekanan (P)dengan Gaya (F) pada Pipa 1,Pipa 2 (tanpa es), Pipa2(dengan es), dan Pipa 3

6.26.36.46.56.66.76.86.9

77.17.27.3

5.0E-06 1.5E-05 2.5E-05 3.5E-05

Kapa

sitas

(Q)

Tekanan (P)

Hubungan Tekanan (P) dengan Kapasitas (Q)

Pipa 1

Pipa 2 (tanpa es)

Pipa 2 (dengan es)

Pipa 3

Apabila luas penampang (A) nilainya konstan, maka kapasitas aliran udara (Q) akan bernilai kecil apabila kecepatan dari aliran itu sendiri kecil. Selain itu terdapat sebuah hal lagi, yang mana temperatus sebenarnya juga berpengaruh terhadap suatu kapasitas (Q). Semakin rendah temperaturnya, maka semakin bertambah besar kapasitasnya, hal ini dapat dibuktikan pada suatu sistem yang sama, dalam percobaan 1 diberi es, dan pada percobaan 2 tanpa es. Hal itu terjadi dikarenakan, semakin udara itu mempunyai temperatur yang rendah, maka kerapatan udara tersebut bertambah.

3.1.3. Grafik Tekanan (P) dengan Sudut Putar (θ)

Gambar 10. Grafik hubungan tekanan dengan sudut putar katup

Dari pembacaan gambar grafik diatas dapat diketahui bahwa perubahan sudut mempengaruhi luas penampang dari pipa yang dialiri oleh udara. Semakin besar sudut yang diputar pada katup, semakin kecil luasan yang dapat dialiri oleh udara tersebut. Ketika luasan yang dialiri udara semakin kecil dari total keseluruhan luasan lingkaran dari pipa, maka semakin besar tekanan yang terjadi. Itu semua diakibatkan karena banyaknya udara yang bertumbukan pada sebagian wilayah dari luasan lingkaran pipa yang tertutup, sehingga mengakibatkan timbulnya tekanan. Hal ini dapat dibuktikan dengan formula dibawah ini :

F = P x A P = F/A

Formula tersebut memperlihatkan bahwa, apabila gaya (F) konstan dan luas penampang dimanipulasi, maka hal tersebut akan berpengaruh pada tekanan yang terjadi. Apbila luas penampang (A) diperbesar, maka tekanan yang terjadi semakin kecil, tetapi sebaliknya apabila diperkecil, maka tekanan yang terjadi akan semakin besar.

3.1.4. Grafik Tekanan (P) dengan ΔP1, ΔP2, ΔP3

Gambar 11. Grafik hubungan tekanan (P) dengan ∆P1

20

25

30

35

40

45

50

55

5.0E-06 1.5E-05 2.5E-05 3.5E-05

Sudu

t Put

ar (θ

)

Tekanan (P)

Hubungan Tekanan (P) dengan Sudut Putar (θ)

Pipa 1

Pipa 2 (tanpa es)

Pipa 2 (dengan es)

Pipa 3

150

200

250

300

350

400

450

500

550

5.0E-06 1.5E-05 2.5E-05 3.5E-05

∆P1

Tekanan (P)

Hubungan Tekanan (P) dengan ∆P1

Pipa 1

Pipa 2 (tanpa es)

Pipa 2 (dengan es)

Pipa 3

Didalam rangkaian instalasi pipa udara, terdapat beberapa loses yang harus diperhitungkan, antara lain loses akibat panjang pipa (∆P1), belokan dan aksesoris (∆P2), serta akibat dari katup (∆P3). Dalam bagian ini, dijelaskan mengenai hubungan antara tekanan dengan loses yang terjadi. Dari gambar 11, dapat diketahui hubungan tekanan dengan loses yang diakibatkan oleh panjang pipa. Semakin panjang instalasi pipa, semakin besar loses yang terjadi. Semakin kecil tekanan yang dibuat, maka semakin besar loses yang terjadi.

