## Penelitian Kerugian Energi Pada Sistem Exhaust Manifolds Instalasi Pipa Air Bersih
Muh. Afdal Djalil 1) , Salimin 2) , Budiman Sudia 3)
1 Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Unuversitas Halu Oleo
2,3 Staf Pengajar Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Unuversitas Halu Oleo Jl. H.E.A Mokodompit Kampus Baru Tridharma Anduonohu, Kendari
Email Penulis: abdalasiniu@gmail.com Article Info Abstrak Available online December 21, 2019 Adapun  tujuan  dari  penelitian  ini  untuk  mengetahui  kerugian  energi  pada instalasi  perpipaan  dengan  model  instalasi exhaust  manifolds pada  sistem air bersih. Tujuan penelitian sistem perpipaan untuk mengetahui pengaruh debit  air  (Q)  terhadap head  losses (h)  serta  variasi  bilangan Reynolds (Re) terhadap  koefensien  kerugian  (K),  dan  mengetahui  seberapa  besar  nilai debit air (Q), head losses (h) dan koefisien kerugian (K), serta karakteristik aliran dari sistem exhaust manifolds . Dalam penelitian ini material uji yang digunakan  pipa  PVC  ukuran  0.0127  m.  Serta  variasi  pengujian  instalasi exhaust manifolds 35 cm - 55 cm, masing-masing cabang untuk mengetahui tekanan dalam pipa menggunakan taping untuk mengetahui tekanan pada alat ukur manometer.
Kata kunci: Energi, kerugian, pipa, air

## Abstract
The  purpose  of  this  study  is  to  determine  the  energy  losses  in  the  piping installation with the exhaust manifolds installation model in the clean water system. There is a research objective of this piping system to determine the effect of water discharge (Q) on head losses (Re) and the Reynolds number (Re) variation on loss coefficient (K), and know how much the value of water discharge  (Q),  head  losses  (h)  and  coefficient  of  loss  (K),  and  the  flow characteristics  of  the  exhaust  manifold  system.  In  this  study  the  test material used is PVC pipe size 0.0127 m .and variations of testing of exhaust manifolds installation 35 cm-55 cm, each branch to determine the pressure on the measuring instrument manometer.
Keywords: Energy, loseses, pipe, water

## 1. Pendahuluan
Mengingat semakin berkembangnya teknologi sejalan dengan lajunya perkembangan kebudayaan  manusia  dewasa  ini,  sehingga kebutuhan  juga  semakin  bertambah.  Salah  satu yang  sangat  penting  adalah  masalah  kebutuhan air  bersih,  baik  untuk  kebutuhan  manusia maupun  untuk  kebutuhan  industri.  Sehubungan dengan  itu  dalam  mendistribusikan  air  tersebut
memerlukan  sistem  jaringan  atau  instalasi  yang tidak  menimbulkan  kerugian  energi  atau penurunan tekanan yang tinggi.
Penelitian  aliran  dalam  pipa  dimulai  oleh Julius  Weisbach  berkebangsaan  Jerman  tahun 1850  meneliti  rugi  pada  hulu  pipa,  yang kemudian  dilanjutkan  oleh  Insinyur  Perancis, Henry  Darcy  pada  tahun  1857  yang  melakukan eksperimen  aliran  pipa  dan  pertama  kalinya mengungkap  efek  kekasaran  pada  hambatan

