Bab I Percobaan Ambang Lebar Mantap 2 Oke

1 LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA

BAB I PERCOBAAN ALIRAN MELALUI AMBANG LEBAR

A.

Pendahuluan

Dalam merencanakan saluran irigasi, bendungan, spillway, spillway, dan bangunan air lainnya diperlukan pengetahuan tentang masalah yang berhubungan dengan aliran dalam saluran terbuka, seperti mengenai karakteristik aliran dalam kondisi tertentu dan pengaruh air terhadap profil aliran dan sebagainya. Model hidraulis yang digunakan di laboratorium dipakai untuk mensimulasi perilaku hidrolis pada prototype pada prototype bendung bendung atau bendung gerak, demikian juga pintu air yang direncanakan dengan skala lebih kecil. Penyelidikan model dilakukan untuk menyelidiki perilaku ( performance ( performance)) hidrolis dari seluruh bangunan atau masing-masing komponennya. Pada percobaan ini akan diamati profil suatu aliran terbuka dengan pelimpah yang berupa ambang lebar. Aplikasi ambang lebar sendiri dilapangan banyak digunakan pada saluran irigasi yang fungsinya menentukan debit dari air yang mengalir pada saluran tersebut.Sehingga dengan dilakukannya penelitian terhadap model hidraulis ini, diharapkan akan mendapat manfaat yang berguna untuk perencanaan bangunan air sebenarnya. B.

Maksud dan Tujuan Percobaan B.1. Maksud dari percobaan ini adalah :

1.

Mengamati Aliran Fluida diatas Ambang Lebar.

2.

Mengetahui jenis aliran terbuka dan tetutup.

B.2. Tujuan dari perobaan ini adalah :

1.

Menentukan koefisien debit (Cd).

2.

Menentukan batas moduler ambang ((Y 3 – P)/H P)/Hw’) dan Gambar Hubungan Q vs ((Y 3 – P)/H P)/Hw’).

ALIRAN MELALUI AMBANG LEBAR KELOMPOK XVI


3.

Menentukan Hubungan Cd vs h w/L dan Cd vs H w’/L dalam satu gambar.

C.

D.

Alat dan Bahan

a.

Satu set model saluran terbuka (Open Channel Apparatus)

b.

Model pelimpahambang lebar

c.

Alat ukur kedalaman ( Point Gauge)

d.

Model Pintu sorong

e.

Alat ukur panjang

Prosedur Percobaan

1.

Memasang model ambang lebar dan pintu sorong pada unit saluran terbuka(O pen Channel Apparatus).

2.

Mengalirkan air ke dalam unit saluran terbuka sehingga akan terbentuk profil aliran. H diatur pada manometer. Berdasarkan pengamatan profil aliran yang dilakukan, akan diperoleh harga-harga Y1, Y3, dan hw dengan pengukuran menggunakan alat Point Gauge.

3.

Kemudian pintu sorong diturunkan secara perlahan-lahan sehingga tinggi Y3didapatkan semaksimal mungkin tanpa mempengaruhi ketinggian pada Y 1 dan h w. Ukur kembali harga-harga Y 1, Y3, dan hw.

4.

Ulangi prosedur nomor 2 dan 3 sebanyak dua kali namun dengan harga selisih tinggi air raksa pada manometer ( H) yang berbeda.

5.

Profil aliran air yang terbentuk pada setiap keadaan disketsakan, lengkap dengan data-data yang diperoleh berdasarkan pengamatan secara langsung.

E.

Data Hasil Percobaan

Dimensi ambang lebar: Tinggi ambang (p)

=

100 mm = 10

cm

Panjang ambang (L) =

350 mm = 35

cm

Lebar ambang (b)

76,25 mm = 7,62 cm

=



Tabel I.1.Data hasil percobaan ambang lebar di laboratorium

No

F.

ΔH

Y1

Y3

hw

(mmHg)

(mm)

(mm)

(mm)

150,2

10,5

32,5

Terbuka

150,3

100,5

33,5

Tertutup

148,3

13,4

31,5

Terbuka

149,5

97,3

32,1

Tertutup

144,8

13,7

28

Terbuka

149,8

94,5

29,5

Tertutup

1

250

2

200

3

150

Ket.

