https://doi.org/10.23960/jitet

## PENERAPAN PEMODELAN NUMERIK TERHADAP KEBOCORAN PIPA PADA ALIRAN FLUIDA
Aurista Miftahatul Ilmah *1 , Arief Syarifuddin 2 , Anauta Lungiding Angga Risdianto 3
1,2,3 Politeknik Negeri Madura; Jl. Raya Camplong No.Km.4, Taddan, Kec. Camplong; (0323) 3281871
Riwayat artikel:
Received: 14 September 2023 Accepted: 29 Desember  2023 Published: 1 Januari  2024

## Keywords:
Pipa, Fluida, Kebocoran, Numerik, Visualisasi.
Corespondent Email: aurista.ilmah@gmail.com
Abstrak. Pipa merupakan media yang digunakan untuk memindahkan fluida yang mengalir dan sangat bergantung pada tekanan dan kecepatan. Kebocoran pada pipa dapat  menyebabkan kehilangan air secara fisik  hal  tersebut  dapat disebabkan  oleh  banyak  hal,  salah  satunya  teerdapat  kebocoran  disebabkan lubang pada pipa yang dapat mengakibatkan terganggunya aliran air sehingga aliran air atau fluida akan berubah termasuk tekanan dan kecepatannya. Suatu aliran  fluida  dapat  divisualisasikan  dengan  menggunakan  simulasi  atau pemodelan  matematis  menggunakan  finite  difference  atau  beda  hingga. Dengan menggunakan  aplikasi GNU Octave yaitu komputasi numerik  yang dapat  diakses  secara  gratis  tanpa  lisensi  yang  digunakan  sebagai  visualisasi data, dapat memberikan gambaran aliran fluida termasuk terjadinya kebocoran pada pipa yaitu dengan cara merepresentasikan secara visual keadaan aliran fluida pada saat terjadinya kebocoran pada pipa. Dengan visualisasi tersebut dihasilkan pola aliran fluida terjadi kebocoran di beberapa titik yang berbeda , dari hasil penelitian didapatkan pipa sebelum mendapatkan kebocoran akan bersifat  laminar  namun  Ketika  mendapatkan  kebocoran  aliran  fluida  akan menjadi  aliran  fluida  yang  beralih  ke  aliran  fluida  transisi  atau  turbulensi. Selain itu peletakkan variasi koordinat sedikit mempengaruhi garis alir fluida.
Abstract. Pipes  are  a  medium  used  to  move  flowing  fluids  and  are  very dependent on pressure and speed. Leaks in pipes can cause physical loss of water. This can be caused by many things, one of which is a leak caused by a hole in the pipe which can disrupt the flow of water so that the flow of water or  fluid  will  change,  including  the  pressure  and  speed.  A  fluid  flow  can  be visualized using simulation or mathematical modeling using finite differences. By  using  the  GNU  Octave  application,  namely  numerical  computing  which can be accessed for free without a license which is used as data visualization, it can provide an overview of fluid flow including the occurrence of leaks in pipes,  namely  by  visually  representing  the  state  of  fluid  flow  when  a  leak occurs in a pipe. With this visualization, a fluid flow pattern is produced where leaks occur at several different points. From the research results, it was found that the pipe before it got a leak would be laminar, but when it got a leak, the fluid flow would become a fluid flow that switched to transitional fluid flow or turbulence. Apart  from that, the placement  of  coordinate variations slightly affects the fluid flow line.

## 1. PENDAHULUAN
Sistem  perpipaan  merupakan  sistem  yang digunakan  dalam  pemindahan  fluida  dari tempat  satu  ke  tempat  yang  lain  sehingga distribusi  fluida  dapat  berlangsung.  Dalam
aliran suatu fluida bergantung pada tekanan dan kecepatanhal tersebut dapat diketahui dari pola garis  arus  dan  penerapan  persamaan  bernaulli maupun kontinuitas aliran fluida.
