Makalah Hidrolika (Alat Ukur Debit)

MAKALAH HIDROLIKA Alat Ukur Debit

“

Current meter ”

Disusun oleh : Andra Yudhaswara Mulyono (10315704)

Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Universitas Gunadarma 2017

KATA PENGANTAR

Puji syukur saya panjatkan kehadirat Allah Subhanahu Wata’ala, karena berkat rahmat-Nya saya bisa menyelesaikan makalah ini guna memenuhi tugas mata kuliah Hidrolika. Dalam makalah ini saya membahas “Alat Ukur Debit Current Meter ” yang meliputi pengertian, kegunaan serta cara kerja dari alat tersebut. Saya mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu sehingga makalah ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya. Makalah ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun sangat saya harapkan demi sempurnanya makalah ini. Semoga makalah ini memberikan informasi bagi masyarakat dan bermanfaat untuk pengembangan wawasan dan peningkatan ilmu pengetahuan bagi kita semua.

Depok, 14 Juni 2017

Penyusun

ii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ........................................................................................................ ii DAFTAR ISI ...................................................................................................................... iii BAB 1 ................................................................................................................................. 1 1.1

LATAR BELAKANG ........................................................................................ 1

1.3

RUMUSAN MASALAH .................................................................................... 2

1.4

TUJUAN ............................................................................................................. 2

BAB 2 ................................................................................................................................. 3 2.1

CURRENT METER ........................................................................................... 3

2.2

JENIS-JENIS CURRENT METER .................................................................... 4

2.2.1

Current meter Mekanik ............................................................................... 4

2.2.2

Current meter Elektromagnetik ................................................................... 8

2.2.3

Current meter Akustik ................................................................................. 9

2.3

METODE PENGUKURAN DENGAN CURRENT METER ......................... 10

2.3.1

Metode Merawas ....................................................................................... 10

2.3.2

Metode Perahu .......................................................................................... 12

2.3.3

Metode Sisi Jembatan ............................................................................... 13

2.3.4

Metode Cable Car (Kereta Gantung) ........................................................ 14

2.4

PEMELIHARAAN CURRENT METER ......................................................... 14

BAB 3 ............................................................................................................................... 16 3.1

KESIMPULAN ................................................................................................. 16

iii

Makalah Hidrolika

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1

LATAR BELAKANG

Tidak dapat dipungkiri dalam sebuah kegiatan pertanian, air sangat dibutuhkan. Tanaman yang diusahakan dalam kegiatan pertanian pada umumya membutuhkan air yang cukup agar dapat tumbuh dan berkembang dengan baik, hingga menghasilkan produksi yang maksimal tentunya. Susahnya air disuatu tempat atau kawasan tertentu membuat petani kesusahan dalam usaha pertaniannya, hendaknya dalam situasi seperti ini diperlukan sistem manajemen irigasi yang baik pengelolaan air. Dalam sebuah saluran irigasi, mengetahui debit aliran dalam sebuah sluran irigasi dalah sangat penting. Ini bertujuan untuk dapat mengontrol laju penggunaan air pada petak sawah dengan ses uai dengan kebutuhan suatu lahan atau tanaman di sebuah lahan tersebut. Dengan mengetahui besarnya laju ali ran per satuan waktu (debit) diharapkan akan dapat mengontrol laju aliran sesuai dengan yang dibutuhkan. Oleh karena itu perlunya pengukuran debit aliran pada sebuah saluran irigasi merupakan suatu metoda ataupun kepentingan dalam sebuah manajemen irigasi atau dalam sebuah sistem irigasi. Debit aliran merupakan satuan untuk mendekati nilai-nilai hidrologis proses yang terjadi di lapangan. Kemampuan pengukuran debit aliran sangat diperlukan untuk mengetahui potensi suatu sumber daya air disuatu daerah atau wilayah DAS. Debit aliran dapat dijadikan sebuah alat untuk memonitor dan mengevaluasi neraca air suatu kawasan melalui pendekatan potensi sumber daya air permukaan yang ada. Dalam makalah ini akan dibahas salah satu alat yang dapat digunakan sebagai alat pengukuran kecepatan aliran, yaitu current meter .

