aliran di dalam pipa

Aliran Di Dalam PipaAliran Di Dalam Pipa

Kuliah Sistem PerpipaanKuliah Sistem Perpipaan

Semester Gasal 2014-2015Semester Gasal 2014-2015

Jurusan Teknik Mesin UMYJurusan Teknik Mesin UMY

Materi Aliran Di Dalam PipaMateri Aliran Di Dalam Pipa

1. 1. Analisis Energi Aliran Di Dalam PipaAnalisis Energi Aliran Di Dalam Pipa((Persamaan BernoulliPersamaan Bernoulli))

- Head Tekanan- Head Tekanan - Head Kecepatan- Head Kecepatan - Head Ketinggian- Head Ketinggian

2. 2. Head LossHead Loss - Rugi Mayor- Rugi Mayor - Rugi Minor, panjang Ekuivalen - Rugi Minor, panjang Ekuivalen

3. 3. Head Total PompaHead Total Pompa - Daya Air- Daya Air - Daya Poros / BHP (Brake Horse Power)- Daya Poros / BHP (Brake Horse Power)

4. 4. NPSHA, NPSHR, Kavitasi PompaNPSHA, NPSHR, Kavitasi Pompa5. 5. Pemilihan PompaPemilihan Pompa

- Kurva Head (H) – Debit (Q) Pompa- Kurva Head (H) – Debit (Q) Pompa - Kurva Head (H) – Debit (Q) Instalasi Pemompaan- Kurva Head (H) – Debit (Q) Instalasi Pemompaan

6. 6. Operasi Pompa Seri & ParalelOperasi Pompa Seri & Paralel7. 7. Aturan untuk Pipa Seri, Pipa Paralel & Jaringan PipaAturan untuk Pipa Seri, Pipa Paralel & Jaringan Pipa8. 8. Pipeflow Expert 2009 dengan Contoh-Contoh KasusPipeflow Expert 2009 dengan Contoh-Contoh Kasus

Analisis Energi Aliran Di Dalam PipaAnalisis Energi Aliran Di Dalam Pipa

Energi Mekanik ada 3 macam :

1. Energi Kinetik

2. Enegi Potensial

3. Energi Dalam

Dalam Model Sistem Terbuka seperti sistem perpipaan

ada Energi Aliran

Energi Aliran

Energi untuk mendorong massa keluar atau

masuk sistem

Sehingga energi untuk sistem terbuka :

E = (U + Ek + Ep) + P.V = (U + P.V) + Ek + Ep

E = H + Ek + Ep

2

222

1

211

.2.

.2.z

g

v

g

Pz

g

v

g

P

Persamaan Bernoulli :

Tekanan Head P

Kecepatan Head g . 2

2

v Ketinggian Head z

Head LossHead Loss

Head Loss (Rugi Gesek Aliran) ada 2 macam :

1. Head Loss Mayor pada pipa lurus

2. Head Loss Minor selain pipa lurus

misal : fitting, katup, dsb.

Head Loss Mayor :

g . 2

v .

D

L . f h

2

mayorL,

Head Loss Minor ada 2 cara penentuan :

g . 2

v .K h

2

mimorL, g . 2

v .

D

Le . f h

2

mimorL,

f koefisien gesekan (friction coefficient)

fungsi dari :

- bilangan Reynolds (Re) &

- rasio kekasaran dinding pipa (/D)

(lihat Diagram Moody)

K koefisien tahanan (resistance coefficient)

tergantung dari jenis fitting

Le panjang ekuivalen

mengandaikan penurunan tekanan pada fitting

seperti penurunan pada pipa lurus

dengan panjang tertentu ( panjang ekuivalen)

lihat Nomogram

Diagram MoodyDiagram Moody

Persamaan Faktor GesekanPersamaan Faktor GesekanDarcy-WeisbachDarcy-Weisbach

Angka Angka KekasaranKekasaran (Roughness, ε) (Roughness, ε)(Sumber: Lamont (1981), Moody (1944) and Mays (Sumber: Lamont (1981), Moody (1944) and Mays

(1999)(1999)

NoNo MaterialMaterial Angka Kekerasan (ε)Angka Kekerasan (ε)

(ft)(ft) (mm)(mm)

