UNIVERSITAS GUNADARMAUNIVERSITAS GUNADARMAFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

ANALISIS PERUBAHAN KELENGKUNGAN ANALISIS PERUBAHAN KELENGKUNGAN PARABOLOID PADA FLUIDA YANG DIPUTARPARABOLOID PADA FLUIDA YANG DIPUTAR

Disusun Oleh:Yatiman (21401472)Jurusan Teknik Mesin

Pembimbing:

1. Ridwan,ST.,MT

2. Dita Satyadarma,ST.,MT.

http://www.gunadarma.ac.id/

ABSTRAKSIABSTRAKSIPerputaran  gerak  fluida  pasti  terjadi  pada  saat  mengalir. 

salah  satu  contoh  perputaran  fluida  yaitu  pada  rotary  machine. Dari fenomena yang terjadi pada rotary machine tersebut, terjadi perubahan tekanan (positif­negatif). Tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk  mengetahui  efek kelengkungan  paraboloid  akibat  tekanan  negafit  yang  terjadi pada  sistem. Gelas  ukur ϕ 100 mm dan  tinggi 350 mm diputar dengan  variasi  180  rpm,  230  rpm  dan  270  rpm.  Perubahan properties  fluida  dipakai  :  air,  minyak  tanah,  dan  air  dicampur minyak  tanah.  Hasil  pengujian  dapat  terlihat  jelas  pada  foto, dimana  (terdapat  perbedaan  kelengkungan.  Kemungkinan perbedaan  kelengkungan  tersebut  dipengaruhi  oleh  kandungan partikel didalam fluida tersebut selain density.

PENDAHULUANPENDAHULUAN

Batasan masalah Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium

Mengetahui penyebab dari berbedanya bentuk kelengkungan paraboloid dari fluida­fluida, apabila diputar dengan kecepatan ( ) 180 rpm, 230 rpm dan 270 ωrpm.

Alat yang digunakan untuk memutar fluida adalah Bejana fluida berbentuk tabung Acrilyc, Dudukan tabung, Motor mesin cuci, Pully 2 inch, 3 inch, 7 inch, 9 inch, Vanbelt A­28, Vanbelt A­34, Capasitor dan Rangka profil L. yang disesuaikan dengan kebutuhan dalam proses pengambilan data. 

Perhitungan yang dibahas adalah perhitungan Densitas dan perhitungan tekanan pada suatu titik didalam fluida.

LANDASAN TEORILANDASAN TEORI

• Densitas

Densitas adalah jumlah  suatu  zat pada suatu unit volume.  Densitas dapat dinyatakan dalam tiga bentuk yaitu:

1. Densitas   massa: Perbandingan jumlah massa dengan jumlah volume, dapat dirumuskan dalam persamaan 

ρ=mv

 (persamaan 1)

2. Berat spesifik: densitas massa dikalikan dengan gravitasi, dapat dirumuskan dengan persamaan 

γ=ρ . g (persamaan 2)

dengan m adalah massa dan v adalah volume, unit densitas massa adalah 

 dan dimensinya adalah ML­3

kg

m3

3. Densitas relatif: disebut Juga specific grqfity (s.g) yaitu perbandingan antara densitas massa atau berat spesifik suatu zat terhadap densitas massa atau berat spesifik suatu standard zat, yang pada umumnya standard zat tersebut adalah air pada temperatur 4°C. Densitas relatif tidak memiliki satuan.

N

m3

• Viskositas

Viskositas (kekentalan) suatu fluida adalah sifat yang menentukan besar daya tahannya terhadap gaya geser. Kekentalan terutama disebabkan oleh saling pengaruh antar molekul­molekul fluida. Viskositas cairan sangat dipengruhi oleh perubahan temperatur yaitu viskositas cairan akan menurun dengan bertambahnya temperatur. Viskositas dinyatakan dalam dua bentuk yaitu: 

dengan unit berat spesifik adalahdengan unit berat spesifik adalah                          dan dimensi = ML­3T­2, untuk udara dan dimensi = ML­3T­2, untuk udara 

γγ   = 12.07 N/m3 dan air = 12.07 N/m3 dan air γγ  = 9.81 x 103N/m3. = 9.81 x 103N/m3.