1 Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma

Makalah Hidrolika

1.3

RUMUSAN MASALAH

Berdasarkan latar belakang masalah agar penguraian makalah lebih terarah dan terfokus maka rumusan masalahnya adalah sebagai berikut: 1.

Apakah yang dimaksud dengan current meter ?

2.

Apa saja jenis-jenis dari current meter itu dan bagaimanakah prinsip kerjanya?

3.

Bagaimana metode-metode yang biasa dilakukan dalam pengukuran menggunakan current meter ?

4.

1.4

Bagaimana perawatan yang seharusnya dilakukan pada current meter ?

TUJUAN

Makalah ini dibuat dengan tujuan utama untuk memenuhi tugas mata kuliah Hidrolika, yang diberikan Ibu Fani Yayuk Supomo, ST., MT. Tujuan berikutnya adalah sebagai berikut: 1.

Mengetahui current meter lebih jelas.

2.

Mengetahui jenis-jenis current meter beserta penjelasan dan prinsip kerja.

3.

Mengetahui metode-metode dalam pengukuran menggunakan current meter .

4.

Mengetahui cara perawatan dan pemeliharaan current meter agar tidak mudah rusak.


Makalah Hidrolika

BAB 2 PEMBAHASAN

2.1

CURRENT METER

Dalam bidang hidrologi, informasi debit sungai merupakan komponen yang sangat penting dalam pengelolaan daerah aliran sungai (DAS). Debit aliran dapat dijadikan sebagai alat untuk memonitor dan mengevaluasi neraca air suatu kawasan melalui pendekatan potensi sumber daya air permukaan yang ada. Dalam pengukuran debit air, ada beberapa metode yang digunakan salah satunya adalah pengukuran tidak langsung dengan menggunakan velocity method area. Debit air dihitung dengan menggunakan persamaan yang merupakan perkalian antara luas penampang sungai dengan laju aliran sungai. Laju aliran sungai didapat dengan menggunakan current meter . Current meter adalah alat pengukur kecepatan aliran air, dalam beberapa kasus dapat juga digunakan untuk menentukan arah aliran air. Dengan mendapatkan data kecepatan aliran air di titik-titik tertentu pada suatu saluran air dan luas penampangnya maka dapat dihtung debit aliran air. Alat ini terdiri dari flow detecting unit dan counter unit . Aliran yang diterima detecting unit akan terbaca pada counter unit , yang terbaca pada counter unit dapat berupa jumlah putaran dari propeller maupun langsung menunjukkan kecepatan aliran, aliran dihitung terlebih dahulu dengan memasukkan dalam rumus yang sudah dibuat oleh pembuat alat untuk tiap-tiap propeller . Pada jenis yang menunjukkan langsung, kecepatan aliran yang sebenarnya diperoleh dengan mengalikan faktor koreksi yang dilengkapi pada masing-masing alat bersangkutan. Propeller pada detecting unit dapat berupa: mangkok, bilah dan sekrup. Bentuk dan ukuran propeller ini berkaitan dengan besar kecilnya aliran yang diukur. Sebuah current meter yang ideal harus memiliki respon yang cepat dan konsisten dengan setiap perubahan yang terjadi pada kecepatan air, dan harus secara akurat serta terpercaya sesuai dengan komponen kecepatan. Juga harus tahan lama, 3 Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma

Makalah Hidrolika

mudah dilakukan pemeliharaan, dan mudah digunakan dengan kondisi lingkungan yang berbeda-beda (Richards 1998).

2.2

JENIS-JENIS CURRENT METER

Dalam pengukuran laju aliran, kondisi lapangan yang berbeda-beda menyebabkan beberapa tipe current meter hanya dapat digunakan pada kondisi tertentu. Menurut Ahmed (2009), ada berbagai macam jenis current meter yang tersedia dan sering digunakan. Berdasarkan prinsip pengukurannya, current meter terbagi menjadi tiga kategori utama, yaitu current meter mekanik, current meter elektromagnetik, dan current meter akustik.

