Pada sistem perpipaan meliputi semua komponen dari lokasi awal sampai dengan lokasi tujuan, antara lain, saringan, katup, sambungan, nozzle, dan sebagainya. Sambungan dapat berupa penampang berubah, belokan (elbow), sambungan bentuk L, dan sambungan bentuk T (tee). Sehingga dengan adanya berbagai macam sambungan serta perlengkapan lainnya akan menimbulkan permasalahan yang akan sering ditemukan pada sistem tersebut (Wibowo, 2013). Salah satu permasalahan tersebut adalah terjadinya head losses pada sambungan dan belokan yang mengakibatkan pressure drop. Penurunan tekanan ini terjadi akibat turbulensi aliran yang akan menimbulkan gesekan besar pada dinding pipa.
Head losses merupakan kehilangan energi mekanik persatuan massa. Satuan head losses adalah satuan panjang yang setara dengan satu satuan energi yang dibutuhkan untuk memindahkan satu satuan massa fluida setinggi satu satuan panjang yang bersesuaian. Menurut Wahyudi dan Pratikto (2010) head losses dapat dibagi menjadi 2 yaitu, major lossesdan minor losses. Major losses adalah kerugian pada sistem perpipaan akibat adanya gesekan fluida dengan sepanjang dinding pipa yang mempunyai luas penampang tetap. Minor losses adalah kerugian pada sistem perpipaan akibat adanya sambungan pipa, belokan, luas penampang pipa, dan valve.
Minor losses pada pipa dibedakan menjadi dua, yaitu belokan karena adanya sambungan yang terkesan tiba-tiba atau tajam, belokan ini disebut elbow dan pembengkokan secara berangsur-angsur disebut bends. Elbow adalah belokan yang terjadi akibat adanya sambungan pipa, sambungan yang dipakai adalah fitting/keni. Fitting yang biasa dijual dipasaran adalah 45° dan 90°. Menurut Widodo dan Sulistiyowati (2016) bahwa head losses dapat dikurangi dengan pengkondisian aliran yang timbul. Untuk mengetahui head loss pada aliran pipa yang disebabkan oleh gesekan dalam pipa dan sambungan pada pipa digunakan rumus sebagai berikut (Sularso, 2000):
H = Hf + Hm
Dimana:
H = Head losses (m)
Hf = Major losses (m)
Hm = Minor losses (m)
- Major losses (kerugian akibat gesekan dalam pipa)
Dimana:
Hf = head major (m)
ℓ = panjang pipa (m)
d = diameter pipa (m)
v = kecepatan (m/s)
g = gravitasi (m/s2)
f = faktor gesek (pada diagram Moody) (k)
2. Minor losses (kerugian akibat sambungan)
Dimana:
Hm = head minor (m)
v = kecepatan (m/s)
g = gravitasi (m/s2)
KL = koefisien kerugian pada fitting
Pressure drop bergantung pada sejumlah faktor seperti viskositas fluida, ukuran diameter pipa internal, kekasaran permukaan bagian dalam pipa, perubahan ketinggian antara ujung pipa, material pipa, dan panjang pipa yang dilalui fluida. Pipa dengan permukaan bagian dalam yang halus tidak akan mengalami gesekan yang lebih besar, sedangkan pipa dengan permukaan bagian dalam yang kurang mulus seperti beton, besi tuang, dan baja membutuhkan energi yang besar untuk mengatasi gesekan yang ditimbulkan pada pipa karena viskositas zat cair. Semakin kasar permukaan bagian dalam pipa, semakin besar pula pressure drop akibat terjadinya gesekan.
Untuk memperhitungkan pressure drop pada berbagai alat, tools yang biasa digunakan adalah menggunakan bantuan software CFD. Klik di sini untuk mempelajari selengkapnya tentang CFD. Atau simak video di bawah ini tentang demo simulasi CFD pada ejector:
Kontributor: Feri Wijanarko