Perhitungan F.1. Dasar Teori

Bangunan ukur ambang lebar dianjurkan karena bangunan itu kokoh dan mudah dibuat. Karena bisa mempunyai berbagai bentuk mercu, bangunan ini mudah disesuaikan dengan tipe saluran apa saja. Hubungan tunggal antara muka air hulu dan debit mempermudah pembacaan debit secara langsung dari papan duga, tanpa memerlukan tabel debit. Alat ukur ambang lebar adalah bangunan aliran atas (over flow), untuk tinggi energi hulu lebih kecil dari panjang mercu.Karena pola aliran diatas alat ukur ambang lebar dapat ditangani dengan teori hidrolika yang sudah ada sekarang, maka bangunan ini bisa mempunyai bentuk yang berbeda beda, sementara debitnya tetap serupa. Alat ukur ambang lebar memiliki kelebihan-kelebihan, antara lain: 

Memiliki bentuk hidrolis yang luwes dan sederhana.



Konstruksinya kuat, sederhana dan tidak mahal.



Benda-benda hanyut dapat dilewatkan dengan mudah. Selain itu, ada pula kelemahan yang dimiliki alat ukur ambang lebar,

yaitu bangunan ini hanya dapat dipakai sebagai bangunan pengukur saja.



Ambang lebar yang sering digunakan di Indonesia adalah ambang lebar datar hidung bundar (round-nose horizontal broad-crested weir). Bentuk ambang bagian depan ujung atasnya dibundarkan dengan radius tertentu. Bentuk bagian hilirnya dapat berbentuk vertikal dan membentuk slope. Bangunan ukur ini dapat dipakai pada saluran dimana headloss kecil walaupun memerlukan kondisi aliran bebas (free-flow). (Bos, M.G. ed., 1978.) 1.

Menentukan Debit Aliran Aktual (Qact)

Sketsa Venturimeter dapat dilihat pada gambar 1.1 berikut: Garis Energi

 

 

Garis Tekanan

 

 

d1

d2

Z1 Z2

H

Gambar 1.1 Venturimeter 

Persamaan Bernoulli E1= E2

Z1 

P1



γ air

V1

2

2g



(Hukum Kekekalan Energi)

P2 γ air



V2

2

2g

 Z2

Karena saluran horizontal, maka Z1 = Z2

P1  P2 γ air



V2  V1 2



2

2g

...................................................................... (1)

Hukum Kontinuitas A1.V1 = A2.V2



V1 

A 2 .V2 A1

0,25.3,14.d .V   0,25.3,14.d  2

2

2

2

1

4

d 2 .V2

V1  2

2

...................................................................... (2)

4

d1

Substitusikan persamaan (2) ke dalam persamaan (1) : 4

V2  2

P1  P2



d 2 .V2 d1

2

4

2g

γ air

 d 2 4  V2 1  4 .d 1  P1  P2   . ............................................................... (3) 2

2g

γ air

Dalam kondisi keseimbangan didapat : P1 + air (H + y) = P 2 + air .y + Hg.H P1 + air.H + air .y = P2 + air .y + Hg.H P1 + air.H = P2 + Hg.H

P1 γ air

P1 γ air

P1

 ΔH   

P2 γ air

P2

γ air P1



P2

γ air P1 - P2

P2



γ air



γ Hg γ air

γ Hg ΔH







γ air

ΔH

- ΔH

(γ Hg - γ air )H γ air ΔH(γ Hg

12 ,6



H

γ air ) ; dimana Hg = 13,6 ; air = 1

............................................................. (4)

γ a ir

Persamaan (4) disubstitusikan ke dalam persamaan (3) :



 d 2 4  V2 1   4 d  1  12,6H  2

2g

 d 2 4  12,6H.2g  V2 1  4  d 1   2

V2  2

25,2 H . g

 d 2 4  1  4  d 1  

Q

= A2 . V2

Q

1 2  2  0 , 25 . 3,14 . d . (25,2 . H . g)    2   =

1  d

4 2

/d1

4



1

....................................... (5)

2

Dari data diketahui : d1 = 3,15 cm d2 = 2,00 cm = 981 cm/det2

g

maka persamaan (5) menjadi : Qact = 253,775

Dimana :

√  .............................(Hasil Kalibrasi 3 Maret 2006)

Qact = Debit nyata yang melewati ambang (cm3/det) ∆H

2.