2.2.1

Current meter Mekanik

Current meter mekanik yaitu current meter yang mengkonversi kecepatan sudut dari propeller atau baling baling ke dalam kecepatan linear. Biasanya jenis ini mempunyai kisaran pengukuran antara 0,03 sampai 10 m/s. Current meter tipe mekanik, tidak dapat mengukur kecepatan laju aliran air yang sangat kecil. Di daerah yang sangat dangkal atau daerah dengan biot a perairan yang banyak, current meter tipe mekanik tidak bisa digunakan karena habitat yang terdapat pada perairan tersebut dapat terganggu akibat perputaran mekanik pada baling-baling current meter (Rahman 2008). Semua current meter mekanik memiliki prinsip kerja dengan mengubah kecepatan linear menjadi kecepatan angular. Terdapat dua jenis current meter mekanik yaitu vertical-axis meter dan horizontal-axis meter . Sebelum digunakan kedua jenis current meter tersebut harus dikalibrasi dengan menghubungkan antara jumlah putaran baling-baling dengan laju aliran air.

2.2.1.1 Vertical Axis Meter

Tipe vertical-axis meter memiliki rotating cup dengan sistem bearing yang lebih sederhana dalam desain dan lebih mudah dalam pemeliharaannya, lebih sensitif, serta beroperasi pada kecepatan yang lebih rendah dibandingkan dengan 4 Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma

Makalah Hidrolika

tipe horizontal-axis meter . Terdapat tiga tipe vertical-axis meter yang sering digunakan, yaitu price type AA meter , WSC winter meter , dan pygmy meter . Di antara ketiganya, price type AA meter memiliki kualitas yang lebih baik dibandingkan dengan yang lainnya dan selalu digunakan pada berbagai macam penelitian dan cocok untuk segala kondisi di lapangan. 1. Price Type AA Meter

Gambar 1.1 Price Type 622AA Meter

Berdasarkan tipe di atas, tipe price AA meter yang palng umum digunakan adalah The Price 622AA Meter dengan jenis tiang vertikal dan sering dipergunakan sebagai pengukur standar karena hasil keluarannya. Bersifat ekstensif dengan berbagai manfaat untuk penelitian/percobaan dan juga cocok untuk berbagai kondisi lapangan. Secara umum tidak menampilkan sinyal yang cocok dengan perhitungan dengan konsep perhitungan pulsa elektrik pada daerah yang rendah kecepatan arusnya. Metode yang paling sesuai dipergunakan adalah menghitung perputaran rotor atau sistem elektrik yang mengolah sinyal audio. Current meter sini secara inherent

sangat sensitif terhadap fluktuasi turbulensi lateral karena arah yang

kurang stabil, sangat mungkin untuk menyebabkan galat pada saat pengukuran kecepatan sehingga berorientasi dalam pengukuran arah arus.

2.

WSC Winter Meter Sangat baik dipergunakan dalam musim dingin karena current meter dapat

dengan mudah melalui lubang yang dibor di es, dengan melakukan modifikasi pada 5 Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma

Makalah Hidrolika

roda bagian belakang penangkap arus. Digunakan dengan melekatkan pada sebuah tongkat yang telah ditetapkan, dimana sebelum pengukuran harus disesuaikan suhu supaya tidak berada di bawah 0 derajat celcius dan setelah pengukuran harus dilakukan pembersihan alat untuk menghindari menggumpalnya es pada bearing current meter .

3. Pygmy Meter

Gambar 1.2 Pygmy Meter

Memiliki bentuk yang sangat kecil dengan perbandingan ukuran dua per lima dari Price 622AA meter , sehingga diorientasikan untuk penggunaan pada kedalaman rendah. Namun demikian Current meter ini dianjurkan untuk mengukur kecepatan diatas 0.2 m/s karena untuk menyesuaikan dengan tingkat tekanan dalam menggerakkan rotor.


