Kerugian Pengaliran Fluida Melalui Saluran Tertutup

Kerugian Pengaliran Fluida Melalui Saluran Tertutup

   Pipa adalah saluran tertutup yang biasanya berpenampang lingkaran yang digunakan untuk mengalirkan  fluida dengan tampang aliran penuh. Fluida yang di alirkan melalui pipa bisa berupa zat cair atau gas dan  tekanan bisa lebih besar atau lebih kecil dari tekanan atmosfer. Apabila zat cair di  dalam pipa tidak penuh maka aliran termasuk dalam aliran saluran terbuka atau  karena tekanan di dalam pipa sama dengan tekanan atmosfer (zat cair di dalam  pipa tidak penuh), aliran temasuk dalam pengaliran terbuka. Karena mempunyai  permukaan bebas, maka fluida yang  dialirkan dalah zat cair. Tekanan  dipermukaan zat cair disepanjang saluran terbuka adalah tekanan atmosfer.

   Perbedaan mendasar antara aliran pada saluran terbuka dan aliran pada  pipa adalah adanya permukaan yang bebas yang (hampir selalu) berupa udara  pada saluran terbuka. Jadi seandainya pada pipa alirannya tidak penuh sehingga  masih ada rongga yang berisi udara maka  sifat dan karakteristik alirannya sama  dengan aliran pada saluran terbuka. Misalnya  aliran air  pada gorong-gorong. Pada kondisi saluran penuh air, desainnya harus mengikuti  kaidah aliran pada pipa, namun bila mana aliran air pada gorong-gorong didesain  tidak penuh maka sifat alirannya adalah sama dengan aliran pada saluran terbuka.  Perbedaan yang lainnya adalah saluran  terbuka mempunyai kedalaman air  (y),  sedangkan pada pipa kedalam air tersebut  ditransformasikan berupa (P/y). Oleh karena itu konsep analisis aliran pada pipa harus dalam kondisi pipa terisi penuh  dengan air. 

   Zat cair riil didefinisikan sebagi zat yang mempunyai kekentalan, berbeda  dengan zat air ideal yang  tidak mempunyai kekentalan. Kekentalan disebabkan  karena adanya sifat kohesi antara partikel zat cair. Karena adanya kekentalan zat  cair maka terjadi perbedaan kecepatan partikel dalam medan aliran. Partikel zat  cair yang berdampingan dengan dinding batas akan diam (kecepatan nol) sedang  yang terletak pada suatu jarak tertentu dari dinding akan bergerak. Perubahan  kecepatan tersebut merupakan fungsi jarak dari dinding batas. Aliran zat cair riil  disebut juga aliran viskos. 

   Aliran viskos adalah aliran  zat cair yang mempunyai kekentalan (viskositas). Viskositas terjadi pada temperature tertentu. Tabel 2.1. memberikaan  sifat air (viskositas kinematik) pada tekanan atmosfer dan beberapa temperature.  Kekentalan adalah sifat zat cair yang dapat menyebabkan terjadinya tegangan  geser pada waktu bergerak. Tegangan geser ini akan mengubah sebagian energi  aliran dalam bentuk energi  lain seperti panas, suara, dan sebagainya. Perubahan  bentuk energi tersebut menyebabkan terjadinya kehilangan energi.

    Aliran viskos dapat dibedakan menjadi 2 (dua) macam. Apabila  pengaruh kekentalan (viskositas) adalah cukup dominan sehingga partikel-partikel zat cair   bergerak secara teratur menurut lintasan lurus maka aliran disebut laminar. Aliran  laminar terjadi apabila kekentalan besar dan kecepatan aliran kecil. Dengan  berkurangnya pengaruh kekentalan atau bertambahnya kecepatan maka aliran  akan berubah dari laminar menjadi turbulen. Pada aliran turbulen partikel-partikel  zat cair bergerak secara tidak teratur. 

Kerugian akibat pengaliran fluida melalui saluran tertutup:

Dalam kendaraan bermotor, pengaliran fluida atau dengan kata lain bahan bakar motor mengalir melalui pipa (selang tertutup) menuju karbolator, sehingga:

1. Jika aliran melalui sebuah pipa terutup maka kemungkinan ada yang dikatakan kehilangan energi jika sewaktu-waktu selang yang digunakan mengalami perubahan penampang. Kehilangan energi akibat perubahan penampang dan aksesoris lainnya  disebut juga kehilangan energi sekunder atau minor loss . Misalnya terjadi pada pembesaran tampang (expansion),  pengecilan penampang (contraction), belokan atau tikungan. Kehilangan energi  sekunder atau minor loss ini akan mengakibatkan adanya tumbukan antara  partikel zat cair dan meningkatnya gesekan karena turbulensi serta tidak  seragamnya distribusi kecepatan pada  suatu penampang pipa. Adanya lapisan  batas terpisah dari dinding pipa maka akan terjadi olakan atau pusaran air. Adanya  olakan ini akan mengganggu pola aliran laminer sehingga akan menaikan tingkat turbulensi.
2. Jika terjadi demikian maka, karbulator akan mengalami gangguan yang nantinya akan mengganggu kinerja kendaraan.
3. Jika dalam aliran tertutup untuk saluran bahan bakar terdapat kebocoran walaupun sangat kecil maka akan terjadi gangguan aliran yang menyebabkan terjadinya aliran turbulen karena adanya turbulensi pada bagian selang atau pipa yang bocor.

SUMBER

Chow, V.T. 1992. Hidraulika Saluran Terbuka. Jakarta : Erlangga

Darma, Widhi M. 2014. Mekanika fluida terhadap Aliran Pipa.  http://widhimahardidarma.blogspot.co.id/2014/07/mekanika-fluida-terhadap-aliran-pipa.html.

Hanwar, S. 1999.  Gerusan Lokal di Sekitar Abutment Jembatan. Tesis.  Yogyakarta : PPS UGM

Triatmodjo, Bambang. 1996. Hidrolika I. Yogyakarta : Beta Offset