Pengertian dan rumus energi hidrolik (hydraulic energy)

Energi hidrolik (hydraulic energy) adalah kemampuan air untuk melakukan usaha. Sedangkan usaha merupakan jumlah energi yang bekerja per satuan waktu.

Ada dua macam energi hidrolik yaitu energi kinetik dan energi potensial.

a. Energi kinetik

            Energi kinetik adalah energi akibat dari aliran air dalam pipa dirumuskan :

EK = v²/2 . g

Dimana :

EK       = Energi kinetik hidrolis, m

v          = Kecepatan aliran, m/dt

g          = Percepatan grafitasi, m²/dt

b. Energi potensial

            Energi potensial adalah energi yang dihasilkan oleh tekanan yang bekerja dalam air atau energi yagn di hasilkan oleh adanya selisih ketinggian (elevasi).

1.      Energi potensial tekanan

Energi potensial tekanan merupakan energi yagn dimiliki oleh partikel partikel air yang berada dalam tekanan yang bersesuaian.

Dirumuskan :

Ep = p/w

Dimana :

Ep          = energi potensial tekanan, m

P            = tekanan, kg/m²

W          = berat volume air, kg/m³

2.      Energi potensial ketinggian

Energi potensial ketinggian merupakan energi potensial yang dimiliki oelh partikel air terhadap garis persamaan (datum) yang ditentukan . energi potensial ketinggian diberi notasi 2 dengan satuan m.

Total energi hidrolis aliran dalalm pipa pada suatu titik energi dirumuskan seagai berikut :

                          H = z + v2/2.g+ P/W

Menurut hukum kekentalan energi : pada setiap titik sepanjang aliran dalam pipa, energi hidrolis adalah konstan. Pengurangan atau kehilangan energi akan dirubah dalam bentuk energi lain, sehingga untuk persamaan energi untuk titik 1 dan titik 2 sebagai berikut :

 

Dimana :

Z            = Jarak vertikal dari pipa terhadap garis persamaan, m

P            = Tekanan dalam, Kg/m²

w           = Berat volume air, kg/m³

v            = Kecepatan air, m/dt

g            = Percepatan grafitasi, m/dt²

hf           = Kehilangan energi, m

1. Kehilangan energi

Dalam saluran tertutup (pipa) aliaran air mengalami hambatan-hambatan atau kehilangan energi karena kekasaran pipa, turbulensi aliran dan kehilangan energi diartiakan dalam kehilangan kecepatan.

Kehilangan energi dalam saluran tertutup di klasifikasikan dalam 2 macam yaitu :

a. Kehilangan energi minor (minor losses)

þ  Kehilangan energi minor adalah kehilangan energi yang disebabkan oleh :

1.      Perluasan penampang mendadank (student enlargement)

2.      Penyempitan penampang mendadak ( student contraction)

3.      Pemasukan dalam pipa (entrance to pipe)

4.      Keluaran dari pipa

5.      Belokan pipa (charge of pipa)

6.      Halangan dalam aliran (obtraction int the path of pipe)

7.      Penyempitan penampang secara teratur

8.      Perluasan penampang secara teratur tinggi (gradual enlargenment)

9.      Kehilangan tinggi di katup dan krane (pipe fitting)

b. Kehilangan energi mayor (mayor losses)

Ada dua persamaan yang  dapat digunakan untujk menghitung kehilangan energi mayor, yaitu :

þ  Persamaan Darcy Weisbach

þ  Persamaan Chezy

1.      Persamaan Darcy Weisbach

Kehilangan energi mayor menurut Darcy Weisbach dirumuskan sebagai berikut :

 

 

hf : 0,005 (L + 1/12 D), untuk pipa baru (halus)

hf : 0,01 (L + 1/12 D), untuk pipa lama (kasar)

Dimana :

hf       = Kehilangan energi mayor, m

f         = Koefisienb geseran pipa

L        = Panjang pipa, m

v        = Kecepatan air, m/dt

g        = Percepatan grafitasi, m/dt²

D       = Diameter pipa, m

 

2.     Persamaan De Chezy

Kehilangan aliran dalam pipa menurut De Chezy adalah sebagai berikut :

Dimana :

i         = Kemiringan tekanan hidrolis

m       = Jari-jari hidrolis, m

A       = Luas penampang pipa, m²

D       = Keliling penampang pipa, m

C       = Koefisien De Chezy,

V       = Kecepatan aliran, m/dt