Download - presentasi OTK Teori
“SISTEM PERPIPAAN SEBAGAI MEDIA
TRANSPORTASI FLUIDA”
Nama Kelompok : - Ahmad Roisus
Syifa’ - Cipta
Panghegar Supriadi
- Janice Nathania
TUJUAN
1. Mempelajari dan memahami sistem perpipaan sebagai alat transportasi fluida.2. Mengetahui hubungan antara pipa dengan turbin.3. Mengetahui hubungan antara pipa dengan pompa.4. Mengetahui hubungan antar pipa bila disusun secara seri.5. Mengetahui hubungan antar pipa bila disusun secara paralel.6. Mengetahui pengaruh tekanan terhadap sistem perpipaan.
DEFINISIPipa atau tabung adalah suatu saluran yang tertutup, umumnya mempunyai penampang sirkular dan digunakan untuk mengalirkan fluida melalui tekanan pompa atau kipas angin.
Bila pipa mengalir dengan terisi penuh maka itu disebabkan oleh adanya tekanan yang menyebabkan mengalir. Sistem perpipaan berfungsi untuk mengalirkan zat cair dari suatu tempat ke tempat yang lain.
Aliran terjadi karena adanya perbedaan tinggi tekanan di kedua tempat . Selain itu bisa terjadi karena adanya perbedaan elevasi muka air atau karena adanya pompa.
BAHAN-BAHAN PIPASECARA UMUM
CARBON STEEL
CARBON MOLY
GALVANESS
FERRO NIKEL
STAINLESS STEEL
PVC (paralon)
CHROM MOLY
SECARA KHUSUS
VIBRE GLASS
ALUMINIUM
WROUGHT IRON (besi tanpa tempa)
COOPER (tembaga)
RED BRASS (kuningan merah)
NICKEL COOPER = MONEL (timah tembaga)
NICKEL CHROM IRON = INCONEL (besi timah chrom)
PIPA DENGAN TURBIN
Di dalam pembangkit tenaga listrik, tenaga air digunakan untuk memutar turbin. Untuk mendapatkan kecepatan yang besar guna memutar turbin, pada ujung pipa diberi curat.
Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar dengan menganggap kehilangan tenaga sekunder kecil, maka di sepanjang pipa garis tenaga berimpit dengan garis tekanan. Garis tenaga turun secara teratur (perlahan-lahan), karena adanya kehilangan tenaga akibat gesekan.
Dengan menganggap kehilangan tenaga sekunder diabaikan, tinggi tekanan efektif H adalah sama dengan tinggi statis Hx
dikurangi kehilangan tenaga akibat gesekan hf.
Kehilangan tenaga hf diberikan oleh persamaan Darcy-Weisbach :
Mengingat rumus :
hfHH s
52
22 8
2 Dg
fLQ
gD
Lvfh f
2
4
1/
D
QAQV
PIPA DENGAN POMPA
Pada pipa 1 yang merupakan pipa isap, garis tenaga menurun sampai bawah pipa. Bagian pipa dimana garis tekanan di bawah sumbu pipa mempunyai tekanan negative. Sedangkan, pipa 2 merupakan pipa tekan.
Jika pompa menaikkan
zat cair dari kolam satu
ke kolam lain dengan
selisih elevasi muka air
H2 seperti yang
ditunjukkan dalam
Gambar, maka daya yang
digunakan oleh pompa
untuk menaikkan zat cair
setinggi Hx adalah sama
dengan tinggi H2
ditambah dengan
kehilangan tenaga
selama pengaliran dalam
pipa tersebut. Dalam
gambar tersebut, tinggi
kecepatan diabaikan,
sehingga garis tenaga
berimpit dengan garis
tekanan.
Pipa Hubungan Seri
Apabila suatu saluran pipa terdiri dari pipa-pipa dengan ukuran yang berbeda, pipa tersebut adalah dalam hubungan seri. Gambar menunjukkan suatu sistem tiga pipa dengan karekteristik berbeda yang dihubungan secara seri. Panjang, diameter, dan koefisien gesekan masing-masing pipa adalah L1, L2, L3; D1, D2, D3; dan f1, f2, f3.
