UNIVERSITAS INDONESIA EFEK KEKASARAN PIPA TERHADAP KOEFISIEN GESEK SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik DACHRY ANTONI 0906604703 FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN DEPOK JANUARI 2012 Efek kekasaran..., Dachry Antoni, FT UI, 2012 UNIVERSITAS INDONESIA EFEK KEKASARAN PIPA TERHADAP KOEFISIEN GESEK SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik DACHRY ANTONI 0906604703 FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN DEPOK JANUARI 2012 Efek kekasaran..., Dachry Antoni, FT UI, 2012 Efek kekasaran..., Dachry Antoni, FT UI, 2012 Efek kekasaran..., Dachry Antoni, FT UI, 2012 UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur saya panjatkan kepada Allah SWT., karena atas berkat dan rahmat-Nya, saya dapat menyelesaikan skripsi ini. Penulisan skripsi ini dilakukan dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin pada Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Saya menyadari bahwa tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, dari masa perkuliahan sampai pada penyusunan skripsi ini, sangatlah sulit bagi saya untuk menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu, saya mengucapkan terima kasih kepada: 1) Prof. Dr. Ir. Yanuar, M.Sc., M.Eng. selaku dosen pembimbing yang telah menyediakan waktu, tenaga, dan pikiran untuk mengarahkan saya dalam penyusunan skripsi ini. 2) Kedua Orang tua saya, Drs. H. Dahturman Dahlan, MM dan Dra. Hj. Sri Hartati, adik dan kakak-kakak saya, Dirhamsyah Maulana, S.Ikom, Dhany Novario, SP dan Nenny Andriyetni, SP, yang telah memberikan bantuan dukungan moral dan doa. 3) Sahabat PPSE Mesin 2009 terutama yang telah banyak membantu memberikan bantuan, dukungan dan semangat dari masa perkuliahan hingga terselesaikannya pengerjaan skripsi ini. Spesial thanks to Baskoro, Jhibril, Charles, Sigit dan Azmi. 4) Chevron Geothermal Salak, Ltd terutama My Bos Adrian Muskan ST, M.Sc., yang telah memberikan dukungan penuh dari masa perkuliahan hingga terselesaikannya pengerjaan skripsi ini dan juga rekan-rekan kerja di Rotating Equipment section, Maintenance Department, Salak Field. Akhir kata, saya berharap semoga Allah SWT. berkenan membalas segala kebaikan semua pihak yang telah membantu. Semoga skripsi ini membawa manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan. Depok, 9 Januari 2012 Penulis iv Efek kekasaran..., Dachry Antoni, FT UI, 2012 Efek kekasaran..., Dachry Antoni, FT UI, 2012 ABSTRAK Nama : Dachry Antoni Program Studi : Teknik Mesin Judul Skripsi : Efek Kekasaran Pipa Terhadap Koefisien Gesek Aliran fluida untuk permukaan pipa mulus dan kasar telah diteliti. Eksperimen ini menggunakan pipa baja berdiameter 35,5 mm, pipa dikasarkan dengan dibuat ulir dalam dengan pitch 4 (nilai kekasaran (k) 2,0 mm) k/D 0,05 dan pitch 5 (nilai kekasaran (k) 2,75 mm) k/D 0,08. Setiap pipa diuji dengan air murni pada temperatur 30º C. Dengan mengatur bukaan katup maka kecepatan aliran fluida (air) dapat diketahui. Hasil pengolahan data ditampilkan hubungan koefisien gesek dengan bilangan Reynolds dalam bentuk grafik. Dari hasil data dan grafik menunjukkan bahwa dengan pengujian pada pipa pitch 5 (nilai kekasaran (k) 2,75 mm) k/D 0,08 menghasilkan koefisien gesek yang lebih besar dibandingkan dengan koefisien gesek pada pitch 4 (nilai kekasaran (k) 2,0 mm) k/D 0,05 Perbedaan nilai koefisien gesek rata-rata dari kedua pipa uji tersebut adalah sebesar 112%. Koefisien gesek pada aliran turbulen terlihat meningkat sebanding dengan kekasaran pipa. Rasio kekasaran yang besar mendapatkan koefisien gesek yang besar juga dan sebaliknya. Kenaikan rasio k/D diikuti dengan kenaikan nilai koefisien gesek. Pada aliran turbulen fluida Newtonian (air murni) pada pipa kasar, nilai koefisien gesek turbulen merupakan fungsi dari Re dan nilai k/D atau f =φ(R e,k/D ) . Kata kunci : Aliran turbulen, Kekasaran permukaan, Koefisien gesek, Bilangan Reynolds. vi Efek kekasaran..., Dachry Antoni, FT UI, 2012 ABSTRACT Name : Dachry Antoni Study Program : Mechanical Engineering Title : Pipe Roughness Effect Towards Friction Factor Fluid flow on smooth and rough pipe surface has been researched. This experiment is using Steel Pipe with diameter 35,5 mm, which pipe is roughened by making inner thread with pitch 4 (roughness value (k) 2,0 mm) k/D 0,05 and pitch 5 (roughness value (k) 2,75 mm) k/D 0,08. Each pipe is tested using water in with temperature 30º C. By setting the valve opening, the fluid (water) flow speed can be discovered. Data processing result, which describes the connection between Friction Factor and Reynolds value, is showed in graphic. Data processing result and graphic show that the test on pitch 5 pipe (roughness value (k) 2,75 mm) k/D 0,08 has bigger Friction Factor compared to the test on pitch 4 pipe (roughness value (k) 2,0 mm) k/D 0,05. Difference of average Friction Factor on both tested pipes is 112%. Friction Factor on turbulence flow is increasing proportional to the pipe surface roughness. The bigger value of roughness ratio comes to the bigger Friction Factor and also in reverse. In the Newtonian (water) turbulence flow on rough surface pipe, the turbulence friction factor is the function of Re and value k/D or f =φ(R e,k/D) . Keywords : Turbulent Flow, Surface Roughness, Friction Factor, Reynold Number. vii Efek kekasaran..., Dachry Antoni, FT UI, 2012 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ........................................................................................................... i  HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS ............................................................... ii  HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................................... iii UCAPAN TERIMAKASIH .............................................................................................. iv  HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS .......................................................................................... v  ABSTRAK ......................................................................................................................... vi  ABSTRAC ........................................................................................................................ vii  DAFTAR ISI ................................................................................................................... viii  DAFTAR GAMBAR ......................................................................................................... xi  DAFTAR TABEL............................................................................................................. xii DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................................... xiv BAB I PENDAHULUAN ...............................................................................................1 1.1  LATAR BELAKANG ........................................................................................ 