Analisa Head Loss Akibat Percabangan Pada Sambungan Reducing T Dengan Variasi Diameter Penampang
Kadek Lana 1) , Salimin 2) , Raden Rinova Sisworo 3)
¹Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Halu Oleo 2,3 Dosen Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Halu Oleo Jl. H. E. A Makadompit, Kampus Hijau Bumi Tridarma Andounohu, Kendari 93232
Email: lanakdi052@gmail.com Article Info Abstrak Available online july 10, 2021 Head loss merupakan suatu fenomena rugi-rugi aliran di dalam  sistem perpipaan. Head loss sangat merugikan dalam aliran fluida, karena dapat menurunkan tingkat efisiensi aliran fluida. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui berapa besar nilai head  loss (hT)  yang  terjadi  pada  sambungan  pipa reducing T  dengan  variasi diameter  pada  cabang  pipa  0.0254m  (1 inch )  ,    0.019m  (3/4 inch ),  0.0127m  (1/2 inch ).  Penelitian  ini  dilakukan  secara  eksperimen  dengan  mengukur  debit  aliran percabangan dari aliran fluida yang dialirkan dengan mencatat waktu dan volume air  yang  telah  masuk  pada  tangki  pengukur,  kemudian  membaca  tekanan  pada manometer.  Hasil  penelitian  menunjukan  bahwa  Peningkatan  debit  aliran  (Q) berbanding lurus dengan headloss (hT). Dari ketiga sambungan kerugian head loss total terendah terjadi pada sambungan pipa reducing T 1 inchi dengan nilai antara 0.1715  m-  0.2814  m  dan head  loss total  tertiggi  terjadi  pada  sambungan  pipa reducing T 1/2 inchi dengan nilai antara 0.4110 m- 0.5867 m.
Kata kunci : Bilangan Reynold , debit, head loss

## Abstract
Head  loss  is  a  phenomenon  of  flow  losses  in  the  piping  system.  Head  loss  is  very detrimental in fluid flow, because it can reduce the efficiency of fluid flow. This study aims  to  determine  how  much  the  value  of  head  losses  (hT)  is  that  occurs  in  the reducing T pipe connection with diameter variations on the pipe branch 0.0254m (1 inch),  0.019m  (3/4  inch),  0.0127m  (1/2  inch).  This  research  was  carried  out experimentally  by  measuring  the  branching  flow  of  the  flowing  fluid  by  recording the  time  and  volume  of  water  that  had  entered  the  measuring  tank,  then  reading the preasure on the manometer. The  results showed that the increase  in flow rate (Q) was directly  proportional  to the head loss (hT). Flow greatly affects the size of the Reynolds number of the three connections, the lowest total head loss occurred in the 1-inch reducing T pipe connection with a value between 0.1715 m- 0.2814 m and the  highest  total  head  loss  occurred  in  the  reducing  T  inch  pipe  connection  with  a value between 0.4110 m- 0.5867 m.
Keyword : Reynold Numbe, debit, head Loss
1. Pendahuluan
Mengingat semakin berkembangnya teknologi  sejalan  dengan  lajunya  perkembangan kebudayaan manusia, sehingga kebutuhan air juga semakin    bertambah.  Pada  istalasi  perpipaan banyak  dipakai  sambungan  yang  salah  satunya berfungsi untuk membelokan arah distribusi aliran fluida,  membagi  aliran  menjadi  bercabang  sesuai
yang  diinginkan.  Nilai  kerugian  percabangan memberikan  pengaruh  terhadap  kenaikan  debit, semakin  kecil  luas  penampang  maka  kerugiannya akan semakin besar [1].
Dalam  mempelajari  aliran  fluida  sering  kali digunakan  asumsi  fluida  ideal,  fluida  ideal diasumsikan  tidak  mempunyai  kekentalan.  Jika memperhatikan  fluida  nyata,  maka  pengaruh

## ENTHALPY: JurnalIlmiahMahasiswa Teknik Mesin
Journal homepage: http://ojs.uho.ac.id/index.php/ENTHALPY
kekentalan harus diperhitungkan kedalam permasalahan. Pada fluida nyata  timbul tegangan geser antara partikel fluida ketika partikel tersebut bergerak pada kecepatan yang berbeda. Perhitungan  laju  aliran  fluida  pada  pipa  seri  atau pararel dapat dihitung dengan menggunakan tabel M oody atau persamaan Hazen-Williams [2].