JITET (Jurnal Informatika dan Teknik Elektro Terapan) pISSN: 2303-0577   eISSN: 2830-7062
Pola  pola  tersebut  bisa  membuat  sebuah jaring-jaring  aliran  yang  berkesesuaian.  Sifat fluida berdasarkan jenis alirannya pun bermacam-macam yaitu meliputi aliran laminar,aliran  translasi  serta  aliran  turbulensi. Dengan  perbedaan  aliran  ini  juga  akan membedakan  kecepatan  dan  tekanan  pada setiap fluida dan hal tersebut dapat direpresentasikan dengan menggunakan pemodelan matematis menggunakan pola garis arus  berbasis  metode  beda  hingga  dengan menggunakan  aplikasi  atau  software  GNU Octave.
Pola  garis  arus  fluida  sebelum  terjadinya kebocoran maupun setelah terjadinya kebocoran  tentunya  akan  berbeda  begitupun letak kebocoran pipa juga sangat mempengaruhi penggambaran visualisasi secara  numerik  pada  pipa,  dan  hal  tersebut dapat  memberikan  perbedaan  jenis  sifat  aliran yang berawal dari aliran laminar menjadi aliran transisi  ataupun  turbulensi,  Berdasarkan  latar belakang  tersebut  maka  diharapkan  dengan menggunakan  GNU  Octave  berbasis  analisis numerik dapat merepresentasikan secara visual kebocoran yang terjadi pada pipa dan pengaruh aliran  fluida  yang  ada  dalam  pipa  bila  terjadi kebocoran.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
Sistem  perpipaan  dapat  ditemukan  hampir pada  semua  jenis  Industri  baik  menggunakan system  pipa  tunggal  sederhana  sampai  sistem bercabang  yang  sangat  kompleks.  Pemilihan bahan perpipaan juga perlu disesuaikan dengan pembuatan teknik perpipaan yang dapat dilihat pada  ASTM  (American  Society  of  Materials) serta  ANSI  (American  National  Standard Institute)[1][2].  Salah  satu  hal  yang  dapat mempengaruhi  perubahan  kecepatan  dan tekanan pada fluida adalah terjadinya kebocoran  pada  pipa.  Banyak  penyebab  pipa dapat bocor atau berlubang sehingga mengakibatkan  debit  dan  kecepatan  aliran fluida  yang  masuk  akan  berbeda  dengan  debit dan kecepatan aliran yang keluar. [3] .
Kebocoran  pipa  terdiri  dari  dua  faktor meliputi  factor  kebocoran  secara  teknis disebabkan  karena  perawatan  dan  kebocoran yang  tidak  diinginkanyang  pada  mumunya tidak melebihi 5% serta Kebocoran yang tidak diinginkan  dikarenakan  pencurian  air  ,
sambungan  serta  patahan  pipa  [4].  Kebocoran pipa  dapat  mengakibatkan  kehilangan  fluida yang  dapat  dikategorikan  sebagai  kebocoran yang  secara  nyata(fisik)  yang  disebabkan  oleh hal-hal tertentu [5].
Dalam  menggambarkan  perilaku  fluida banyak  dilakukan  pemodelan  numerik,  yaitu dengan menerapkan perkembangan ilmu matematika  melalui  penerapan  persamaan dissferensial  parsial  dan  persamaan  laplace yang dapat memodelkan perilaku kejadian alam secara  lebih  tepat  [6].  Melalui  persamaan tersebut dapat ditentukan pola dari suatu aliran fluida  dalam  kondisi  batas  tertentu  diperlukan pemecahan  persamaan  laplace  dalam  fungsi aliran  yang  memenuhi  kondisi  batas  tertentu [7].  Dengan  penggunaan  metode  beda  hingga pada persamaan tersebut kemudian di aplikasikan  ke  dalam  bahasa  pemrograman maka  aliran  fluida  akan  dapat  divisualisasikan melalui  sebuah  gambar  atau  grafik.  dengan menggunakan GNU Octave sebagai visualisasi kebocoran  pipa  [8].  GNU  Octave  merupakan software  yang  dapat  digunakan  secara  bebas tanpa lisensi yang digunakan sebagai visualisasi data [9]. Program tersebut juga dapat digunakan untuk  perhitungan  umum  dan  menggambar grafik fungsi.

