LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDAMODUL H5PENGUKURAN DEBIT ALIRAN

Kelompok 10Dwi Rian S.(1006659666)Hendra Radiansyah(1006659703)Rahman Raeyani K. (1006659760)Derrie Nabilaputra(1006674105)Ferry Wijaya(1006674156)

Tanggal Praktikum : 8 Maret 2012Assisten Praktikum : Anandita Sancoyo M.Tanggal Disetujui : Nilai : Paraf Assisten :

LABORATORIUM HIDROLIKA, HIDROLOGI, DAN SUNGAIDEPARTEMEN TEKNIK SIPILFAKULTAS TENIKUNIVERSITAS INDONESIADEPOK 2012

5.1. Tujuan Percobaan Memperagakan prinsip kerja dari berbagai tipe dasar pengukuran aliran yang berbeda dan dirakit dalam satu seri konfigurasi dengan cara membandingkannya. Mengetahui karakteristik-karakteristiknya

5.2. Dasar TeoriSebagai akibat dari berbagai keperluan yang berbeda, banyak variasi metoda yang telah banyak dikembangkan untuk mengukur aliran fluida.

Venturi meter, lempengan lubang aliran (orifice) dan pipa pitot adalah alat yang sesuai untuk mengukur debit dalam pipa.

Dengan menggunakan persamaan energi (Bernoully) dapat diturunkan debit :

Dimana :Q=debit yang mengalir melalui pipaCd=koefisien debit empiris yang didapat dari hasil percobaanA1=luas penampang pipa bagian huluA2=luas penampang leher pipa venturimeter atau luas penampang lubang (Orifice) untuk lempeng lubang aliranh1=tinggi tekanan pada lubang masuk (hulu)h2=tinggi tekanan pada lubang keluar (hilir)

Untuk pipa pitot

Dimana :Q= debit yang mengalir melalui pipaCd=koefisien debit empiris yang didapat dari hasil percobaanh1=total headh2= tinggi tekananCatatan : Data-data teknis- Pada venturimeter- diameter pipa bagian hulu: 2,9 cm- diameter leher pipa: 1,7 cm- Pada pipa orifice- diameter pipa bagian hulu: 2,9 cm- diameter lubang: 2,0 cm- Pada pipa pitot- diameter pipa: 1,9 cm

5.3. Peralatan dan Bahan1. Meja Hidrolika2. Seperangkat alat pengukur aliran

9

8102713

5

4Keterangan Gambar :6. Venturi meter6. Pompa tangan7. Orifice7. Katup pengatur aliran8. Pipa pitot 8. Lubang untuk suplai meja hidrolika9. Manometer set9.Katup udara manometer10. Variabel area flow meter10.Lubang untuk pompa tangan

5.4. Prosedur Pelaksanaan Praktikum1. Meletakkan alat percobaan pada saluran tepi meja Hidrolika.2. Menghubungkan pipa aliran masuk dengan suplai dari meja hidrolika dan memasukkan pipa aliran keluar kedalam tangki pengukur volume.3. Membuka katup pengatur aliran suplai sepenuhnya, demikian juga katup pengatur aliran pada alat percobaan.4. Membuka udara pada manometer, membiarkan manometer terisi penuh, dan menunggu hingga gelembung udara sudah tidak terlihat lagi pada manometer.5. Mengatur katup suplai aliran dan pengatur aliran pada alat percobaan, sehingga mendapatkan pembacaan manometer yang jelas. Jika diperlukan, menambahkan tekanan pada manometer dengan menggunakan pompa tangan.6. Mencatat pembacaan pada manometer, pembacaan debit pada lata ukur penampang berubah kemudian hitung debit aliran dengan menghitung jumlah volume yang keluar dari alat percobaan dalam waktu tertentu, menggunakan gelas ukur dan stopwatch.7. Mengulangi langkah 1-6 untuk berbagai variasi debit.

5.5. Pengamatan dan pengolahan dataData pengamatan :Flow rate LPMManometer Reading ( cm )Volume (ml)Waktu (detik)

345678

56,566,35,555,42503,32

7,56,55,55,33,7233653,28

1017,915,81613,51112,85403,47

12,533,531,730,530,929266453,35

152520,519,51713,312,69103,85

17,538,530,52722,72118,18102,69

2041,928,827,920,417,516,66601,75

22,54528,828,318,514,614,84601

Luas penampang pipa :Orifice(cm2)Venturi(cm2)Pitot(cm2)

A16.60526.60522.8353

A23.14162.26982.8353

A2/A10.4756250.3436381

Nilai koefisien debit empiris ( Cd ) Untuk pipa orificeh3h4|h3-h4|xVolume ( ml )waktu (sec)y

Q orifice ( mL/ sec )Q real ( mL / sec )