Gambar 12. Hubungan tekanan (P) dengan ∆P2

Jika sebelumnya dijelaskan mengenai loses yang diakibatkan panjang pipa, maka gambar 12 menunjukkan loses yang diakibatkan oleh belokan dengan aksesorisnya (∆P2). Mengenai nilai loses yang terjadi akibat belokan, dapat dilihat pada tabel 1.1. Penjelasan mengenai grafik hubungan tekanan dengan ∆P2, tidak jauh beda dengan penjelasan sebelumnya diakibatkan oleh panjang pipa (∆P1). Semakin kecil tekanan yang dibuat, maka semakin besar loses yang terjadi.

Gambar 13. Grafik hubungan tekanan (P) dengan ∆P3

Yang terakhir ialah loses yang diakibatkan pada bukaan katup. Bukaan katup sangat berpengaruh pada tekanan yang terjadi, seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, apabila semakin besar sudut yang digunakan pada bukaan katup, maka akan semakin kecil luas penampang yang dilalui oleh udara. Hal itu mengakibatkan terjadi tekanan. Tekanan sebenarnya terjadi karena akibat terjadi back flow sebelumnya. Besar nilai loses yang diakibatkan karena bukaan katup, dapat dilihat pada tabel1.3.

579

11131517192123

5.00E-06 1.50E-05 2.50E-05 3.50E-05

∆P2

Tekanan (P)


Pipa 1

Pipa 2 (tanpa es)

Pipa 2 (dengan es)

Pipa 3

10152025303540455055

5.00E-06 1.50E-05 2.50E-05 3.50E-05

∆P3

Tekanan (P)


Pipa 1

Pipa 2 (tanpa es)

Pipa 2 (dengan es)

Pipa 3

3.1.5. Grafik Kapasitas (Q) dengan Gaya (F)

Gambar 14. Grafik hubungan kapasitas (Q) dengan gaya (F)

Dari gambar grafik diatas, dapat diketahui bagaimana hubungan antara kapasitas (Q) dengan gaya (F). Semakin besar nilai dari kapasitasnya, maka semakin kecil gaya yang terjadi saat itu. Hal tersebut sungguh berlawanan dengan formula dibawah ini, yang menunjukkan bahwa hubungan Q dengan F adalah berbanding lurus.

F = P x A Q = v x A

Perbedaan tersebut terjadi karena efek terjadinya back flow pada instalasi pipa udara tersebut. Back flow sendiri mengakibatkan kecepatan fluida yang akan keluar instalasi menjadi berkurang, yang akhirnya kapasitas yang terjadi pun semakin kecil.

3.1.6. Grafik Kapasitas (Q) dengan Sudut Putar (θ)

Gambar 15. Grafik hubungan kapasitas (Q) dengan sudut putar (θ)

Hubungan antara kapasitas (Q) dengan sudut putar (θ) dapat dilihat pada gambar grafik diatas. Apabila nilai dari sudut putar katup bernilai kecil, maka kapasitas udara yang mengalir mempunyai nilai yang besar, tetapi apabila sudut putar dari katup bernilai besar, maka kapasitas udara yang mengalir mempunyai nilai yang kecil. Hal tersebut diakibatkan karena sudut putar dari katup mempengaruhi besar kecilnya luasan penampang pipa yang dialiri udara. Formula dibawah ini akan membuktikan hal tersebut.

Q = v x A

6.2

6.4

6.6

6.8

7

7.2

7.4

2.E-10 3.E-10 4.E-10 5.E-10 6.E-10 7.E-10

Kapa

sitas

(Q)

Gaya (F)

Hubunga Kapasitas (Q) dengan Gaya (F)

Pipa 1

Pipa 2 (tanpa es)

Pipa 2 (dengan es)

Pipa 3

6.26.36.46.56.66.76.86.9

77.17.27.3

20 30 40 50

Kapa

sitas

(Q)

Sudut Putar (θ

Hubungan Kapasitas (Q) dengan Sudut Putar (θ)

Pipa 1

Pipa 2 (tanpa es)

Pipa 2 (dengan es)

Pipa 3

Apabila kecepatan aliran udara (v) dianggap konstan, maka apabila sudut putar bernilai besar, maka luas penampang (A) akan bernilai kecil yang mengakibatkan kapasitas aliran udara pun kan menjadi kecil juga.