112233445566778899

101011111212131314141515

Copper, BrassCopper, BrassWraught iron, SteelWraught iron, SteelAsphalt-lined cast ironAsphalt-lined cast ironGalvanized ironGalvanized ironCast ironCast ironConcreteConcreteUncoated cast ironUncoated cast ironCoated cast ironCoated cast ironCoated spun ironCoated spun ironCementCementWrought ironWrought ironUncoated steelUncoated steelCoated steelCoated steelWood staveWood stavePVCPVC

1x101x10-4-4 – 3x10 – 3x10-3-3

1,5x101,5x10-4-4 – 8x10 – 8x10-3-3

4x104x10-4-4 – 7 x10 – 7 x10-3-3

3,3x103,3x10-4-4 – 1,5x10 – 1,5x10-2-2

8x108x10-4-4 – 1,8x10 – 1,8x10-2-2

1010-3-3 – 10 – 10-2-2

7,4x107,4x10-4-4

3,3x103,3x10-4-4

1,8x101,8x10-4-4

1,3x101,3x10-3-3 – 4x10 – 4x10-3-3

1,7x101,7x10-4-4

9,2x109,2x10-5-5

1,8x101,8x10-4-4

6x106x10-4-4 – 3x10 – 3x10-3-3

5x105x10-6-6

3,05x103,05x10-2-2 – 0,9 – 0,94,6x104,6x10-2-2 – 2,4 – 2,4

0,1 – 2,10,1 – 2,10,102 – 4,60,102 – 4,6

0,2 – 5,50,2 – 5,50,3 – 3,00,3 – 3,0

0,2260,2260,1020,102

5,6x105,6x10-2-2

0,4 – 1,250,4 – 1,255x105x10-2-2

2,8x102,8x10-2-2

5,5105,510-2-2

0,2 – 0,90,2 – 0,91,5x101,5x10-3-3

Koefisien Tahanan (K)Koefisien Tahanan (K)pada Belokan Lengkungpada Belokan Lengkung

Persamaan Fuller :Persamaan Fuller :

5,05,3

902847,1131,0

R

DK

Keterangan :

Nilai f di buku Sularso sama dengan nilai K (koefisien tahanan)

Koefisien Tahanan PKoefisien Tahanan Pada ada UUjung jung MMasuk asuk PPipa.ipa.

(i)(i) (ii)(ii) (iii)(iii) (iv)(iv) (v)(v) (vi)(vi)

Gambar 3.6 Berbagai Bentuk Ujung Masuk PipaGambar 3.6 Berbagai Bentuk Ujung Masuk Pipa (i)(i) K K = 0,5 = 0,5(ii)(ii) K K = 0,25 = 0,25(iii(iii) K) K = 0,06 (untuk r kecil) sampai 0,005 (untuk r besar). = 0,06 (untuk r kecil) sampai 0,005 (untuk r besar).(iv) (iv) K K = 0,56= 0,56(v)(v) K K = 3,0 (untuk sudut tajam) sampai 1,3 (untuk sudut 45°) = 3,0 (untuk sudut tajam) sampai 1,3 (untuk sudut 45°)(vi)(vi) K K = + 0,3 cos θ + 0,2 cos2 θ = + 0,3 cos θ + 0,2 cos2 θ dimana adalah koefisien bentuk dari ujung masuk dan mengambil dimana adalah koefisien bentuk dari ujung masuk dan mengambil

harga (i) sampai (v) sesuai dengan bentuk yang di pakai.harga (i) sampai (v) sesuai dengan bentuk yang di pakai.



5,05,3

902847,1131,0

R

DK

Keterangan :


Koefisien Tahanan (K)Koefisien Tahanan (K)pada Belokan Patahpada Belokan Patah

Persamaan EmpirikPersamaan Empirik

(percobaan Weisbach)(percobaan Weisbach)

Tabel Tabel Koefisien kerugian belokan pipaKoefisien kerugian belokan pipa

2sin047,2

2sin946,0 42

K

θ°θ° 55 1010 1515 22,522,5 3030 4545 6060 9090

KK HalusHalus 0,0160,016 0,0340,034 0,0420,042 0,0660,066 0,1300,130 0,2360,236 0,4710,471 1,1291,129

KasarKasar 0,0240,024 0,440,44 0,0620,062 0,1540,154 0,1650,165 0,3200,320 0,6840,684 1,2651,265

Koefisien Tahanan (K)Koefisien Tahanan (K)pada Bpada Belokan elokan PPipa ipa PPotongan otongan BBanyakanyak

aa I/DI/D 0,710,71 0,9430,943 1,1741,174 1,421,42 1,861,86 2,562,56 3,723,72 4,894,89 6,286,28

