LABORATORIUM KOMPUTER
Waktu : 13.00-16.00 Tanggal : 7 November 2017 Hari : Selasa
NORMDEPTH : EVALUATION OF NORMAL DEPTH IN STEPPED CHANNEL
Nama NIM Kelompok
: Danti Saputri : F44160057 :1
Nama Asisten : 1. Michelle Natali 2. Steven
(F44150050) (F44150052)
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2017 PENDAHULUAN
Saluran terbuka yang dijumpai baik pada saluran irigasi teknis, semi teknis, dan saluran alami banyak yang berada pada kondisi non-prismatis. Pada saluran yang mempunyai bentuk saluran yang non-prismatis aliran air mengalami perubahan seperti ketinggian, kecepatan, an perilaku aliran lainnya. Beberapa penyebab terjadinya penampang saluran yang tidak prismatis misalnya akibat sambungan dua penampang yang berbeda, adanya bangunan lain seperti pilar jembatan, atau penyebab lain yang mengubah penampang dari saluran. Analisis aliran pada saluran non-prismatis menuntut ketelitian akibat adanya perubahan karakteristik aliran air. Salah satu contoh adalah penyempitan saluran yang akan menyebabkan ketinggian, kecepatan dan energi pada aliran berubah. Perubahan energi aliran tersebut akan berpengaruh pada kelancaran aliran dalam saluran yang pada gilirannya dapat terganggunya distribusi air yang dapat merugikan. Kenyataan ini perlu mendapat perhatian, sehingga pembahasan aliran yang terjadi pada kasus saluran dalam tulisan ini mencoba mengurai permasalahan tesebut melalui pengukuran dan pengujian pada saluran (Harianja dkk 2007). TUJUAN
Praktikum ini bertujuan untuk mengetahui energi spesifik pada kedalaman normal saat penampang saluran berbentuk persegi. ALAT DAN BAHAN
Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah : 1. Laptop 2. Program QB64 3. Perangkat lunak Microsoft Excel METODE
Praktikum ini dilaksanakan pada hari Selasa, 7 November 2017, pukul 13.00 – 16.00 WIB di Laboratorium Komputer Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Peralatan yang digunakan adalah laptop atau komputer dengan program Quick Basic dan Visual Basic. Program Quick Basic menggunakan perangkat lunak QB64 sedangkan Visual Basic menggunakan perangkat lunak Microsoft Excel 2007. Hasil perhitungan yang ditunjukan dengan program Quick Basic dan Visual Basic mengenai nilai jari-jari hidrolik, kecepatan aliran menggunakan persamaan manning, energi spesifik sebelum terjun dan setelah terjun, serta selisih energi spesifiknya. Pada Quick Basic, langkah pertama yang dilakukan yaitu program QB64 dibuka dan kode-kode (coding ) dimasukkan. Kode tersebut berisi data lebar saluran, koefisien Manning, kemiringan saluran, kedalaman vertikal terhadap datum, dan ketinggian air saat aliran kritis. Selain data, rumus nilai jari-jari hidrolik, kecepatan aliran menggunakan persamaan Manning , energi spesifik sebelum terjun dan setelah terjun, serta selisih energi spesifiknya dimasukkan dalam coding program QB64. Setelah kode dimasukkan, menu Run diklik, kemudian akan muncul lembar baru lalu angka 1.5 diketik. Setelah itu, huruf Y diketik pada tiga pertanyaan dan huruf N diketik pada pertanyaan selanjutnya, lalu tombol enter ditekan.
Pada Visual Basic, langkah awal yang dilakukan adalah membuka program Microsoft Excel lalu tabel dibuat di sheet . Tabel yang dibuat berisi data lebar saluran, koefisien manning , kemiringan saluran, kedalaman vertikal terhadap datum, dan ketinggian air saat aliran kritis, variabel jari-jari hidrolik, kecepatan aliran menggunakan persamaan manning, energi spesifik sebelum terjun dan setelah terjun, serta selisih energi spesifik yang belum diketahui nilainya. Selanjutnya, kode dimasukkan pada command button di menu Developer Visual Basic. Secara sederhana langkah dalam praktikum ini digambarkan pada diagram alir berikut. Mulai
Program QB64 diaktifkan.
Kode (coding ) dimasukkan dalam program.
Menu Run diklik.
Angka 1.5 diketik dalam lembar baru.
Huruf Y diketik dan tombol enter ditekan, dilakukan sebanyak tiga kali.
Huruf N diketik.
Tombol enter ditekan.
Selesai
Gambar 1 Diagram alir pada Quick Basic
Mulai
Microsoft Excel diaktifkan.
Tabel 1 dibuat berisi data B, S, N, Y1 dan tabel 2 dibuat berisi data Y2 dan variabel R, Q, E1, E2, E, D yang belum diketahui nilainya.
Menu Developer diaktifkan.
Fitur Command Button dibuat sebanyak dua buah dengan nama calculate dan erase
Kode dimasukkan dalam Command Button calculate
Menu Run diklik
Tombol enter ditekan.
Selesai
Gambar 2 Diagram alir pada Visual Basic Jari-jari hidrolik dalam kode pada masing-masing program tersebut dapat dihitung dengan persamaan : A = B * Y…… (1) Keterangan : A = Area aliran (m2) Y= Kedalaman air (m) B = Lebar saluran (m) Jari-jari hidrolik dalam kode pada masing-masing program tersebut dapat dihitung dengan persamaan : R = A/P…… (2) Keterangan : R = Jari-jari hidrolik (m)
A = Area aliran (m2) P = Keliling terbasahkan (m) Laju aliran dalam kode pada masing-masing program tersebut dap at dihitung dengan persamaan : Q = (1/N) R 2/3 S1/2 A…… (3) Keterangan : Q = Laju aliran (m3/det) N = Koefisien Manning R = Jari-jari hidrolik (m) S = Kemiringan saluran A = Area aliran (m2) Energi spesifik kode pada masing-masing program tersebut dapat dihitung dengan persamaan : E= Y + (Q /(B * Y))2 / (2 * g)…… (4) Keterangan : E= Energi spesifik (m) Y = Kedalaman air (m) Q = Laju aliran (m3/det) B = Lebar saluran (m) g = Percepatan gravitasi (m/det2) PEMBAHASAN
Aliran seragam merupakan aliran dengan kecepatan rata-rata sepanjang alur aliran adalah sama sepanjang waktu. Aliran dikatakan seragam, jika kedalaman aliran sama pada setiap penampang saluran. Di dalam aliran seragam, dianggap bahwa aliran adalah mantap dan satu dimensi yang berarti kecepatan aliran di setiap titik pada tampang lintang tidak berubah, misalnya aliran melalui saluran irigasi yang sangat panjang dan tidak ada perubahan penampang. Pada umumnya aliran seragam pada saluran terbuka dengan tampang lintang prismatik adalah aliran dengan kecepatan konstan dan kedalaman air konstan. Di samping itu, permukaan aliran sejajar dengan permukaan dasar saluran, sehingga kecepatan dan kedalaman aliran disebut dalam kondisi seimbang (kondisi equilibrium) (Harseno dkk 2007). Kedalaman normal adalah kedalaman air atau fluida yang terjadi pada aliran seragam saat tidak terdapat perubahan penampang , sehingga disebut juga dengan kedalaman seragam (Potter et al 2011). Parameter utama yang terlibat dalam aliran kanal terbuka dalam kedalaman seragam adalah ukuran dan bentuk penampang kanal (A, R h), kemiringan dari dasar kanal (S0), karakteristik material pada dasar dan dinding kanal (n), dan kecepatan rata-rata atau laju aliran (V atau Q). Penentuan dari laju aliran normal dari kanal yang ditentukan dengan aliran pada kedalaman yang telah diberikan. Laju aliran normal untuk kedalaman normal dapat diperoleh dari suatu perhitungan langsung persamaan Manning (Munson et al 2005). Coding yang terdapat pada Quick Basic mempunyai jumlah 27 baris. Pada baris 10 dan 20 terdapat perintah PRINT untuk mencetak kata atau angka yang tertera setelahnya. Baris 30 menggunakan perintah DATA untuk meng-input angka dan baris 40 menggunakan perintah READ untuk membaca angka pada baris sebelumnya.
Baris 50 menggunakan perintah PRINT. Baris 60 menggunakan perintah INPUT untuk memasukan variabel yang belum diketahui nilainya. Baris 70 memasukkan rumus jari-jari hidrolik. Baris 80 menggunakan perintah REM yang berfungsi untuk membuat kata yang setelahnya tidak menjadi output. Baris 90 menggunakan perintah PRINT dan baris 100 memasukkan rumus laju aliran. Baris 110 menggunakan perintah REM dan baris 120, 130,140, dan 150 memasukkan rumus energi spesifik dan selisihnya. Baris 160 menggunakan perintah REM dan baris 170 menggunakan perintah IF untuk menyatakan syarat selisih aliran lebih dari sama dengan 1.00000E-4 dan THEN yang menunjukkan baris letak perintah IF berlaku. Baris 180 menggunakan perintah GOTO untuk mengulang statement pada baris tertentu. Baris 190 memasukkan rumus kedalaman normal setelah terjun. Baris 200, 210, 220, 230, 250, dan 255 menggunakan perintah secara berturut-turut GOTO, PRINT, memasukkan rumus jari-jari hidrolik setelah terjun, PRINT, INPUT dan IF THEN. Terakhir, baris 270 menggunakan perintah END untuk mengakhiri seluruh perintah coding . Untuk coding di Visual Basic, perintah yang digunakan berbeda pada Quick Basic yang harus menuliskan baris, Visual Basic tidak perlu menuliskan baris tetapi perlu menambahkan letak cells data berada di sheet . Hasil perhitungan menggunakan Quick Basic menunjukkan nilai laju aliran sebesar 10.8204 m3/det, kedalaman normal 1.623472 m, dan energi spesifik setelah terjun sebesar 1.765922 m. Hasil perhitungan menggunakan Visual Basic menunjukkan nilai kedalaman normal sebesar 1.62345 m, jari-jari hidrolik sebesar 0.857143 m, laju aliran sebesar 10.82805 m, energi spesifik saat aliran kritis sebesar 1.665996 m, energi spesifik sebelum terjun sebesar 1.765996 m, energi spesifik setelah terjun sebesar 1.765904 m, dan selisih energi spesifik sebesar -9.24562E-05 m. Berdasarkan data di atas dapat dilihat bahwa terdapat perbedaan energi spesifik sebelum dan setelah terjun. Energi spesifik sebelum terjun lebih kecil dari energi spesifik seletah terjun. Hasil perhitungan untuk Visual Basic dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel 1 Hasil perhitungan menggunakan Visual Basic Y2
R
Q
E1
E2
E
D
1.62435
0.857143
10.82805
1.665996
1.765996
1.765904
-9.24562E-05
SIMPULAN
Kedalaman normal sebelum terjun besarnya sama dengan kedalaman normal setelah terjun. Kedalaman normal ang dihitung menggunakan Quick Basic adalah 1.623472 m dan kedalaman normal menggunakan Visual Basic adalah 1.62345 m. Namun, energi spesifik yang terjadi sebelum terjun berbeda dengan energi spesifik setelah terjun. Hasil praktikum menunjukkan bahwa energi spesifik sebelum terjun lebih kecil dari energi spesifik setelah terjun. Energi spesifik sebelum terjun sebesar 1.765996 m dan energi spesifik setelah terjun sebesar 1.765904 m.
Saran
Praktikum berjalan dengan aman dan tertib. Namun terkendala dengan pemograman yang sering gagal, error atau ilegal. Sebaiknya, untuk mengetikan coding dilakukan lebih teliti dan apabila terkendala ilegal, bisa menginstal ulang software. Setelah diketahui bahwa energi spesifik dapat berbeda antara sebelum terjunan dan setelah terjunan, sebaiknya dalam membuat saluran perlu memperhatikan kedalaman normal dan selisih energi spesifik yang dapat terjadi. Daftar Pustaka
Harianja J, Gunawan S. 2007. Tinjauan energi spesifik akibat penyempitan pada saluran terbuka. Majalah Ilmiah UKRIM 1(21) : 30-46. Harseno E, Jonas S. 2007. Studi Experimental aliran berubah beraturan pada saluran terbuka bentuk prismatis. Majalah Ilmiah UKRIM 2(21) : 1-26. Munson B, Young D, Okiishi T. 2005. Meknika Fluida Edisi Keempat. Jakarta (ID) : Erlangga.
LAMPIRAN
Lampiran 1 Daftar coding pada setiap program.
(a)
(b)
(c) Gambar 1 Daftar coding normal depth pada beberapa program. (a) Quick Basic, (b) Visual Basic, (c) lanjutan Quick Basic.
Lampiran 2 Hasil perhitungan menggunakan program.
(a)
(b) Gambar 2 Hasil perhitungan normal depth menggunakan program. (a) Quick Basic, (b) Visual Basic.
