LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA
DEBIT ALIRAN
Oleh: Saefulloh Maslul A1C015034
KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI, DAN PENDIDIKAN TINGGI UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN FAKULTAS PERTANIAN PURWOKERTO 2016
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Debit aliran dalam suatu saluran dapat berupa saluran terbuka dan tertutup. Aliran melalui saluran terbuka adalah aliran yang memiliki permukaan bebas sehingga memiliki tekanan udara walaupun berada dalam saluran tertutup. Sedangkan aliran dalam pipa adalah aliran yang tidak memiliki permukaan bebas, karena aliran air mengisi saluran secara terus menerus, sehingga tidak dipengaruhi oleh tekanan udara dan hanya dipengaruhi oleh tekanan hidrostatik. Kecepatan dan debit aliran antara aliran air terbuka dan aliran air dalam pipa akan mengalami perbedaan. Hal ini disebabkan oleh faktor- faktor yang mempengaruhi kedua aliran tersebut. Debit aliran adalah laju aliran air (dalam bentuk volume air) yang melewati suatu penampang melintang sungai per satuan waktu. Dalam sistem satuan SI besarnya debit dinyatakan dalam satuan meter kubik per detik (m3/s). Dalam laporan-laporan teknis, debit aliran biasanya ditunjukkan dalam bentuk hidrograf aliran. Hidrograf aliran adalah suatu perilaku debit sebagai respon adanya perubahan karakteristik biogeofsik yang berlangsung dalam suatu DAS (oleh adanya kegiatan pengelolaan DAS) dan atau adanya perubahan (fluktuasi musiman atau tahunan) iklim lokal (Wardani, 2011).
B. Tujuan
1.
Mengukur debit aliran air pada saluran terbuka.
II. TINJAUAN PUSTAKA
Debit adalah suatu koefisien yang menyatakan banyaknya air yang mengalir dari suatu sumber persatuan waktu, biasanya diukur dalam satuan liter per detik. Debit air merupakan tinggi permukaan air sungai yang terukur oleh alat ukur permukaan air sungai. Pada dasarnya debit air yang dihasilkan oleh suatu sumber air ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu intensitas hujan, penggundulan hutan dan pengalihan hutan. (Ardimas et al., 2014) Debit aliran merupakan satuan untuk mendekati nilai-nilai hidrologis proses yang terjadi di lapangan. Kemampuan pengukuran debit aliran sangat diperlukan untuk mengetahui potensi sumber daya air di suatu wila yah DAS. Debit aliran dapat dijadikan sebuah alat untuk memonitor dan mengevaluasi neraca air s uatu kawasan melalui pendekatan potensi sumber daya air permukaan yang ada. (Anonim, 2006). Debit aliran adalah laju aliran air dalam bentuk volume yang melewati suatu penampang melintang sungai persatuan waktu. Satuan yang digunakan adalah meter kubik per detik (m 3/s). Pengukuran debit air sangat dipengaruhi oleh kecepatan arus air. Kecepatan arus air berkaitan dengan pengukuran debit air ditentukan oleh kecepatan gradien permukaan, tingkat kekasaran, kedalaman dan lebar perairan. (Ardimas et al., 2014). Ada beberapa metode pengukuran debit aliran yaitu (Hidayat, 2012): 1. Area-velocity method 2. Float area method 3. Metode kontinyu
Penjelasan metode tersebut adalah sebagai berikut (Anonim, 2006): 1. Area-Velocity Method Pada prinsipnya adalah pengukuran luas penampang basah dan kecepatan aliran. Penampang basah (A) diperoleh dengan pengukuran lebar permukaan air dan pengukuran kedalaman dengan tongkat pengukur atau kabel pengukur. Kecepatan aliran dapat diukur dengan metode : metode current-meter dan metode apung. Current meter adalah alat untuk
mengukur kecepatan aliran (kecepatan arus). 2. Float Area Methode Pada prinsipnya adalah dengan menghitung kecepatan aliran (V) yang berdasarkan kecepatan pelampung, dan luas penampang (A) ditetapkan berdasarkan pengukuran lebar saluran dan kedalaman saluran. Kemudian dimasukkan ke dalam rumus: Q=A*V
3. Metode Kontinyu Current meter diturunkan ke dalam aliran air dengan kecepatan
penurunan yang konstan dari permukaan dan setelah mencapai dasar sungai diangkat lagi ke atas dengan kecepatan yang sama.
III. METODOLOGI
A. Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan saat praktikum antara lain 1. Selang 2. Pipa Kaca 3. Sekat (kecil, sedang, besar) 4. Stopwatch 5. Kalkulator 6. Penggaris 7. Air 8. Daun 9. Alat tulis
B. Prosedur Kerja
Langkah-langkah yang dilakukan dalam praktikum ini adalah: 1. Pipa kaca dihubungkan dengan selang untuk mengalirkan air ke dalam saluran. 2. Kran dibuka dan air dibiarkan mengalir sampai aliran stabil. 3. Tinggi dan lebar air dalam pipa kaca diukur.
4. Potongan daun kering dialirkan dalam pipa kaca sejauh 1 meter dan waktu yang ditempuh dicatat. Percobaan diulang sampai 3 kali dengan ketinggian air yang berbeda.
