PENDAHULUAN
Latar Belakang
Viskositas fluida adalah ukuran seberapa besar fluida tersebut menolak untuk mengalir jika dikenakan gaya. Contohnya, fluida seperti madu, oli mesin dan sirup mempunyai visikositas yang sangat besar. Sdangkan air, gas dan udara tidak mempunyai visikositas sebesar grup fluida yang pertama. Tapi biasan biasanya ya kalau kalau fluida fluida yang yang punya punya visiko visikosita sitass yang yang besar besar (seperti (seperti madu madu), ), akan akan lebi lebih h muda mudah h meng mengal alir ir kala kalau u kita kita pana panask skan an (tem (tempe pera ratu turn rnya ya dinaik dinaikkan kan). ). Ini salah salah satu ontoh ontoh bah!a bah!a visiko visikosit sitas as fluida fluida ada hubung hubungann annya ya dengan temperatur. temperatur. Tapi seara garis besar perlu diketahui kalau sifat"sifat fluida itu berbeda" beda kalau temperatur, tekanan, atau stress atau stress yang yang dikenakan atasnya berbeda"beda atau atau diubah diubah"ub "ubah. ah. Tidak idak semua semua fluida fluida mempun mempunyai yai sifat"si sifat"sifat fat yang yang mengik mengikuti uti persamaan di atas. #luida yang dapat dijelaskan tingkah lakunya dengan persamaan di atas dinamakan $%e!tonian #luids$. Salah satu penerapan konsep viskositas ini dalam kehidupan sehari"hari yang yang dapat dapat dipiki dipikirka rkan n misalk misalkan& an& kimia! kimia!an an yang yang bekerja bekerja mensint mensintesa esa berbag berbagai ai maam jenis oli dan minyak pelumas. 'imia!an ini akan mendesain olinya untuk memiliki viskositas tertentu untuk keperluan aplikasi yang dia inginkan. Sedangkan Sedangkan tabung pitot digunakan untuk mengukur mengukur keepatan lajunya lajunya fluida fluida bergerak. bergerak. tau kalau tabung ini diletakkan di monong monong pesa!at, pesa!at, maka dia
digunakan sebagai pengukur keepatan lajunya pesa!at itu. Tabung pitot adalah alat untuk mengukur kelajuan gas dalam pipa dari tabung gas. *i dalam mempelajari tentang tabung pitot, dikenal juga istilah tekanan stagnasi. Tekanan stagnasi adalah tekanan fluida yang mampu diukur pada aliran flui fluida da yang yang dipe diperla rlamb mbat at sampa sampaii diam diam,, v + deng dengan an alira aliran n tanp tanpaa gesek gesekan an pengukuran stagnasi pada tabung pitot diukur oleh lubang keil di mulut tabung yang akan tegak lurus terhadap garis arus dan aliran. da banyak piranti yangtelah digunakan dalam praktek rekayasa untuk megukur megukur aliran fluida. -engukuran -engukuran keepatan dilakukan dilakukan dengan dengan tabung tabung pitot, pitot, meteran arus, dan anemometer putar dan ka!at panas. Teknik pembagian aliran pada penampang tetap digunakan pada pengukuran aliran refrigeran ataupun instalisasi fluida pada industri, dimana tidak praktis untuk memasang peralatan seperti kosen, venturi, dan lain"lain alay ukur yang tetap. Tabung pitot adalah alat yag digunakan untuk mengukur laju air dari suatu gas misalnya& udara, mengalir di dekat lubang. Tabung pitot, tabung langsing bersatu dengan alirannya dan dapat diukur keepatan lokal dengan perbedaan tekanan.
Tujuan
dapun tujuan dilaksanakan perobaan ini adalah untuk mengetahui debit dari jenis pipa yang digunakan dalam perobaan.
TINJAUAN PUSTAKA
Tabung pitot mengukur keepatan di suatu titik berdasarkan kenyataan bah!a tabung tersebut mengukur tekanan stagnasinya, yang melampui tekanan statistik setempat sebesar / V .
