JURNAL SKRIPSI PROGRAM SARJANA
MENENTUKAN NILAI KOEFISIEN GESEK PADA PIPA DENGAN MENGGUNAKAN APLIKASI MICROSOFT VISUAL BASIC
Irsan Mustafid Halomoan 28402006
JURUSAN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS GUNADARMA 2005 2
Abstraksi Koefisien gesek antara fluida dan dinding pipa akan mempengaruhi kerugian head dan kerugian tekanan pada aliran didalam pipa. Kerugian – kerugian tersebut sangat dipengaruhi oleh kekasaran, diameter dan panjang pipa. Dalam kesempatan ini penulis mencoba menggunakan aplikasi program Visual Basic 6.0 untuk menentukan nilai koefisien gesek pada pipa untuk mendapatkan nilai koefisien gesek yang seragam, teliti dan cepat.
3
Pendahuluan
menentukan
dalam
menentukan
nilai
Perkembangan dunia industri saat ini koefisien f, penulis bermaksud menentukan begitu
cepat
perkembangannya
proses
globalisasi
dalam
dengan nilai koefisien f secara otomatis dengan
perdagangan berbantu computer dengan menggunakan
sehinggan membutuhkan banyak inovasi bahasa pemrograman visual basic. Untuk
baru untuk mendukung proses pembuatan
mempermudah
penulisan
produk yang akan dihasilkan. Salah satunya khususnya dalam perhitungan data maka adalah
penggunaan
penyelesaian
banyak
dalam dilakukan
computer masalah
pembatasan
–
pembatasan
terutama masalah dan asumsi- asumsi. Pembatasan
perhitungan ataupun sabagai alat control masalah dan asumsi tersebut antara lain: pada suatu peralatan produksi. Sehingga 1.Fluida yang digunakan adalah termasuk nantinya
diharapkan
dengan
fluida
berbantu
incompressible
(tak
computer dapat meningkatkan efisiensi dan
mampumampat) sehingga persamaan yang
ketelitian dari alat – alat yang digunakan.
digunakan adalah persamaan fluida tak mampu mampat.
Perumusan dan Batasan Masalah
2.Fluida yang digunakan dianggap sebagai
Dalam aliran tak mampu mampat didalam
pipa
fluida Newtonian
ketakmampubalikan 3.Fluida yang mengalir dalam pipa bersifat
dinyatakan dalam kerugiantinggi tekan.
berkembang penuh dan tidak terjadi
Untuk perhitungan aliran didalam pipa pada
kebocoran
umumnya dipakai persamaan Darcy –
valume
Weisbach[1]:
konstan
hf = f
pada dalam
rangkaian
sehingga
rangkaian
dianggap
4.Permukaan pipa dengan nilai kekasaran
L V2 D 2g
permukaan pipa dan bilangan Reynolds sesuai pada diagram Moody.
Dalam persamaan tersebut f adalah
koefisien gesek Darcy – Weisbach yang 5.Penulisan juga tidak membahas aliran tidak berdimensi. Koefisien f merupakan
pada pipa yang tidak berbentuk lingkaran.
fungsi dari angka Reynolds dan kekasaran
Tujuan penulisan yang kami lakukan
pipa. Nilai koefisien f dapat ditentukan dari
adalah menyajikan kerugian gesek fluida
diagram Moody. Nilai koefisien f dari
pada aliran pipa ke dalam bentuk visual
pembacaan
sering
pada layar komputer dengan mengunakan
Untuk
bahasa pemrograman visual basic 6.0.
dalam
Untuk pembahasan, digunakan beberapa
menimbulkan mengindari
secara
manual
ketidakseragaman. ketidakseragaman
2
persamaan fluida dan objek dari visual
Bernaulli,
basic
persamaan kerugian tekanan dan kerugian
untuk
pembuatan
interface
persamaan
pembuatan program. Persamaan fluida
gesekan
yang
berpenampang
digunakan
seperti
persamaan
Hasil Pembahasan
fluida
kontinuitas,
terhadap
pipa bulat
Untuk mengimbangi rugi – rugi yang terjadi pada elbow, kebocoran pipa dan
Untuk perhitungan head total pompa air lain – lain, maka direncanakan pompa dari sungai ke kolam pengendapan berikut dengan kapasitas sebgai berikut: akan di kerjakan dengan menggunakan
Q = konsumsi maksimum x (1,1 – 1,5)
program visual basic 6.0 untuk menentukan
Dimana factor pengali diambil 1,15
nilai kekasaran permukaan (f), Reynold
sehingga kapasitas sadap pompa adalah:
number (Re) dan kerugian head masing –
Q = 432,7 x 1,15
masing seksi instalasi pompa.