## ENTHALPY: Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin
Journal homepage: http://ojs.uho.ac.id/index.php/ENTHALPY
pipa  yang  dikenal  dengan  persamaan  Darcy- Weisbach. Kemudian Osborne Reynold melakukan  eksperimen  melalui  pipa  klasiknya pada  tahun  1883  yang  memperlihatkan pentingnya  bilangan  Reynolds  dalam  aliran fluida.  Sambungan  pipa  yang  berfungsi  untuk membelokkan, membagi aliran menjadi bercabang dan menggabungkan aliran.
Aliran  fluida  pada  percabangan  sendiri adalah  suatu  proses  irreversibel  dimana irreversibilitas  ini  di  dalam  aplikasi  teknik  akan menurunkan  unjuk  kerja  dari  sistem.  Selama fluida  mengalir  melalui  pipa  banyak  terjadi  rugi tekanan yang disebut rugi tekanan Major ( Major Head loss ) dan rugi tekanan  Minor ( Minor Head loss ).  Kerugian  Major  adalah  rugi  tekanan  yang terjadi  karena  gesekan  fluida  dengan  dinding sepanjang  pipa  dan  kerugian  Minor  adalah kerugian akibat fluida melewati sambungan.
Koefisien  kerugian  pada  percabangan  T didefinisikan  sebagai  rasio  dari  total  kerugian tekanan antara cabang pada kecepatan rata-rata tekan dalam cabang yang membawa total aliran [1]. Koefisien kerugian tekanan dapat didefinisikan  pada  karakteristik  akibat  aliran pada  percabangan  sebagai  fungsi  stagnasi  atau total tekanan [2].
Seberapa  besar  pengaruh  variasi  diameter pipa  pada  Sistem Exhaust  manifolds terhadap
Head
Losses dan Koefisien Kerugian.
Berdasarkan pemikiran dan uraian  di atas maka untuk  menjawab  permasalahan  tersebut  akan dilakukan  penelitian  dengan  judul :  “Penelitian Kerugian  Energi  Pada  Sistem Exhaust  Manifolds Instalasi Pipa Air Bersih” .
Aliran  turbulen  mempunyai  koefisien gesek yang lebih tinggi dibandingkan dengan aliran  laminar,  tingginya  koefisien  gesek berpengaruh secara langsung pada besarnya penurunan  tekanan  dan  besarnya  energi yang  diperlukan  untuk  mengalirkan  fluida
[3] .
Apabila  fluida  mengalir  melalui  suatu percabangan  maka  akan  terjadi  separasi  yang mengakibatkan  terjadinya  kerugian  tekanan. Adanya percabangan pada aliran fluida incompressible menyebabkan terganggunya aliran  akibat  separasi  yang  menyebabkan kerugian dari tekanan total [4].
Untuk  Separasi  dan  kerugian head ( Head loss )  pada  pipa  bengkok.  Bahwa  kerugian  gesek major mempunyai  pengaruh  signifikan  pada kerugian  gesekan  total  ketika  perbandingan
bend curvatur radius  (r)  dan  bend  diameter  (D) diatas 0,92, dan koefisien kerugian serta separasi paling  besar  jika  arah  aliran  berubah  secara tajam dan radius curvature sama dengan nol [5]. Penelitian kerugian energi pada sambungan pipa  T90°.  Aliran  Pertemuan  semakin  besar diameter  pipa  T90 0 yang  digunakan,  semakin besar pula kerugian head yang terjadi sebaliknya untuk  aliran  percabangan  kerugian head -nya cenderung menurun [6].
Penelitian  analisa  distribusi  kapasitas  aliran fluida  di  daerah  percabangan  pada  sistem perpiaan”. Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa semakin  besar  diameter  pipa  yang  digunakan maka  nilai  koefisien  kerugian  percabangan  T semakin  kecil,  sehinga  nilai  debit  keluar percabangan meningkat [7].
Rugi  Gesek  Aliran  Dalam  Pipa (Major  Head loss)
Pada  Gambar  1.  memperlihatkan  pipa bergaris  tengah  R,  dengan  sumbu  x  dipilih sebagai  arah  aliran  dan  dimiringkan  pada  sudut Ф terhadap  garis  mendatar.  Selanjutnya  kita analisis volume kendali antara penampang 1 dan 2. Di sini berlaku persamaan kontinuitas :
𝑄 1 = Q 2 = Tetap 𝑈 1 = 𝑄 1 𝐴 1 = 𝑈 2 = 𝑄 2 𝐴 2 (1)
Gambar 1. Volume kendali untuk aliran berkembang penuh dalam sebatang pipa miring [8]
Karena  pipa  mempunyai  penampang  yang sama  maka  berlaku  persamaan  energi  untuk aliran steady .
𝑃 1 𝜌 + 1 2 𝑎 1 𝑈 1 2 + g𝑍 1 = 𝑃 2 𝜌 + 1 2 𝑎 2 𝑈 2 2 + g𝑍 2 + gℎ 𝑓 (2)
Dimana:
U = kecepatan (m/s) P = tekanan (Pa)
Z = tinggi elevasi (m)
Ρ = density (kg/m 3 ) Q  = laju aliran (m 3 /s)
Jika  usaha  poros  dan  pemindahan  kalor diabaikan  dan  aliran  dianggap  berkembang penuh, maka faktor koreksi energi kinetic α 1 = α 2 dan  kecepatan  U 1 =U 2 ,  maka  persamaan  (2) menjadi :
ℎ 𝑓 = ( P 1 𝜌𝑔 + 𝑍 1 ) − ( P 2 𝜌𝑔 + 𝑍 2 ) = ( P 1 − 𝑃 2 𝜌𝑔 ) + (𝑍 1 − 𝑍 2 ) = ∆𝑃 𝜌𝑔 + ∆Z                                                         (3) Dengan menggunakan persamaan
momentum  dan  memperhitungkan  gaya-gaya yang  disebabkan  oleh  tekanan,  medan  gravitasi dan geseran maka:
∆𝑃𝜋𝑅 2 + 𝜌𝑔  = (𝜋𝑅 2 )∆𝐿 sin ∅ − 𝑟 𝑤 (2𝜋𝑟)∆𝐿 = 𝑚(𝑉 1 − 𝑉 2 ) = 0 Persamaan  ini  menghubungkan f h dengan tegangan geser dinding:
∆𝑃 𝜌𝑔 + ∆𝑍 = ℎ 𝑓 = 2𝑟 𝑤 𝜌𝑔 ∆𝐿 𝑅 (4)
Tegangan  geser w  yang  bergantung  pada profil  kecepatan  dekat  dinding  pipa  tidak berubah bersama x, dan aliran telah berkembang penuh dalam saluran adalah: ∆𝑃 𝐿 = 4𝑟 𝑊 𝐷 = 𝑓 𝐷 𝜌𝑈 2 2 , sehingga :
8𝑟 𝑤 𝜌𝑈 2 = 𝑓 = 𝐹 (𝑅 𝑒𝑑 ∈ 𝑑 )                                       (5)
Kombinasi  persamaan  (4)  dan  (5)  menghasilkan persamaan untuk rugi pipa :
ℎ 𝑓 = 𝑓 𝐿 𝐷 𝑈 2 2 𝑔 (6)
Persamaan  ini  adalah  persamaan  Darcy- Weisbach berlaku untuk aliran dalam pipa untuk aliran  laminar  dan  turbulen.  Koefisien  gesek  (f) untuk aliran laminar dihitung dengan :
𝑓 = 64