*alam suatu arus arus fluida terbuka, karena tekanan setempatnya adajah nol meteran, maka head keepatannya diukur sesuai dengan ketinggian mana airannya naik dalam tabung tersebut (-ollard dan 0ilson, 112). Sedangkan tabung pitot digunakan untuk mengukur keepatan lajunya fluida bergerak. tau kalau tabung ini diletakkan di monong pesa!at, maka dia digunakan sebagai pengukur keepatan lajunya pesa!at itu. Tabung pitot, adalah alat untuk mengukur kelajuan gas dalam pipa dari tabung gas. 'eepatan gas dalam pipa& V +
ghρ3 ρ
V + kelajuan gas, satuan m4s h
+ beda tinggi air raksa, satuan m
+ luas penampang pipa yang besar satuannya m + luas panampang pipa yang keil (pipa manometer) satuannya m
+ massa jenis gas, satuannya kg4m5
6
+ massa jenis airan pada manometer satuannya kg4m5
-erbedaan tekanan (- " -) + takanan hidrostatis 7at air dalam manometer (!arna hitam dalam manometer adalah 7at air, air rakasa misalnya). Seara sistematis bisa ditulis sebagai berikut& -erhatikan persamaan dan persamaan .
5
>
8uas kirinya sama (- " -). -ersamaan in kita gunakan untuk menghitung laju aliran gas alias udara menggunakan si tabung pitot (nonimous, 1). Tabung pitot statik memberikan ara yang sederhana dan relatif murah untuk mengukur keepatan keepatan fluida. -enggunaannya terg9antung pada kemampuan mengukur tekanan"tekanan statik dan dinamik. *iperlukan kehati" hatian untuk mendapatkan nilai"ilai tekanan ini dengan akurat. Sebagai ontoh, suatu pengukuran tekanan statik yang akurat membutuhkan kondisi dimana tidak ada sedikitpun energi kinetik fluida yang diubah menjadi kenaikan tekanan pada titik pengukuran. :al ini membutuhkan lubang yang halus tanpa adanya guratan ataupun
ketidaksempurnaan.
'etidaksempurnaan
yang
dimaksud
dapat
menyebabkan tekanan yang terukur lebih besar atau kurang dari tekanan statikyang sesungguhnya (;unson, 11<). da banyak properti yang telah digunakan dalam praktek rekayasa untuk mengukur aliran fluida. -engukuran keepatan dilakukan dengan tabung pitot, metera arus, dan anenometer putar dan ka!at panas. Teknik pembagian aliran pada penampang tetap digunakan pada pengukururan aliran refigeran ataupun instalisasi fluida pada industri, dimana tidak praktis untuk merangsang peralatan seperti kosen, venturi dan lain lain alat ukur yang terpasang tetap (*unan, 1<). 'erugian primer dari tabung pitot adalah bah!a pitot itu harus disesuaikan denagn arah aliran. =ntuk sudut penyimpanan lebih besar dari S, terdapat kesalahan besar dalam pengukuran
o dan n Tabung
pitot berguna dalam 7at air
dan gas, untuk gas dibutuhkan korelasi ketermampatan bila bilangan ;ah aliran tinggi, karena tabung berisi fluida yang berhubungan dengan pengindra tekanan mempunyai tanggapan yang lamban, tabung pitot tidak berguna dalam
B
pengukuran aliran taktunak. -iranti ini menyerupai titik dan dapt dibuat ukup keil untuk mengukur aliran darah dalam arteri dan vena misalnya. Tabung pitot tidak sesuai untuk mengukur aliran gas keepatan rendah, sebab perbedaan tekanan yang ditimbulkannya keil. ;isalnya kalau v + ft4s di dalam udara satndar dan persamaan ( 2,1 ) kita hitung
o "
hanya . lbf4ft (,>? -a).
'ebanyakan alat ukur tekanan gas tidak ukup peka untuk mengukur tekanan sekeil ini (0hite, 1?2). @entuk tabung pitot disesuaikan pada keepatan takaran angkir dalam pipa. 'etentuan tersebut harus dibuat untuk sisipan tabung dalam pipa lalu dikoneksikan pada 7at air yang sempit. -erbedaan manometer biasanya digunakan untuk perbedaan tekanan (:enke, 112). da banyak alat yang digunakan dalam praktek untuk mengukur aliran fluida. -engukuran keepatan dilakukan dengan tabung pitot, meteran arus, dan anememeter. Tabung pitot mengukur keepatan di suatu titik berdasarkan kenyataan bah!a tabung tersebut mengukur tekanan stagnasinya, yang melampui tekanan statistik sebesar
(v
4) (Streter, 11?).