## 3. METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  diawali dengan  studi  literatur terkait  perhitungan  kebocoran  pada  pipa  dan analisa  numerik  pada  Gnu  Octave.  Kemudian dilakukan  Analisa  perhitungan  dan  visualisasi yang  didapat  dengan  menggunakan  perangkat komputasi  numerik  kemudian  dilanjutkan dengan Analisa hasil danpelaporan hasil analisa yang  didapat.  Diagram  alir  dari  tahapan penelitian dapat dilihat pada Gambar 1.
JITET (Jurnal Informatika dan Teknik Elektro Terapan) pISSN: 2303-0577   eISSN: 2830-7062
Gambar1. Diagram Alir Penelitian
Setelah  mendapatkan  identifikasi  masalah dan  beberapa  acuan-acuan  yang  membantu dalam  penelitian  maka  dilakukan  analisa numerik  menggunakan  metode  beda  hingga dengan  pemrograman GNU Octave Kemudian divisualisasikan  dalam  bentuk  gambar  yang dapat membantu merepresentasikan kebocoran pada  pipa.  Metode  beda  hingga  tersebut menggunakan  persamaan  laplace  yang  seperti ditunjukkan pada persamaan (1).
𝜕 2 𝜓 𝜕𝑥 2 + 𝜕 2 𝜓 𝜕𝑦 2 = 0 (1)
Penggunaan  notasi  dapat  menggunakan bahasa pemrograman dengan A(i,j) merupakan variable  fungsi  yang  dapat  dituliskan  dengan persamaan aljabar. Dalam melakukan simulasi kebocoran pipa ini digunakan beberapa variasi untuk  menunjukkan  perbedaan  yang  terjadi pada  perilaku  fluida.  Variasi  ini  dilakukan dengan  menggunakan  variasi  titik  koordinat terjadinya  kebocoran,  variasi  ini  dapat  dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Variasi titik kebocoran No x y 1 6 10 2 6 20 3 6 30 4 6 40

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada penelitian terkait visualisasi kebocoran pipa  berbasis  finite  difference  menggunakan GNU  Octave  dengan  memberikan  variasi berdasarkan  titik  koordinat  kebocoran.  Pada Gambar 2. Menunjukkan keadaan aliran fluida lurus pada pipa tanpa kebocoran.
Gambar 2. Aliran fluida tanpa kebocoran pipa
Pada  Gambar  2  didapatkan  bahwa  tidak adanya  gangguan  pada  aliran  fluida  dan  aliran fluida  terjadi  secara  seragam  tanpa  danya gangguan  gangguan  yang  berarti.  Kemudian selanjutnya dilakukan beberapa variasi kebocoran  pipa  menggunakan  metode  finite difference atau beda hingga yang dapat dilihat pada Gambar 3.
Mulai
Identifikasi dan Studi Literatur
Analisa Numerik Kebocoran pipa Simulasi dengan menggunakan GNU Octave Pengambilan sampel pada beberapa titik tertentu Pembahasan Hasil Kesimpulan
Selesai
JITET (Jurnal Informatika dan Teknik Elektro Terapan) pISSN: 2303-0577   eISSN: 2830-7062
Gambar  3.  Penampakan  kebocoran  pipa menggunakan metode beda hingga.
Pada  hasil  permukaan  kebocoran  pipa didapatkan  bahwa  aliran  fluida  pada  awalnya adalah  laminar  atau  seragam  artinya  aliran tersebut  terjadi  tanpa  ada  gangguan-gangguan pada  pengaliran  fluida.sifat  dari  aliran  ini adalah tidak terjadinya pusaran [10][11], namun begitu  terdapat  gangguan  seperti  kebocoran maka  terdapat  titik  hitam  yang  menandakan aliran  tersebut  tidak  seragam  lagi  atau  telah terjadi  transisi  antara  laminar  ke  turbulen  hal tersebut dapat diketahui dengan adanya pusaran dititik  kebocoran  seperti  yang  terlihat  pada Gambar  3.  Ketika  sebuah  pipa  mengalami kebocoran maka Gerakan fluida akan terganggu dan  mengakibatkan  adanya  pusaran  pada  area yang  mendekati  kebocoran  tersebut  dan  akan menimbulkan  aliran  fluida  akan  terganggu. Beberapa  variasi  dilakukan  sebagai  upaya dalam membedakan terjadinya perbedaan letak beberapa  titik  kebocoran,  dengan  beberapa variasi  ini  nantinya  dapat  diamati  perbedaan yang  terjadi  pada  aliran  fluida  dikarenakan kebocoran  pipa.  Variasi  ini  dapat  dilihat  pada beberapa gambar dibawah ini.