= 497,6 m/jam
Untuk keperluan pengisian ketel serta
Untuk
menjamin
ketelitian
kebutuhan air lainnya dibutuhkan sekitar pengoperasian, diambil kapasitas pompa 431 ton air per jam (mair). Dari data sebesar
Head total pompa yang harus tersedia
lapangan didapat bahwa massa jenis air (ρ) O
3
pada suhu 27 C adala 984,54 kg/m . Untuk untuk mengetahui
kapasitas
pompa
500 m3/jam. memindahlan
air
seperti
yang
yang direncanakan oleh kondisi instalasi yang
dibutuhkan, antara lain keduanya terdapat akan
dilayani oleh pompa seperti pada
gambar berikut:
hubungan sebagai berikut: Q=m.v Dimana: Q = kapasitas air (m3/jam) m = laju aliran air (kg/jam) v = volume spesifik air (m3/jam) Sehingga:
Q=
431 × 103 (kg/jam) 996.5(kg/m 3 )
Gambar 3.1 Instalasi pompa kolam
= 432,7 m /jam 3
pengendapan
3
Head total pompa dengan material pipa Dimana : dari besi tuang
f = factor gesekan L = panjang pipa isap (m)
Kerugian head pada pipa isap
Di = diameter dalam pipa (m) 3
Untuk kapasitas pompa sebesar 500 m /jam Untuk mengetahui harga f (factor gesekan) atau 8,33 m3/menit, diketahui data pipa perlu diketahui bilangan Reynolds aliran sebagai berikut:
didalam pipa dengan rumus sebagai berikut:
- Diameter luar pipa = 12,75 inchi
Re =
(0,3238 m)
V × Di
ν
- Diameter dalam pipa = 11,938 inchi Dimana: = viskositas kinematik (0,86 x 10-6 m2/dt, (0,3032 m) Kecepatan dihitung
aliran dengan
didalam
pipa
menggunakan
0 dapat pada suhu 27 C) Sebelumnya, rumus
didalam
sebagai berikut: V=
pipa
kecepatan
aliran
diukur
dengan
dapat
menggunakan rumus sebagai berikut:
4×Q × Di 2
V=
Dimana:
4×Q × Di 2
Q = kapasitas pompa (0,139 m3/dt)
Dimana:
Di = diameter dalam pipa (0,3032 m)
Q = kapasitas pompa (0,139 m3/dt) Di = diameter dalam pipa (0,3032 m)
Sehingga didapat kecepatan:
Sahingga:
4 × 0,139 × (0,3032)2 =1,926 m/dt
V=
4 × 0,139 × (0,3032)2 =1,926m / dt
V=
Sebelum dapat menentukan kerugian head
data – data Jadi didapatlah harga bilangan Reynolds sebesar: dilapangan didapat sebagai berikut:
disepanjang pipa isap dari
- Panjang pipa isap = 2 m
Re =
- Elbow = 1 buah
1,926 × 0,3032 0,86 × 10 − 6
= 6,7922 × 105
- Katup isap dengan saringan = 1 buah
Jenis aliran didalam pipa adalah
• Kerugian head sepanjang pipa isap
turbulen (Re > 4000), kemudian ditentukan
L V2 hls1 = f Di 2 g
harga k/D, dimana:
5
k = Ukuran ketidaksempurnaan permukaan
f = 1,72
pipa (0,54)
hls 2 = 1,72
Di = diameter dalam pipa (303,2 mm)
(1,926) 2 2 .9,81
= 0,325 m
Jadi k/Di = 0,54 / 303,2 = 1,78 x 10-3 Dari diagram Moody diperoleh harga f = 0,0235 sehingga didapatlah harga kerugian head disepanjang pipa isap adalah:
•
Kerugian head akibat elbow 90O hls3 = f
V2 2g
Dimana: f = 0,65 hls 2 = 0,65
(1.926) 2 2 .9,81
= 0,123 m
hls1 = 0,0235
2 (1.926) 2 0,3032 2 .9,81
= 0,0293 m Jadi kerugian head disepanjang pipa isap adalah sebesar: •
hls = hls1 + hls2 + hls3
Kerugian head akibat katup isap hls 2 = f
= 0,0293 + 0,325 + 0,123
V2 2g
= 0,4773 m
Dimana: 6