## 𝑅𝑒 (7)
Bilangan Reynolds di dalam sebuah saluran yang melewati  saluran  dapat  dihitung  melalui persamaan [9]:
𝑅𝑒 = 𝜌𝑈 𝐷 𝜇 (8)
Sedang  untuk  koefisien  gesek  aliran  turbulen diperoleh  dengan  diagram  Moody,  adapun
batasan bilangan Reynolds untuk aliran menurut [10] adalah:
𝑅 𝑒 <   2000, 𝑎𝑙𝑖𝑟𝑎𝑛 𝑙𝑎𝑚𝑖𝑛𝑒𝑟 𝑅 𝑒 >   2300, 𝑎𝑙𝑖𝑟𝑎𝑛 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑒𝑙𝑒𝑛 𝑅 𝑒 =   2000 − 2300, 𝑎𝑙𝑖𝑟𝑎𝑛 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑖𝑠𝑖 Perhatikan aliran dalam tabung seperti pada Gambar  2  seperti  terlihat,  pada  waktu  masuk, terbentuk  suatu  lapisan  batas.  Lama  kelamaan lapisan batas ini memenuhi seluruh tabung, dan kita katakan aliran itu telah berkembang penuh. Jika  aliran  itu  laminer,  profil  kecepatan  itu terbentuk parabola, sepeti terlihat pada gambar 2a. Bila aliran itu turbulen, bentuk profil itu lebih tumpul, seprti pada gambar 2b
Gambar 2. Profil kecepatan untuk (a) Aliran laminer dalam tabung dan (b) Aliran turbulen
Rugi Tekanan Minor ( Minor Head Loss )
Untuk  sebuah  sistem  perpipaan,  disamping kerugian Major yang  dihitung  untuk  seluruh panjang  pipa,  ada  pula  yang  disebut  kerugian Minor yang disebabkan oleh [8]:
1. Lubang masuk atau lubang keluar pipa.
2. Pemuaian atau penyusutan tiba-tiba.
3. Kelokan, siku, sambungan T dan suaian lain.
4. Katup, yang terbuka atau sebagian tertutup.
5. Pemuaian atau penyusutan berangsur. Kerugian head total  dalam  pipa  adalah penambahan  antara  kerugian major dan kerugian minor yang dirumuskan: h l = h f + h m (9) Dari  hasil  eksperimen  para  ahli  dengan fluida  pada  bilangan  Reynolds  yang  tinggi memperlihatkan  bahwa  kerugian minor adalah sama  dengan  hasil  kali  energi  kinetik  persatuan berat dari fluida dengan koefisien kerugian:
h m = K U 2 2g (10)
Dimana :
h m = Kerugian minor (m H 2 O)
K = koefisien kerugian
U = kecepatan aliran (m/s) g = gaya gravitasi (9,81 m/s 2
Perhatikan  Gambar  3  untuk  memudahkan memahami  aliran  melalui  suatu  sistem.  Pada Gambar 3 terdapat perbedaan head total antara titik 1 dan 2.
Gambar 3.  Kerugian head total [1]
Untuk  koefisien  kerugian  tekanan  untuk  pipa dan sambungan dirumuskan sebagai berikut [1].
K = ∆ℎ U 2 2𝑔 = ∆𝑝 𝜌𝑈 2 2 (11)
Dimana:
Head total pada titik 1 = ℎ 1 + 𝑈 1 2 2𝑔
Head total pada titik 2 = ℎ 2 + 𝑈 2 2 2𝑔 Maka: Δh = (Total head pada titik 1) – (Total head pada titik 2)
= (ℎ 1 + 𝑈 1 2 2𝑔 ) − (ℎ 1 + 𝑈 2 2 2𝑔 )
Kemudian disubsitusi kepersamaan (9):
𝐾 = (ℎ 1 + 𝑈 1 2 2𝑔) − (ℎ 2 + 𝑈 2 2 2𝑔) 𝑈 1 2 2𝑔 (12)

## Atau
K = ∆ℎ 1−2 𝑈 1 2 2g (13)
Koefisien  kerugian  K ij didefinisikan  sebagai rasio  dari  total  kerugian  tekan  antara  cabang  i dan  j  pada  kecepatan  rata-rata  tekan  dalam cabang yang membawa total aliran. Saluran ( leg ) aliran gabungan pada Leg 3 dan titik cabang T leg 1 dan leg 2 adalah aliran cabang.
Konfigurasi  Y  simetrik  hanya  mempunyai satu koefisien Leg 2 yang dapat disubsitusi untuk Leg 1 atau sebaliknya.
Koefisien  kerugian  ( Loss  Coefficients )  dapat dirumuskan sebagai berikut :
𝐾 𝑖𝑗 = 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠𝑢𝑟𝑒 𝑖𝑛 𝑙𝑒𝑔 𝑖 − 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠𝑢𝑟𝑒 𝑙𝑒𝑔 𝑗 𝑚𝑒𝑎𝑛 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑡𝑦 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠𝑢𝑟𝑒 𝑖𝑛𝑖 3 (14)
Untuk Aliran Percabangan ( dividing )
Gambar 4. Aliran Percabangan ( dividing ) Kerugian Head ( head  losses )  khusus  sambungan pipa.
ℎ 𝑇3−1 = ∆ℎ 3−1 − (ℎ 𝑓3 + ℎ 𝑓1 )                      (15)
ℎ 𝑇3−2 = ∆ℎ 3−2 − (ℎ 𝑓3 + ℎ 𝑓1 )                      (16)
Koefisien kerugian (K):
K 3−1 = ℎ 𝑇1−2 𝑈 3 2 2g (17)
K 3−2 = ℎ 𝑇3−2 𝑈 3 2 2g (18)

## Instalasi penelitian
Gambar 5. Istalasi pipa
Keterangan:
1. Pompa
2. Bak Penampungan atas
3. Bak penampungan bawah
4. Katup pengatur
5. Pipa distribusi
6. Tangki pengukur