Gambar  4.  Visualisasi  kebocoran  pipa  pada kebocoran pipa di titik koordinat (6,10)
Pada Gambar 4 koordinat tersebut didapatkan  hasil  bahwa  terjadi  Gerakan turbulensi diarea sekitar titik kebocoran,
Gambar  5.  Visualisasi  kebocoran  pipa  pada kebocoran di koordinat (6,20)
Gambar  5  menunjukkan  bahwa  terdapat sedikit  perbedaan  garis  alir  fluida  yang  terjadi pada  variasi  titik  kebocoran  pada  pipa  fluida, hal  tersebut  terjadi  dikarenakan  posisi  fluida saat  juga  menentukan  gerakan  fluida,  fluida yang berada di dekat pipa tentunya mempunyai gesekan yang lebih besar dibanding fluida yang berada  di  tengah  pipa,  hal  tersebut  yang mengakibatkan  antara  area  yang  berada disekitar pipa mempunyai warna yang berbeda dengan area yang berada didalam pipa.
JITET (Jurnal Informatika dan Teknik Elektro Terapan) pISSN: 2303-0577   eISSN: 2830-7062
Gambar  6.  Visualisasi  kebocoran  pipa  pada koordinat (6,30)
Pada Gambar 6 juga mempunyai hasil yang sama  dengan  Gambar  4  dan  Gambar  5  yang mempunyai keadaan yang akan berbeda digaris alir fluida.
Gambar  7.  Visualisasi  kebocoran  pipa  pada koordinat (6,40)
Pada  Gambar  7  visualisasi  kebocoran  pipa pada  koordinat  (6,40)  titik  pusaran  terjadi koordinat 30 sampai 40 pada sumbu y. Variasi selanjutnya  dilakukan  dengan  memberikan variable  terikat  pada sumbu  y,  variasi  tersebut dapat divisualisasikan melalui Gambar 8.
Gambar  8.  Visualisasi  kebocoran  pipa  pada koordinat (10,6)
Pada  Gambar  8  didapatkan  bahwa  pusaran fluida  lebih  besar  jika  koordinat  y  dijadikan sebagai  variable  terikat.  Selain  itu  variasi diameter  lubang  juga  sangat  mempengaruhi hasil  aliran  fluida  yang  didapat.  Hal  itu  bisa dilihat  jika  diameter  lubang  diberikan  ukuran lubang  lebih  besar  dua  kali  lipat  dari sebelumnya dapat dilihat pada Gambar 9.
Gambar  9.  Visualisasi  kebocoran  pipa  dengan pembesaran kebocoran.
Dengan adanya pembesaran kebocoran pipa dapat  divisualisasikan  dengan  Gambar  9  dan didapatkan bahwa hasil dari visualisasi tersebut dapat dikatakan bahwa dengan  adanya pembesaran kebocoran pipa akan mengakibatkan  gerakan  turbulensi  dari  fluida semakin jelas hal tersebut akan mengakibatkan ketidak seragaman fluida terlihat jelas [12].