Pada  fluida  ideal  yang  mengalir  melalui  pipa lurus  semua  partikel  bergerak  pada  garis  sejajar dengan  kecepatan  yang  sama.  Aliran  gabungan dan percabangan adalah suatu proses tak mampu balik  dimana  dalam  aplikasi  teknis  akan  dapat menurunkan  kemampuan  kerja.  Peningkatan  laju aliran  dan  semakin  besar  ukuran  diameter  pipa pada  aliran  pertemuan  dan  aliran  percabangan mengakibatkan  turunnya  nilai  koefisien  kerugian [3].
Ada tiga faktor yang mempengaruhi keadaan aliran yaitu kekentalan, massa jenis dan diameter pipa,  untuk  diameter  dan  panjang  pipa  tertentu kerugian  tekanan  di  dalam  pipa  disebabkan adanya  gesekan  sebagai  fungsi  bilangan Reynold . Semakin  besar  bilangan Reynold maka  hambatan aliran  akibat  percabangan  pipa  akan  berkurang serta  koefisien  kerugian  pada  percabanganakan semakin  besar  dengan  bertambahnya  sudut percabangan [4].
Aliran turbulen memiliki koefisien gesek yang lebih  tinggi  dibandingkan  dengan  aliran  laminar, tingginya  koefisien  gesek  berpengaruh  secara langsung  pada  besarnya  penurunan  tekanan. Semakin  besar  bilangan Reynold maka  koefisien kerugian  akan  semakin  kecil  hal  ini  disebabkan karena  hambatan  semakin  berkurang.  Besarnya sudut percabangan akan mengakibatkan koefisien kerugian total akan semakin besar [5].
Untuk  aliran  mantap  massa  fluida  yang melalui  semua  bagian  dalam  arus  fluida  per satuan waktu adalah sama. Untuk pipa bercabang berdasarkan  persamaan  kontinuitas  debit  aliran yang  menuju  titik  cabang  harus  sama  dengan debit  yang  meninggalkan  titik  tersebut.  Koefisien kerugian  tekanan  dapat  didefinisikan  pada karakteristik  akbat  aliran  pada  percabangan sebagai fungsi stagnasi atau total tekanan [6].
Bila  fluida  mengalir  melalui  satu  pipa  dan tekanan fluida diukur pada dua tempat sepanjang pipa  akan  dijumpai  kenyataan  bahwa  tekanan berkurang  dalam  arah  aliran.  Kehilangan  enegi yang  terjadi  pada  belokan  pipa  lebih  rendah dibanding  kehilangan  energi  yang  terjadi  akibat gesekan fluida [7].
Apabila  fluida  mengalir  melalui  suatu percabangan  maka  akan  terjadi  separasi  yang mengakibatkan terjadinya kerugian tekanan. Pada aliran  fluida  sebelum  memasuki  sambungan contraction dengan  variasi  sudut  kemiringan mengalami peningkatan preasure drop yang sama, hal  ini  dipengaruhi  oleh  faktor  gesek  pada  alirajn pipa lurus horizontall [8].
Rugi Gesek Aliran Dalam Pipa  ( Head loss mayor )
Head  loss  mayor disebabkan  oleh  gesekan antara  fluida  yang  mengalir  dengan  dinding  pipa. Pada  gambar  1.  memperlihatkan  pipa  bergaris tengah  R,  dengan  sumbu  x  dipilih  sebagai  arah aliran  dan  dimiringkan  pada  sudut Ф terhadap garis mendatar. Disini berlaku persamaan kontinuitas [9].
Gambar  1. Volume kendali aliran berkembang penuh dalam sebatang pipa miring [9].
Karena  pipa  mempunyai  penampang  yang sama maka berlaku persamaan energi untuk aliran steady [10]:
P 1 ρ + 1 2 α 1 U 1 2 += P 2 ρ + 1 2 α 2 U 2 2 + gZ 2 + gh f (1)

## Head Loss Minor
Ada  beberapa  factor  yang  mempengaruhi head loss minor yaitu [9]:
1. Lubang masuk atau lubang keluar pipa.
2. Pemuaian atau penyusutan tiba-tiba.
3. Kelokan, siku, sambungan T dan suaian lainnya.
4. Katup yang terbuka atau sebagian tertutup.
5. Pemuaian atau penyusutan berangsur.
2. Metode Penelitian
Untuk  memperoleh  data  penelitian,  maka dilakukan  dengan  metode  eksperimen  dengan pengambilan  data  langsung.  Perancangan  dan pembuatan  alat  seperti  yang  dilihat  pada  gambar 2  dimaksudkan  untuk  mempermudah  kelancaran penelitian. Adapun tahap awal dalam penambilan
data  yakni,  pompa  dijalankan  untuk  mengalirkan air dari tangki penampungan  bawah  (4)  ke  tangki penampungan  atas  (2).  Fluida  dialirkan  masuk melalui  pipa  hingga  melewati  pipa  T,  atur  debit aliran  dengan  mengatur  katup.  Mengukur  debit aliran percabangan dari aliran fluida yang dialirkan dengan mencatat waktu dan volume air yang telah masuk  pada  tangki  pengukur  (6),  kemudian membaca tekanan manometer (10) yang terpasang  pada  instalasi  uji.  Pada  tahap  akhir mengulangi prosedur pengujian dengan memvariasikan bukaan katup dan variasi diameter pipa.
Berikut  adalah  alat  yang  digunakan  untuk pengambilan data:
Gambar 2.   Instalasi penelitian
Keterangan:
1. Pompa
2. Bak penampungan atas
3. Plat koridor
4. Bak penampungan bawah
5. Katup pengatur
6. Pipa distribusi
7. Tangki pengukur
8. Pipa over flow
9. Seksi uji
10. Manometer
Untuk kerugian mayor dapat dihitung dengan presamaan Darcy-Weisbach [11]:
hl = f L D V 2 2g (2)
Untuk menghitung kerugian khusus sambungan pipa T digunakan persamaan: h T3−1 = ∆h 3−1 − (h f3 + h f1 ) (3)
h T3−2 = ∆h 3−2 − (h f3 + h f2 ) (4)

## 3. Hasil dan Pembahasan
Berdasarkan penelitian dan perhitungan yang dilakukan  terhadap  sambungan  pipa  reducing  T
90 0 dengan  diameter  pipa  reducing  1/2 inch ,  3/4 inch , 1 inch untuk seksi  3, sedangkan seksi 1 dan 2 adalah sama yakni 1 inch ,maka didapatkan hasil, yaitu :
Tabel 1. Hasil perhitungan debit (Q1)
Debit Q1 (m 3 /s) 1/2 inch 3/4 inch 1 Inch 1 5.83E-04  8.76E-04  1.36E-03 2 6.25E-04  9.72E-04  1.43E-03 3 6.48E-04  1.03E-03  1.50E-03 4 6.58E-04  1.10E-03  1.55E-03 5 7.29E-04  1.20E-03  1.72E-03
Dari  hasil  perhitungan  didapat  nilai  debit, untuk  sambungan  pipa reducing T  1/2 inch sebesar  5.83E-04  m 3 /s-7.29E-04  m 3 /s,  untuk sambungan  pipa reducing T  3/4 inch sebesar
8.76E-04 m 3 /s-8.76E-04 m 3 /s dan untuk sambungan  pipa  1 inch sebesar  1.36E-03  m 3 /s- 1.72E-03 m 3 /s.
Gambar 3. Hubungan debit (Q1) vs kerugian head loss (hT 1-2 ) untuk sambungan reducing T 1/2 inch .
Dari  grafik  diatas  dapat  dilihat  hubungan antara  debit  (Q 1 )  terhadap head  loss (h T1-2 ), dengan  lima  variasi  bukaan  katup  pada sambungan pipa reducing T 1/2 inch . dengan debit (Q 1 ) antara 5.83E-04 m 3 /s-7.29E-04 m 3 /s menghasilkan h T12 sebesar 0.2838 m- 0.4365 m.
Gambar 4. Hubungan debit (Q1) vs kerugian head loss (hT 1-3 ) untuk sambungan reducing T 1/2 inch .
Dari  grafik  diatas  dapat  dilihat  hubungan antara  debit  (Q 1 )  terhadap head  loss (h T1-3 ), dengan  lima  variasi  bukaan  katup  pada
0.2839 0.3016 0.3255 0.3262 0.4365 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 5.8E-04 6.2E-04 6.5E-04 6.6E-04 7.3E-04 h T 1 -2 ( m ) Q1 (m3/s) 0.1272 0.1343 0.1401 0.1406 0.1502 0.12 0.12 0.13 0.13 0.14 0.14 0.15 0.15 0.16 5.8E-04 6.2E-04 6.5E-04 6.6E-04 7.3E-04 hT 1 -3 ( m )
Q1 (m3/s)
sambungan pipa reducing T 1/2 inch . dengan debit (Q 1 ) antara 5.83E-04 m 3 /s-7.29E-04 m 3 /s menghasilkan h T 1-3 0.1272 m-0.1502 m.