Makalah Hidrolika

2.2.1.2 Horizontal Axis Meter

Gambar 1.3 Salah Satu Contoh Dari Horizontal Axis Meter

Tipe horizontal-axis meter menggunakan propeller sebagai rotor, dengan susunan axis yang simetri terhadap arah aliran air, dan memiliki keseimbangan saat menghadapi pergerakan linear. Current meter tipe ini memiliki kemampuan mengukur arus tajam. Horizontal-axis meter sangat baik digunakan pada daerah yang memiliki turbulens yang tinggi dengan kemampuan mengukur arus deras baik dengan posisi horizontal maupun vertikal. Semua model menggunakan magnetis permukaan beralih untuk menghasilkan hitungan rotasi dalam bentuk pulsa, sehingga dapat menghindari terjadinya gesekan pada komponen yang berdekatan. Persamaan dari kecepatan arus air pada current meter dengan sistem pencacah putaran atau mekanik adalah : v=kn+∆ dimana, V = Kecepatan arus (m/s) k = pitch hidraulic dari propeller (m) n = revolusi propeller setiap detik ∆ = Karakteristik dari current meter


Makalah Hidrolika

Current meter Elektromagnetik

2.2.2

Gambar 1.4 OTT Nautilus C 2000 (Salah Satu Jenis Current meter Elektromagnetik) Pada sistem ini air dianggap sebagai konduktor yang mengalir melalui medan magnetik. Perubahan tegangan listrik yang terjadi dikonversikan menjadi kecepatan. Current meter elektromagnetik mengukur kecepatan aliran dengan menggunakan hukum Faraday. Konduktor (air) yang bergerak pada suatu medan gaya akan menghasilkan tegangan yang nilainya sebanding dengan kecepatan aliran. Elektroda pada alat menerima sinyal tegangan yang kemudian diterjemahkan ke dalam angka yang berupa kecepatan aliran air. Tidak ada gangguan kerja mekanik pada alat ini karena tidak ada bagian alat yang bergerak seperti pada current meter mekanik. Sensor aliran elektromagnetik dapat mendeteksi aliran yang sangat kecil dan dapat digunakan pada lokasi dimana current meter mekanik tidak dapat digunakan seperti pada daerah yang memiliki tanaman air dalam jumlah yang besar, air yang terkontaminasi, perairan dangkal, dan perairan dengan keceptan yang sangat pelan. Biasanya alat ini digunakan untuk mempelajari habitat biota perairan.


Makalah Hidrolika

2.2.3

Current meter Akustik

Pada sistem ini digunakan prinsip Dopler. Transduser, juga biasanya berperan sekaligus sebagai receiver , memancarkan pulsa-pulsa pendek pada frekuensi tertentu, kemudian pulsa-pulsa tersebut direfleksikan atau disebarkan oleh partikel-partikel dalam air sehingga terjadi pergeseran frekuensi antara frekuensi yang dipancarkan dan yang diterima kembali oleh receiver , dimana kecepatan arus air merupakan fungsi dari nilai per bedaan frekuensi tersebut.

Gambar 1.5 Acoustic Doppler Velocity Meter

Acoustic Doppler Velocity (ADV) meter merupakan salah satu contoh alat current meter akustik yang dikembangkan untuk mengukur laju aliran dalam dua atau tiga dimensi. Alat ini terbagi menjadi dua bagian yaitu pemancar sinyal dan penerima sinyal, yang mengukur laju aliran pada 0,25 cc volume air yang terletak 10 cm pada sensor. Pemancar memancarkan sinyal pada sampel air kemudian sinyal akustik akan dipantulkan kembali oleh partikel tersuspensi yang ada di air yang diterima oleh penerima sinyal. Dibandingkan dengan current meter mekanik, ADV meter memiliki beberapa keunggulan seperti area kecepatan yang lebih luas, pengukuran pada area yang lebih dangkal, dan tidak memerlukan kalibrasi ulang. Alat ini dapat menambah kualitas data pada kecepatan yang sangat rendah dan memiliki daya tahan yang tinggi. Current meter tipe elektromagnetik dan tipe akustik memiliki keunggulan dalam hal pengukuran di daerah dangkal dan dapat mengukur laju aliran yang 9 Jurusan Teknik Sipil Universitas Gunadarma

Makalah Hidrolika

sangat rendah. Kelebihan lain dari tipe akustik adalah dapat mengukur laju aliran secara cepat dan akurat (Huang 2004).

2.3

METODE PENGUKURAN DENGAN CURRENT METER

Pengukuran debit dengan menggunakan current meter dapat dilakukan dengan beberapa metode diantaranya dengan metode merawas, metode perahu, metode jembatan, dan metode kereta gantung.