3.1.7. Grafik Kapasitas (Q) dengan ΔP1, ΔP2, ΔP3

Gambar 16. Grafik hubungan kapasitas (Q) dengan ΔP1

Didalam rangkaian instalasi pipa udara, terdapat beberapa loses yang harus diperhitungkan, antara lain loses akibat panjang pipa (∆P1), belokan dan aksesoris (∆P2), serta akibat dari katup (∆P3). Dalam bagian ini, dijelaskan mengenai hubungan antara kapasitas dengan loses yang terjadi. Dari gambar grafik diatas, dapat diketahui hubungan kapasitas dengan loses yang diakibatkan oleh panjang pipa. Semakin panjang instalasi pipa, semakin besar loses yang terjadi. Semakin kecil loses yang terjadi, maka semakin kecil pula kapasitas udara yang mengalir.


Jika sebelumnya dijelaskan mengenai loses yang diakibatkan panjang pipa, maka gambar 16 menunjukkan loses yang diakibatkan oleh belokan dengan aksesorisnya (∆P2). Mengenai nilai loses yang terjadi akibat belokan, dapat dilihat pada tabel 1.1. Penjelasan mengenai grafik hubungan kapasitas dengan ∆P2, tidak jauh beda dengan penjelasan sebelumnya yang diakibatkan oleh panjang pipa (∆P1). Semakin kecil loses yang terjadi, maka semakin kecil juga kapasitas udara yang mengalir dalam instalasi pipa.

150

200

250

300

350

400

450

500

550

6.2 6.4 6.6 6.8 7 7.2 7.4

∆P1

Kapasitas (Q)

Hubungan Kapasitas (Q) dengan ∆P1

Pipa 1

Pipa 2 (tanpa es)

Pipa 2 (dengan es)

Pipa 3

579

11131517192123

6.2 6.4 6.6 6.8 7 7.2 7.4

∆P2

Kapasitas (Q)


Pipa 1

Pipa 2 (tanpa es)

Pipa 2 (dengan es)

Pipa 3


Dalam hubungan antara kapasitas dengan loses yang diakibatkan oleh katup (ΔP3), memang sedikit membingungkan. Gambar grafik diatas menunjukkan dalam kondisi tertentu ketika nilai kapasitas rendah, maka loses yang terjadi tinggi, tetapi ada beberapa titik dimana malah sebaliknya, semakin rendah nilai kapasitas, maka semakin rendah pula loses yang terjadi. Dalam data yang didapatkan dari hasil praktikum menunjukkan, bahwa sebagian besar hubungan antara kapasitas dengan loses akibat dari katup menunjukkan bahwa, semakin rendah nilai kapsitas, maka semakin tinggi nilai loses yang terjadi, tetapi semakin tingggi nilai kapasitas, maka semakin rendah loses yang timbul.

1015202530354045505560

6.2 6.4 6.6 6.8 7 7.2 7.4

∆P3

Kapasitas (Q)


Pipa 1

Pipa 2 (tanpa es)

Pipa 2 (dengan es)

Pipa 3

BAB IV KESIMPULAN

Fluida udara apabila didinginkan molekul-molekulnya akan lebih rapat dari pada sebelum didinginkan. Kerapatan molekul tersebut menyebabkan kecepatan (v) dari fluida tersebut berkurang, dan pastinya kapasitas (Q) akan berkurang juga. Sebagaimana dalam formula Q = v x A. Tetapi dalam praktikum yang telah dilakukan sebelumnya, hal itu tidak terjadi. Fluida yang sudah didinginkan nilai kapasitasnya sama dengan fluida sebelum didinginkan, bahkan lebih besar. Mungkin ini terjadi karena faktor pendinginan yang dilakukan saat praktikum kurang merata dan kurang akurat, sehingga terjadi hal yang demikian.