## 7. Pipa overflow
8. Manometer
9. Selang
10. Taping
2. Metode Penelitian
a. Perencanaan dan perakitan alat
Perancangan dan pembuatan alat dimaksudkan untuk mempermudah
kelancaran  penelitian.  Pengumpulan  data pembanding  dan  literature  salah  satu  objek perencanaan serta pengadaan alat dan bahan yang  diperlukan  sudah  siap,  maka  dilakukan pembuatan  instalasi  penelitian  seperti  pada gambar diatas.
b. Sebelum dilakukan penelitian terlebih dahulu harus  dilakukan  pemeriksaan  terhadap peralatan yang akan diuji sebagai berikut:
1. Mengisi  kedua  bak  penampungan  (tangki air) nomor 2 dan 4 dengan air secukupnya dan memastikan pompa sentrifugal berjalan dengan baik.
2. Setelah  tangki  diisi  air, Pompa  dijalankan. Setelah  kondisi  pompa  dan  aliran  stabil maka mulai dilakukan eksperimen.
3. Memeriksa  alat  ukur  tekanan  Manometer apakah sudah bekerja dengan baik.
4. Memeriksa  kembali  semua  sistem  dan memastikan tidak ada kebocoran.
5. Pompa dijalankan untuk mengalirkan air dari tangki  penampungan  bawah  (4)  ke  tangki penampungan atas (2) dan dengan membuka katup  pengatur,  setelah  itu  dilakukan pengukuran  laju  aliran  mengukur  volume fluida pada tangki pengukur dengan mengambil  waktu  (detik)  hingga  mencapai volume tertentu.
6. Fluida  dialirkan  masuk  melalui  pipa  hingga melewati  pipa  Cabang Manifolds dan kemudian  kita  atur  debit  aliran  dengan mengatur katup.
7. Mengukur debit aliran setiap cabang Exhaust Manifolds dari  aliran  fluida  yang  dialirkan dengan mencatat waktu dan volume air yang telah masuk pada tangki pengukur (7).membaca  tekanan  manometer  (10) dengan  memakai  notasi  h 1 ,  h 2 ,  h 3 ,  h 4 ,  h 5 ,  h 6 , h 7 , h 8 .

## Diagram Alir Penelitian
Gambar 6. Diagram alir penelitian

## 3. Hasil dan Pembahasan
Dari  hasil  pengamatan  aliran  fluida  melalui Percabangan Manifolds ,  diperoleh  besaran volume,  waktu  dan  harga  perbedaan  tekanan sehingga dapat dihitung:
a. Laju aliran dalam pipa (Q)

## 𝑄 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑊𝑎𝑘𝑡𝑢
Dari hasil pengamatan pada tabel A. diambil dari titik satu dan dua:
Untuk Volume  = 0,01 m 3
Waktu Cabang I (t 1 )  = 50 s Waktu Cabang II (t 2 )  = 58 s Waktu Cabang III (t 3 )  = 60 s Waktu Cabang IV (t 4 )  = 63 s Diperoleh:
𝑄 𝐼 = 0,01 𝑚 3 50 𝑠 = 0,00020 𝑚 3 /s 𝑄 𝐼𝐼 = 0,01 𝑚 3 58 𝑠 = 0,000172 𝑚 3 /s
𝑄 𝐼𝐼𝐼 = 0,01 𝑚 3 60 𝑠 = 0,000166 𝑚 3 /s
𝑄 𝐼𝑉 = 0,01 𝑚 3 63 𝑠 = 0,000158 𝑚 3 /s
𝑄 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑄 𝐼 + 𝑄 𝐼𝐼 + 𝑄 𝐼𝐼𝐼 + 𝑄 𝐼𝑉 = 0,00020 + 0,000172 + 0,000166 +0,000158 = 0,000697 𝑚 3 /s Dimana: A = luas penampang pipa (m 2 ) d  = diameter dalam pipa (m) = 0,0127 m Diperoleh Kecepatan aliran fluida Setiap Cabang
𝑈 𝐼 = 4𝑄 𝐼 𝜋𝑑 2 = 4(0,00020) 𝑚 3,14(0,0127) 2 𝑠 = 1,579 m/s
𝑈 𝐼𝐼 = 4𝑄 𝐼𝐼 𝜋𝑑 2 = 4(0,000172) 𝑚 3,14(0,0127) 2 𝑠 = 1,361 m/s
𝑈 𝐼𝐼𝐼 = 4𝑄 𝐼𝐼𝐼 𝜋𝑑 2 = 4(0,0001667) 𝑚
3,14(0,0127) 2 𝑠 = 1,316 m/s
𝑈 𝐼𝑉 = 4𝑄 𝐼𝑉 𝜋𝑑 2 = 4(0,0001587) 𝑚
3,14(0,0127) 2 𝑠 = 1,253 m/s
b. Kecepatan  Total  Aliran  fluida  (U)  dalam  pipa Utama
𝑈𝑇𝑜𝑡 = 𝑄𝑇𝑜𝑡 𝐴 = 4𝑄𝑇𝑜𝑡 𝜋𝑑² = 4(0.000697) 3,14(0,0127)² =  5,511 m/s
c. Bilangan Reynolds (Re)
𝑅𝑒 = 𝜌𝑈𝑑 𝜇 Dimana  temperatur  air  28 0 C,  dari  tabel sifat  fisis  air  lampiran  C di  dapat  : ρ =  995,4 kg/m 3 , μ = 0,84.10 -3 Ns/m
𝑅𝑒 𝐼 = 𝜌𝑈 𝐼 𝑑 𝜇 = (995,4)(1,579)(0,0127)
(0,84.10¯ 3 ) = 23772,49
𝑅𝑒 𝐼𝐼 = 𝜌𝑈𝐼𝐼 𝑑 𝜇 = (995,4)(1,361)(0,0127)
(0,84.10¯3) = 20444,29
𝑅𝑒 𝐼𝐼𝐼 = 𝜌𝑈𝐼𝐼𝐼 𝑑 𝜇 = (995,4)(1,316)(0,0127)
(0,84.10¯3) = 19849,98
𝑅𝑒 𝐼𝑉 = 𝜌𝑈𝐼𝑉 𝑑 𝜇 = (995,4)(1,253)(0,0127) (0,84.10¯3) = 18899,16