= Selisih tinggi air raksa pada manometer (cmHg)

Menentukan Debit Teoritis (Q T)

Jika aliran melewati puncak ambang lebar (seperti yang terlihat pada Gambar I.2.), maka debit aliran persatuan lebar adalah: q =

H      w’

 

Jika hw= Hw’ = h kritis



Hw’ adalah tingi peluapan di sebelah hulu dengan mengabaikan tinggi kecepatan. Dapat dilihat pada gambar 1.2 berikut:

Model Pintu Nape Hw’ hw

Y1 P

Y3

L

Gambar 1.2Sketsa Percobaan Ambang Lebar Debit teoritis rumusnya menjadi : QT

3.

=

q b

Dimana : Q

=

Debit teoritis (cm3/det)

q

=

Debit persatuan lebar (cm2/det)

b

=

Lebar saluran (cm)

Menghitung Koefisien Cd dan Cv

Untuk menghitung koefisien Cd dan Cv, dapat menggunkan rumus sebagai berikut:

Cd

=

 

Cv

=

 ⁄

’

dengan: Hw’ = Tinggi peluapan di atas puncak bendung = Y1 – p



F.2. Contoh Perhitungan

Contoh perhitungan diambil dari percobaan untuk data pertama ambang lebar (pintu sorong terbuka), dimana : b

=

76,25mm

= 7,62cm

(lebar ambang)

p

=

100mm

= 10cm

(tinggi ambang)

L

=

350 mm

= 35cm

(panjang ambang)

∆H

=

250 mmHg

= 25 cmHg

Y1

=

150,2mm

= 15,02 cm

Y3

=

150,3 mm

= 15,03 cm

hw

=

3,2 cm

g

=

981 cm/det2

Hw’ =

Y1 – P

=

15,02 – 10

=

5,02 cm

Model Pintu Nape 5,02 3,25

15,0 10

1,05

35

Gambar 1.3.Profil aliran data percobaan pertama

a.

Menghitung Debit Aktual Aliran persatuan lebar (Q act)

√  = 253,755√ 

Qact

= 253,755

= 1268,875 cm 3/det

b.

Menghitung Debit Teoritis (QT) q

=

            



q q

=

      

= 191,75 cm 2/det

QT = q  b = 191,75 7,62 = 1462,154cm 3/det

c.

d.

e.

Menghitung Koefisien Debit(Cd’) Cd’

=

Cd’

=

Cd’

=

    0,8678

MenghitungKoefisien Kecepatan (Cv) Cv

=

Cv

=

Cv

=

 ⁄  ⁄ 10,01

Menghitung (Y3-p), (Y3-p)/Hw’ dan H w’/L Y3 – p

   .     .  .

Hasil

= = = =

1,05 – 10

     

perhitungan

= – 8,95 cm

=

– 1,78

=

0,092

=

0,143

selanjutnya


dimasukkan

dalam

tabelII.

10 LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA F.3. Tabel Hasil Perhitungan

b

P

L

H

Y1

Y3

Hw

Hw'

Q act

Q T

(cm)

(cm)

(cm)

(cmHg)

(cm)

(cm)

(cm)

(cm)

(cm3/dt)

(cm3/dt)

1

7.625

10

35

25

15.02

1.05

3.25

5.02

1268.875

2

7.625

10

35

25

15.03

10.05

3.35

5.03

3

7.625

10

35

20

14.83

1.34

3.15

4

7.625

10

35

20

14.95

9.73

5

7.625

10

35

15

14.48

6

7.625

10

35

15

14.98

No.

Cd'

Cv

(Y3-p) / Hw'

1462.15

0.868

10.01

-1.782869

0.143429

1268.875

1466.52

0.865

10.01

0.00994

0.143714

4.83

1134.916

1379.93

0.822

10.01

-1.792961

0.138

3.21

4.95

1134.916

1431.68

0.793

10.01

-0.054545

0.141429

1.37

2.8

4.48

982.866

1232.69

0.797

10.01

-1.926339

0.128

9.45

2.95

4.98

982.866

1444.71

0.68

10.01

-0.110442

0.142286



G.

Sketsa Aliran Percobaan

Seketsa Aliran Delta H 250 mmHg 16 15 14 13 12 11 Y 10 u 9 b 8 m 7 u S 6 5 4 3 2 1 0

tanpa sekat sekat

200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 Sumbu X

Seketsa Aliran Delta H 200 mmHg 16 15

Hw'/L


G.

