bab i percobaan ambang lebar mantap 2 oke

1LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA

BAB I

PERCOBAAN ALIRAN MELALUI AMBANG LEBAR

A. Pendahuluan

Dalam merencanakan saluran irigasi, bendungan, 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 bendung atau bendung gerak,

demikian juga pintu air yang direncanakan dengan skala lebih kecil.

Penyelidikan model dilakukan untuk menyelidiki perilaku (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 ((Y3–P)/Hw’) dan Gambar

Hubungan Q vs ((Y3 – P)/Hw’).

ALIRAN MELALUI AMBANG LEBARKELOMPOK XVI


3. Menentukan Hubungan Cd vs hw/L dan Cd vs Hw’/L dalam satu

gambar.

C. 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

D. Prosedur Percobaan

1. Memasang model ambang lebar dan pintu sorong pada unit saluran

terbuka(Open 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 Y1 dan hw. Ukur kembali harga-harga Y1, 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) = 76,25mm = 7,62 cm



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

NoΔH

(mmHg)

Y1

(mm)

Y3

(mm)

hw

(mm)Ket.

1 250150,2 10,5 32,5 Terbuka

150,3 100,5 33,5 Tertutup

2 200148,3 13,4 31,5 Terbuka

149,5 97,3 32,1 Tertutup

3 150144,8 13,7 28 Terbuka

149,8 94,5 29,5 Tertutup

F. 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.


Garis Energi

Garis Tekanan

Z1

Z2

d2

H

d1


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:

Gambar 1.1 Venturimeter

Persamaan Bernoulli

E1= E2 (Hukum Kekekalan Energi)

Z1+P1

γair

+V

12

2g=

P2

γ air

+V 2

2

2g+Z2

Karena saluran horizontal, maka Z1 = Z2

P1−P2

γ air

=V

22−V12

2g ......................................................................(1)

Hukum Kontinuitas

A1.V1 = A2.V2



V 1=A2 .V 2

A1

=(0,25. 3,14 . d

22.V 2)

(0,25 .3,14 . d1

2)

V1

2=d

24 .V22

d1

4 ......................................................................(2)

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

P1−P2

γ air

=

V22−

d24 . V

22

d1

4

2g

P1−P2

γ air

=

V22(1−

d24

. d1

4)2g ................................................................(3)

Dalam kondisi keseimbangan didapat :

P1 + air (H + y) = P2 + air.y + Hg.H

P1 + air.H + air.y = P2 + air.y + Hg.H

P1 + air.H = P2 + Hg.H

P1

γ air

+ΔH=P2

γair

+γHg

γair

ΔH

P1

γ air

−P2

γ air

=γ Hg ΔH

γair

-ΔH

P1−P2

γ air

=(γ Hg -γair ) ΔH

γ air

P1−P2

γ air

=ΔH( γHg−γair ); dimana Hg = 13,6 ; air = 1

P1 -P2

γ air

=12,6 ΔH.............................................................(4)

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



12,6 ΔH=

V22 (1−d

24

d1

4)2g

12,6 ΔH . 2g=V22 (1−d

24

d1

4)V

22=

25 , 2 ΔH .g

(1−d

24

d14 )

Q = A2 . V2

Q =

(0 , 25 . 3,14 . d22 .(25,2 . ΔH . g )

12)

(1−d24 /d

14)1

2

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

Dari data diketahui :

d1 = 3,15 cm

d2 = 2,00 cm

g = 981 cm/det2

maka persamaan (5) menjadi :

Qact = 253,775√∆ H .............................(Hasil Kalibrasi 3 Maret 2006)

Dimana : Qact = Debit nyata yang melewati ambang (cm3/det)

∆H = Selisih tinggi air raksa pada manometer (cmHg)

2. Menentukan Debit Teoritis (QT)

Jika aliran melewati puncak ambang lebar (seperti yang terlihat pada

Gambar I.2.), maka debit aliran persatuan lebar adalah:

q =23Hw’√ 2

3∙ g ∙ Hw'

Jika hw=23Hw’ = h kritis


Y3

Model Pintu SorongNape

hwY1

Hw’

P

L


Hw’ adalah tingi peluapan di sebelah hulu dengan mengabaikan tinggi

kecepatan. Dapat dilihat pada gambar 1.2 berikut:

Gambar 1.2Sketsa Percobaan Ambang Lebar

Debit teoritis rumusnya menjadi :

QT = q b

Dimana : Q = Debit teoritis (cm3/det)

q = Debit persatuan lebar (cm2/det)

b = Lebar saluran (cm)

3. Menghitung Koefisien Cd dan Cv

Untuk menghitung koefisien Cd dan Cv, dapat menggunkan rumus

sebagai berikut:

Cd’ =Qact

QT

Cv =Q

1,704 ∙Cd ∙ b ∙Hw '3 /2

dengan:

Hw’ = Tinggi peluapan di atas puncak bendung

= Y1 – p


1,05

Model Pintu SorongNape

3,2515,022

5,02

10

35


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

Gambar 1.3.Profil aliran data percobaan pertama

a. Menghitung Debit Aktual Aliran persatuan lebar (Qact)