KK HalusHalus 0,5070,507 0,3500,350 0,3330,333 0,2610,261 0,2890,289 0,3560,356 0,3560,356 0,3890,389 0,3990,399

KasarKasar 0,5100,510 0,4150,415 0,3840,384 0,3770,377 0,3900,390 0,4290,429 0,4600,460 0,4550,455 0,4440,444

bb I/DI/D 1,231,23 1,671,67 2,372,37 4,114,11 6,106,10

KK HalusHalus 0,1950,195 0,1500,150 0,1670,167 0,1900,190 0,2010,201

KasarKasar 0,3470,347 0,3000,300 0,3370,337 0,3540,354 0,3600,360

cc I/DI/D 1,1861,186 1,401,40 1,631,63 1,861,86 2,3252,325 2,912,91 3,493,49 4,654,65 6,056,05

KK HalusHalus 1,1201,120 0,1250,125 0,1240,124 0,1170,117 0,0960,096 0,1080,108 0,1300,130 0,1480,148 0,1420,142

KasarKasar 0,2940,294 0,2520,252 0,2660,266 0,2720,272 0,3170,317 0,3170,317 0,3180,318 0,3100,310 0,3130,313

dd I/DI/D 1,231,23 1,671,67 2,372,37 3,773,77

KK HalusHalus 0,1570,157 0,1560,156 0,1430,143 0,1600,160

KasarKasar 0,3000,300 0,3780,378 0,2640,264 0,2420,242

Koefisien Tahanan (K)Koefisien Tahanan (K)pada Ppada Pembesaran embesaran PPenampang enampang GGradualradual

g

vvKh f 2

221

Koefisien Tahanan (K)Koefisien Tahanan (K)pada Ppada Pembesaran embesaran & P& Pengecilan engecilan PPenampang enampang PPipa ipa

SSecara ecara MMendadakendadak

(D(D11/D/D22))22 00 0,10,1 0,20,2 0,30,3 0,40,4 0,50,5 0,60,6 0,70,7 0,80,8 0,90,9 1,01,0

KK 0,500,50 0,480,48 0,450,45 0,410,41 0,360,36 0,290,29 0,210,21 0,130,13 0,070,07 0,010,01 00

K = 1

Koefisien Tahanan (K)Koefisien Tahanan (K)pada Orifice Di Dalam Pipapada Orifice Di Dalam Pipa

(D(Dcc/D)/D)22 00 0,10,1 0,20,2 0,30,3 0,40,4 0,50,5 0,60,6 0,70,7 0,80,8 0,90,9 1,01,0

KK ∞∞ 226226 47,847,8 17,517,5 7,87,8 3,753,75 1,801,80 0,800,80 0,290,29 0,060,06 00

Koefisien Tahanan (K)Koefisien Tahanan (K)pada Percabangan & Pertemuanpada Percabangan & Pertemuan

g

vKh f 2

21

221

g

vfh f 2

23

131

g

vfh f 2

23

132

g

vKh f 2

21

131

Nomogram Panjang Nomogram Panjang Ekuivalen berbagai Ekuivalen berbagai

FittingFitting

SumberSumber

Technical Paper Technical Paper #409”, Crane #409”, Crane

Engineering Div., Engineering Div., 1942, Chicago1942, Chicago

Soal Latihan

1. Suatu elbow dengan NPS 4 menerima aliran air sebesar 1 liter / detik. Jika diasumsikan koefisien gesek f = 0,025, tentukan panjang ekuivalen jika elbow tersebut diperlakukan sebagai pipa lurus, jika : a. Elbow 90o LR b. Elbow 45o LR c. Elbow 90o SR d. Elbow 45o SR

LR R/D = 1,5

SR R/D = 1

Tentukan P untuk tiap fitting !

SOAL UJIAN AKHIR SEMESTER GASAL TAHUN : 2011 - 2012

(45%) 1. Suatu pipa parallel dengan diameter 50 mm dan 100 mm yang masing-masing panjangnya 100 m menghubungkan 2 reservoar yang mempunyai elevasi 130 m dan 100 m. Jika koefisien gesekan untuk ke-2 pipa sebesar 0,0185. Dengan mengabaikan semua rugi-rugi minor, tentukan : a. Laju aliran air untuk tiap pipa b. Jika ke-2 pipa diganti dengan sebuah pipa tunggal, tentukan diameter pipa tunggal tersebut.

