saluran terbuka siap print...zx 2

`

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Fenomena hidraulika aliran terbuka tidak hanya dapat dipahami dari

pemberian materi kuliah tatap muka saja. Seringkali dalam penyajian secara

teoritis sulit dimengerti oleh para siswa. Hal ini wajar sekali mengingat sifat-

sifat hidraulik pada masalah tertentu terutama aliran pada suatu bangunan sulit

digambarkan secara jelas.

Oleh sebab itu, untuk membantu para siswa memahami sebagian dari

masalah tersebut diatas perlu diadakan kegiatan yang berupa : “ Praktikum

Hidraulika Saluran Terbuka “ .

1.2. Lingkup Percobaan

Dalam kegiatan pratikum ini percobaan dibatasi pada pengujian dua

jenis bangunan air didalam saluran terbuka, yaitu :

a. Pintu tegak ( Sluice Gate )

b. Bendung ambang lebar ( Broad Crested Weir )

Pemilihan kedua jenis bangunan tersebut didasarkan pada terapan

dilapangan yang sering kita jumpai, khususnya digunakan sebagai bangunan

pengontrol aliran disaluran terbuka.

Materi yang diperagakan didalam percobaan untuk “ Sluice Gate ” meliputi :

a. Penurunan energi spesifik dan kedalam kritis

b. Debit aliran yang melalui Sluice Gate

c. Loncatan hidraulik

Sedangkan untuk Broad Crested Weir adalah untuk mempelajari sifat-

sifat aliran yang melaluinya.

1.3. Tujuan dan Kegunaan

Tujuan diadakannya diadakan kegiatan pratikum dengan materi tersebut

diatas adalah untuk mengenalkan dan menambah wawasan para mahasiswa

dalam kaitannya dengan materi kuliah yang diberikan.

`

Kegunaanya adalah untuk lebih mempertajam pengetahuan para

mahasiswa dalam mempelajari masalah hidraulik.

1.4. Aturan yang digunakan

a. Praktikum ini dikerjakan oleh mahasiswa secara kelompok dibawah

bimbingan atau pengarahan dari seorang asisten yang diambil dari anggota

Kelompok Dosen Keahlian Hidroteknik di Jurusan Pengairan dan

Kelompok dosen Keahlian Keairan di Jurusan Sipil Fakultas Teknik

Universitas Brawijaya.

b. Batas waktu penyelesaian laporan untuk setiap kelompok adalah 3 (tiga)

minggu setelah tanggal pelaksanaan pratikum.

c. Apabila dalam batas waktu tersebut laporan belum selesai dan disetujui

oleh asisten, maka kelompok yang bersangkutan dinyatakan gugur.

d. Laporan dibuat dalam kertas ukuran A4, diketik dengan jarak 1.5 spasi dan

dijilid dengan sampul yang dapat diperoleh di Laboratorium Hidrolika

Dasar.

e. Laporan Asli dikumpulkan di Laboratorium Hidraulika Dasar, sedangkan

sebagai arsip setiap anggota kelompok berupa foto copynya.

f. Pada saat berlangsungnya pratikum, setiap kelompok akan didampingi

oleh operator laboran dan asisten. Biala asisten tidak hadir, maka

pelaksanaan pratikum ditunda.

g. Setiap anggota kelompok harus hadir dan mengikuti pratikum sampai

selesai. Apabila diketahui melanggar hal tersebut, maka anmggota

kelompok yang bersangkutan dinyatakan gugur.

`

1.5. Isi Laporan

Dalam laporan, isi yang disajikan meliputi bagian-bagian seperti berikut :

I. Pelaksanaan Percobaan

(Judul Materi percobaan)

Teori dasar

Peralatan yang digunakan

Cara kerja

Tabulasi data percobaan

II. Hasil dan pembahasan

1.1 Perhitungan

1.2 Pembahasan

1.3 Gambar hasil percobaan (dilengkapi dengan foto-foto selama

percobaan)

III. Kesimpulan

Daftar Pustaka

`

PERCOBAAN I

“SLUICE GATE”

PERCOBAAN A : PENURUNAN ENERGI SPESIFIK DAN KEDALAMAN

KRITIS

1. Teori Dasar

Secara umum, persamaan yang menyatakan energi spesifik dalam suatu

aliran terbuka adalah :

E = y + u2

2 g …………………………………………………………...(A.1)

Dimana :

