HEAD LOSSES
A. LATAR BELAKANG
Dalam suatu aliran fluida dalam saluran tertutup, baik itu jenis aliran laminer maupun turbulen, pasti mengalami kerugian head (Head Losses). Kerugian head ini disebabkan oleh kerugian gesek di dalam pipa-pipa, reduser, katup dan lain-lain. Faktor-faktor yang diperhitungkan tidak hanya kecepatan dan arah partikel, tetapi juga pengaruh kekentalan (viscosity) yang menyebabkan gaya geser antara partikel-partikel zat cair dan juga antara zat cair dan dinding batas. Gerak zat cair tidak mudah diformulasikan secara matematik, sehingga diperlukan anggapan-anggapan dan percobaan-percobaan untuk mendukung penyelesaian penyelesaian secara teoritis. Persamaan energi yang menggambarkan gerak partikel diturunkan dari persamaan gerak. Persamaan energi ini merupakan salah satu persamaan dasar untuk menyelesaikan masalah yang ada dalam hidraulika. Persamaan energi dapatditunjukkan oleh persamaan Euler dan persamaan Bernoulli. Pada fluida nyata (riil) aliran yang terjadi akan mengalami gesekan dengan dinding pipa, sehingga akan mengalami kehilangan energi.
B. TUJUAN PRAKTIKUM
Praktikum ini bertujuan untuk menghitung kehilangan head pada pipa (Hf)
C. TINJAUAN PUSTAKA
Kerugian Head (Head Losses) adalah untuk mengatasi kerugian-kerugian yang terdiri atas head kerugian gesak di dalam pipa-pipa, dan head kerugian didalam belokan-belokan, reduser, katup-katup, dsb. Dalam keadaan turbulen, peralihan atau laminar untuk aliran dalam pipa (saluran tertutup), telah dikembangkan dikembangkan persamaan kerugian kerugian oleh Henry Darcy dan Julius Weishbach. Kerugian energi per satuan berat fluida dalam pengaliran cairan dalam sistem perpipaan disebut disebut sebagai kerugian kerugian head (head (head loss). Head Head loss terdiri dari Mayor head loss (mayor losses),
yang dinyatakan dengan rumus :
merupakan kerugian head sepanjang saluran pipa
Dimana : Hf = head kerugian f = faktor gesekan L = panjang pipa V = kecepatan rata-rata cairan dalam pipa D = diameter pipa Harga f (faktor gesekan) didapat dari diagram Moody (lampiran - 6) sebagai fungsi dari Angka Reynold (Reynolds Number) dan Kekasaran relatif (Relative Roughness ε/D ), yang nilainya dapat dilihat pada grafik (lampiran) sebagai fungsi dari nominal diameter pipa dan kekasaran permukaan dalam pipa (e) yang tergantung dari jenis material pipa. Dari pengujian yang kami lakukan nilai f yang dihasilkan sangatlah kecil. Standar untuk nilai f pada masing-masing aliran dapat dilihat sebagai berikut: 1. Jika Re < f =" 64"> 2100, alirannya disebut “hydraulically smooth” atau “turbulent smooth”.
2. Jika Re > 4000 atau e/d besar, alirannya disebut aliran turbulent rought. 3. Jika aliran berada antara kondisi 2 dan 3 maka aliran tersebut disebut aliran transisi. Untuk menghitung nilai f dapat disesuaikan dengan masing-masing kriteria untuk mencari nilai f adalah
1. Laminar
2. Transisi ( )
3. Hydroulically tough atau wholly rough ( ) Minor head loss (minor losses),
merupakan kerugian head pada fitting dan valve yang
terdapat sepanjang sistem perpipaan. Dapat dicari dengan menggunakan persamaan :
Dimana : Hf = Minor losses n = jumlah fitting/ valve untuk diameter yang sama
k = koefisien gesekan V = Kecepatan rata-rata aliran g = percepatan gravitasi Besaran ini menyatakan kerugian pada fitting dan valve dalam ukuran panjang ekivalen dari pipa lurus.
D. METODOLOGI PRAKTIKUM
A. Alat
1. Selang 2. Penggaris 3. Stop watch (Handphone) 4. Alat penguji 5. Tempat penampung air 6.
Jangka sorong
B. Bahan
1. Air 2. Tinta
E. PROSEDUR KERJA
1. faktor gesek pada masing-masing aliran dihitung 2. Hasil perhitungan pada praktikum kedua kerugian head aliran dihitung pada pipa lurus (hf).
F. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil
⁄ ,
dengan
B. Pembahasan
Head kerugian adalah head untuk mengatasi kerugian-kerugian yang terdiri atas head kerugian gesak didalam pipa-pipa, dan head kerugian didalam belokan-belokan, reduser, katup-katup, dsb. Kerugian head bisa disebabkan oleh kekasaran permukaan, tumbuhan didasar saluran, ketidakteraturan saluran, kelurusan saluran pengendapan dan pengikisan, obstruksi, ukuran dan bentuk saluran, tinggi permukaan air dan debitnya, perubahan-perubahan musiman serta bahan endapan yang dibawa oleh arus. Faktor viskositet sendiri merupakan penyebab-utama dari semua kerugian head, sehingga hampir selalu diikut-sertakan dalam perhitungan-perhitungan kerugian energi. Jenis kerugian yang lainnya adalah friction dan major losses adalah kerugian energi yang terjadi pada pipa-lurus dengan luas penampang yang tetap sehingga aliran dianggap uniform. Harganya bertambah sesuai dengan panjang salurannya. Kerugian seperti ini disebabkan oleh gesekan-dalam daripada fluida, oleh sebab itu bisa timbul baik pada pipakasar maupun pipa-halus. Praktikum Head Aliran ini dilaksanakan setelah praktikum Bilangan Reynold, karena hasil dari perhitungan pada praktikum Bilangan Reynold lah yang digunakan untuk menganalisis head kerugian pada sebuah aliran. Dengan menggunakan data
bilangan Reynold, kecepatan dan panjang pipa, kita dapat menghitung head kerugian menggunakan persamaan Weishbach. Faktor gesekan f atau aliran koefisien
λ
tidak konstan dan tergantung pada
parameter pipa dan kecepatan aliran fluida, tetapi dikenal dengan akurasi yang tinggi dalam rezim aliran tertentu. Karena aliran dalam percobaan merupakan aliran laminer, maka untuk menentukan nilai faktor gesekan (f) digunakan persamaan
. Hasil dari
perhitungan f adalah sebesar . Dengan memasukkan data yang telah didapatkan dari praktikum Bilangan Reynold, aliran fluida tersebut mengalami kerugian head sebesar . Semakin kecil nilai f maka nilai Hf juga akan semakin kecil. Pada pengujian didapatkan aliran laminar, sehingga aliran yang terjadi adalah aliran laminar. Aliran tersebut dapat laminar terus karena bisa dikarenakan oleh adanya gaya gesek pada dinding pipa, adanya belokan pada pipa tersebut, besar kecilnya aliran dalam pipa aliran. Beberapa faktor diatas dapat menyebabkan ketidaksesuaian antara volume yang didapat pada suatu tempat dan waktu yang dibutuhkan. Debit yang kecil dan arus zat warna bergerak melalui tabung itu menuruti garis lurus, dimana hal tersebut nenunjukan bahwa alirannya laminar. Dengan dinaikannya laju aliran, maka naiklah bilangan reynold, karena konstan dan V berbanding lurus dengan laju aliran. Dengan meningkatnya debit, kita mencapai suatu kondisi saat arus zat warna bergoyang dan kemudian tiba-tiba terurai serta terbaur ke seluruh tabung. Aliran telah berubah menjadi aliran turbulen dengan pertukaran momentumnya yang dahsyat yang telah sepenuhnya mengganggu gerakan teratur aliran laminar. (Victor L Streeter,1985). Semakin besar volume tersebut maka waktu bercampur antara air dan tinta dalam pipa saluran akan semakin cepat, begitu pula sebaliknya. Semakin kecil debit aliran yang mengalir pada pipa maka volume yang ditampung akan semakin kecil sehingga waktu yang dibutuhkan dalam pencampuran air dengan tinta akan semakin lambat. Antara debit, volume dan waktu apabila tidak sesuai akan mempengaruhi nilai f dan Hf yang tidak signifikan. Sehingga akan terjadi kesalahan aliran dalam fluida.
G. KESIMPULAN
1. Kerugian head bisa disebabkan oleh kekasaran permukaan, tumbuhan didasar saluran, ketidakteraturan saluran, kelurusan saluran pengendapan dan pengikisan, obstruksi, ukuran dan bentuk saluran, tinggi permukaan air dan debitnya, perubahan-perubahan musiman serta bahan endapan yang dibawa oleh arus. 2. Karena aliran dalam percobaan merupakan aliran laminer, maka untuk menentukan nilai faktor gesekan (f) menggunakan persamaan
. Hasil dari perhitungan f
adalah sebesar . 3. Aliran fluida tersebut mengalami kerugian head sebesar . 4. Semakin kecil nilai f maka nilai Hf juga akan semakin kecil.
DAFTAR PUSTAKA
Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Jilid I (terjemahan). Jakarta : Erlangga Giancoli, Douglas C. 2010. Fisika Jilid V (terjemahan). Jakarta : Erlangga Halliday, D & Resnick, R. 1990. Fisika jilid 1. Erlangga. Jakarta. Ranald, V, GH. 1996. Mekanika Fluida dan Hidraulika edisi Kedua . Erlangga: Jakarta. Sosrodarsono, Ir. Suyono, Cs. 1985. Hidrologi Untuk Pengairan. Penerbit Pradnya Paramita. Jakarta. Suharto. 1991. Dinamika dan Mekanika untuk Perguruan Tinggi . Rineka Cipta. Jakarta. Sutrisno, 1996. Seri Fisika Dasar, Mekanika. ITB: Bandung. Streeter L, Victor. 1985. Mekanika Fluida. Erlangga: Jakarta. Tim Penyusun. 2009. Modul Praktikum Mekanika Fluida. Purwokerto: UNSOED Tipler, P.A.1998. Fisika untuk Sains d an Teknik-Jilid I (terjemahan). Jakarta : Erlangga Young, Hugh D. & Roger A Freedman. 2002. Fisika Universitas (terjemahan). Jakarta : Erlangga http://www.scribd.com/doc/32244018/Laporan-Head-Aliran