## Bilangan Reynolds Pipa Utama
𝑅𝑒 𝑇𝑜𝑡 = 𝜌𝑈𝑇𝑜𝑡 𝑑 𝜇 = (995,4)(5,50)(0,0127) (0,84.10¯ 3 ) = 82965,93
d. Faktor gesek (f)
Faktor  gesek  merupakan  fungsi  dari bilangan  Reynolds  (Re)  dan  kekasaran  relatif ε/d. Dari  diagram Moody Pada  lampiran untuk pipa PVC  maka diperoleh nilai:
𝑓 𝑇𝑜𝑡 = 𝑓 1 = 0,020 𝑓 𝐼 = 𝑓 2 = 0,025 𝑓 𝐼𝐼 = 𝑓 4 = 0,026 𝑓 𝐼𝐼𝐼 = 𝑓 6 = 0,027 dan 𝑓 𝐼𝑉 = 𝑓 8 = 0,028
e. Kerugian head (h f )
Pada setiap pipa akibat jarak pemasangan  taping  menurut  Jarak  taping no.1 (l 1 ) = 35d, jarak taping no. 2 (l 2 )= 55d
Perhitungan Head Pada Pipa Cabang Kerugian Head Pada Pipa cabang I ( h f )
ℎ𝑓 1 = 𝑓 𝑇𝑜𝑡 𝑙 1 𝑑 1 𝑈 𝑇𝑜𝑡 2 2𝑔 ℎ𝑓 1 = 0,020 35𝑑₁ 𝑑₁ (5,511)² 2(9,81) = 0,196 𝑚 𝐻2𝑂 ℎ𝑓 2 = 𝑓 2 𝑙 2 𝑑 2 𝑈 2 2 2𝑔 ℎ𝑓 1 = 0,026 55𝑑 2 𝑑 2 (1,579)² 2(9,81) = 0,110 𝑚 𝐻2𝑂
Kerugian Head ( head losses ) Khusus Sambungan
ℎ 𝑇1−2 = ∆ℎ 1−2 − (ℎ 𝑓1 + ℎ 𝑓2 ) ∆ℎ 1−2 = 1,11𝑚 𝐻20 (𝑑𝑎𝑡𝑎 𝑎𝑛𝑎𝑙𝑖𝑠𝑖𝑠) = 1,11 − ( 1,083  +  0,174)
= 1,502𝑚 𝐻20 Koefisien kerugian (K)
𝐾 1−2 = ℎ 𝑇1−2 𝑈 𝑇𝑜𝑡 2 2𝑔 = ℎ 𝑇1−2 (2𝑔) 𝑈 𝑇𝑜𝑡 2 = 0,201 (2𝑥9.81) (5,511) 2 = 0.970 m 𝐻20
Kerugian Head Pada Pipa Cabang II
ℎ𝑓 3 = 𝑓 3 𝑙 3 𝑑 3 𝑈 3 2 2𝑔 Dimana: 𝑄 3 = 𝑄 𝑇𝑜𝑡 − 𝑄 𝑇
= 0,000697 −  0,0002 = 0,000497 𝑚 3 /s
Sehingga:
𝑈 3 = 4𝑄₃ 𝜋𝑑² = 4(0,000497) 3,14(0,0127)² = 3,925 m/s
𝑅𝑒 3 = 𝜌𝑈3𝑑 𝜇 = (995,4)(3,925)(0,0127)
(0,84.10−3) = 59171,02
Dari Diagram Moody diperoleh:
Harga  Koefisien  gesek  tititk  3  :  f 3 =  0,021, sehingga:
ℎ𝑓 3 = 𝑓 3 𝑙 3 𝑑 3 𝑈 3 2 2𝑔 ℎ𝑓 3 = 0.021 35𝑑₃ 𝑑₃ (3,925)²
2(9,81)
= 0,147𝑚 𝐻20
Harga  Koefisien  gesek  tititk  4  :  f II =  f 4 =  0,026, sehingga:
ℎ𝑓 4 = 𝑓 4 𝑙 4 𝑑 4 𝑈 4 2 2𝑔 ℎ𝑓 3 = 0,020 55𝑑₄ 𝑑₄ (1,361)²
2(9,81) = 0,099𝑚 𝐻20 Kerugian Head ( head losses ) Khusus
Sambungan
ℎ 𝑇3−4 = ∆ℎ 3−4 − (ℎ 𝑓3 + ℎ 𝑓4 )
∆ℎ 3−4 = 1,30𝑚 𝐻20 (𝑑𝑎𝑡𝑎 𝑎𝑛𝑎𝑙𝑖𝑠𝑖𝑠)
= 1,30 − ( 0,597 +  0,135) = 1,961  𝑚 𝐻20
Koefisien kerugian (K)
𝐾 3−4 = ℎ 𝑇3−4 𝑈 3 2 2𝑔 = ℎ 𝑇3−4 (2𝑔) 𝑈 3 2 = 0,584 (2𝑥9.81)
(3,931)² = 2,490  𝑚 𝐻20
Kerugian Head Pada Pipa Cabang III
ℎ𝑓 5 = 𝑓 5 𝑙 5 𝑑 5 𝑈 5 2 2𝑔 Dimana: 𝑄 3 = 𝑄 3 − 𝑄 𝐼𝐼 = 0,000497 − 0,000172 = 0,000325 𝑚 3 /s
Sehingga:
𝑈 5 = 4Q 5 π𝑑 2 = 4(0,000325) 3,14(0,0127) 2 = 2,570 m/s
Re 5 = 𝜌𝑈 5 𝑑 𝜇 = (995,4)(2,570)(0,0127)
(0,84.10 −3 )
= 38677,49
Dari Diagram Moody diperoleh:
Harga  Koefisien  gesek  tititk  5  :  f 5 =  0,023,
sehingga:
ℎ𝑓 5 = 𝑓 5 𝑙 5 𝑑 5 𝑈 5 2 2𝑔
ℎ𝑓 5 = 0,021 35𝑑₅ 𝑑₅ (2,570)²
2(9,81)
= 0,105𝑚 𝐻20
Harga  Koefisien  gesek  tititk  6  :  f III =  f 6 =  0,027, sehingga:
ℎ𝑓 6 = 𝑓 6 𝑙 6 𝑑 6 𝑈 6 2 2𝑔 ℎ𝑓 6 =  0,021 55𝑑₆ 𝑑₆ (1,316)²
2(9,81) = 0,099𝑚 𝐻20 Kerugian Head ( head losses ) Khusus Sambungan
ℎ 𝑇5−6 = ∆ℎ 5−6 − (ℎ 𝑓5 + ℎ 𝑓6 )
∆ℎ 5−6 = 0,90𝑚 𝐻20 (𝑑𝑎𝑡𝑎 𝑎𝑛𝑎𝑙𝑖𝑠𝑖𝑠)
= 0,90 − (0,271 + 0,131)
= 1,594  𝑚 𝐻20