6,560,5111,86042503,3275,3012

6,55,51158,19453653,28111,2805

17,915,82,1229,24565403,47155,6196

33,531,71,8212,24026453,35192,5373

2520,54,5335,58129103,85236,3636

38,530,58447,44168102,69301,1152

41,928,813,1572,5686601,75377,1429

4528,816,2636,72064601460

Maka m = Cd dan nilai Cd = 0,698

Untuk pipa venturih5h6|h5-h6|xvolume (ml)waktu (sec)y

Q venturi ( mL/ sec )Q real ( mL / sec )

6,35,50,895,756732503,3275,3012

5,33,71,6135,42053653,28111,2805

1613,52,5169,27565403,47155,6196

30,530,90,467,710236453,35192,5373

19,5172,5169,27569103,85236,3636

2722,74,3222,00288102,69301,1152

27,920,47,5293,19396601,75377,1429

28,318,59,8335,14854601460

Dengan nilai b merupakan nilai Cd maka Cd = 1,285

Untuk pipa pitoth7h8|h7-h8|xvolume (ml)waktu (sec)y

Q pitot ( mL/ sec )Q real ( mL / sec )

55,40,479,428892503,3275,3012

231125,58813653,28111,2805

1112,81,8168,49415403,47155,6196

29263217,5256453,35192,5373

13,312,60,7105,07469103,85236,3636

2118,12,9213,86888102,69301,1152

17,516,60,9119,14336601,75377,1429

14,614,80,256,164714601460

Maka nilai Cd dari pipa pitot sebesar 1,442

Nilai koefisien kehilangan empiris (k) Untuk pipa orificeFlow Rate LPMh3h4yQ orificeVx

|h4-h3|V2/2 g

56,560,5111,86043,5606190,646177783

7,56,55,51158,19455,0354761,292355565

1017,915,82,1229,24567,2970982,713946687

12,533,531,71,8212,24026,75582,326240018

152520,54,5335,581210,681865,815600044

17,538,530,58447,441614,2424810,33884452

2041,928,813,1572,56818,2253616,92985791

22,54528,816,2636,720620,267420,93616016

Karena nila k = m, maka k = 0,773

Untuk pipa venturiFlow Rate LPMh5h6yQ venturiVx

|h6-h5|V2/2 g

56,35,50,895,756734,218730,907119307

7,55,33,71,6135,42055,9661851,814238613

101613,52,5169,27567,4577312,834747834

12,530,530,90,467,710232,9830920,453559653

1519,5172,5169,27567,4577312,834747834

17,52722,74,3222,00289,7807234,875766274

2027,920,47,5293,193912,917178,504243501

22,528,318,59,8335,148514,7655511,11221151

Nilai k untuk pipa venturi = 0,881

Untuk pipa pitotFlow Rate LPMh7h8yQ pitotVx

|h8-h7|V2/2 g

555,40,479,428892,8014280,4

7,5231125,58814,4294471

101112,81,8168,49415,9427271,8

12,529263217,5257,6720273

1513,312,60,7105,07463,7059410,7

17,52118,12,9213,86887,5430762,9

2017,516,60,9119,14334,2021420,9

22,514,614,80,256,164711,9809090,2

Nilai k untuk pipa pitot = 1

5.6. Analisa Praktikum5.6.1. Analisa PercobaanTujuan dari percobaan ini adalah untuk memperagakan prinsip kerja dari berbagai tipe dasar pengukuran aliran yang berbeda dan dirakit dalam satu konfigurasi dengan cara membandingkannya serta mengetahui karakteristik-karakteristiknya. Tahap-tahap yang dilakukan dalam percobaan ini adalah dengan memasang alat pada meja hidrolik, kemudian mengisi tabung-tabung manometer dengan air sampai tidak terdapat gelembung udara yang terlihat pada manometer agar pembacaan manometer tidak terpangaruh oleh tekanan udara, lalu mengatur suplai air dan kecepatan aliran dengan menggunakan katup pengatur aliran untuk mendapatkan pembacaan yang jelas pada tabung manometer dengan perbedaan tekanan yaitu 5; 7,5; 10; 12,5; 15; 17,5; 20; 22,5. Pengambilan data pada beberapa nilai tekanan diharapkan agar praktikan memiliki variasi data agar data yang diperoleh lebih akurat. Tahap selanjutnya adalah mencatat data yang diambil pada percobaan ini setelah ketinggian dari manometer telah mencapai kondisi konstan, yaitu jumlah volume air yang keluar dari pipa output (V). Jumlah volume air diambil untuk menghitung debit (Q), dan mencatat pembacaan manometer dari tabung 3 sampai tabung 8. Untuk setiap perbedaan tekanan diukur debitnya (Q) masing-masing, sehingga diambil data volume (V) yang keluar dari pipa output, pengambilan volume diambil waktu yang telah ditetapkan.5.6.2. Analisa HasilSetelah melakukan percobaan, data yang diperoleh, kami olah dalam pengolahan data yang telah terlampir pada halaman pengolahan data. Data yang kami dapat tersebut, diolah menggunakan rumus dibawah ini untuk mendapatkan koefisien debit (Cd) dan koefisien hilang (k) , yaitu:Mencari h untuk setiap pipa; h = h3-h4; dan seterusnya. Sehingga di dapat Debit (Q) yang berbeda di setiap pipa.Dengan rumus :