Sketsa Aliran Percobaan


tanpa sekat sekat

200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 Sumbu X


tanpa sekat sekat

200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 Sumbu X

16 15 14 13 12 11 Y 10 u 9 b 8 m 7 u S 6 5 4 3 2 1 0

Seketsa Aliran Delta H 150 mmHg

Tanpa sekat Sekat 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 Sumbu X



Grafik Hubungan Q act vs (Y3-p)/Hw'

0.5 0 ' w -0.5 H / )-1 p 3 -1.5 Y (

R² = 0.994 Terbuka Tertutup R² = 0.830

Linear (Terbuka)

-2

Linear (Tertutup)

-2.5 900

1000

1100

1200

1300

Q act

Analisa Grafik: Pada praktikum dilaksanakan dua percobaan, yaitu mengamati aliran ambang lebar dengan pintu sorong di bagian hilir dalam keadaan terbuka dan tertutup. Dari grafik hubungan Q act vs (Y3-p)/Hw’Dapat dilihat bahwa nilai Q berbanding lurus dengan (Y 3-p)/Hw’. Semakin besar harga Qact, maka semakin besar harga (Y3-p)/Hw’.Hal ini dilihat dari nilai R 2yang terletak antara 0 – 1 dan kecocokan variasi data dikatakan lebih baik jika R 2semakin mendekati 1. Pada aliran ambang lebar dengan pintu sorong terbuka nilai R 2=0,830 yang mengandung pengertian bahwa 83,0% kebenaran variasi data. Sedangkan padaaliran ambang lebar dengan pintu sorong tertutup nilai R 2 = 0,994 yang berarti kebenaran variasi data hanya sebesar 99,4 %. Ini dapat disebabkan

karena

kesalahan

pengambilan

data

pada

saat

pengukuran(kekurangtelitian praktikan) atau terdapat kesalahan pada saat pengkalibrasian alat.



Hubungan Cd vs hw/L dan Cd vs Hw’/L 0.155 0.145 0.135 0.125 0.115 0.105 0.095 0.085 0.075 0.065

R² = 0.008 Hw'/L Hw/L Linear (Hw'/L) R² = 0.409

0.65

0.7

0.75

Linear (Hw/L) 0.8

0.85

0.9

Cd'

Analisa Grafik: Dari grafik hubungan Cd vs H w/L dan Cd vs H w’/L dapat dilihat bahwa nilai Cd berbanding lurus dengan Cd vs H w/L dan Cd vs H w’/L. Semakin besar nilaiCd, maka semakin besarnilai H w/L maupun H w’/L-nya. Dilihat dari nilai R 2 yang terletak antara 0 – 1 dan kecocokan variasi data dikatakan lebih baik jika R 2semakin mendekati 1.Pada grafik H w’/L nilai R 2= 0,409 yang mengandung pengertian bahwa 40,9% kebenaran variasi data. Sedangkan padagrafik H w/L nilai R 2 = 0,008 yang berarti kebenaran variasi data hanya sebesar 0.8 % saja, sisanya 99.2% adalah kekeliruan atau kesalahan data. Ini dapat disebabkan karena kesalahan pengambilan data pada saat pengukuran(kekurangtelitian praktikan) atau terdapat kesalahan pada saat pengkalibrasian alat.



H.

Kesimpulan

1.

Berdasarkan hasil perhitungan dapat diketahui bahwa semakin besar H maka akan semakin besar pula debit (Q) yang dihasilkan.

2.

3.

Dari hasil percobaan ini nilai debit (Q) yang didapatkan adalah : Pada saluran terbuka

: Q = 982.866 – 1134.916 cm3/det

Pada saluran tertutup

: Q = 982.866 – 1134.916 cm3/det

Dari hasil percobaan ini nilai koefisien debit (Cd) yang didapatkan adalah :

4.

Pada saluran terbuka

: Cd = 0,797 – 0,868

Pada saluran tertutup

: Cd = 0,68 – 0,865

Dari hasil percobaan didapatkan Nilai Batas Modular yaitu: Pada saluran terbuka memiliki batas modular = 1,93 s/d 1,78 Pada saluran terbuka memiliki batas modular = 0,0094 s/d 0,11

5.

Berdasarkan grafik hubungan antara Cd vs H w/L dan Cd vs H w’/L dapat dilihat bahwa nilai Cd berbanding lurus dengan Cd vs H w/L dan Cd vs Hw’/L. Semakin besar nilaiCd, maka semakin besarnilai Hw/L maupun Hw’/L-nya.


Bab I Percobaan Ambang Lebar Mantap 2 Oke

Recommend Documents