Andhika Pratama Akbar 1206223556 Departemen Teknik Mesin Fakultas

Andhika Pratama Akbar
1206223556
Departemen Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Analisis Pengaruh Debit Air Terhadap Pipa Dalam Penyaluran Air Bersih
Abstrak
Air merupakan salah salah satu sumber daya alam yang sangat penting bagi kehidupan di dunia
ini terutama bagi umat manusia untuk mendukung kegiatan sehari-hari. Selain untuk mendukung
kegiatan sehari-hari, air sangat diprioritaskan untuk dikonsumsi karena hampir 80% tubuh
manusia terdiri dari air, sehingga bila kadar air di dalam tubuh tidak mencukupi, maka akan
berdampak buruk bagi kelangsungan hidup manusia. Di sisi lain, alat-alat pengolah air atau
instalasi air semakin lama akan semakin usang, maka perlu diperbaiki komponen serta sistemnya
agar kualitas airnya tetap terjaga. Komponen vital dari instalasi air tersebut biasanya terletak
pada pipa-pipa penyalurnya yang berakibat debit air yang dihasilkan tidak sesuai perencanaan
awal karena besar kemungkinan terdapat head loss,factor gesekan, dan pressure drop pada pipa
tersebut. Aliran fluida pun memiliki pengaruh yang besar pada pipa-pipa tersebut salah satunya
yaitu bila aliran terlalu besar maka akan menimbulkan friksi antar permukaan pipa. Untuk
meminimalisir hal tersebut dilakukan analisa pipa,aliran dan parameter-parameter yang
mempengaruhinya dengan CFD Software dan perhitungan komputasi menggunakan dengan
tujuan mengetahui permasalahan yang ada secara detail dan dapat menanggulanginya dari hasil
simulasi CFD dan melalui perhitungan komputasi teknik .
Latar Belakang
Air merupakan sumber daya manusia yang sangat vital bagi kehidupan manusia, karena selain
untuk memenuhi kebutuhan sehari-hari, air sangat diutamakan untuk dikonsumsi demi
kelangsungan hidup manusia. Mengingat pentingnya air bagi kehidupan manusia, air tak terlepas
dari pengolahan agar layak dikonsumsi, yang bergerak dibidang pengolahan air bersih. Dalam
instalasinya terdapat berbagai jenis pipa saluran yang saling berhubungan satu sama lain, salah
satunya yaitu pipa filtrasi di mana air yang dialirkan ke pipa-pipa ini akan dilanjutkan ke bak
penyaringan. Pipa-pipa ini merupakan komponen yang sangat penting dan perlu diperhatikan
dengan tujuan air yang disalurkan sesuai dengan yang direncanakan. Namun kerap sekali realita
yang terjadi tidak sesuai dengan yang direncanakan, hal tersebut terjadi akibat ada factor-faktor
dalam pipa dan aliran yang mempengaruhinya sehingga terjadi hal-hal seperti kebocoran, debit air
tidak sesuai, kerugian energi dan sebagainya. Penggunaan CFD software dan sangat membantu
untuk mengetahui secara detail masalah yang terjadi dalam aliran dan cara penanggulangannya
melalui simulasi aliran dalam pipa dan perhitungan komputasi.
Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, maka dalam Tugas Besar ini perumusan masalahnya adalah
menganalisa faktor-faktor yang mempengaruhi laju aliran dalam pipa dalam proses pengolahan air
bersih dengan metode simulasi CFD dan memperkirakan perhitungan yang ideal untuk laju aliran
yang dibutuhkan menggunakan metode iterasi pada dengan berlandaskan parameter-parameter
yang berpengaruh pada pipa dan aliran di dalamnya.
Batasan Masalah
Batasan masalah dalam tugas besar ini adalah:
1. Mengetahui proses-proses pengolahaan air bersih
2. Simulasi CFD aliran dalam pipa instalasii.
3. Perhitungan komputasi pada aliran dalam pipa.
4. Perhitungan komputasi laju aliran dan pressure dalam pipa.
Tujuan
memperhitungkan besaran-besaran yang berpengaruh pada aliran pipa dengan melakukan
perhitungan secara iterasi, sehingga didapat prakiraan perhitungan yang ideal untuk mendesain
atau memperbaharui instalasi yang ada, serta mengetahui pengaruh dari proses iterasi tersebut
terhadap pipa dan aliran. Hal ini bertujuan meningkatkan sistem instalasi demi menghasilkan hasil
yang diharapkan.
CFD (Computational Fluid Dynamic)
CFD (computational fluid dynamic) adalah metode penghitungan, memprediksi, dan pendekatan
aliran fluida secara numerik dengan bantuan komputer. Aliran fluida dalam kehidupan nyata
memiliki banyak sekali jenis dan karakteristik tertentu yang begitu kompleks.
CFD melakukan pendekatan dengan metode numerasi serta menggunakan persamaan-persamaan
fluida.
Berikut ini beberapa contoh aliran fluida yang sering kita temui sehari-hari:
• Bernafas, minum, pencernaan, mencuci, berenang.
• Laundry pakaian dan mengeringkannya.
• Pemanas ruangan, ventilasi ruangan, memadamkan api dengan air.
• Pembakaran bensin pada engine dan tentunya juga polusi.
• Membuat sup, campuran minyak pada pembuatan plastik
• Pesawat, parasut, berselancar, berlayar
• Menyolder, pembuatan besi atau baja, eleltrolisis air dll.
Prinsip CFD adalah suatu ruang yang berisi fluida yang akan dilakukan penghitungan dibagi-bagi
menjadi beberapa bagian, hal ini sering disebut dengan sel dan prosesnya dinamakan meshing.
Bagian-bagian yang terbagi tersebut merupakan sebuah kontrol penghitungan yang akan
dilakukan oleh aplikasi atau software. Contohnya sekarang ini banyak sekali paket-paket software
CAD menyertakan konsep CFD yang dipakai untuk menganalisa stress yang terjadi pada design
yang dibuat.
Pemakain CFD secara umum dipakai untuk memprediksi:
• Aliran dan panas.
• Transfer massa.
• Perubahan fasa seperti pada proses melting, pengembunan dan pendidihan.
• Reaksi kimia seperti pembakaran.
• Gerakan mekanis seperti piston dan fan.
• Tegangan dan tumpuan pada benda solid.
• Gelombang elektromagnet
ANALISA DAN PEMBAHASAN
3.1 Analisa Aliran Menggunakan CFD
Cfd digunakan untuk mempermudah penganalisisan. Disini di buat model serupa dengan aslinya
dengan desain model sebagai berikut:
Panjang: 3 m ;Cell I: 302
Tinggi: 0.2 m ;Cell J: 22 ;pembobotan awal dan akhir = 2
Lebar: 1 m ;penggandaan GRID I dan GRID J