Koefisien kerugian (K)
𝐾 5−6 = ℎ 𝑇5−6 𝑈 5 2 2𝑔 = ℎ 𝑇5−6 (2𝑔) 𝑈 5 2 = 0,497 (2𝑥9.81) (2,570)²
= 4,735   𝑚 𝐻20
Kerugian Head Pada Pipa Cabang IV
ℎ𝑓 7 = 𝑓 7 𝑙 7 𝑑 7 𝑈 7 2 2𝑔 Dimana: 𝑄 7 = 𝑄 5 − 𝑄 𝐼𝐼𝐼 = 0,000325 − 0,000166 =  0,000158 𝑚 3 /s
Sehingga:
𝑈 7 = 4Q 7 π𝑑 2 = 4(0,000158) 3,14(0,0127) 2 = 1,253 m/s
Re 7 = 𝜌𝑈 7 𝑑 𝜇 = (995,4)(1,253)(0,0127)
(0,84.10¯ 3 ) = 18867,07
Dari Diagram Moody diperoleh:
Harga  Koefisien  gesek  tititk  7  :  f 7 =  0,027, sehingga
ℎ𝑓 7 = 𝑓 7 𝑙 7 𝑑 7 𝑈 7 2 2𝑔 ℎ𝑓 7 = 0,021 35𝑑₇ 𝑑₇ (1,253)² 2(9,81) = 0,060 𝑚 𝐻20
Harga  Koefisien  gesek  tititk  8  :  f IV =  f 8 =  0,028, sehingga
ℎ𝑓 8 = 𝑓 8 𝑙 8 𝑑 8 𝑈 8 2 2𝑔
ℎ𝑓 8 = 0,028 55𝑑 8 𝑑 8 (1,253)²
2(9,81) = 0,098 𝑚 𝐻20 Kerugian Head ( head losses ) Khusus Sambungan
ℎ 𝑇7−8 = ∆ℎ 7−8 − (ℎ 𝑓7 + ℎ 𝑓8 )
∆ℎ 7−8 = 0,84𝑚 𝐻20 (𝑑𝑎𝑡𝑎 𝑎𝑛𝑎𝑙𝑖𝑠𝑖𝑠)
=  0,84 − (0,075  +  0,123) = 1,588 𝑚 𝐻20
Koefisien kerugian (K)
𝐾 7−8 = ℎ 𝑇7−8 𝑈 7 2 2𝑔 = ℎ 𝑇7−8 (2𝑔) 𝑈 7 2 = 0,807 (2𝑥9.81)
(1,253) 2 = 19,823 𝑚 𝐻20 Analisa Grafik Gambar 7. Hubungan Reynolds vs Head
82965,93 165813,28 2,11 2,23 2 2,5 3 0 60000 120000 180000 1 2 3 4 5 6 7 H e ad R e yn o ld s Pengujian (Bukaan Katub) Cabang I Reynolds Head 59171,02 108185,48 2,1 2,17 2 2,5 3 0 40000 80000 120000 1 2 3 4 5 6 7
H e ad
R e yn o ld s Pengujian (Bukaan Katub) Cabang II Reynolds Head
38677,49 65734,58 1,8 2,03 1,5 2 2,5 0 40000 80000 1 2 3 4 5 6 7 H e ad R e yn o ld s Pengujian (Bukaan Katub) Cabang III Reynolds Head 18867,07 29715,63 1,69 2,01 1,5 2 2,5 0 20000 40000 1 2 3 4 5 6 7 H e ad R e yn o ld s Pengujian (Bukaan Katub) Cabang IV Reynolds Head 2,11 2,23 0,000697 0,001395 0 0,0012 0,0024 0 1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 D e b it H e ad Pengujian (Bukaan Katub) Cabang I Head Debit (Q) 2,1 2,17 0,000497 0,00091 -6,07E-18 0,0008 0,0016 0,0024 0 1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 D e b it H e ad Pengujian (Bukaan Katub) Cabang II Head Debit (Q)
Gambar 8. Hubungan Head vs Debit Gambar 9. Hubungan Koefisien vs
1,8 2,03 0,000325 0,00055 -6,07E-18 0,0008 0,0016 0,0024 0 1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 D e b it H e ad Pengujian (Bukaan Katub) Cabang III Head Debit (Q) 1,69 2,01 0,0001587 0,00025 -6,07E-18 0,0008 0,0016 0,0024 0 1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 D e b it H ead Pengujian (Bukaan Katub) Cabang IV Head Debit (Q) 0,97 0,171 0,000697 0,001395 -2,6E-17 0,004 0,008 0,012 -8,88E-16 0,41 0,82 1,23 1 2 3 4 5 6 7 D e b it ( Q ) K o e fi si e n K e ru gi an (K ) Pengujian (Bukaan Katub) Cabang I K 2,49 0,618 0,000497 0,00091 -2,6E-17 0,004 0,008 0,012 0 1 2 3 1 2 3 4 5 6 7
D e b it ( Q )