Serta mencari Q Real setiap tekanan; untuk mendapatkan koefisien debit (Cd). Mencari teo disetiap pipa; untuk mendapatkan koefisien hilang (k). Kemudian dibuat persamaan Least Square, y = b . x . Dimana y adalah hasil ketika percobaan, dan x adalah hasil perhitungan sebenarnya.Dari langkah-langkah diatas didapatkan nilai kelengkungan grafik (Cd) untuk masing-masing alat ukur : Cd Orifice= 0.698 Cd Venturi= 1.285 Cd Pitot= 1.442Nilai Cd yang mendekati nilai 1 berarti debit yang dihitung secara teoritis dan percobaan ridak berbeda jauh. Di dalam percobaan ini, nilai Cd yang hampir mendekati 1 pada pipa venturi yang memiliki nilai 1,285.Nilai koefisien kehilangan tekanan dari masing-masing tipe pipa : K Orifice= 0.773 K Venturi= 0.881 K Pitot= 1Untuk koefisien kehilangan tekanan semakin mendekati nilai 1 maka perbedaan tekanan pada percobaan sama dengan perbedaan tekanan secara teoritis. Di dalam percobaan ini dapat dilihat bahwa pada pipa pitot nilai koefisien kehilangannya (K) sama dengan 1 yang berarti untuk pipa pitot, tidak ada perbedaan pada tekanan secara teoritis dan secara percobaan.Dari hasil yang telah didapatkan dapat dilihat bahwa untuk koefisien debit aliran (Cd) pipa venturi yang memiliki nilai mendekati satu sedangkan untuk koefisien kehilangan, pipa pitot memiliki koefisien kehilangan tepat 1.Dilihat dari data yang telah didapatkan dapat disimpulkan jika nilai koefisien kehilangan ( k ) dan koefisien debit pipa (Cd) sama dengan 1 maka nilai perbedaan tinggi dari pipa hulu dan pipa hilir pada saat percobaan sama dengan teoritisnya. Jika nilainya tidak sama dengan 1 maka masih terdapat faktor-faktor koreksi dalam praktikum.

5.6.3. Analisa KesalahanJika dilihat dari data yang telah didapatkan dilihat bahwa semakin meningkatnya waktu untuk menampung volume air tidak sebanding dengan volume air yang ditampung. Karena terdapat beberapa faktor kesalahan, antara lain :

1. Kesalahan paralaksKesalahan ini terjadi karena pembacaan skala oleh praktikan tidak tepat sehingga terjadinya kesalahan pengamatan. Hal ini dapat disebabkan karena kesulitan menentukan skala pada manometer atau kemampuan daya akomodasi mata praktikan.2. Kesalahan praktikanKesalahan ini dapat terjadi karena kurangnya komunikasi saat pengambilan data volume air dengan waktu yang ditentukan sehingga jumlah air yang tertampung dapat lebih banyak atau sedikit dari yang seharusnya. Kemudian dapat juga kesalahan pada saat praktikan kurang memperhatikan adanya gelembung udara dalam manometer.

5.7. Kesimpulan dan Saran5.7.1. Kesimpulan Nilai kelengkungan grafik yang didapat, adalah nilai Cd untuk masing-masing alat ukur, dan untuk penampang yang berubah, merupakan nilai kalibrasi alat : Cd Orifice= 0.698 Cd Venturi= 1.285 Cd Pitot= 1.442 Nilai koefisien kehilangan tekanan dari masing-masing tipe pipa : K Orifice= 0.773 K Venturi= 0.881 K Pitot= 1 Besarnya koefisien debit (Cd) dipengaruhi oleh jenis / tipe pipa, diameter pipa hulu dan hilir, dan debit yang terjadi (volume yang keluar dari pipa output). Besarnya koefisien kehilangan (k) dipengaruhi oleh oleh jenis / tipe pipa, diameter pipa hilir, dan beda tinggi tekanan yang terjadi.5.7.2. SaranDalam praktikum ini, diperlukan ketelitian dalam melakukan pembacaan dalam menentukan skala manometer sehingga data-data yang didapatkan dapat lebih akurat. Selain itu. Diperlukan ketepatan dalam menentukan debit aliran agar kesalahan yang terjadi dapat diminimalisir.5.8. Daftar PustakaBuku Pedoman Praktikum Mekanika Fluida FT UI

Lampiran

Gambar 1. Alat PeragaGambar 2. LPMGambar 1. Manometer