*alam sebuah aliran fluida yang jauh dari dinding, atau dimana arah aliran berliku, ukuran tekanan udara yang akurat dapat dibuat dengan menggunakan sebuah pemeriksa tekanan udara statik, seperti alat pemeriksa harus diranang agar ukuran lubang tepat berkenaan ke ujung dan batang alat untuk menghindari kesalahan dalam hasil. *alam penggunaaannya bagian pengukuran harus lurus dengan arah aliran lokal (#oA and ;*onald, 1?B).
2
Tabung pitot, ditunjukkan dragmatis dalam ambar.1, dipakai untuk mengukur keepatan"keepatan aliran atau intensitas tekanan lokal, teristime!a dalam tero!ongan angin atau saluran aliran yang di dalamnya, misalnya, model" model dioba. :arus merupakan instrument yang ramping sehingga tidak terlalu menginterferensikan aliran.
amb.1. Tabung -itot (*ugdale, 1?2). Dika efek ketinggian diabaikan, tekanan stagnasi adalah tekanan terbesar yang diperoleh sepanjang suatu garis arus. Tekanan ini menunjukkan perubahan dari seluruh energi kinetik menjadi sebuah kenaikan tekanan. Dumlah dari tekanan statik dari stagnasi di dalam sebuah fluida mengimplikasikan bah!a keepatan fluida dapat dihitung. :al ini merupakan prinsip yang mendasari tabung pitot statik (;unson dan Eoung, 11<). Tabung pitot statik memberikan ara yang sederhana dan relatif murah untuk mengukur keepatan fluida. -enggunaaannya tergantung pada kemampuan mengukur tekanan"tekanan statik dan dinamik. *iperlukan kehatian"kehatian untuk mendapatkan nilai"nilai tekanan ini dengan akurat. -engukuran yang akurat dari tekanan statik sangat memerlukan kehati"hatian. Seringkali sulit untuk mengukur keepatan v di dalam suatu saluran terbuka (0hite, 1?2).
METODOLOGI PRAKTIKUM
Tanggal dan Temat Per!"#aan
-erobaan $ Tabung -itot $ dilaksanakan pada tanggal gustus 1 di Faboratorium Teknik -ertanian, #akultas -ertanian, =niversitas Sumatra =tara, ;edan.
Alat$
. elas ukur, sebagai alat pengukur volume air yang akan digunakan. . Isolasi, untuk perekat. 5. -ipa air G ini panjang 5 m. "
pipa pv
"
bambu
"
alumunium
"
besi
>. -enggaris 5 m. B. Selang air G ini panjang B meter. 2. Stop !ath. <. Tabung pitot. ?. Hmber plastik. 1. Filin mainan.
Ba%an $
" air
<
?
Pr"&edur Per!"#aan $
. *imasukkan pipa pitot pada bagian tengah pipa perobaan dengan lubang pipa menghadap air yang mengalir dan diisolasi. . *ihubungkan pipa selang dengan pipa selang yang jadi objek perobaan dan pada sambungan diisolasi. 5. *ihubungkan selang ke kran air. >. *isiapkan stop !ath. B. *ibuka kran air sehingga air mengalir pada pipa dan diatat ketinggian air pada pipa pitot yang terletak pada bagian tengah pipa. 2. *iatat !aktu untuk mengalirkan air (2 detik). <. *itampung air yang mengalir dan diukur volumenya. ?. *iulangi perobaan sebanyak tiga kali. 1. *ihitung dengan menggunakan rumus& *ebit () + dimana, V t
V t
+ volume (m5) + !aktu (s) Q
'oefisien debit (Cd) + A gh *imana,
+ debit (m4s)
+ luas penampang (m)
g
+ gravitasi ( m4s)
h
+ ketinggian (m)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Ha&'l
-ipa -VC Tinggi (mm) 5,B. " ,5. " ,>. "
=langan 5
0aktu (s) 2 2 2
Volume (ml) *ebit (m54s) 2.1 .1? .