Gambar 1.6 Metode-metode Pengukuran dengan Current meter

2.3.1

Metode Merawas

Gambar 1.7 Pengukuran Metode Merawas


Makalah Hidrolika

Pengukuran debit dengan cara merawas adalah pengukuran dengan cara petugas pengukur langsung masuk ke dalam badan air. Petugas pengukur minimal terdiri dari 2 orang, 1 orang petugas mengoperasikan peralatan dan 1 orang petugas mencatat data pengukuran. Dalam pelaksanaannya perlu memperhatikan hal-hal sebagai berikut: 1.

Dilakukan pada lokasi sebatas pengukur mampu merawas.

2.

Posisi berdiri pengukur harus berada di hilir alat ukur arus dan tidak boleh menyebabkan berubahnya garis aliran pada jalur vertikal yang diukur.

3.

Pengukur harus berdiri pada posisi yang tidak mempengaruhi kecepatan air yang melalui alat ukur arus.

4.

Letakkan tongkat penduga tegak lurus pada jarak antara 2,5 – 7,5 cm di hilir kabel baja yang telah dibentangkan.

5.

Hindari berdiri dalam air apabila akan mengakibatkan penyempitan penampang melintang.

6.

Apabila lebar sungai memungkinkan maka mengukur debit dengan cara berdiri di papan atau alat lain di atas aliran akan lebih baik daripada berdiri dalam air.

7.

Apabila posisi current meter (arah aliran) tidak tegak lurus terhadap penampang melintang sungai, maka besarnya sudut penyimpangan perlu dicatat untuk menghitung koreksi kecepatan di vertikalnya.

8.

Apabila dasar saluran berubah-ubah sehingga tekanan kaki pengukur akan mempengaruhi kecepatan dan kedalaman maka alat ukur harus diletakkan di depan sebelah kaki pengukur. Merawas dilaksanakan apabila keadaan alur dan kecepatan saluran

memungkinkan untuk diseberangi langsung dengan merawas. Cara pengukuran merawas ini mempunyai keuntungan dapat memilih penampang melintang yang terbaik untuk pengukuran.


Makalah Hidrolika

2.3.2

Metode Perahu

Gambar 1.8 Pengukuran Metode Perahu

Pengukuran debit menggunakan perahu adalah petugas pengukur menggunakan sarana perahu sebagai alat bantu pengukuran. Petugas pengukur minimal terdiri dari 3 orang, 1 orang petugas memegang dan menggeser perahu, 1 orang petugas mengoperasikan peralatan dan 1 orang petugas mencatat data pengukuran. Petugas pelaksanaan pengukuran dengan menggunakan perahu perlu memperhatikan hal-hal sebagai berikut: 1.

Dilakukan apabila tidak memungkinkan pengukuran dengan cara merawas .

2.

Alat ukur arus dilengkapi dengan alat penggulung kabel (sounding reel) dan pemberat yang disesuaikan dengan kondisi aliran (kedalaman dan kecepatan).

3.

Posisi alat ukur harus berada di depan perahu.

4.

Kabel yang digunakan untuk mengukur lebar sungai (tagline) harus terpisah dari kabel yang digunakan untuk menggantungkan perahu.

5.

Apabila lebar sungai lebih dari 100 m, atau sungai digunakan untuk transportasi air maka kabel penggantung perahu tidak dapat digunakan. Pengaturan posisi perahu diatur dengan menggunakan sextant meter agar lintasan pengukuran tetap berada pada satu jalur sehingga lebar sungai sesuai dengan lebar sungai sesungguhnya. Metode ini disebut metode sudut (angular method). Selain metode ini dapat juga digunakan metode perahu bergerak.