-Kerugian head pada pipa tekan Dari lapangan data – data sebagai berikut: - Panjang pipa tekan (L) = 12 m - Elbow 900 = 1 buah - Elbow 450 = 4 buah Kerugian head sepanjang pipa tekan Kecepatan pada pipa tekan sama dengan pada pipa isap, hal ini disebabkan oleh diameter pipa keduanya yang sama, Kerugian head akibat keluaran pipa
sahingga: hls 2 = f
L V2 Di 2g
hls 2 = 0,0235
12 (1,926)2 0,3032 2 .9,81
hld 4 =
V2 2g
hld 4 =
(1,926)2 2 .9,81
= 0,19 m
= 0,176 m
Kerugian head akibat elbow 900 Karena ukuran diameter pipa tekan sama dengan ukuran pipa isap, maka kerugian head akibat elbow 900 sama jumlahnya Sehingga kerugian head total pada pipa yaitu sebesar 0,123 m
tekan adalah:
Kerugian head akibat elbow 450 hld 3 = f
hld = hld1 + hld2 + hld3 + hld4 = 0,176 + 0,123 + 0,154 + 0,19
V2 2g
= 0,643 m
Dimana:
Total kerugian head pada instalasi pipa (Hl)
f = 0.4
adalah:
hld 3 = 0,4
Hl = hls + hld
(1,926)2 2 .9.8
= 0,4773 + 0,643
= 0,077 m
= 1,1203 m
Karena ada 2 buah elbow 450 maka hld3 = 0,077 x 2 = 0.154 7
- Head total pompa yang memadai
(k/D) dan besarnya bilangan Reynolds (Re) yang sangat berpengaruh terhadap
Head total pompa: Ht = Ha + Hl + hp
nilai f dengan lebih seragam, teliti dan lebih cepat. Pada bilangan Reynolds dan
Dimana: Hp = Perbedaan tekanan pada sisi
nilai kekasaran relative, semakin tinggi tingkat tingkat ketelitiannya, maka nilai
isap dan tekan (= 0)
f yang didapat akan semakin baik
Ht = 3 + 1,1203 + 0
tingkat keakurasiannya. Besarnya head
= 4,1203 m Untuk menjamin ketelitian pengeoperasian
losses pada suatu sistem perpipaan,
dan mengantisipasi rugi – rugi lainnya maka
seperti pada belokan, sambungan, katup,
diambil pompa dengan head total 4,2 m.
pengecilan dihitung
Kesimpulan dengan
pembesaran
dapat
dengan
terlebih
dahulu
menentukan panjang relatifnya ataupun nilai k nya.
Dari hasil perhitungan nilai koefisien gesek
dan
menggunakan
aplikasi 3. Dari perbandingan hasil perhitungan
pemrograman Visual Basic 6.0
manual dan Visual Basic didapat selisih
1. Nilai koefisien gesek yang dihitung
hasil hitung yang cukup kecil. Sehingga
adalah untuk nilai f dengan pipa
dari hasil tersebut perhitungan secara
berbentuk bulat dengan jenis aliran tak
Visual Basic telah dapat digunakan
mampu mampat.
untuk
2. Dengan program aplikasi Visual basic
menentukan
nilai
koefisien
kekasaran pada pipa.
dapat ditentukan nilai kekasaran relative Table 4.1 Perbandingan hasil hitung kekasaran (f) Kapasitas Alir
Nilai kekasaran (f) dengan
Nilai kekasaran (f)
manual
dengan VB 6.0
Besi tuang
0.0235
0,0231
0,139
Besi Digalvanis
0,0173
0,0175
0,139
Kaca
0,0123
0,0125
3
Material
0,139
(m /dt)
8
Daftar Pustaka
1. Victor L. Streeter dan Benjamin Wylie, E. “Mekanika Fluida jilid 1”, terj. Zulkifli Harahap, ed. Ke – 8. Erlangga, 1996 2. Bambang Triatmodjo. “Hidrolika jilid 2”, Beta Offset, 1993 3. Michael J. Moran and Howard N. Shapiro. “Fundamental of Engineering Thermodynamics”, Second Edition, 1992 4. Wiryanto Dewobroto, “Aplikasi Sain dan Teknik dengan Visual Basic 6.0”. Elexmedia Komputindo 2003 5. Agus J. Alam. “Microsoft Visual Basic Versi 6.0”, Elexmedia Komputindo 2003
5