,B. "> ,2. "> 5,22. ">
'oefisien *ebit >,>."5 ,?." ,?5."5
-ipa @esi =langan 5
Tinggi (mm) 5." ,2." ,."
0aktu (s)
Volume (ml) *ebit (m54s)
2 2 2
?B2 ?52 ?B
,>. "> ,51. "> B,?. ">
'oefisien *ebit B,??."5 <,?B."5 ,12."5
-ipa lumunium =langan 5
Tinggi (mm) ,." ,5." ,B."
0aktu (s)
Volume (ml) *ebit (m54s)
2 2 2
?52 ?5 ?>
,51. "> ,5?. "> ,>. ">
'oefisien *ebit 2,2?."> 2,><."> 2,5."5
-ipa @ambu Tinggi (mm) ,B." ,5." 5 ,." Per%'tungan =langan
*ebit () +
0aktu (s)
Volume (ml) *ebit (m54s)
2 2 2
15 << ??
Volume (m 5 ) !aktu (s)
1
,B. "> ,?. "> ,>?. ">
'oefisien *ebit 1,2."5 2,?."5 <,2."
"
"
-ipa -VC
+
+
5
+
5
,1? m 5 2 s
,. m 5 2 s
+ ,2."5 m54s
+ 5,2."5 m54s
+
+
+
?,B2. m 5 2 s
?,52 m 5 2 s ?,B. m 5 2 s
+ ,>."5 m54s
+ ,51."5 m54s
+ B,?."5 m54s
-ipa lumunium
"
2 s
+ ,B."5 m54s
-ipa @esi
"
2,1. m 5
+
+
5
+
?,52. m 5 2 s
?,5 m 5 2 s ?,>. m 5 2 s
+ ,51."5 m54s
+ ,5?."5 m54s
+ ,>."5 m54s
-ipa @ambu
+
+
1,5. m 5 2 s
<,< m 5 2 s
+ ,B."5 m54s
+ ,?."5 m54s
5
+
?,?. m 5 2 s
'oefisien *ebit (Cd) + "
Cd
Cd5
Fuas penampang pipa A
.g.tinggi pitot
+
+
+
,B."5 m 5 4s 4> (.
"
m) A
. m4s .5,B.
"
m
,2. "5 m 5 4s 4> (.
"
m) A
"
"
. m4s .5.
m
5,2. "5 m 5 4s 4> (.
"
m) A
. m4s .5.
m
+
>,>."5
+
,?."5
+
>,>."5
+
?,??."5
+
<,?B."
-ipa @esi Cd
Cd
Cd5
"
*ebit
-ipa -VC Cd
"
+ ,>2."5 m54s
+
+
+
,>."5 m 5 4s 4> (.
"
m) A
"
. m4s .5,.
m
,51. "5 m 5 4s 4> (.
"
m) A
. m4s .2.
"
m
B,?. "5 m 5 4s 4> (.
"
m) A
. m4s ..
"
m
+ ,12."5
-ipa lumunium Cd
Cd
+
+
,51. "5 m 5 4s 4> (.
"
m) A
"
"
. m4s .,.
m
,5?."5 m 5 4s 4> (.
"
m) A
. m4s .,5.
m
+
2,2?.">
+
2,><.">
Cd5
"
+
,>."5 m 5 4s 4> (.
"
m) A
"
"
"
"
. m4s .,B.
m
+
2,5."5
+
1,2."5
+
2,?."
+
<,2."
-ipa @ambu Cd
Cd
Cd5
+
+
+
,B."5 m 5 4s 4> (.
"
m) A
. m4s .,B.
m
,?."5 m 5 4s 4> (.
"
m) A
. m4s .,5.
m
,>2. "5 m 5 4s 4> (.
"
m) A
. m4s .,.
m
Pem#a%a&an
*ari data perobaan diperoleh debit dan koefisien debit untuk masing" masing pipa. -ada pipa pv,debit perobaan pertama adalah ,BA "> dan koefisien debitnya >,>A "5. -erobaan kedua debitnya adalah ,2A "> dengan koefisien debitnya ,?A ". -erobaan ketiga debitnya adalah 5,22 A "> dengan koefisien debitnya ,?5A "5.
