ANALISA PRESSURE DROP PADA INSTALASI PIPA ALAT UJI RUGI-RUGI ALIRAN MENGUNAKAN CFD FLUENT 6.0

Analisa pressure drop pada instalasi pipa alat uji rugi-rugi

ANALISA PRESSURE DROP PADA INSTALASI PIPA ALAT UJI RUGI-RUGI ALIRAN MENGUNAKAN CFD FLUENT 6.0 Sepfitrah1, Yose Rizal2 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 1,2, Program Studi Teknik Sipil Universitas Pasir Pengaraian

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 45

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).

Page 46

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):

Re  Dimana : v

d 

vd



……………...….........(1)

=Kecepatan rata aliran fluida (m/s) = 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 :

1 A1V1   2 A2V2 = tetapan Untuk fluida–fluida compresibel dan bila

1   2

untuk

semua

maksud,

persamaan

menjadi:

Q  A1v1  A2 v2 ………..….........…(2) …….…………………...............……(3) (Mekanika Fluida jilid I Bruce R Munson hal 141) Dimana : Q = Debit aliran (m 3 /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). 3  = Massa jenis (Kg/m ). g

= Gaya grafitasi (m/s).

JURNAL APTEK Vol. 5 No. 1Januari2013


V Z H

= Kecepatan (m/s). =Ketinggian permukaan (m). = 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)

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. Rugirugi 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 komponenkomponen 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.

Sistim Pemipaan

Instalasi pipe line 1

Instalasi pipe line 2

Gambar 1.Instalasi pipe line alat uji rugi-rugi aliran. 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 :

Gambar 2. Model geometri instalasi pipeline 1 simulasi 1,2, Program Studi Teknik Sipil Universitas Pasir Pengaraian

Page 47

Untuk melakukan proses simulasi tersebut dilakukan dengan mengunakan dengan alur seperti diagram alir dibawah ini CAD(Computer AidedDesign) Model Format :iges

Gambar 3.Line pipa3 alat uji rugi-rugi aliran

Gambit

Meshing Kondisi Batas

Model

t i Pemeriksaan Mesh

d a k

Mesh Baik ? Ya

Gambar 4. Model geometri pada line pipa 3 simulasi

Data Sifat fisik Penentuan Kondisi Batas

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.

Page 48

t i d

Proses NumerikFluent

a k Iterasi eror ?

Grafik, plot distribusi tekanan, head losses,dll

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 :



1. Pompa Tabel 1. Spesifikasi Pompa Pada Alat Uji Rugi-Rugi Aliran Electric Well Pump Model PS121 BIT Power Source 0utPut :125Watt : 220V,50HZ,1 Capacity Total head : Max 43 l/min :Max 33m Suction Lift Rpm 2850 : Max 9 m Suction & Discharge 25 mm ( ) Pipe Strong & Thermally Protected Motor SHIMIZU

Start

Studi Literatur Ide &gagasan

Tahap Persiapan Alat Dan Bahan

Metode pengujian

Simulasi CFD

Percobaan terukur

Tidak Konvergen Ya Pembahasan

2. Pipa Kesimpulan

Finish

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

1,2, Program Studi Teknik Sipil Universitas Pasir Pengaraian

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

DN

OD (mm)

Thickness (mm)

ID (mm)

Schedjule

25 20 15

33,401 26,67 21,336

3,378 2,87 3,113

26,645 20,93 15,798

40 40 40

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.

Page 49

Gambar 7. Kontur keceptan aliran instalasi pipe line 1

A

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

Page 50

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.



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 1,2, Program Studi Teknik Sipil Universitas Pasir Pengaraian

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 51

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 90o 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 900 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. Page 52

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 :



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

179644.19Pa

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 1,2, Program Studi Teknik Sipil Universitas Pasir Pengaraian

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.

162372.61Pa

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 Page 53

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.

106719.77Pa 51066.938Pa

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

Page 54

Pressure Inlet (Pascal)

Pressure Outlet (Pascal)

Max

Min

Max

Min

Pressure drop (Pascal )

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



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

1,2, Program Studi Teknik Sipil Universitas Pasir Pengaraian

Untuk analisa perbandingan hasil pengujian, maka data diakumulasikan dalam bentuk tabel dibawah ini. Tabel 4. Analisa hasil pengujian Pressure Drop Pressure Drop ( Pascal ) Nama No komponen Aktual Simulasi 1 Globe 52432,488 55652.832 Valve 2 Swing 8672,04 15352.51 Check Valve 3 Standart 3335,4 5757,19 Tee 1”- ½” 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 55

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.

Page 56

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


ANALISA PRESSURE DROP PADA INSTALASI PIPA ALAT UJI RUGI-RUGI ALIRAN MENGUNAKAN CFD FLUENT 6.0

Recommend Documents