1  1.2  PERUMUSAN MASALAH ............................................................................... 3  1.3  TUJUAN PENELITIAN ..................................................................................... 3  1.4  BATASAN MASALAH ..................................................................................... 3  1.5  METODOLOGI PENELITIAN .......................................................................... 4  1.6  SISTEMATIKA PENULISAN ........................................................................... 5 BAB II DASAR TEORI ..................................................................................................... 6  2.1  KLASIFIKASI FLUIDA .................................................................................... 6 2.1.1  Fluida Newtonian .......................................................................................... 6 2.1.2  Fluida Non Newtonian .................................................................................. 6  2.2  ALIRAN FLUIDA .............................................................................................. 7 2.2.1  Klasifikasi Aliran Fluida ............................................................................... 7 2.2.2  Aliran Laminer dan Turbulen........................................................................ 9 2.2.3  Koefisien Gesek .......................................................................................... 10 2.2.4  Kekasaran Permukaan ................................................................................. 12 2.3  SIFAT-SIFAT FLUIDA ................................................................................... 14 2.3.1  Density ........................................................................................................ 14 2.3.1.1 Densitas Massa ................................................................................ 15 2.3.1.2 Berat Spesifik .................................................................................. 15 viii Universitas Indonesia Efek kekasaran..., Dachry Antoni, FT UI, 2012 2.3.1.3 Densitas Relatif ............................................................................... 15 2.3.2  Viskositas .................................................................................................... 16 2.3.3  Bilangan Reynolds ...................................................................................... 16 2.4  PERSAMAAN FLUIDA .................................................................................. 17  2.4.1  Laju Aliran Volume .................................................................................... 17  2.4.2  Distribusi Kecepatan ................................................................................... 18 2.5  ULIR ................................................................................................................. 19  2.5.1  Beberapa Istilah Penting Pada Ulir ............................................................. 19  2.5.2  Standar Umum Untuk Ulir .......................................................................... 20 BAB III DESKRIPSI ALAT UJI DAN PROSEDUR PENGUJIAN ............................... 21  3.1  RANCANGAN ALAT UJI............................................................................... 21 3.2  SET UP ALAT ................................................................................................. 22 3.2.1  Rangka Meja Uji ......................................................................................... 22  3.2.2  Pompa ......................................................................................................... 22  3.2.3  Pipa Pengujian ............................................................................................. 23 3.2.4  Manometer .................................................................................................. 24 3.2.5  Rangkaian Pipa PVC dan Selang ................................................................ 25 3.2.6  Valve atau Katup ......................................................................................... 25 3.2.7  Tangki Air ................................................................................................... 26 3.3  PERALATAN PENDUKUNG PENGUKURAN ............................................ 27  3.3.1  Gelas Ukur .................................................................................................. 27 3.3.2  Stop Watch .................................................................................................. 27 3.3.3  Termometer ................................................................................................. 28 3.3.4  Tap Manometer ........................................................................................... 28 3.4  METODE PENELITIAN.................................................................................. 29  3.4.1  Unit Pengujian ............................................................................................. 29 3.4.2  Persiapan Pengujian .................................................................................... 29 3.5  PROSEDUR PENGUJIAN ............................................................................... 30  3.6  METODE PENGOLAHAN DATA ................................................................. 31  BAB IV PENGOLAHAN DAN ANALISA DATA......................................................... 33  4.1  PERHITUNGAN DATA .................................................................................. 33 4.1.1 Perhitungan Data Pipa Uji ulir dalam dengan pitch 4 (nilai kekasaran (k) 2,0 mm) k/D 0,05 Menggunakan Air Murni .............................. 33 4.1.1.1 Perhitungan Perbedaan Tekanan (∆p) .................................................. 33 ix Efek kekasaran..., Dachry Antoni, FT UI, 2012