E = energi spesifik (m)

y = kedalaman air (m)

u = kecepatan aliran (m/dt)

g = percepatan gravitasi (9,81 m/dt2)

Pada kondisi aliran tidak seragam (non uniform flow) nilai E dapat

bertambah atau berkurang. Dalam hal ini kecepatan rerata u = Q/A, dimana Q

= debit aliran (m3/dt) dan A = luas penampang basah (m2). Sehingga untuk

nilai E pada setiap penampang dapat dinyatakan dengan :

E = y + Q2

2 gA2……………………………………………………..…(A.2)

Untuk saluran dengan penampang segi empat dengan lebar dasar b,

maka A = b.y dan debit parsatuan lebar q = Q/b, sehingga persamaan (A.2)

menjadi :

E = y + Q2

2 gb2 y2= y + q2

2 gy 2……………………………………(A.3)

Pada kondisi kedalaman kritis yc (critical depth) nilai E adalah

minimum (dE/dY = 0), sehingga persamaan (A.3) menjadi :

Y0

V0

H0 atau E0

Yg

Garis Head Total

H1 atau E1

Y1

g2

v0

Q g2

V 21

Permukaan air

`

dEdY

= 0 → 1 − g2

qy3= 0 ,

atau dapat dinyatakan

g2 = g.y..…………………………………………………..(A.4)

Dari persamaan (A.3) dan (A.4), diperoleh :

E min = yc +

( gyc

3 )

( 2 gyc2 )

= 32

yc

…………………………...(A.5)

Pada kondisi kedalaman kritis (yc) dan kecepatan kritis (uc), maka :

q = uc . yc . 1 = uc . yc……………………………….…….(A.6)

Dari persamaan (A.4) dan (A.6), diperoleh :

y3 =

q2

g=

U c yc2

g ……………………………………..…..(A.7)

Atau dapat dinyatakan dengan :

U c

(g . yc )1

2

=1

………………………..………………………(A.8)

Persamaan (A.8) merupakan pernyataan dari bilangan Froude (F), yang mana

nilai F=1 merupakan kondisi E min atau kedalaman aliran adalah ”kritis”.

Kriteria untuk menentukan kondisi aliran adalah sebagai berikut :

F = 1 aliran kritis

F > 1 aliran super kritis

F < 1 aliran sub kritis

`

2. Peralatan yang digunakan

a. Saluran terbuka

b. Meteran taraf

c. Tabung pitot

d. Pintu tegak (Sluice Gate)

3. Cara Kerja

a) Menyiapkan peralatan dan pastikan posisi saluran terbuka horizontal dan

posisi pintu tegak lurus dasar saluran.

b) Mengatur tinggi bukaan pintu (Yg) = 12, 17, 22, 27 mm dari dasar saluran

sebagai tinggi bukaan awal percobaan.

c) Menyalakan motor listrik dan kemudian membuka katub pemasukan agar

air mengalir dalam saluran.

d) Mengatur tinggi muka air dihulu pintu (Y0) = 110 mm, dan pastikan dalam

keadaan konstan.

e) Pada ketinggian Y0 dalam butir (d), ukur dan catat Q, Y1, dan E1.

f) Menaikan tinggi bukaan pintu (Yg) sampai mencapai ketinggian

maksimum = 27 mm dengan setiap interval kenaikan = 5 mm. Dalam hal

ini ketinggian Y nilainya dipertahankan seperti dalam butir (d)

g) Setiap kali mengadakan perubahan tinggi bukaan pintu (Yg), ukur dan

catat Q,Y1, dan E1.

4. Tabulasi Data dan Hasil Hitungan :

No Yg Y0 Y1 Q E0 E1

1

2

3

4

a. Hitung nilai E0 untuk setiap nilai Q.

`

b. Gambar grafik antara E0 dengan y0 dan y1 untuk memperoleh bentuk kurva

pada kedua sisi energi minimum.

c. Pada grafik butir (b) tambahkan nilai Emin yang dihitung dengan Persamaan

(A.5) untuk nilai Q yang telah diukur.

5. Arahan Pembahasan dan Kesimpulan

a. Pada nilai Q berapa kedalaman kritis diperoleh ?

b. Faktor-faktor apa yang mempengaruhi pertambahan ketinggian aliran pada

energi spesifik (E)?