Gambar 5. Hubungan antara (Q1) vs kerugian head loss (hT tot ) untuk sambungan reducing T 1/2 inch .
Dari  grafik  diatas  dapat  dilihat  hubungan antara  debit  (Q 1 )  terhadap head  loss (h Ttot ), dengan  lima  variasi  bukaan  katup  pada sambungan pipa reducing T 1/2 inch . dengan debit (Q 1 )  antara  5.83E-04  m 3 /s  -  7.29E-04  m 3 /s menghasilkan h Ttot 0.4111 m - 0.5868 m.
Gambar 6. Hubungan debit (Q1) vs kerugian head loss (hT 1-2 ) untuk sambungan reducing T 3/4 inch .
Dari  grafik  diatas  dapat  dilihat  hubungan antara  debit  (Q 1 )  terhadap head  loss (h T  1-2 ), dengan  lima  variasi  bukaan  katup  pada sambungan pipa reducing T 3/4 inch . dengan debit (Q 1 ) antara 8.8E-04 m 3 /s-1.2E-03m 3 /s menghasilkan h T12 sebesar 0.1581m- 0.2274m.
Gambar 7. Hubungan debit (Q1) vs kerugian head loss (hT 1-3 ) untuk sambungan reducing T 3/4 inch .
Dari  grafik  diatas  dapat  dilihat  hubungan antara  debit  (Q 1 )  terhadap head  loss (h T1-3 ), dengan  lima  variasi  bukaan  katup  pada sambungan pipa reducing T 3/4 inch . dengan debit (Q 1 ) antara 8.8E-04 m 3 /s-1.2E-03 m 3 /s menghasilkan h T 1-3 0.1404 m-0.2155 m.
Gambar 8. Hubungan debit (Q1) vs kerugian head loss (hT tot ) untuk sambungan reducing T 3/4 inch .
Dari  grafik  diatas  dapat  dilihat  hubungan antara  debit  (Q 1 )  terhadap head  loss (h Ttot ), dengan  lima  variasi  bukaan  katup  pada sambungan pipa reducing T 3/4 inch . dengan debit (Q 1 ) antara 8.8E-04 m 3 /s-1.2E-03 m 3 /s menghasilkan h T 1-3 0.2985 m-0.4429 m.
Gambar 9. Hubungan debit (Q1) vs kerugian head loss (hT 1-2 ) untuk sambungan reducing T 1 inch.
Dari  grafik  diatas  dapat  dilihat  hubungan antara  debit  (Q 1 )  terhadap head  loss (h T1-2 ), dengan  lima  variasi  bukaan  katup  pada sambungan  pipa reducing T  1 inch .  dengan  debit (Q 1 )  antara  1.4E-03  m 3 /s  -  1.7E-03  m 3 /s menghasilkan h T12 sebesar 0.0283 m-0.0851 m.
Gambar 10. Hubungan debit (Q1) vs kerugian head loss (hT 1-3 ) untuk sambungan reducing T 1 inch .
0.4111 0.4359 0.4656 0.4668 0.5868 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 5.8E-04 6.2E-04 6.5E-04 6.6E-04 7.3E-04 h T tot al ( m ) Q1 (m3/s) 0.1581 0.1521 0.1813 0.2310 0.2274 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 8.8E-04 9.7E-04 1.0E-03 1.1E-03 1.2E-03 h T 1 -2 ( m ) Q1 (m3/s) 0.1404 0.1395 0.1584 0.1911 0.2155 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 8.8E-04 9.7E-04 1.0E-03 1.1E-03 1.2E-03 h T 1 -3 ( m ) Q1 (m3/s)
0.2985 0.2916 0.3397 0.4222 0.4429 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 8.8E-049.7E-041.0E-031.1E-031.2E-03 h T tot al ( m ) Q1 (m3/s) 0.0283 0.0378 0.045 0.0673 0.0851 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 1.4E-031.4E-031.5E-031.6E-031.7E-03 h T 1 -2 ( m ) Q1 (m3/s) 0.1432 0.1513 0.1707 0.1919 0.2164 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 1.4E-03 1.4E-03 1.5E-03 1.6E-03 1.7E-03 h T 1 -3 ( m ) Q1 (m3/s)
Dari  grafik  diatas  dapat  dilihat  hubungan antara  debit  (Q 1 )  terhadap head  loss (h T  1-3 ), dengan  lima  variasi  bukaan  katup  pada sambungan  pipa reducing T  1 inch .  dengan  debit (Q 1
) antara 1.4E-03 m 3 /s-1.7E-03 m 3 /s menghasilkan h T 1-3 0.1432 m-0.2164 m.