1. Viskositas dinamik (µ): merupakan perbandingan tegangan geser dengan laju perubahannya, besarnya viskositas dinamik untuk air bervarisai sesuai dengan temperaturnya, untuk temperatur kamar (26.5°C) besarnya viskositas dinamik adalah 8.6 x 10­4 kg/m.s.  

2. Viskositas kinematik ( ): merupakan perbandingan viskositas dinamik (µ) νterhadap kerapatan (densitas) massa ( ):ρ

ν=μρ

(persamaan 3)

Fluida yang DiputarApa yang terjadi jika sebuah objek atau benda yang diikat dengan tali 

diayunkan?. Benda tersebut pastilah tidak bergerak dalam bentuk garis lurus melainkan bergerak dalam Iintasan berbentuk lingkaran. Jadi apakah yang telah menyebabkan berda tersebut tidak bergerak dalam bentuk garis lurus seperti yang telah diprediksi oleh Newton?. Jawabannya adalah dikarenakan gaya yang terjadi searah dengan tegangan pada tali sehingga menimbulkan percepatan pada benda tersebut. Tekanan dimana besarnya P = Po dititik (r,z) = (0,0) maka C = Po, sehingga persamaannya menjadi 

P=P0−ρ gz12ρω 2 R2 (persamaan 4)

Pada  gambar  1  dapat  diketahui  bahwa  volume  paraboloid  yang  terbentuk  dari fluida yang diputar adalah :

VolumeParaboloid=π2

R2 h (persamaan 5) 

Dimana persamaan tinggi paraboloid (h) adalah:

h=ω2 R2

2g(persamaan 6) 

Gambar 1. Bejana tabung dan karakteristik yang mempengaruhinya

 PERALATAN DAN PROSEDUR PENGUJIAN

Peralatan yang digunakan dalam percobaan yaitu:1.   Satu buah penampang fluida berbentuk tabung dan tutupnya dengan ukuran 

dimensi: diameter = 100mm, tinggi = 350 mm, dan tebal = 3 mm.2.   Dudukan tabung, yang terdiri dari Plat plastik berukuran 290 x 110 mm. Bearing 

dengan rumah bearingnya yang berdiameter 2 inch dan lubangnya berdiameter 14 mm serta sebuah poros berdiameter 14 mm dengan panjang 150 mm. 

3.   Motor  dengan penyangga yang diletakkan diatas sebuah papan kayu berukuran 282 x 160 mm. Dan motor tersebut menghasilkan kecepatan putar sebesar 810 rpm 

4.   Pulley, dalam hal ini ada empat jenis ukuran pulley. Ukurannya adalah. 2 inch, dan 3 inch, 7 inch dan 9 inch. yang kesemuanya dikombinasikan sehingga menghasilkan tiga kecepatan putar 

1. Untuk menggerakkan pulley di butuhkan vanbelt, dalam hal ini vanbelt yang dipakai bermerk Mitsuisumi dengan seri A­28dan A­34 

2. Capasitor dengan tabung pembungkusnya, Capasitor tersebut mempunyai kapasitas sebesar 10F. Dan Tabung pembungkusnya berdiameter 60 mm dengan tebal 2 mm dan tinggi 150 mm 

7. Rangka profil L, memiliki dimensi 460 x 730 x 290 mm dengan tebal profil 2 mm.

Gambar 2. Skema alat 

Gambar 3. Rangkaian Alat Uji.

PENGOLAHAN DATAPENGOLAHAN DATA• Data Penelitian

          Data yang didapat dari percobaan adalah perbandingan tinggi dari pelampung yang dicelupkan kedalam fluida­fluida yang akan dihitung densitasnya. Data tersebut berpatokan pada tinggi pelampung pada air, sehingga yang dihitung adalah perbedaan tinggi antara air dengan fluida yang akan dihitung. Data tinggi fluida tersebut adalah : 

• Air =  0 mm.• Minyak tanah = + 25 mm dari air.• Minyak tanah + air dengan perbandingan 1:3  =  +16 mm dari air.• Minyak goreng = +9 mm dari air.• Air +bubuk fotocopy  = +5 mm dari air.

Density=ρair−{ tT

x ρ air−ρmin yak tan ah } (persamaan 7)

Keterangan :  ρair  = 1000 kg/mm3.ρminyak tanah  = 810 kg/m3t = Perbedaan tinggi fluida yang diukur dari tinggi air.T = Perbedaan tinggi minyak tanah yang diukur dari tinggi air.Perhitungan densitas ketiga fluida tersebut adalah :

a) Minyak tanah + air (dengan perbandingan 1:3)

Density  = 1000−[1625

×1000−810 ]=878 . 4

 kg/m3

b) Minyak goreng.

1000−[ 925

× 1000−810 ]=931 . 6Density  =

 kg/m3

c) Air + bubuk fotocopy.

Density  = 1000−[ 525

× 1000−810 ]=962  kg/m3

Tabel 1. Tinggi kelengkungan fluida (h)

1. Air2. Air diberi bubuk fotokopy3. Minyak goreng4. Air dicampur minyak tanah5. Minyak tanah

Tinggi kelengkungan fluida (meter)

 (rpm)ω hair hair + bubuk fotocopy hminyak goreng hminyak tanah+air hminyak tanah

180 0.117 0.111 0.106 0.103 0.097

230 0.258 0.237 0.228 0.216 0.211

270 0.363 0.349 0.332 0.321 0.298

1.1. 2.

3.

4. 5.

Gambar 4. Fluida­fluida yang dipakai

Kesalahan hasil pengukurankesalahan relatifnya yaitu:

Tinggi kelengkungan paraboloid = 5.56 % 

Densitas fluida = 3.03%

Grafik 5.   ρ Vs P (untuk z =AD dan z =BC)

GRAFIK PENGOLAHAN DATA DAN ANALISIS

Grafik   vs z (untuk z=AD)ω

0.000.020.040.060.080.100.12

18.85 24.09 28.27

 (rad/s)ω

z (m

eter

) Air

Air+Bbk.fotocopy

Minyak Goreng

Myk.Tanah+Air

Minyak Tanah

Grafik   vs z (untuk z=BC)ω

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

18.85 24.09 28.27

 (rad/s)ωz 

(met

er) Air

Air+Bbk.Fotocopy

Minyak goreng

myk.Tanah+Air

Minyak tanah

Dari  grafik­grafik  diatas  dapat  diketahui  bahwa  untuk  (z=AD)  seiring  dengan bertambahnya  nilai  ω  maka  nilai  z  semakin  kecil  sehingga  nilai   ω dan  nilai  z berbanding terbalik. Sedangkan untuk (z=BC), seiring bertambahnya nilai ω maka nilai z juga semakin besar sehingga nilai ω dan nilai z berbanding lurus. Untuk (z=AD), nilai z pada kecepatan 270 rpm adalah nol, hal ini disebabkan karena puncak paraboloid dari fluida yang diputar tersebut telah menyentuh dasar bejana tabung.

KESIMPULANKESIMPULAN

Dari pengujian dan analisis yang lelah dilakukan, maka dapat disimpulkan sebagai berikutDengan motor menghasilkan kecepatan putar sebesar 810 rpm, dibagi 

menjadi 3 (tiga) kecepatan secara manual 180 rpm, 230 rpm dan 270 rpm. dengan menggunakan 4 (empat) kombinasi pulley dan 2 (dua) Vanbelt.Bentuk dari paraboloid tersebut tergantung pada kecepatan sudut ( ). ωSemakin besar kecepatan putar dan massa jenis yang berbeda maka titik kelengkungan (Paraboloid) akan berubah.

1. Air menghasilkan densitas = 1000 (kg/m3) 

2. Air + Bubuk Fotocopy menghasilkan densitas = 962 (kg/m3) 

3. Minyak Goreng menghasilkan densitas = 931.6 (kg/m3) 

5. Minyak tanah menghasilkan densitas = 810 (kg/m3) 4. Minyak tanah + Air (1:3) menghasilkan densitas = 878.4 (kg/m3)