Y0

V0

H0 atau E0

Yg

Garis Head Total

H1 atau E1

Y1

g2

v0

Q g2

V 21

Permukaan air

`

PENGOLAHAN DATA

Data Percobaan A

NoYg Yo Y1(m) (m) (m)

1 0.014 0.110 0.0122 0.018 0.110 0.0143 0.022 0.110 0.0174 0.026 0.110 0.019

Tabel Perhitungan Debit

h k Q

(m) (m^3/dt)0.050 1.433 0.000800.054 1.428 0.000970.059 1.422 0.001200.061 1.419 0.00130

Dengan :

` b = 0.5 m

D = 0.19 m

b saluran = 0.076 m

h = Tinggi air diatas thompson

k = Koefisien Debit (cm1/2/dt)

= 1 .3533 + 0 . 004

h+0 . 167(8 . 4+12

√D ) x ( hB

−0. 09)2

`

= 1 .3533 + 0 .004

0 .050+0 . 167(8 . 4+12

√0 .19 ) x( 0. 050 .076

−0. 09)2

= 1.433

Q = Debit air pada alat ukur Thomson (m3/dt)

= k x h(5/2)

= 1.433 x 0.050(5/2)

= 0.0008 m3/dt

Tabel Tinggi Air Pada Tabung Pitot

Noho h1

(m) (m)

1 0.035 0.092 0.02 0.083 0.016 0.037

4 0.021 0.011

Tabel Kecepatan Pada Tabung Pitot

NoVo V1

(m/dt) (m/dt)1 0,82867 1,328832 0,62642 1,25284

3 0,56029 0,852024 0,64189 0,46456

Vo = kecepatan sebelum pintu

= √2gho

= √2x 9 . 81 x 0 .035= 0,82867 (m/dt)

V1 = kecepatan sesudah pintu

= √2gh 1

= √2x 9 .81 x 0 .09= 1,32883 (m/dt)

`

Kondisi Aliran Y0

No Q b Q Yc Yo Vo F Kondisi (m3/dt) (m) (m2/dt) (m) (m) (m) Aliran [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]

10,0008

0 0,076 0,0105 0,00493 0,11000,828

7 0,7977 Sub kritis

20,0009

7 0,076 0,0127 0,00595 0,11000,626

4 0,6030 Sub kritis

30,0012

0 0,076 0,0158 0,00739 0,11000,560

3 0,5394 Sub kritis

40,0013

0 0,076 0,0172 0,00802 0,11000,641

9 0,6179 Sub kritisQ : Debit yang melalui saluran (data)b : Lebar saluran (data)q : Q/b

= 0,0008/0,076 = 0,0105 m2/dtYc : (q2/g)1/3

=(0,00082/9,81)1/3 = 0,00493 mYo : Tinggi muka air di hulu pintu (data)Vo : kecepatan air di hulu pintu (data)F = Vo/(g x Yo)0,5

= 0,8287/(9.81x0.1100)0.5

= 0,7977Kondisi Aliran Y1

No Q b q Yc Y1 V1 F Kondisi (m3/dt) (m) (m2/dt) (m) (m) (m) Aliran [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]

1 0,00080 0,076 0,0105 0,00493 0,0120 1,32883,873

0 Super kritis

2 0,00097 0,076 0,0127 0,00595 0,0140 1,25283,380

6 Super kritis

3 0,00120 0,076 0,0158 0,00739 0,0170 0,85202,086

4 Super kritis

4 0,00130 0,076 0,0172 0,00802 0,0190 0,46461,076

1 Super kritisQ : Debit yang melalui saluran (data)B : Lebar saluran (data)q = Q/b

= 0.00080/0.076= 0.0105 (m2/dt)

Yc = (q2/g)1/3

`

= (0.01052/9.81)1/3

=0.00493 mY1 : Tinggi muka air di hilir pintu (data)V1 : kecepatan air di hilir pintu dataF = V1/(g x Y1)0,5

= 1,3288/(9.81 x 0,0120)0.5

= 3,8730Kondisi Aliran = F<1 maka Sub Kritis

F>1 maka Super KritisPerhitungan Energi Spesifik dan Kedalaman Kritis dengan Y0 tetap

Yg Yo Y1 B Q Vo V1 Vo2/2g V12/2g Eo E1

No (m) (m) (m) (m) (m3/dt) (m/dt) (m/dt) (m) (m) (m) (m) [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11]