Gambar 11. Hubungan debit (Q1) vs kerugian head loss (hT tot ) untuk sambungan reducing T 1 inch .
Dari  grafik  diatas  dapat  dilihat  hubungan antara  debit  (Q 1 )  terhadap head  loss (h T  tot ), dengan  lima  variasi  bukaan  katup  pada sambungan  pipa reducing T  1 inch .  dengan  debit (Q 1 ) antara 1.4E-03 m 3 /s-1.7E-03 m 3 /s menghasilkan h T 1-3 0.1715 m-0.2815 m.

## 4. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan perhitungan- perhitungan  yang dilakukan  terhadap  sambungan pipa T 90 0 dengan diameter pipa reducing 1/2 i nch , 3/4 inch , 1 inch untuk seksi  3 sedangkan seksi 1, dan  2  adalah  sama  1 inch ,  maka  dari  ketiga sambungan  kerugian head  loss total  terendah terjadi  pada  sambungan  pipa reducing T  1 inchi dengan  nilai  antara  0.1715  m  -  0.2814  m,  dan head  loss total  tertiggi  terjadi  pada  sambungan pipa reducing T  1/2 inchi dengan  nilai  antara 0.4110 m - 0.5867 m.

## Saran
Diharapkan  penelitian  selanjutnya  dapat melakukan penelitian  terhadap lebih banyak jenis material  pipa,  fluida  dengan  variasi  massa  jenis dan viskositas yang berbeda. Dengan hal tersebut diharapkan  mendapat  hasil  penelitian  yang  lebih baik lagi.

## Daftar Pustaka
[1] D. S. Eswanto, "Analisa Distribusi Kapasitas Aliran Fluida Di Daerah Percabangan Pada Sistem Perpipaan," Jurnal Teknologi Terapan
Volume3, Nomor 1, pp. 7-11, 2017.
[2]   L. Nurcholis, "Perhitungan Laju Aliran Fluida Pada Jaringan Pipa," Traksi. Volume 7, Nomor 1, Juni 2008, pp. 19-31, 2008.
[3]   Salimin, "Pengaruh Perubahan Aliran Terhadap Koefisien Kerugian," Jurnal Ilmiah Teknik Mesin Volume 1, Nomor 1, pp. 17-20,
2009.
[4]   R. S. Muchin, "Kaji Eksperimental Koefisien Kerugian Pada Percabangan Pipa Dengan Sudut 45°,60°,dan 90°," Jurnal Mekanikal,
Volume 2, Nomor 2, pp. 181-188, 2011.
[5]   R. Subagyo, "Analisa Koefisien Kerugian Pada Percabangan Pipa," Info Teknik, Volume 10, Nomor 1, pp. 56-60, 2009.
[6]   S. W. Kurniati Abidin, "Studi Analisis Perbandingan Kecepatan Aliran Air Melalui Pipa Venturi Dengan Perbedaan Diameter Pipa," Jurnal Dinamika, Volume 04, Nomor 1,
pp. 62-78, 2013.
[7]   S. Nurnawaty, "Analisa Perubahan Tinggi Tekanan Akibat Sudut Belokan 90° Dan 45° Dengan Menggunakan Fluid Friction Apparatus," Jurnal Teknik Hidro Volume 13, Nomor 1, pp. 28-37, 2020.
[8]   P. H. A. Mohammad Saifuddin Z, "Eksperimental Karakteristik Preasure Drop Pada Sanbungan T (Tee) Contraction Untuk Posisi Searah Dengan Variasi Sudut Kemiringan," Jurnal Teknik Mesin Volume 03, Nomor 03, pp. 74-82, 2013.
[9]   F. M. White, Fluid Mechanic, Island: Mc Graw-Hill Book Company, 1994.
[10]  M. S. Donal, Internal Flow System, Cranfield, UK: In The BHRA Fluid Enginering Series, 1985.
[11]  M. Orianto, Mekanika Fluida 1, Surabaya: BPFE-Yogyakarta, 1989.
0.1715 0.1891 0.2357 0.2691 0.2815 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 1.4E-03 1.4E-03 1.5E-03 1.6E-03 1.7E-03 h T tot al ( m ) Q1 (m3/s)