## K o e fi si e n K e ru gi an (K ) Pengujian (Bukaan Katub) Cabang II K
4,735 1,632 0,000325 0,00055 -3,04E-18 0,001 0,002 0,003 0 2,2 4,4 6,6 1 2 3 4 5 6 7 D e b it ( Q ) K o e fi si e n K e ru gi an (K ) Pengujian (Bukaan Katub) Cabang III K Debit (Q) 19,823 8,405 0,0001587 0,00025 0 0,001 0,002 0,003 0 7 14 21 1 2 3 4 5 6 7 D e b it ( Q) K o e fi si e n K e ru gi an (K ) Pengujian (Bukaan Katub) Cabang IV Head 82965,93 165813,28 0,97 0,171 0 0,8 1,6 2,4 0 60000 120000 180000 1 2 3 4 5 6 7 R e yn o ld s K o e fi si e n K e ru gi an (K ) Pengujian (Bukaan Katub) Cabang I Reynolds K 59171,02 108185,48 2,49 0,618 0 2 4 6 0 40000 80000 120000 1 2 3 4 5 6 7 R e yn o ld s
K o e fi si e n K e ru gi an (K ) Pengujian (Bukaan Katub) Cabang II Reynolds K

## Gambar 10. Hubungan Reynolds vs koefisien kerugian

## Pembahasan
Berdasarkan hasil pengamatan dan perhitungan  serta  gambar  grafik  dari  hasil penelitian  yang  dilakukan  dapat  dianalisis berupa evaluasi data pengukuran dan perhitungan
dengan
mempelajari kecenderungan  yang  terjadi  sesuai  dengan tujuan yang dicapai:
a. Tujuh  variasi  laju  aliran  pada  cabang  I,  II,  III dan  IV  dengan  bilangan  Reynolds  (Re) bervariasi  antara  23772,49  sampai  29715.68 menghasilkan  nilai  koefisien  kerugian  (K) antara  0,171  sampai  19,823,  hal  ini  terjadi karena  arah  aliran  dari  pipa  Utama dibelokkan  ke cabang akibat adanya tumbukan  dari  aliran  langsung  yang  tidak mengalami perubahan arah.
b. Pada  cabang  I,  II,  III  dan  IV  diperoleh  laju aliran  (Q)  bervariasi  antara  0,000158  dan 0,001395m 3 /s    menghasilkan  kerugian head (h f )  antara  0.098  dan  0,334  m H2O ,  serta  pada aliran  percabangan  (h T )    antara  1,059  dan
1,961 m H2O , Ini disebabkan oleh bertambahnya nilai head di setiap titik seiring dengan bertambahnya laju aliran yang dilalui oleh  fluida  dan  berakibat  pada  perbedaan head di setiap cabang yang semakin kecil.
c. Berdasarkan  pada  koefisien  kerugian  dan kerugian head diatas  maka  nilai  koefisien kerugian  total  (K tot )  berkisar  antara  10,827 dan  28,020.  Begitu  pula  nilai  kerugian head total  (h Ttot )  berkisar  antara  5,945  dan  6,646 Nilai  kerugian  yang  cukup  besar  biasanya terjadi  disebabkan  oleh  karena  Jenis  pipa  uji yang  digunakan  dalam  penelitian,  sudut sambungan  yang  tajam,  teknologi  yang digunakan,  pengukuran  yang  tidak  presisi serta  suhu  air  dan  tempat  pengujian  yang berbeda
d. Aliran  dalam  pipa  cabang  di  defleksi  sekitar pancaran aliran pipa utama yang menimbulkan  tekanan  tinggi  pada  sisi  hulu ( upstream ) pancaran sebelum masuk sambungan  dan  tekanan  rendah  pada  aliran hilir  ( downstream )  sisi  setelah  sambungan pipa.  Medan  tekanan  ini  menyebabkan distorsi  profil  kecepatan  pancaran  dalam aliran.