1 0,014 0,1100,012

0 0,076 0,000800,828

7 1,3288 0,03500 0,090 0,1450 0,1020

2 0,018 0,1100,014

0 0,076 0,000970,626

4 1,2528 0,02000 0,080 0,1300 0,0940

3 0,022 0,1100,017

0 0,076 0,001200,560

3 0,8520 0,01600 0,037 0,1260 0,0540

4 0,026 0,1100,019

0 0,076 0,001300,641

9 0,4646 0,02100 0,011 0,1310 0,0300

Yg = Tinggi bukaan pintu (data)

Y0 = Tinggi muka air di hulu pintu (data)

Y1 = Tinggi muka air di hilir pintu (data)

Q = Debit yang melalui saluran

B = Lebar saluran (data)

V0 = Kecepatan di titik 0 (data)

V1 = Kecepatan di titik 1 (data)

E0 = Energi spesifik di titik 0

= Yo+ Vo2/2g

= 0.110+0,03500

= 0.1257 m

E1 = Energi spesifik di titik 1

= Y1+ V12/2g

= 0.0120+0,090

= 0.0514 m

`

Tabulasi data dan hasil perhitungan

No. Yg Yo Y1 Q Eo E1 (m) (m) (m) (m3/dt) (m) (m)

10,01

40,11

00,012

0 0,00080,145

00,102

0

20,01

80,11

00,014

0 0,00100,130

00,094

0

30,02

20,11

00,017

0 0,00120,126

00,054

0

40,02

60,11

00,019

0 0,00130,131

00,030

0

Grafik antara Eo dan Yo

Eo Yo0,1450

0,110

0,1300

0,110

0,1260

0,110

0,1310

0,110

`

0.100 0.120 0.140 0.160 0.180 0.200 0.2200.1150

0.1200

0.1250

0.1300

0.1350

0.1400

0.1450

0.1500

Grafik Hubungan antara Yo dan Eo

Yo

Eo

`

Grafik antara E1 dan Y1

E1 Y10,1020 0,01200,0940 0,01400,0540 0,01700,0300 0,0190

0.0110 0.0120 0.0130 0.0140 0.0150 0.0160 0.0170 0.0180 0.0190 0.02000.0000

0.0200

0.0400

0.0600

0.0800

0.1000

0.1200

Hubungan Antara Y1 dan E1

Y1

E1

Tabel Perhitungan Emin

`

No

Q b g q Yc Emin

(m3/dt) (m)(m/

dt^2) (m2/dt) (m) (m)[1] [2] [3] [4] [5] [6]

1 0,0008 0,076 9,81 0,0105 0,02246 0,03372 0,0010 0,076 9,81 0,0127 0,02547 0,03823 0,0012 0,076 9,81 0,0158 0,02943 0,04414 0,0013 0,076 9,81 0,0172 0,03108 0,0466

Q = Debit yang melalui saluran

b = Lebar saluran (data)

q = Debit persatuan lebar

Yc = kedalaman kritis

= q2/g1/3

= (0.0105)2/(9.81)1/3

= 0.02246 m

Emin = Energi Spesifik minimum

= 3/2Yc

= 3/2x0,02246

= 0,0337 m

`

Tabel Data Energi Spesifik ( Q1 = 967.32 cm3/dt )

No Y (cm) A (cm2) Q2 (cm3/dt) V2 (cm/dt) v2/2g E (cm) 1 1,0 7,6 642037,78 11115,61 5,67 6,672 1,5 11,4 642037,78 4940,27 2,52 4,023 2,0 15,2 642037,78 2778,90 1,42 3,424 2,5 19,0 642037,78 1778,50 0,91 3,415 3,0 22,8 642037,78 1235,07 0,63 3,636 3,5 26,6 642037,78 907,40 0,46 3,967 4,0 30,4 642037,78 694,73 0,35 4,358 4,5 34,2 642037,78 548,92 0,28 4,789 5,0 38,0 642037,78 444,62 0,23 5,23

10 5,5 41,8 642037,78 367,46 0,19 5,6911 6,0 45,6 642037,78 308,77 0,16 6,1612 6,5 49,4 642037,78 263,09 0,13 6,6313 7,0 53,2 642037,78 226,85 0,12 7,1214 7,5 57,0 642037,78 197,61 0,10 7,6015 8,0 60,8 642037,78 173,68 0,09 8,0916 8,5 64,6 642037,78 153,85 0,08 8,5817 9,0 68,4 642037,78 137,23 0,07 9,0718 9,5 72,2 642037,78 123,16 0,06 9,5619 10,0 76,0 642037,78 111,16 0,06 10,0620 10,5 79,8 642037,78 100,82 0,05 10,5521 11,0 83,6 642037,78 91,86 0,05 11,0522 11,5 87,4 642037,78 84,05 0,04 11,5423 12,0 91,2 642037,78 77,19 0,04 12,04