Loses dari instalasi pipa udara terbagi menjadi 3, antara lain loses yang diakibatkan oleh panjang pipa, loses karena belokan dan aksesorisnya, dan loses karena katup. Hubungan tekanan dengan masing-masing loses ada yang berbeda, jika loses yang diakibatkan panjang pipa serta belokan, grafik dan pengaruhnya pun sama. Semakin besar losesnya, maka akan semakin kecil tekanan yang terjadi. Tetapi sebaliknya yang terjadi pada loses yang diakibatkan oleh katup, semakin besar loses yang terjadi maka semakin besar juga tekanan yang timbul.

Dalam suatu formula yang mana F = P x A, menunjukkan bahwa, apabila luas penampang (A) dalam setiap instalasi pipa bernilai sama, maka apabila tekanan (P) fluida ditingkatkan, nilai dari gaya yang terjadi pun juga akan semakin besar. Dalam grafik yang didapat dari hasil praktikumpun menunjukkan hal yang sama.

Kapasitas aliran fluida (Q) dipengaruhi oleh luasan penampang (A) yang dialiri fluida tersebut, sebagaiaman yang ditercantum dalam formula Q = v x A. Apabila luas penampang diperkecil, maka tekanannya pun akan semakin besar, karena terdapat aliran balik (back flow). Jadi secara tidak langsung semakin besar kapasitas aliran fluida,maka semakin tekanan yang terjadi. Hal yang sama juga ditunjukkan oleh grafik dari hasil praktikum.

Sudut putar pada suatu katup mempengaruhi luasan penampang yang dialiri oleh fluida. Apabila sudut putar katup diperbesar, maka tekanan yang ditimbulkan akan menjadi besar pula. Hal tersebut sebenarnya dapat dilihat dari formula F = P x A. Dari hasil praktikum yang telah dilakukan sebelumnya, hal sama juga terjadi, semakin besar sudut putar katup, maka semakin besar juga tekanan yang ditimbulkan.

Dari gambar 14, dapat diketahui bagaimana hubungan antara kapasitas (Q) dengan gaya (F). Semakin besar nilai dari kapasitasnya, maka semakin kecil gaya yang terjadi saat itu. Hal tersebut sungguh berlawanan dengan formula F = PxQ/v, yang menunjukkan bahwa hubungan Q dengan F adalah berbanding lurus. Perbedaan tersebut terjadi karena efek terjadinya back flow pada instalasi pipa udara tersebut. Back flow sendiri mengakibatkan kecepatan fluida yang akan keluar instalasi menjadi berkurang, yang akhirnya kapasitas yang terjadi pun semakin kecil.

Sudut putar katup berpengaruh pada luas penampang yang dialiri fluida udara. Semakin besar sudut putar katup, maka semakin kecil luas penampang yang dapat dialiri oleh fluida tersebut. Jika penampangnya kecil, maka debitnya pun akan menjadi kecil juga, hal ini dapat dibuktikan dengan formula Q = v x A. Hasil praktikum yang dibuktikan dengan grafik juga menunjukkan sperti hal tersebut, semakin besar sudut putar katup maka akan semakin kecil kapasitas udara yang mengalir pada instalasi pipa tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-industri/utilitas-pabrik/jenis-kompresor/

www.compressors.tpub.com/TM-5-4310-278-15/TM-5-4310-278-150050.htm

www.energyefficiencyasia.org

www.engineeringtoolbox.com Ir. Sularso. 2000. Buku Pompa dan kompresor,

Ir. Syahrul Fauzi Siregar. 2003. Kompresor Sekrup.

PRACTICAL MODULE -Modul Praktikum Mesflu 2011

LAMPIRAN

instalasi pipa udara

Documents