JITET (Jurnal Informatika dan Teknik Elektro Terapan) pISSN: 2303-0577   eISSN: 2830-7062

## 5. KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan didapatkan  bahwa  kebocoran  pada  pipa  fluida dapat  direpresentasikan  dengan    metode  finite difference  atau  beda  hingga  2  dimensi menggunakan aplikasi GNU Octave yang gratis lisensi.  Hasil  dari  representasi  itu  didapatkan bahwa  pipa  sebelum  mendapatkan  kebocoran akan bersifat laminar namun ketika mendapatkan  kebocoran  aliran  fluida  akan menjadi  aliran  fluida  yang  beralih  ke  aliran fluida  transisi  atau  turbulensi.  Selain  itu peletakkan variasi koordinat sedikit mempengaruhi garis alir fluida.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada Pusat  Penelitian  dan  Pengabdian  kepada Masyarakat  Politeknik  Negeri  Madura  yang telah memberikan masukan terkait tata tulis dan pemaparan jurnal ilmiah yang baik.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] R.  Abdurrahman,  D.  Masnur,  and  A. Rahman,  “Analisis  Kebocoran  Boiler Pipe  Akibat  Korosi  pada  Recovery Boiler  5  PT.  ABC.,” Proksima ,  vol.  1, no. 1, pp. 29–32, 2023, doi: 10.31258/proksima.1.1.29-32.
[2] I.  Arif,  “Perencanaan  Kebutuhan  Air Bersih  Pada  Bangunan  Gedung  Utama ITP Planning for Clean Water Needs in ITP Main Building,” vol. 12, no. 1, pp. 2089–4880,  2022,  [Online].  Available: https://jtm.itp.ac.id/index.php/jtm/index
[3] T. Sundana, F. Aditya Johari, and F. Al Ariiq,  “Sistem  Monitoring  Kebocoran Pipa  Distribusi  Air  Berbasis  SCADA,”
J. Indones. Sos. Teknol. , vol. 3, no. 1, pp.
74–86, 2022, doi: 10.36418/jist.v3i1.328.
[4] A. D. Prasetya, H. Haryanto, and K. A. Wibisono,  “Rancang  Bangun  Sistem Monitoring  dan  Pendeteksi  Lokasi Kebocoran  Pipa  Berdasarkan  Analisis
Debit Air Berbasis IoT,” Elektrika , vol. 12, no. 1, p. 39, 2020, doi: 10.26623/elektrika.v12i1.2338.
[5] W.  Waspodo,  “Analisa  Head  Loss Sistem  Jaringan  Pipa  Pada  Sambungan Pipa  Kombinasi  Diameter  Berbeda,”
Suara Tek. J. Ilm. , vol. 8, no. 1, pp. 1– 12, 2017, doi: 10.29406/stek.v8i1.534. [6] P. Julia, “IMPLEMENTASI PENYELESAIAN PERSAMAAN BURGERS,” pp. 1–9, 2023. [7] A.  M.  Ilmah Et  Al. ,  “Pemodelan
Matematis Dari Sifat Fisis Aliran Fluida
Pada Saluran Pipa Menggunakan Metode Beda Hingga 2 Dimensi,” Vol. 11, No. 2, 2021.
[8] P. Lunak and K. Numerik, “P e n g e n a l a n G N U O c t a v e,” pp. 1–19, 2008.
[9] E.  H.  Herraprastanti  and  S.  Jatmiko, “Analisa Kinematika Monobike
Mechanical  Toys  Menggunakan  GNU Octave dan Solidworks,” J. Tek. Mesin , vol.  12,  no.  2,  pp.  38–45,  2019,  doi: 10.30630/jtm.12.2.233.
[10] V.  A.  Tiwow,  J.  Fisika,  and  U.  N. Makassar, “p S r 2 W 2 S rl W 2 S rl ’ p S r 2 JS r 2 l sin T,” vol. 2015, no. April, pp. 104–108, 2015.
[11] E. J. Rumaherang, W. M. E. Wattimena, S. M. Rawulun, and E. Noya, “Gesekan Pada Instalasi Perpipaan,” vol. 3995, pp. 154–161.
[12] A. Priyati, S. H. Abdullah, and K. Hafiz, “Analisis  Head  Losses  Akibat  Belokan Pipa 90° (Sambungan Vertikal) Dengan Pemasangan  Tube  Bundle,” J.  Ilm. Rekayasa  Pertan.  dan  Biosist. ,  vol.  7, no. 1, pp. 95–104, 2019, doi:
10.29303/jrpb.v7i1.104.