Perhitungan kecepatan aliran dan debit aliran dapat dilihat di bawah ini. 1. Perhitungan Sekat Kecil Data waktu (s) t1 = 10,13 s t2 = 10,98 s t3 = 9,68 s a) Menghitung kecepatan aliran (m/s) v = s/t di mana s = 1 m v1 = 1/10,13 = 0,098 m/s v2 = 1/10,98 = 0,091 m/s v3 = 1/9,68 = 0,103 m/s b) Menghitung luas penampang sekat kecil (m2)
A = panjang * lebar A = 5,8 * 3,3 A = 19,14 cm 2 A = 19,14 * 10 -4 m2 c) Menghitung debit aliran (m 3/s) Q=v*A Q1 = 0,098 * 19,14 * 10 -4 = 18,75 * 10 -5 m3/s Q2 = 0,091 * 19,14 * 10 -4 = 17,41 * 10 -5 m3/s Q3 = 0,103 * 19,14 * 10 -4 = 19,71 * 10 -5 m3/s d) Menghitung debit air rata-rata (m3/s)
Ǭ =
+ + 3
=
18,75 ∗ 10− + 17,41 ∗ 10− + 19,71 ∗ 10− 3
=
55,87∗ 10− 3
Ǭ = 18,62 * 10 -5 m3/s 2. Perhitungan Sekat Sedang Data waktu (s) t1 = 15,61 s t2 = 19,23 s t3 = 17,92 s a) Menghitung kecepatan aliran (m/s) v = s/t di mana s = 1 m v1 = 1/16,61 = 0,064 m/s v2 = 1/19,23 = 0,052 m/s v3 = 1/17,92 = 0,055 m/s b) Menghitung luas penampang sekat kecil (m 2) A = panjang * lebar A = 5,8 * 5 A = 29 cm2 A = 29 * 10 -4 m2 c) Menghitung debit aliran (m 3/s) Q=v*A Q1 = 0,064 * 29 * 10 -4 = 18,56 * 10 -5 m3/s Q2 = 0,052 * 29 * 10 -4 = 15,08 * 10 -5 m3/s Q3 = 0,055 * 29 * 10 -4 = 15,95 * 10 -5 m3/s d) Menghitung debit air rata-rata (m3/s)
Ǭ =
+ + 3
=
18,56 ∗ 10− + 15,08 ∗ 10− + 15,95 ∗ 10− 3
= 16,53 * 10 -5 m3/s
3. Perhitungan Sekat Besar Data waktu (s) t1 = 13,44 s t2 = 16,20 s t3 = 20,79 s a) Menghitung kecepatan aliran (m/s) v = s/t di mana s = 1 m v1 = 1/13,44 = 0,074 m/s v2 = 1/16,20 = 0,061 m/s v3 = 1/20,79 = 0,048 m/s b) Menghitung luas penampang sekat kecil (m 2) A = panjang * lebar A = 5,8 * 6,5 A = 37,7 cm2 A = 37,7 * 10 -4 m2 c) Menghitung debit aliran (m 3/s) Q=v*A Q1 = 0,074 * 37,7 * 10 -4 = 27,8 * 10 -5 m3/s Q2 = 0,061 * 37,7 * 10 -4 = 22,9 * 10 -5 m3/s Q3 = 0,048 * 37,7 * 10 -4 = 18 * 10-5 m3/s d) Menghitung debit air rata-rata (m3/s)
Ǭ =
+ + 3
=
27,8 ∗ 10− + 22,9 ∗ 10− + 18 ∗ 10− 3
= 22,9 * 10 -5 m3/s
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan praktikum acara debit aliran dapat disimpulkan bahwa: 1. Waktu berbanding terbalik dengan kecepatan, semakin besar waktu maka kecepatan semakin kecil. 2. Semakin kecil luas penampang maka debit aliran semakin besar. 3. Debit aliran adalah perkalian antara kecepatan aliran dengan luas penampang. B. Saran
Untuk praktikum mendatang diharapkan soal pembahasan jangan terlalu banyak.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 200 6. “8. Metode pengukuran Debit Aliran” . http://mayong.staff.ugm.ac.id/site/?p=110. Diakses pada tanggal 30 Maret 2016. Ardimas, Raden S.P., Heri Afriza, Fajar Bayu Nugroho, Senja Tri Hastutik, Dyah Lupita, Amir Mahmud, dan Rizal Siswanto. 2014. “Pengukuran Debit Air Pada Saluran Irigasi ”. http://blog.umy.ac.id/mahmud/files/2015/01/problematika-hubungan-airdebit-air.docx. Diunduh pada tanggal 30 Maret 2016.
Bunganaen, Wilhelmus. 2013. “Analisis Efisiensi Dan Kehilanga n Air Pada Jariringan Utama Daerah Irigasi Air Sagu”. Jurnal Teknik Sipil. 1/1:80-93. Hidayat, Acep. 2012 . “Teori Debit Aliran”. http://www.academia.edu/8610422/debit_aliran. Diakses pada tanggal 30 Maret 2016. Pribadi, Unggul. 2014 . “Alat Ukur Debit Parshall Flume Pada Saluran Terbuka”. http://www.academia.edu/10853592/Parshall_flume. Diakses pada tanggal 31 Maret 2016.