## 4. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan perhitungan-perhitungan yang dilakukan
terhadap  Pipa  berbentuk Manifolds dengan diameter  pipa  Utama  maupun  cabang  sebesar 12,7  mm,  maka  dapat  diambil  beberapa kesimpulan, yaitu:
1. Penelitian  ini  dilakukan  pada  Bilangan Reynolds (Re) 82965,93 – 165813,28.
2. Peningkatan  laju  aliran  (Q)  untuk  Setiap Cabang  mengakibatkan  naiknya  nilai head (h)  namun  akibat  perbedaan  nilai head ) ( h  semakin  kecil,  maka  nilai  kerugian head khusus Percabangan(h T ) juga cernderung menurun.
3. Hasil  penelitian  nilai  Kerugian head ( Head Losses ) Pada Sistem Manifolds diperoleh:
a. Pembukaan  Katup  I  (h  untuk  pembukaan katup I)
• Cabang I
= 1,808 m H2O
• Cabang  II
= 2,207 m H2O
• Cabang III
38677,49 65734,58 4,735 1,632 0 3 6 9 0 24000 48000 72000 1 2 3 4 5 6 7 K o e fi si e n K e ru gi an (K ) R e yn o ld s Pengujian (Bukaan Katub) Cabang III Reynolds K 18867,07 29715,63 19,823 8,405 0 15 30 45 0 12000 24000 36000 1 2 3 4 5 6 7 K o e fen si K e ru gi an ( K ) R e yn o ld s Pengujian (Bukaan Katub) Cabang IV Reynolds K
=  1.768 m H2O
• Cabang IV
= 1,746 m H2O
Jadi h Total untuk Pembukaan Katup I =   7,561 m H2O
b. Pembukaan  Katub  II  (h  untuk  pembukaan katub II)
• Cabang I
= 1.798 m H2O
• Cabang  II
= 1.982 m H2O
• Cabang III
=  1.825 m H2O
• Cabang IV
= 1.734 m H2O Jadi h Total untuk Pembukaan Katup II =   7.339 m H2O
c. Pembukaan  Katub  III  (h  untuk  pembukaan katub III)
• Cabang I
= 1.808 m H2O
• Cabang  II
= 2.018 m H2O
• Cabang III
=  1.846 m H2O
• Cabang IV
= 1.776 m H2O Jadi h Total untuk Pembukaan Katup III =   7.448 m H2O
d. Pembukaan  Katub  IV  (h  untuk  pembukaan katub IV)
• Cabang I
= 1.768 m H2O
• Cabang  II
= 2.044 m H2O
• Cabang III
=  1.882 m H2O
• Cabang IV
= 1.773 m H2O
Jadi h Total untuk Pembukaan Katup IV =   7.467 m H2O
e. Pembukaan  Katub  V  (h  untuk  pembukaan katub V)
• Cabang I
= 1.749 m H2O
• Cabang  II
= 1.996 m H2O
• Cabang III
=  1.915 m H2O*
• Cabang IV
= 1.866 m H2O Jadi h Total untuk Pembukaan Katup V
=   7.526 m H2O
f. Pembukaan  Katub  VI  (h  untuk  pembukaan katub VI)
• Cabang I = 1.659 m H2O
• Cabang  II
= 2.027 m H2O
• Cabang III
=  1.913 m H2O
• Cabang IV
= 1.889 m H2O Jadi h Total untuk Pembukaan Katup VI
= 7.488 m H2O
g. Pembukaan Katub VII (h untuk pembukaan katub VII)
• Cabang I = 1.629 m H2O
• Cabang  II
= 2.052 m H2O
• Cabang III
=  1.911 m H2O
• Cabang IV
= 1.896 m H2O
Jadi h Total untuk Pembukaan Katup VII =   7.488 m H2O

## 5. Saran
Untuk  penelitian  lebih  lanjut  sedapat mungkin dilakukan dengan memvariasikan sudut cabang  dan  variasi  diameter  pipa  agar  dapat membandingkan  kenaikan  nilai  kerugian head dan koefisien kerugian.

## Daftar Pustaka
[1] D.  S.  Miller,  Internal  Flow  system,  BHRA, 1986.
[2] Basset,  Calculation  of  steady  flow pressure  loss  coefficients  for  pipe junctions, 2001.
[3] s. Indartono, "Meredam turbelensi membuat air mengalir (jauh) lebih cepat," 2006. [Online]. Available: http://BERITA%20IPTEK%20ONLINE%20% Meredam%20turbelensi.  [Accessed  senin
juli 2019].
[4] A.  Dwiyantoro,  Studi  eksperimental tentang  pengaruh  protituding  (tonjolan) pada  pipa  lurus  bercabang  45°  dan  60° terhadap distribusi kecepatan dan tekanan aliran, Surabaya: ITS, 2004.
[5] S.  A.  Y.  &.  Y.  F.  N.  Abu  Baker  A.  Salem, "Study of the Separated and Total Losses in Bend," Proceedings of the international conference  on  fluid  and  thermal  energy conversion, 2003.
[6] Salimin,  "Penelitian  kerugian  energi  pada sambungan pipa T90°," Enthalpy, 2015.
[7] Eswanto  and  D.  Syahputra,  "Analisa distribusi kapasitas aliran fluida di daerah percabangan  pada  sistem  perpipaan," Teknologi  terapan, vol.  3,  pp.  7-10,  Marc
2017.
[8] F.  M.  White,  Mekanika  Fluida,  third  ed., New  York:  Mc  Graw-Hill  Book  Company, 1994.
[9] Bruce  R.  Munson  and  D.  F.  Young, Mekanika  Fluida,  Jakarta:  PT.  Gelora Aksara Pratama, 2004.
[10] R.  Olson,  Dasar-dasar  Mekanika  Fluida, fifth  ed.,  Jakarta:  Gramedia  Pustaka Utama, 1993.
[11] R.  V.  Giles,  Mekanika  Fluida  dan Hidraulika.