(55%) 2. Tiga buah reservoar dihubungkan seperti gambar di bawah. Elevasi reservoar A 104,5 m dan reservoar B 100 m dari suatu datum (referensi). Tiap reservoar dihubungkan ke suatu joint (titik D) dengan masing-masing sebuah pipa. Tekanan titik D sebesar 98,1 kPa (gauge) dan mempunyai elevasi 83,5 m dari datum. Koefisien gesekan untuk semua pipa sama sebesar 0,0135.

Pipa AD : Diameter AD (DAD) : 0,3 m Panjang AD (LAD) : 240 m

Pipa BD : Diameter BD (DBD) : 0,4 m Panjang BD (LBD) : 270 m

Pipa CD : Diameter CD (DCD) : 0,6 m Panjang CD (LCD) : 300 m

Tentukan elevasi Permukaan Air di reservoar C !








Z = 90,84 m

HEAD TOTAL POMPA

Head (energi) total yang harus diberikan ke pompa agar pompa dapat mengalirkan fluida cair (debit) & mengatasi hambatan-hambatan head (head tekanan, head elevasi, & head gesekan) seperti yang direncanakan.

DAYA AIR (PW)

Energi yang secara efektif diterima oleh air (fluida cair yang dipompakan) per satuan waktu.

pW H . Q . g . P

Losspstatik hhh Hp

DAYA POROS / BHP (BRAKE HORSE POWER)

Daya total yang diperlukan untuk menggerakkan pompa termasuk mengatasi rugi-rugi pada pompa :

- gesekan efisiensi mekanik

- rugi aliran efisiensi hidrolik

BHP = Daya Air + Kerugian Daya di Dalam Pompa

p

WP BHP

Soal Latihan

1. Suatu pompa digunakan untuk mengalirkan air dari sumur dengan kedalaman muka air sumur 20 m dari permukaan tanah ke tangki atas dengan ketinggian muka air di dalam tangki 8 m dari permukaan tanah. Debit aliran air sebesar 30 liter / menit. Diameter pipa isap 1,5”, diameter pipa discharge 1”, dan koefisien gesek ke-2 pipa diasumsikan sama, yaitu f = 0,05.

Tentukan : a. Head Loss Pipa Isap & Pipa Discharge (abaikan rugi minor) b. Head Total Pompa c. Daya Air d. BHP jika efisiensi pompa 55 %

Soal Latihan

1. Suatu pompa digunakan untuk mengalirkan air dari sumur dengan kedalaman muka air sumur 20 m dari permukaan tanah ke tangki atas dengan ketinggian muka air di dalam tangki 8 m dari permukaan tanah. Debit aliran air sebesar 30 liter / menit. Diameter pipa isap 1,5”, diameter pipa discharge 1”, dan koefisien gesek ke-2 pipa diasumsikan sama, yaitu f = 0,05.

Tentukan : a. Head Loss Pipa Isap & Pipa Discharge (abaikan rugi minor) 0,257 m & 0,782 m;

hL,total = 1,039 m b. Head Total Pompa 29,039 m c. Daya Air 142,44 Watt d. BHP jika efisiensi pompa 55 % 258,98 Watt

Soal LatihanSuatu pompa digunakan untuk mengalirkan fluida

(dengan densitas 970 kg/m3) ke tangki bawah yang bertekanan 2,5 atm (abs) & tinggi muka fluida-nya 4 m di bawah elevasi pompa.

Tangki atas yang elevasi muka fluida-nya 4 meter di atas elevasi pompa bertekanan 1 atm (abs). Debit aliran fluida cair tersebut diinginkan sebesar 50 liter / menit.

Diameter pipa isap 5/8”, diameter pipa discharge 1/2”, dan koefisien gesek ke-2 pipa diasumsikan sama, yaitu f = 0,05.

Tentukan : a. Head Loss Pipa Isap & Pipa Discharge (abaikan rugi minor) b. Head Total Pompa c. Daya Air d. BHP jika efisiensi pompa 55 %

Soal LatihanSuatu pompa digunakan untuk mengalirkan fluida

(dengan densitas 970 kg/m3) ke tangki bawah yang bertekanan 2,5 atm (abs) & tinggi muka fluida-nya 4 m di bawah elevasi pompa.

Tangki atas yang elevasi muka fluida-nya 4 meter di atas elevasi pompa bertekanan 1 atm (abs). Debit aliran fluida cair tersebut diinginkan sebesar 50 liter / menit.

Diameter pipa isap 5/8”, diameter pipa discharge 1/2”, dan koefisien gesek ke-2 pipa diasumsikan sama, yaitu f = 0,05.

Tentukan : a. Head Loss Pipa Isap & Pipa Discharge (abaikan rugi minor) 11,38 m & 34,71 m b. Head Total Pompa 53,85 m c. Daya Air 426,85 W d. BHP jika efisiensi pompa 55 % 776,1 W

Soal :

Beda elevasi antara permukaan tangki air atas dengan kran air sebesar 2 meter. Diameter & panjang pipa berturut-turut ½ inchi dan 20 meter. Diasumsikan koefisien gesek pipa f=0,05.

Jika diinginkan debit air keluar kran untuk keperluan pengujian alat lab sebesar 10 LPM, perlukah pompa penguat (booster) ?

Soal :

Fluida air akan dialirkan dari tangki 1 ke tangki 2. Tekanan pada tangki 1 dan 2 berturut-turut 2 atm dan 1 atm (gauge). Diameter dan panjang pipa penyalur berturut-turut 1 inchi dan 20 meter. Diasumsikan koefisien gesek pipa f=0,05.

Jika diinginkan debit aliran air sebesar 20 LPM, apakah diperlukah pompa penguat (booster) ?

NPSH (Net Positive Suction Head)

Parameter untuk mencegah terjadinya kavitasi pada sisi isap pompa.

NPSH ada 2 macam, yaitu :

1. NPSHA

2. NPSHR

gejala penguapan fluida cair yg dipompakan karena penurunan tekanannya hingga dibawah tekanan uap jenuh pada suhu fluida yg tetap

Kavitasi

Supaya tidak Kavitasi :

RA NPSH NPSH

NPSHA

NPSHA

NPSH yang tersedia (available) pada instalasi perpipaan

didapat dari perhitungan pada instalasi pipa

Head yg dimiliki zat cair pada sisi isap (flange)

pompa dikurangi dengan head tekanan uap jenuh zat

cair di flange pompa.

VSL,S

AA

P - h h -

P NPSH

NPSHR

NPSHR

NPSH yang diperlukan (required)

didapatkan dari informasi pabrik pompa

Head tekanan terendah pada sisi isap pompa

(pada lokasi sebelum fluida cair masuk impeler pompa)

Head yg setara dengan penurunan tekanan antara

flange isap hingga lokasi sebelum masuk impeler

pompa

Pencegahan KAVITASI

Pihak Pabrik Pompa mengecilkan NPSHR

Pihak Pemakai memperbesar NPSHA

Beberapa cara pencegahan Kavitasi :

1. Ketinggian pompa dengan muka zat cair rendah

2. Panjang pipa isap pendek

3. Diameter pipa isap besar

4. Jangan menggunakan pompa dengan head total

pompa yg berlebihan

H >> Q >> Kecepatan aliran >> hL >>

5. Jangan menghambat aliran pada sisi isap pompa,

kecuali untuk katup kaki (foot valve) & saringan / filter

untuk mencegah kotoran masuk

Soal Latihan

Suatu pompa dengan NPSHR sebesar 3,5 m digunakan untuk menyalurkan air (SG = 1) dari suatu tangki ke tangker di pelabuhan. Suhu air 20 oC, Pv (@20 oC) = 2,339 kPaTinggi fluida di tangki dijaga konstan pada 20 m dan jarak antara tangki dengan pelabuhan sekitar 2 km. Jika volume tangker yang harus diisi sebesar 250 m3 dan harus selesai dalam 6 jam pengisian & kecepatan aliran di dalam pipa maksimum 6 m/detik, nilai f diasumsikan 0,03 tentukan :

a. Diameter pipa suction & pipa discharge (asumsikan diameter pipa suction 1 inch lebih besar daripada

diameter pipa discharge) b. Debit aliran pengisian tangker c. Batas jarak maksimal antara tangki & pompa dimana

tepat terjadi kavitasi d. Jika efisiensi pompa sebesar 60%, tentukan BHP pompa e. Jika hanya ada supply 10 kW tentukan diameter

suction & diameter discharge nya !

Soal LatihanSuatu pompa dengan NPSHR sebesar 3,5 m digunakan untuk

menyalurkan air (SG = 1) dari suatu tangki ke tangker di pelabuhan. Tinggi fluida di tangki dijaga konstan pada 20 m dan jarak antara tangki dengan pelabuhan sekitar 2 km. Jika volume tangker yang harus diisi sebesar 250 m3 dan harus selesai dalam 6 jam pengisian & kecepatan aliran di dalam pipa maksimum 6 m/detik, nilai f diasumsikan 0,03 tentukan :


diameter pipa discharge) 2” & 3” b. Debit aliran pengisian tangker 0,011574 m3/dt c. Batas jarak maksimal antara tangki & pompa dimana

tepat terjadi kavitasi 204,67 m d. Jika efisiensi pompa sebesar 60%, tentukan BHP pompa

362.971,5 W e. Apakah diperlukan pompa penguat (booster) ?

(P5 > Patm tidak perlu pompa booster) f. Jika hanya ada supply 10 kW tentukan diameter

suction & diameter discharge nya ! 5” dan 4”

e. Apakah perlu pompa booster ?

Jawab :

Langkah-langkah sbb :

1. Tentukan Psuction Pompa dengan membuat sistem dari

muka air di tangki hingga suction pompa

2. Tentukan Pdischarge Pompa dengan membuat sistem

pada pompa

3. Tentukan tekanan pada bagian ujung pipa (P5).

4. Jika P5 > Patmosfer tidak perlu pompa booster

Jika P5 < Patmosfer perlu pompa booster

Diagram Pemilihan Pompa

Dalam memilih pompa

perlu diperhatikan 2 macam Kurva H – Q

1. Kurva H – Q Pompa

2. Kurva H - Q Instalasi Perpipaan

Kurva H – Q Pompa

menyatakan kemampuan pompa untuk memberikan head (H) yang besarnya tergantung dari debit aliran (Q)

didapat dari Pabrik Pompa

Kurva H – Q Instalasi Perpipaan

menyatakan kebutuhan head total pompa (H) yang

diperlukan untuk suatu variasi debit aliran (Q)

yang dipompakan.

didapat dari perhitungan pada instalasi perpipaan kita

Diagram Pemilihan PompaDiagram Pemilihan Pompa

Pilihlah pompa dari diagram pemilihan pompa yang sesuai dengan kondisi operasi berikut :

- Debit aliran air : 0,08 m3/menit

- Kedalaman air sumur : 15 m

- Tinggi air di tangki atas : 6 m

- Diameter pipa isap : 3/4 ”

- Diameter pipa discharge : 1/2”

- f = 0,02

Pilihlah pompa dari diagram pemilihan pompa yang sesuai dengan kondisi operasi berikut :

- Debit aliran air : 0,25 m3/menit

- Kedalaman air sumur : 20 m

- Tinggi air di tangki atas : 8 m

- Diameter pipa isap : 1 ”

- Diameter pipa discharge : ¾”

- f = 0,02

Aturan Aliran Pipa Seri & Paralel

1. Pipa Seri

2. Pipa Paralel

Q1 = Q2 = konstan

hL,total = hL,1 + hL,2 + ….

hL,1 = hL,2 = konstan

Qtotal = Q1 + Q2 + ….

Soal-Soal LatihanSoal-Soal LatihanAliran Di Dalam PipaAliran Di Dalam Pipa

Soal Latihan

1. Suatu elbow dengan NPS 4 menerima aliran air sebesar 1 liter / detik. Jika diasumsikan koefisien gesek f = 0,025, tentukan panjang ekuivalen jika elbow tersebut diperlakukan sebagai pipa lurus, jika : a. Elbow 90o LR b. Elbow 45o LR c. Elbow 90o SR d. Elbow 45o SR



5,05,3

902847,1131,0

R

DK

Keterangan :


Soal Latihan2. Suatu pompa dengan NPSHR sebesar 3,5 m digunakan

untuk menyalurkan air (SG = 1) dari suatu tangki ke tangker di pelabuhan. Tinggi fluida di tangki dijaga konstan pada 20 m dan jarak antara tangki dengan pelabuhan sekitar 2 km. Jika volume tangker yang harus diisi sebesar 250 m3 dan harus selesai dalam 6 jam pengisian & kecepatan aliran di dalam pipa maksimum 6 m/detik, nilai f diasumsikan 0,03 tentukan :


diameter pipa discharge). 2” & 3” b. Debit aliran pengisian tangker 0,011575 m3/dt c. Batas jarak maksimal antara tangki & pompa dimana

tepat terjadi kavitasi 555,13 m d. Jika efisiensi pompa sebesar 60%, tentukan BHP pompa

236,1 kW e. Apakah diperlukan pompa penguat (booster) ?

(P5 = 452.466 Pa > Patm tidak perlu pompa booster) f. Jika hanya ada supply 10 kW tentukan diameter


e. Apakah perlu pompa booster ?

Jawab :

Langkah-langkah sbb :

1. Tentukan Psuction Pompa dengan membuat sistem dari

muka air di tangki hingga suction pompa

2. Tentukan Pdischarge Pompa dengan membuat sistem

pada pompa

3. Tentukan tekanan pada bagian ujung pipa (P5).

4. Jika P5 > Patmosfer tidak perlu pompa booster

Jika P5 < Patmosfer perlu pompa booster

Soal Latihan

2. Suatu pompa dengan NPSHR sebesar 3,5 m digunakan untuk menyalurkan crude oil (SG = 0,85) dari suatu tangki ke tangker di pelabuhan. Tinggi fluida di tangki dijaga kontan pada 20 m dan jarak antara tangki dengan pelabuhan sekitar 2 km. Jika volume tangker yang harus diisi sebesar 250 m3 dan harus selesai dalam 6 jam pengisian & kecepatan aliran di dalam pipa maksimum 6 m/detik, nilaai f diasumsikan 0,03 tentukan :


diameter pipa discharge). 2” & 3” b. Debit aliran pengisian tangker 0,011575 m3/dt c. Batas jarak maksimal antara tangki & pompa dimana

tepat terjadi kavitasi d. Jika efisiensi pompa sebesar 60%, tentukan BHP pompa e. Apakah diperlukan pompa penguat (booster) ?

Tekanan Uap Crude OilTekanan Uap Crude Oil


(30%) 2. Suatu pipa baja lurus horizontal dengan mempunyai panjang 150 m dan diameter 10 cm. Tekanan pada ujung akhir pipa adalah 1 atm (105 Pa). Jika pipa tersebut mengalirkan fluida air dengan debit 5 liter/detik dan koefisien gesekan sepanjang pipa diketahui f = 0,015, tentukan tekanan aliran pada bagian ujung awal pipa !Hint : Gunakan hubungan antara P dan head rugi gesek aliran.

(35%) 3. Suatu tangki atas terbuka menampung fluida air dengan ketinggian permukaan air dari permukaan tanah 10 meter. Pada bagian bawah tangki dipasang pipa arah horizontal sepanjang 1 meter. Jika diameter pipa sebesar 3/4 inchi, dan koefisien gesek aliran sebesar f = 0,025, tentukan debit aliran maksimum yang dapat dialirkan ke ujung pipa bawah dengan beda elevasi tersebut !Catatan : abaikan rugi-rugi aliran minor !

(50%) 1. Perhatikan sistem pemompaan di bawah ini dengan data-data : D1 = 0,55 m; L1 = 600 m; D2 = 0,45 m; L2 = 450 m; D3 = 0,35 m; L3 = 400 m;

Q3 = 10 m3/menit. Elevasi muka air tangki bawah 22 m, elevasi muka air di tangki

atas 28 m, dan elevasi titik B = 26 m. Jika koefisien gesek semua pipa sama sebesar f = 0,05, tentukan: a. Debit dan arah aliran pada pipa 2 b. Tekanan discharge pada pompa c. Jika efisiensi pompa sebesar 75%, tentukan daya pompa

SOAL UJIAN REMEDI SEMESTER GASAL TAHUN : 2011 - 2012


(50%) 1. Dua reservoar mempunyai beda elevasi muka air sebesar 85 m & dihubungkan dengan sebuah pipa berdiameter 318 mm & panjangnya 2,4 km. Pipa tersebut dibuat lubang dengan jarak 1/4 kali panjang pipa dari reservoar atas & debit yang keluar pada lubang tersebut sebesar 0,03 m3/dt. Jika koefisien gesek pipa sebesar f = 0,04 & dengan mengabaikan rugi-rugi minor, tentukan debit air yang mengalir ke reservoar bawah.

Catatan : Akar-akar dari persamaan kuadrat :

a . 2

c . a . 4 - b b - x

2

1,2


(50%) 1. Air dialirkan dari reservoar atas ke reservoir bawah melalui pipa dengan diameter 315 mm dengan panjang 2 km. Tinggi permukaan air di reservoir atas dan bawah berturut-turut adalah 135 m dan 75 m. Selanjutnya diinginkan adanya kenaikan debit aliran dan dipasangkan pipa lain dengan diameter 325 mm yang diparalelkan dengan pipa penghubung sebelumnya di bagian tengah. Abaikan semua rugi-rugi minor dan asumsikan koefisien gesek seluruh pipa sebesar 0,025.Tentukan :

a. Debit aliran awal (sebelum diparalel)b. Debit aliran akhir (sesudah diparalel)c. Kenaikan debit aliran (%)

(50%) 2. Suatu instalasi perpipaan ditunjukkan seperti dalam gambar di bawah. Koefisien gesek semua pipa sama, yaitu f = 0,0025. Diameter dan panjang :untuk segmen pipa 1 adalah L1 = 315 m dan D1 = 0,675 m, untuk segmen pipa 2 adalah L2 = 715 m dan D2 = 0,575 m, dan untuk segmen pipa 3 adalah L3 = 615 m dan D3 = 0,315 m.

Debit aliran yang mengalir dalam segmen pipa 3 sebesar Q3 = 0,155 m3/detik. Dengan mengabaikan panjang pipa isap, head rugi gesek pipa isap, dan head rugi gesek minor, tentukan :

a. Debit aliran Q2b. Tekanan sisi discharge pompa (tekanan keluar dari pompa)c. Jika efisiensi pompa, hp sebesar 65%, tentukan daya listrik yang dikonsumsi pompa (BHP = Brake Horse Power)


(50%) 2. Tiga buah reservoar dihubungkan seperti gambar di bawah. Elevasi reservoar A 107,5 m dan reservoar B 105 m dari suatu datum (referensi). Tiap reservoar dihubungkan ke suatu joint (titik D) dengan masing-masing sebuah pipa. Tekanan titik D sebesar 98,1 kPa (gauge) dan mempunyai elevasi 85 m dari datum. Koefisien gesekan untuk semua pipa sama sebesar 0,045.




Tentukan elevasi permukaan airdi reservoar C !



(45%) 1. Suatu pipa parallel dengan diameter 50 mm dan 100 mm yang masing-masing panjangnya 100 m menghubungkan 2 reservoar yang mempunyai elevasi 130 m dan 100 m. Jika koefisien gesekan untuk ke-2 pipa sebesar 0,0185. Dengan mengabaikan semua rugi-rugi minor, tentukan : a. Laju aliran air untuk tiap pipa b. Jika ke-2 pipa diganti dengan sebuah pipa tunggal, tentukan diameter pipa tunggal tersebut.







Z = 90,84 m

(50%) 2. Dua pipa dengan diameter 75 mm & 125 mm serta panjang pipa tiap pipa sebesar 125 m dihubungkan secara paralel antara 2 reservoar yang memiliki beda elevasi muka air sebesar 25 m.Jika faktor gesekan kedua pipa sebesar f = 0,04 & dengan mengabaikan rugi-rugi minor, tentukan :

a. Debit aliran tiap pipab. Jika 2 pipa awal diganti dengan sebuah pipa baru yang

panjangnya sama sebesar 125 m & nilai f juga sama (f = 0,04), tentukan diameter pipa tunggal tersebut yg dapat mengalirkan debit yg sama dengan debit total kedua pipa sebelumnya.


Soal Latihan

Suatu pompa dengan NPSHR sebesar 3,5 m digunakan untuk menyalurkan air (SG = 1) dari suatu tangki ke tangker di pelabuhan. Suhu air 20 oC, Pv (@20 oC) = 2,339 kPaTinggi fluida di tangki dijaga konstan pada 20 m dan jarak antara tangki dengan pelabuhan sekitar 2 km. Jika volume tangker yang harus diisi sebesar 250 m3 dan harus selesai dalam 6 jam pengisian & kecepatan aliran di dalam pipa maksimum 6 m/detik, nilai f diasumsikan 0,03 tentukan :


diameter pipa discharge) b. Debit aliran pengisian tangker c. Batas jarak maksimal antara tangki & pompa dimana

tepat terjadi kavitasi d. Jika efisiensi pompa sebesar 60%, tentukan BHP pompa e. Jika hanya ada supply 10 kW tentukan diameter


aliran di dalam pipa

Documents

kurva head h debit q

i ii iii iv vvigambar

diasumsikan koefisien

operasi pompa seri paralel7

v ek ep e

elbow 90o lr b

elbow 45o lr c

elbow 90o sr d