Q=Q1=Q2=Q3
Dengan menggunakan persamaan Bernoulli untuk titik 1 dan 2 (pada garis aliran) adalah:
RUMUS
Pipa Hubungan Pararel
Pada keadaan dimana aliran melalui dua atau lebih pipa dihubungkan secara pararel seperti dalam gambar, maka persamaan kontinuitas adalah: 321 QQQQ
Persamaan tersebut dapat ditulis dalam bentuk :
)(4
12
222
221
21 VDVDVDQ
Persamaan Energi :
321 fff hhhH
Panjang pipa ekivalen ditentukan dengan cara yang sama seperti pada hubungan seri. Dari persamaan di didapat :
2/1
2/15
24
HLf
DgQ
ee
e
)(4
12
222
221
21 VDVDVDQ
Dengan cara seperti di atas :
2/1
2/1
11
512
41 H
Lf
DgQ
2/1
2/1
22
522
42 H
Lf
DgQ
2/1
2/1
33
532
43 H
Lf
DgQ
PIPA BERCABANG
Sering suatu pipa
menghubungkan tiga atau
lebih kolom. Gambar
disamping menunjukkan
suatu sistem pompa
bercabang yang
menghubungkan tiga buah
kolam. Akan dicari debit aliran
melalui pipa-pipa yang
menghubungkan ketiga
kolam tersebut apabila
panjang, diameter,macam
pipa (kekasaran k),
diberikan dan rapat massa,
serta kekentalan zat cair
diketahui.
Persamaan kontinuitas adalah salah satu dari kedua bentuk berikut :
321
321
QQQ
atau
QQQ
JARINGAN PIPA
Pemakaian jaringan pipa dalam bidang teknik sipil terdapat pada sistem jaringan distribusi air minum. Sistem jaringan ini merupakan bagian yang paling mahal dari suatu perusahaan air minum. Oleh karena itu, harus dibuat perencanaan yang teliti untuk mendapatkan sistem distribusi yang efisien. Jumlah atau debit air yang disedikan tergantung pada jumlah penduduk dan macam industri yang dilayani.
JARINGAN PIPA
Pada jaringan pipa dipenuhi persamaan kontinuitas dan tenaga, yaitu:
1. Aliran di dalam pipa harus memenuhi hukum-hukum gesekan pipa untuk aliran dalam pipa tunggal.
2. Aliran masuk ke dalam tiap-tiap simpul harus sama dengan aliran yang keluar.
3. Jumlah aljabar dari kehilangan tenaga dalam satu jaringan tertutup harus sama dengan nol.
2
52
8Q
Dg
fLh f
0iQ
0fh
RUMUS KEHILANGAN TENAGA AKIBAT GAYA GESEK
Setiap pipa dari sistem jaringan terdapat hubungan antara kehilangan tenaga dan debit. Secara umum hubungan tersebut dinyatakan dalam bentuk :
mf kQh
Dengan m tergantung pada rumus gesekan pipa yang digunakan dan koefisien k tergantung pada rumus gesekan pipa dan karakteristik pipa. Sebenarnya nilai pangkat m tidak selalu konstan, kecuali bila pengairan berada pada keadaan hidraulis kasar, yang sedapat mungkin dihindari. Akan tetapi, karena perbedaan kecepatan pada masing-masing pipa tidak besar, maka biasanya nilai m dianggap konstan untuk semua pipa.
KEHILANGAN TEKANAN PADA SISTEM PERPIPAAN
Kehilangan tekanan yang terjadi pada sistem perpipaan atau saluran akan menghasilkan dampak yang sama, baik oleh bagian lurus dari pipa ditambah dengan jumlah kesetaraan panjang pipa utama dari kehilangan tekanan yang disebabkan oleh komponen sistem perpipaan seperti klep, sambungan T, belokan dengan berbagai besaran sudut, pembesaran dan pengecilan pipa, pintu masuk kedalam dan keluar dari tangki.
Tabel Nilai Koefesien Kehilangan Tekanan Pada Rugi Minor (k)
Cast iron (Asphalt dipped) 0.1220
mm 0.004800”
Cast iron 0.4000
mm 0.001575”
Concrete 0.3000
mm 0.011811”
Copper 0.0015
mm 0.000059”
PVC 0.0050
mm 0.000197”
Steel 0.0450
mm 0.001811”
Steel (Galvanised) 0.1500
mm 0.005906”
Nilai Kekasaran dalam pipa untuk berbagai jenis bahan pipa (e)
Proses Pembuatan Pipa
Pada umumnya, proses pembuatan pipa dibagi menjadi 3 : Seamless pipe Butt-Welded Pipe Spiral-Welded Pipe
Seamless PipeSeamless pipe dalam arti bahasa artinya pipa tanpa sambungan. Dalam praktek pembuatannya, seamless pipe memang merupakan pipa yang dibentuk tanpa membuat sambungan sama sekali, sehingga tidak ada bagian dari pipa yang pernah terganggu atau berubah materialnya akibat panas pengelasan. Pipa ini dibuat dari baja silinder pejal, yang dilubangi dalam kondisi hampir meleleh, biasa disebut billet.
Butt-welded Pipe atau Straight welded pipe Bahan baku pembuatan pipa ini adalah pelat
baja dengan bentuk profil strip. Pelat baja tersebut dibentuk menjadi pipa dengan melengkungkan pipa tersebut kearah sumbu pendeknya dengan roll pembentuk (shaper roll) sehingga membentuk pipa. Celah pertemuan kedua sisi pelat strip tersebut kemudian di las memanjang sehingga membentuk sebuah pipa tanpa celah.