Qact = 253,755√∆ H

= 253,755√25

= 1268,875 cm3/det

b. Menghitung Debit Teoritis (QT)

q = 23

∙ Hw ' ∙√ 23

∙ g ∙ Hw '



q= 2

3∙ 5,02∙√ 2

3∙981 ∙5,02

q = 191,75 cm2/det

QT = q b

= 191,75 7,62

= 1462,154cm3/det

c. Menghitung Koefisien Debit(Cd’)

Cd’ =Qact

QT

Cd’ =1268,8751462,154

Cd’ = 0,8678

d. MenghitungKoefisien Kecepatan (Cv)

Cv =Q act

1,704 ∙Cd ∙ b ∙H w ’3 /2

Cv =1268,875

1,704 ∙ 0,867∙ 7,62 ∙5,023 /2

Cv = 10,01

e. Menghitung (Y3-p), (Y3-p)/Hw’ dan Hw’/L

Y3 – p = 1,05 – 10 = – 8,95 cm

.(Y 3−p)

Hw ' =−8,955,02

= – 1,78



.hw

L=

3,2535 = 0,092

. Hw '

L=

5,0235 = 0,143

Hasil perhitungan selanjutnya dimasukkan dalam tabelII.



F.3. Tabel Hasil Perhitungan

No.b P L H Y1 Y3 Hw Hw' Qact QT

Cd' Cv (Y3-p) / Hw' Hw'/L(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 1462.15 0.868 10.01 -1.782869 0.143429

2 7.625 10 35 25 15.03 10.05 3.35 5.03 1268.875 1466.52 0.865 10.01 0.00994 0.143714

3 7.625 10 35 20 14.83 1.34 3.15 4.83 1134.916 1379.93 0.822 10.01 -1.792961 0.138

4 7.625 10 35 20 14.95 9.73 3.21 4.95 1134.916 1431.68 0.793 10.01 -0.054545 0.141429

5 7.625 10 35 15 14.48 1.37 2.8 4.48 982.866 1232.69 0.797 10.01 -1.926339 0.128

6 7.625 10 35 15 14.98 9.45 2.95 4.98 982.866 1444.71 0.68 10.01 -0.110442 0.142286



G. Sketsa Aliran Percobaan


200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 80002468

10121416

Seketsa Aliran Delta H 250 mmHg

tanpa sekatsekat

Sumbu X

Sum

bu Y

200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 8000

2

4

6

8

10

12

14

16

Seketsa Aliran Delta H 200 mmHg

tanpa sekatsekat

Sumbu X

Sum

bu Y

200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 8500

2

4

6

8

10

12

14

16 Seketsa Aliran Delta H 150 mmHg

Tanpa sekatSekat

Sumbu X

Sum

bu Y


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 Qact vs (Y3-p)/Hw’Dapat dilihat bahwa nilai Q

berbanding lurus dengan (Y3-p)/Hw’. Semakin besar harga Qact, maka

semakin besar harga (Y3-p)/Hw’.Hal ini dilihat dari nilai R2yang terletak

antara 0 – 1 dan kecocokan variasi data dikatakan lebih baik jika R2semakin

mendekati 1.

Pada aliran ambang lebar dengan pintu sorong terbuka nilai R2=0,830

yang mengandung pengertian bahwa 83,0% kebenaran variasi data.

Sedangkan padaaliran ambang lebar dengan pintu sorong tertutup nilai R2 =

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.


900 1000 1100 1200 1300-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

f(x) = 0.000419710797342394 x − 0.525487882215557R² = 0.993978654976888

f(x) = 0.00051003935928505 x − 2.40983239079965R² = 0.830712571320879

Grafik Hubungan Qact vs (Y3-p)/Hw'

TerbukaLinear (Terbuka)TertutupLinear (Tertutup)

Qact

(Y3-

p)/H

w'


Analisa Grafik:

Dari grafik hubungan Cd vs Hw/L dan Cd vs Hw’/L dapat dilihat

bahwa nilai Cd berbanding lurus dengan Cd vs Hw/L dan Cd vs Hw’/L.

Semakin besar nilaiCd, maka semakin besarnilai Hw/L maupun Hw’/L-nya.

Dilihat dari nilai R2 yang terletak antara 0 – 1 dan kecocokan variasi

data dikatakan lebih baik jika R2semakin mendekati 1.Pada grafik Hw’/L

nilai R2= 0,409 yang mengandung pengertian bahwa 40,9% kebenaran

variasi data. Sedangkan padagrafik Hw/L nilai R2 = 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.


0.0650.0750.0850.0950.1050.1150.1250.1350.1450.155

f(x) = 0.00810293818105393 x + 0.132958927729414R² = 0.00865884468455713

f(x) = 0.0545068114006759 x + 0.045254941717584R² = 0.409342087527318

Hubungan Cd vs hw/L dan Cd vs Hw’/L

Hw'/LLinear (Hw'/L)Hw/LLinear (Hw/L)

Cd'


H. Kesimpulan

1. Berdasarkan hasil perhitungan dapat diketahui bahwa semakin besar

H maka akan semakin besar pula debit (Q) yang dihasilkan.

2. 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

3. Dari hasil percobaan ini nilai koefisien debit (Cd) yang didapatkan

adalah :

Pada saluran terbuka : Cd = 0,797 – 0,868

Pada saluran tertutup : Cd = 0,68 – 0,865

4. 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 Hw/L dan Cd vs Hw’/L

dapat dilihat bahwa nilai Cd berbanding lurus dengan Cd vs Hw/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

Documents