`

No Y (cm) A (cm2) Q2 (cm3/dt) V2 (cm/dt) v2/2g E (cm) 1 1,0 7,6 935756,18 16200,76 8,26 9,262 1,5 11,4 935756,18 7200,34 3,67 5,173 2,0 15,2 935756,18 4050,19 2,06 4,064 2,5 19,0 935756,18 2592,12 1,32 3,825 3,0 22,8 935756,18 1800,08 0,92 3,926 3,5 26,6 935756,18 1322,51 0,67 4,177 4,0 30,4 935756,18 1012,55 0,52 4,528 4,5 34,2 935756,18 800,04 0,41 4,919 5,0 38,0 935756,18 648,03 0,33 5,33

10 5,5 41,8 935756,18 535,56 0,27 5,7711 6,0 45,6 935756,18 450,02 0,23 6,2312 6,5 49,4 935756,18 383,45 0,20 6,7013 7,0 53,2 935756,18 330,63 0,17 7,1714 7,5 57,0 935756,18 288,01 0,15 7,6515 8,0 60,8 935756,18 253,14 0,13 8,1316 8,5 64,6 935756,18 224,23 0,11 8,6117 9,0 68,4 935756,18 200,01 0,10 9,1018 9,5 72,2 935756,18 179,51 0,09 9,5919 10,0 76,0 935756,18 162,01 0,08 10,0820 10,5 79,8 935756,18 146,95 0,07 10,5721 11,0 83,6 935756,18 133,89 0,07 11,0722 11,5 87,4 935756,18 122,50 0,06 11,5623 12,0 91,2 935756,18 112,51 0,06 12,06


N Y (cm) A (cm2) Q2 (cm3/dt) V2 (cm/dt) v2/2g E (cm)

`

o 1 1,0 7,6 1444756,79 25013,10 12,75 13,752 1,5 11,4 1444756,79 11116,93 5,67 7,173 2,0 15,2 1444756,79 6253,28 3,19 5,194 2,5 19,0 1444756,79 4002,10 2,04 4,545 3,0 22,8 1444756,79 2779,23 1,42 4,426 3,5 26,6 1444756,79 2041,89 1,04 4,547 4,0 30,4 1444756,79 1563,32 0,80 4,808 4,5 34,2 1444756,79 1235,21 0,63 5,139 5,0 38,0 1444756,79 1000,52 0,51 5,51

10 5,5 41,8 1444756,79 826,88 0,42 5,9211 6,0 45,6 1444756,79 694,81 0,35 6,3512 6,5 49,4 1444756,79 592,03 0,30 6,8013 7,0 53,2 1444756,79 510,47 0,26 7,2614 7,5 57,0 1444756,79 444,68 0,23 7,7315 8,0 60,8 1444756,79 390,83 0,20 8,2016 8,5 64,6 1444756,79 346,20 0,18 8,6817 9,0 68,4 1444756,79 308,80 0,16 9,1618 9,5 72,2 1444756,79 277,15 0,14 9,6419 10,0 76,0 1444756,79 250,13 0,13 10,1320 10,5 79,8 1444756,79 226,88 0,12 10,6221 11,0 83,6 1444756,79 206,72 0,11 11,1122 11,5 87,4 1444756,79 189,13 0,10 11,6023 12,0 91,2 1444756,79 173,70 0,09 12,09


No Y (cm) A (cm2) Q2 (cm3/dt) V2 (cm/dt) v2/2g E (cm)

`

1 1,0 7,6 1701816,57 29463,58 15,02 16,022 1,5 11,4 1701816,57 13094,93 6,67 8,173 2,0 15,2 1701816,57 7365,90 3,75 5,754 2,5 19,0 1701816,57 4714,17 2,40 4,905 3,0 22,8 1701816,57 3273,73 1,67 4,676 3,5 26,6 1701816,57 2405,19 1,23 4,737 4,0 30,4 1701816,57 1841,47 0,94 4,948 4,5 34,2 1701816,57 1454,99 0,74 5,249 5,0 38,0 1701816,57 1178,54 0,60 5,60