Pipa straight welded Pipa ini memiliki keunggulan dimana kualitas dari dinding pipa
sangat mudah untuk dikontrol dan memiliki ketebalan yang seragam. Hal ini disebabkan karena pipa ini berasal dari pelat strip yang pembuatannya relative sangat mudah untuk dikontrol kualitas dan ketebalan pelatnya, sehingga hasil saat dibuat menjadi pipa pun relative sama baiknya dengan kualitas pelatnya sebelum jadi. Selain itu, apabila dibutuhkan pipa menerus yang cukup panjang, pipa ini memiliki keunggulan karena mudah untuk difabrikasi.
Namun didalam industri migas, pipa jenis ini lebih sering ditemukan dalam bentuk elbow. Pipa jenis ini dihindari sebagai pipa panjang karena memilik kelemahan pada sambungan las kedua tepi pelat strip pada saat pembuatannya, dimana memerlukan inspeksi pada area pengelasannya, memanjang sepanjang pipa tersebut.
Straight welded pipe
Spiral Welded Pipe Dalam pasaran Indonesia biasa disebut
pipa spiral, ada juga yang menyebutnya pipa casing. Meskipun namanya demikian, bukan berarti pipa ini berbentuk spiral, namun lebih merujuk kepada bahan baku pembuatannya yang merupakan pelat baja strip yang dibentuk menjadi spiral dan kemudian disambung sehingga membentuk sebuah pipa.
Manufaktur spiral pipe
Dalam system perpipaan, jenis pipa ini sangat dibatasi penggunaannya hanya untuk kebutuhan pipa dengan tekanan rendah karena ketipisannya. Bahkan dalam industri migas, pipa ini tidak digunakan dalam system pipa bertekanan, kebanyakan hanya digunakan sebagai casing untuk pondasi, atau pun sebagai pipe support. Keuntungan pipa ini adalah dapat dibuat menjadi sangat besar dengan mudah. Namun pipa ini memiliki kelemahan dimana ketebalan untuk dapat membuat spiral cukup terbatas, sehingga pipa ini relative tipis. Selain itu, jumlah sambungan yang cukup banyak per satuan panjangnya membuat inspeksi pengelasan menjadi lebih banyak -jauh lebih banyak dari pada straight welded pipe- apabila akan digunakan sebagai pipa bertekanan.
CONTOH SOAL
Kolam A dan kolam B dengan beda tinggi air 25 m (kolam A lebih tinggi dari kolam B) dihubungkan oleh serangkain pipa 1,2, dan 3 yang dihubungkan secara seri. Pipa 1 (D1 =30”, L1 = 600 m, f1= 0,016) pipa 2 (D2 =20”, L2 = 400 m, f2= 0,014) dan pipa 3 (D3 =24”, L3 = 450 m, f3= 0,18). Kehilangan tinggi tenaga sekunder diabaikan.
1.
a) tentukan debit pipa!b) tentukan panjang ekivalen (terhadap pipa terpanjang)!
Penyelesaian:karakteristik pipa: L1 = 600 m D1 =30” f1= 0,016L1 = 400 m D2 =20” f2= 0,014L3= 450m D3 =24” f3= 0,18
a). Mencari debit aliran Persamaan tenaga:
Dengan persamaan kontinuitas Q=Q1 = Q2 = Q3, maka persamaan diatas menjadi :
Q = 1,006 m3/dtk
2152
2152
2152
53
2
233
52
2
222
51
2
211
321
6096,081,9
450018,08
508,081,9
400014,08
762,081,9
600016,0825
888
Qxx
xxQ
xx
xxQ
xx
xx
Dg
QLf
Dg
QLf
Dg
QLfhhhH fff
2
222
715,2425
95,7677,13088,325
Q
QQQ
b). Panjang pipa ekivalen panjang pipa ekivalen dihitung dengan persamaan:
nilai Dc dan fc disamakan dengan nilai tersebut dari pipa 1, sehingga:
53
33
52
2251
115
D
Lf
D
Lf
D
Lf
f
DL
e
ee
mxxx
Le 76,4802)6096,0(
450018,0
)508,0(
400014,0
)762,0(
600016,0
016,0
)762,0(555
5
Contoh Soal 2
2. Sebuah Pipa dengan diameter 25 cm membawa air dengan debit 0.16 m3/s dengan tekanan 2000 dyn/cm2. Pipa diletakkan pada kedalaman 10.71 m di bawah permukaan rata-rata air. Berapakah tinggi tekan pada kedalaman tersebut ?
Penyelesaian :
: