ALAT UKUR DEBIT PARSHALL FLUME PADA SALURAN TERBUKA Unggul Muhammad Pribadi 19313056 - SMTS 07 A Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Universitas Gunadarma, Depok Email:
[email protected]
ABSTRAK
Dalam jaringan irigasi teknis, banyaknya debit air yang mengalir ke dalam saluran terbuka harus dapat diukur dengan seksama agar pembagian air dapat dilaksanakan dengan sebaik-baiknya. Untuk itu diperlukan suatu alat ukur yang fungsinya untuk mengukur debit air pada saluran terbuka, salah satunya yaitu Parshall Flume. Parshall Flume digunakan untuk mengukur debit aliran berdasarkan kondisi aliran, yaitu aliran bebas (free flow) dan aliran tenggelam (submerged flow). Kondisi aliran ini dimanfaatkan dalam desain dan perancangan pintu-pintu air, yang semuanya didasarkan pada sifat aliran sempurna. Jika ternyata aliran yang terjadi bukan aliran sempurna, maka dalam aplikasinya pintu-pintu tersebut diberi tabel-tabel koreksinya. Alat ukur berfungsi pula sebagai alat pengontrol. Hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan taraf muka air yang direncanakan yang selanjutnya digunakan untuk mengalirkan debit tertentu.
Kata kunci: Parshall Flume, debit, kondisi aliran, saluran terbuka
1
1.
ALAT UKUR PARSHALL FLUME
1.1
Gambaran Umum Parshall Flume merupakan alat pengukur debit aliran yang mengalir melalui
saluran terbuka. Alat ini ditemukan oleh Dr. Ralph L. Parshall pada tahun 1915 dengan menggunakan prinsip saluran venturi. Parshall Flume terdiri dari tiga bagian utama, yakni: a.
bagian penyempitan (converging/ contracting section)
b.
bagian leher/ tenggorokan (throat section)
c.
bagian pelebaran (diverging/ expanding section) Alat ini bekerja dengan cara membuat aliran kritis yang dapat dilihat dengan
terjadinya loncatan air (hydraulic jump) pada bagian leher (throat section) dimana nilai bilangan Fraude (F) = 1. Alat ini memungkinkan dua kondisi pengaliran, yakni kondisi aliran bebas (free flow) dan kondisi aliran tenggelam (submerged flow).
Gambar 1.1 Bagian-bagian Parshall Flume Sumber: Google Image
2
1.2
Desain Dimensi Parshall Flume Dalam mendesain Parshall Flume, standar yang dipakai adalah ASTM
D1941, ISO 9826:1992, and JIS B7553-1993. Dimensi dan ukuran Parshall Flume didesain berdasarkan lebar lehernya (throat section). Dimensi yang dapat digunakan untuk desain lebar leher saluran berkisar dari 1 inchi sampai 50 ft. Dalam penerapannya, dimensi standar yang sering dipakai untuk desain leher saluran (throat section) pada umumnya adalah 1 ft sampai 8 ft.
Gambar 1.2 Penampang Memanjang dan Melintang Parshall Flume Sumber: Google Image
3
2.
KONDISI ALIRAN Aliran yang mengalir melalui Parshall Flume dikatakan aliran bebas (free
flow) ketika debit aliran yang melalui leher saluran (throat section) tidak dipengaruhi oleh aliran di hilir saluran (Hb). Dalam kondisi ini, loncatan hidrolik (hydraulic jump) dapat terlihat pada leher Parshall Flume. Apabila tinggi muka air di hilir (Hb) lebih tinggi daripada tinggi muka air di hulu (Ha), maka loncatan hidrolik tidak dapat terlihat, sehingga kondisi aliran ini dikatakan sebagai aliran tenggelam (submerged flow).
2.1
Persamaan Parshall Flume Pada Kondisi Bebas (Free flow) Persamaan untuk mencari nilai debit aliran yang melalui Parshall Flume
pada kondisi aliran bebas adalah sebagai berikut: Q = C.Han dimana: Q
= debit yang melewati saluran (ft3/detik)
Ha
= tinggi muka air pada hulu saluran (ft)
C
= konstanta yang diberikan dari lebar leher
n
= konstanta yang diberikan dari lebar leher
Tabel 2.1 Konstanta untuk Parshall Flume Lebar Leher (W)
Koefisien (C)
Eksponen (n)
1 inchi
0,338
1,55
6 inchi
2,08
1,58
2 ft
8,00
1,55
6 ft
24,00
1,59
10 ft
39,38
1,60
20 ft
76,25
1,60
30 ft
113,13
1,60
40 ft
150,00
1,60
50 ft
186,88
1,60
Sumber: http://www.brighthubengineering.com/
4
Gambar 2.1 Kondisi Aliran Loncat pada Parshall Flume Sumber: Google Image
2.2
Persamaan Parshall Flume Pada Kondisi Tenggelam (Submerged flow) Apabila terjadi kondisi aliran tenggelam (submerged flow) yang dapat
dilihat dengan mengecilnya loncatan air pada bagian leher, maka perlu diadakan koreksi debit pada debit yang diukur. Besarnya debit (m3/detik) yang melewati leher (throat section) dalam kondisi kritis (F = 1) dapat ditulis dalam persamaan sebagai berikut:
2.2 Tabel Persamaan Qkoreksi Berdasarkan Lebar Leher (W) Lebar Leher (W)
Persamaan Debit (Q)
3 inchi
Q = 0,992.Ha1,547
6 inchi
Q = 2,06.Ha1,58
9 inchi
Q = 3,07.Ha1,53
1 ft – 8 ft
Q = 4.W.Ha1,552W^0,026
10 ft – 50 ft
Q = (3,6875.W + 2,5) Ha1,6
Sumber: http://www.brighthubengineering.com/
5
dimana: Q
= debit koreksi yang melewati leher (ft3/detik)
Ha
= tinggi muka air pada hulu leher (ft)
W
= lebar leher (ft)
Berikut merupakan kriteria lebar leher (W) berdasarkan rasio tinggi muka air di saluran terbuka: 1.
2.
Untuk kondisi aliran bebas (free flow) a.
Rasio (Hb/Ha) < 0,5; Lebar leher (W) = 1 inchi sampai 3 inchi
b.
Rasio (Hb/Ha) < 0,6; Lebar leher (W) = 6 inchi sampai 9 inchi
c.
Rasio (Hb/Ha) < 0,7; Lebar leher (W) = 1 ft sampai 8 ft
d.
Rasio (Hb/Ha) < 0,8; Lebar leher (W) = 8 ft sampai 50 ft
Untuk kondisi aliran tenggelam (submerged flow) a.
Rasio (Hb/Ha) > 0,5; Lebar leher (W) = 1 inchi sampai 3 inchi
b.
Rasio (Hb/Ha) > 0,6; Lebar leher (W) = 6 inchi sampai 9 inchi
c.
Rasio (Hb/Ha) > 0,7; Lebar leher (W) = 1 ft sampai 8 ft
d.
Rasio (Hb/Ha) > 0,8; Lebar leher (W) = 8 ft sampai 50 ft
Gambar 2.2 Kondisi Aliran Tenggelam pada Parshall Flume Sumber: Google Image
6
3.
PENERAPAN PARSHALL FLUME DALAM KEHIDUPAN SEHARIHARI Dalam penerapannya, Parshall Flume banyak digunakan pada bangunan
bagi, bangunan sadap dan bangunan bagi-sadap serta untuk mengalirkan irigasi industri pertanian.
4.
KELEBIHAN DAN KEKURANGAN PENGGUNAAN PARSHALL FLUME Alat ukur ini dipakai pada bangunan bagi, bangunan sadap serta bangunan
bagi-sadap untuk pengukuran pembagian dan penyadapan air. Keuntungan dari penggunanaan alat ukur ini diantaranya: 1.
Dapat mengukur pembagian dan penyadapan air pada tinggi tekan yang kecil.
2.
Dapat membersihkan endapan di depan alat ukur dengan sendirinya karena kecepatan aliran di leher yang diakibatkan oleh elevasi dasar leher.
3.
Tidak mudah diubah pembagian airnya oleh orang yang tidak bertanggung jawab. Sedangkan kekurangan penggunaan alat ukur ini diantaranya:
1.
Tidak dapat digunakan pada kombinasi bangunan dengan jarak dekat, karena alat ukur ini memerlukan muka air yang tenang.
2.
Biaya pembangunan lebih besar dibandingkan alat ukur lainnya.
7
DAFTAR PUSTAKA
Anonim.2012.”Efisiensi
Irigasi
dan
Pengukuran
Debit”.
(http://web.ipb.ac.id/~tepfteta/elearning/pdf/Topik%204%20Kuliah%20con pres.pdf, diakses pada 10 Desember 2014) Anonim.2012.”Jaringan (http://komting.mywapblog.com/files/bangunan-air-1-bab-4.pdf,
Irigasi”. diakses
pada 10 Desember 2014) Harlan Bengston.2010.”Open Channel Flow Measurement: Parshall Flumes”. (http://www.brighthubengineering.com/hydraulics-civil-engineering/61462open-channel-flow-measurement-parshall-flumes/#imgn_2, diaskes pada 10 Desember 2014)
8