5
-ada pipa besi, debit perobaan pertama adalah ,>A "5 dengan koefisien debitnya B,??A "5. -erobaan kedua, debitnya adalah ,51A "5 dengan koefisien debitnya <,?BA "5. -erobaan ketiga, debitnya adalahB,?A "> dengan koefisien debitnya ,12A "5. =ntuk pipa alumunium, debit perobaan pertama adalah ,51A "5 dengan koefisien debitnya 2,2?A ">. -ada perobaan kedua, debitnya adalah ,5?A "5 dengan koefisien debitnya 2,>
. -ada perobaan ketiga jumlah debiot adalah ,>A "5 dengan koefisien debitnya adalah 2,5A "5. =ntuk pipa bambu, pada perobaan pertama didapat debit sejumlah ,BA "5 dengan koefisien debitnya adalah 5,2A "5. -ada perobaan kedua debitnya adalah .?A "5 dengan koefisien geser debitnya adalah 2,?A "5. -ada perobaan ketigs, debit berjumlah ,>2A"5 dengan koefisien debitnya adalah <,2A" %ilai Cd yang terbesar hingga yang terkeil terdapat pada &
" pipa bambu sebesar
& >,2?A"
" pipa -VC sebesar
& B,2A"5
" pipa besi sebesar
& B,B2A"5
" pipa alumunium sebesar
& ,B5A"5
dapun faktor yang mempengaruhi keepatan aliran dari keran dan perbedaan hasil Cd dipengaruhi oleh & "
Volume fluida, dimana makin banyak volume fluida makin besar tekanan keluaran dari pada fluida untuk keluar.
>
"
ravitasi, dimana makin jauh benda dari pusat bumi, gravitasinya makin keil.
"
'eepatan aliran, berpengaruh besar karena akan mempengaruhi deras arus aliran.
"
*iameter aliran, makin besar diameter air makin banyak air keluar.
"
Fuas penampang dan berat jenis, makin besar luas penampangnya makin keil aliran fluida karena fluida memenuhi semua tempat4arah. 'egunaan tabung pitot pada perobaan ini adalah untuk menghitung
keepatan aliran fluida. 'oefisien debit adalah perbandingan antara debit absolut dengan debit teoritis dimana aliran teoritis dari tangki besar melalui lubang relatif keil dengan luas pada kedalaman di ba!ah permukaan air bebas. *ari perobaan yang dilakukan diperoleh debit air yang dilakukan seara berulang"ulang pada pipa -VC, pipa besi, pipa alumunium. %ilai koefisien debit yang terbesar terjadi pada pipa alumunium sebesar ,51A"5 disebabkan karena permukaan dari pipa alumunium sangat halus dan liin sehingga laju aliran air tedak dihalangi oleh permukaannya. %ilai koefisien debit yang terkeil pada pipa bambu yaitu sebesar 5,2A "5. :al ini terjadi karena permukaan dari pipa bambu kasar sehingga mempengaruhi laju aliran air yang mengalir di dalam pipa. Eang mempengaruhi nilai Cd tinggi dan rendah adalah& "
-ermukaan dari pada pipa, jika permukaan pipa halus maka Cd"nya tinggi dan jika permukaan pipa kasar maka Cd"nya rendah.
B
"
*iameter aliran, ini berpengaruh terhadap Cd karena besar keil diameter pipa mempengaruhi besar keil aliran fluida. Semakin besar diameter pipa maka semakin keil Cd nya dan sebaliknya.
"
'etinggian air pada tabung pitot, semakin tinggi ketinggian airan4air di dalamnya maka semakin keil besar Cd nya dan semakin rendah ketinggian airannya di dalam tabung pitot maka semakin besar Cd nya.
"
*ebit (), debit juga sangat berpengaruh karena semakin besar debitnya maka semakin besar 4 tinggi Cd nya dan sebaliknya.
KESIMPULAN
. -ada pipa -VC, jumlah debit dan koefisien yang paling tinggi adalah 5,22A"> dan >,>A ". . -ada pipa besi, jumlah debit dan koefisien yang paling tinggi adalah B,?A "> dan <,B?A "5. 5. -ada pipa alumuniam, jumlah debit dan koefisien yang paling tinggi adalah ,51A"5 dan 2,2?A ">. >. -ada pipa bambu, jumlah debit dan koefisien yang paling tinggi adalah ,BA "5 dan 1,2A "5. B. 'oefisien debit air mengalir pada masing"masing pipa berbeda nilainya, dikarenakan pengaruh keepatan aliran pada keran dan letak pipa pada saat dipegang. 2. Fuas penampang berpengaruh besar, makin besar penampang, maka aliran fluida makin keil, karena fluida akan lambat keluar karena fluida menempati seluruh penampang, dan apabila diamater besar, maka air akan deras keluar. <. *ari hasil perobaan didapat rata"rata debit dari masing"masing pipa adalah& pipa alumunium sebesar Ө+,51A"B, pipa -VC sebesar Ө+,BA">, pipa besi sebesar Ө+,?1A"> dan pipa bambu sebesar Ө+1,2?A">.
?. #aktor yang mempengaruhi debit dan koefisien debit adalah keepatan fluida, volume fluida, diameter pipa, kemiringan pipa, posisi tabung pitot,
2
<
aliran air, !aktu yang dibutuhkan, massa jenis fluida, kekentalan fluida dan gaya gesek. 1. *an perobaan yang dilakukan diperoleh rata"rata koefisien debit pada setiap pipa adalah lumunium+,B5A "5, pipa -VC+B,2A "5, pipa besi sebesar B,B2A"5 dan pada pipa bambu sebesar >,2?A ".
DA(TAR PUSTAKA
nonimous.1.http://wikipedia.com.Tabung 1K.
Pitot .
;edan
J
gustus
*ugdale,8.:.1?2. Mekanika Fluida. Hrlangga. Dakarta. *unan, 0.D., .S Thom., .* Eoung. 1<. Mechanics of Fluida econd !dition. The -itman -ress. Fondon. #oA, 8.0 and .T. ; *onald. 1?B. Introdution to #luid ;ehanis, =S. :enke, F. 122. #luid mehanis. 0C@. ;ra! :ill Company. California. ;inson, @.8 dan *onald #.Eoung. 11<. ;ekanika #luida Dilid I. Hrlangga. Dakarta. -ollard, *.D dan Hd!ard :.0ilson. 112. ;ekanika #luida Hdisi 'edua. ;etrik. Dakarta. Streeter, V.F., H.@enjamin 0ylie., 'eith,0.@edford. 11?. #luid ;ehani ;.ra! :ill Companies. Singapore.
?
DA(TAR ISI :al DA(TER ISI PENDAHULUAN Fatar @elakang......................................................................................... Tujuan.......................................................................................................
TINJAUAN PUSTAKA METODOLOGI PRAKTIKUM Tanggal dan Tempat -erobaan................................................................ lat........................................................................................................... @ahan....................................................................................................... -rosedur -raktikum..................................................................................
< < < ?
HASIL DAN PEMBAHASAN :asil......................................................................................................... 1 -erhitungan.............................................................................................. -embahasan.............................................................................................. KESIMPULAN DAN SARAN DA(TAR PUSTAKA
i
TABUNG PITOT
LAPORAN
KELOMPOK )III
LABORATORIUM TEKNIK PERTANIAN DEPARTEMEN KETEKNIKAN PERTANIAN (AKULTAS PERTANIAN UNI)ERSITAS SUMATERA UTARA *++, i
TABUNG PITOT
LAPORAN
KELOMPOK )III
Faporan sebagai Salah Satu Syarat =ntuk dapat ;engikuti -raktikal Test ;ekanika #luida di Faboratorium Teknik -ertanian #akultas -ertanian =niversitas Sumatra =tara
LABORATORIUM TEKNIK PERTANIAN DEPARTEMEN KETEKNIKAN PERTANIAN (AKULTAS PERTANIAN UNI)ERSITAS SUMATRA UTARA *++,
i