Makalah Hidrolika

2.3.3

Metode Sisi Jembatan

Gambar 1.9 Pengukuran Metode Sisi Jembatan

Pengukuran debit dari sisi jembatan adalah pengukuran dilakukan dari sisi jembatan bagian hilir aliran dan sebaiknya jembatan yang digunakan tidak terdapat pilar. Peralatan yang digunakan adalah bridge crane, sounding reel , tagline, dan 1 set current meter serta pemberat yang beratnya tergantung dari kecepatan aliran. Petugas pengukur minimal terdiri dari 3 orang, 2 orang petugas mengoperasikan bridge crane dan peralatan pengukur dan 1 orang petugas mencatat data pengukuran. Pengukuran dari sisi jembatan dilakukan apabila pada lokasi pos terdapat fasilitas jembatan, dengan kondisi kedalaman air lebih dari 2 m dan kecepatan airnya cukup deras sehingga tidak memungkinkan dilakukan pengukuran dengan menggunakan perahu.


Makalah Hidrolika

2.3.4

Metode Cable Car (Kereta Gantung)

Gambar 1.10 Pengukuran Metode Kereta Gantung

Cable car adalah alat bantu pengukuran berupa kereta gantung yang digantungkan pada kabel utama yang juga berfungsi sebagai alat ukur lebar sungai, dilengkapi dengan tempat duduk petugas pengukur dan dudukan sounding reel . Peralatan yang digunakan adalah current meter lengkap dengan ekor panjang dan pemberat yang disesuaikan dengan kondisi kecepatan dan kedalaman aliran. Petugas pengukur terdiri dari 2 orang, 1 orang petugas mengoperasikan peralatan dan 1 orang petugas mencatat data pengukuran.

2.4

PEMELIHARAAN CURRENT METER

Untuk memelihara kondisi current meter yang sangat wajib dilakukan adalah pembersihan alat, sehingga sangat penting adalah peran operator dalam mengatasinya.

Karena

memang

hanya

dibutuhkan

waktu

sedikit

untuk

membersihkan, tetapi sangat substansial untuk menghindari masuknya partikel partikel seperti pasir dan juga korosi yang dapat mengganggu kinerja current meter . Dalam setiap mengakhiri suatu penelitian, sebaiknya segera dilakukan juga pengamatan alat untuk memastikan alat tersebut masih dapat dipergunakan dengan baik.


Makalah Hidrolika

Secara khusus pada beberapa current meter type “Horizontal Axis” baling baling harus dilepas dari meteran pengukur dan juga minyak yang menempel harus dihilangkan. Berring harus dibersihkan mempergunakan anti korosi atau dapat dengan mempergunakan bensin, dan harus memiliki lapisan

pelindung yang

dilepas sebelum dipergunakan. Sebelum current meter dipergunakan, batangan penyangga harus dilapisi dengan minyak pelumas untuk mempermudah gerakan current meter saat diturunkan.


Makalah Hidrolika

BAB 3 PENUTUP

3.1

KESIMPULAN

Current meter adalah alat pengukur kecepatan aliran air, dalam beberapa kasus dapat juga digunakan untuk menentukan arah aliran air. Dengan mendapatkan data kecepatan aliran air di titik-titik tertentu pada suatu saluran air dan luas penampangnya maka dapat dihtung debit aliran air. Berdasarkan prinsip pengukurannya, current meter terbagi menjadi tiga kategori utama, yaitu current meter mekanik, current meter elektromagnetik, dan current meter akustik. Semua current meter mekanik memiliki prinsip kerja dengan mengubah kecepatan linear menjadi kecepatan angular. Terdapat dua jenis current meter mekanik yaitu vertical-axis meter dan horizontal-axis meter . Current meter tipe elektromagnetik dan tipe akustik memiliki keunggulan dalam hal pengukuran di daerah dangkal dan dapat mengukur laju aliran yang sangat rendah. Kelebihan lain dari tipe akustik adalah dapat mengukur laju aliran secara cepat dan akurat. Pengukuran debit dengan menggunakan current meter dapat dilakukan dengan beberapa metode diantaranya dengan metode merawas, metode perahu, metode jembatan, dan metode kereta gantung. Untuk menjaga agar current meter tidak mengalami kerusakan, karat, dan lain-lain perlu dilakukan pemeliharaan terhadap alat tersebut dengan cara pembersihan dan perawatan secara berkala baik sebelum maupun sesudah pemakaian.


Makalah Hidrolika (Alat Ukur Debit)

Recommend Documents