10 5,5 41,8 1701816,57 974,00 0,50 6,0011 6,0 45,6 1701816,57 818,43 0,42 6,4212 6,5 49,4 1701816,57 697,36 0,36 6,8613 7,0 53,2 1701816,57 601,30 0,31 7,3114 7,5 57,0 1701816,57 523,80 0,27 7,7715 8,0 60,8 1701816,57 460,37 0,23 8,2316 8,5 64,6 1701816,57 407,80 0,21 8,7117 9,0 68,4 1701816,57 363,75 0,19 9,1918 9,5 72,2 1701816,57 326,47 0,17 9,6719 10,0 76,0 1701816,57 294,64 0,15 10,1520 10,5 79,8 1701816,57 267,24 0,14 10,6421 11,0 83,6 1701816,57 243,50 0,12 11,1222 11,5 87,4 1701816,57 222,79 0,11 11,6123 12,0 91,2 1701816,57 204,61 0,10 12,10

Grafik Energi Spesifik Q1, Q2, Q3, dan Q4

`

0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.00.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

Grafik Energi spesifik

Q1 Q2 Q3 Q4 E=Y

Y(cm)

E(c

m)

`

PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN

PERCOBAAN A

Energi pada setiap penampang merupakan total energi pada penampang itu yang

dihitung dengan menggunakan rumus:

E = H +

V 2

2 . g

Diagram energi spesifik diperoleh dari hubungan E dan H. Kedalaman aliran

dimana energi spesifik mencapai harga minimum untuk debit yang ditentukan disebut

dengan kedalaman kritis.

Berdasarkan grafik hubungan energi spesifik, dapat diketahui bahwa setiap debit

memiliki kedalaman kritis yang berbeda, dan kedalaman kritisnya bertambah sebanding

dengan pertambahan debit.

Faktor-faktor yang mempengaruhi bertambahnya ketinggian aliran pada energi

spesifik adalah:

Tinggi muka air

Kecepatan aliran

Dalam satu energi spesifik terdapat dua kedalaman yang berbeda, biasanya

disebut dengan kedalaman alternatif. Hal ini dapat terjadi karena adanya pengaruh dari

dua jenis aliran yang berbeda. Kedalaman yang pertama terjadi pada jenis aliran sub

kritis. Dan kedalaman yang kedua terjadi pada jenis aliran super kritis.

Aliran berupa sub kritis pada saat kedalamannya lebih besar, dan aliran berupa

super kritis pada saat kedalamannya lebih kecil.

Berdasarkan grafik hubungan Eo dengan Yo dapat dilihat bahwa nilai Eo

bergantung pada besar bukaan pintu (Yg dan Yo). Sedangkan nilai Yo sendiri

dipengaruhi oleh Yg dan Q. jika nilai Yg kecil, maka nilai Yo besar, Q bernilai kecil,

sedangkan nilai Eo semakin bertambah besar. Hal ini menunjukkan bahwa Yo

berbanding lurus dengan Eo.

Berdasarkan grafik hubungan E1 dan Y1 dapat dilihat bahwa jika Y1 bernilai

rendah maka energi yang menahan lajunya semakin besar, sehingga mengakibatkan

bertambah besarnya nilai E1 dan semakin kecilnya nilai Q. Besarnya nilai E1 ini

dipengaruhi oleh adanya gaya yang bertolakan dengan arah aliran air pada saluran.

Semakin bertambah besar tinggi bukaan pintu, maka Y1 semakin besar, sehingga energi

`

yang menahan aliran air semakin kecil yang mengakibatkan nilai E1 kecil dan Q

bertambah besar. Bila tinggi bukaan pintu hampir setinggi muka air normal, maka akan

terjadi E minimum.

Pada percobaan kali ini perhitungan dilakukan dengan menggunakan dua

perhitungan. Perhitungan yang pertama menggunakan parameter debit sedangkan yang

kedua menggunakan peremeter kecepatan yang diukur dengan tabung pitot. Hal ini

terjadi karena dalam pengambilan data dengan menggunakan parameter debit terdapat

kesalahan dari mahasiswa, sehingga perlu dilakukan perhitungan dengan menggunakan

tabung pitot. Tetapi sebenarnya perhitungan dengan tabung pitot hanya digunakan

sebagai pengontrol saja.

Berdasarkan tabel perbandingan Y1 amatan dengan Y1 hitungan baik yang

dilakukan dengan perhitungan debit maupun perhitungan kecepatan dengan tabung

pitot, ternyata terdapat perbedaan yang cukup mencolok. Hal ini terjadi karena adanya

kesalahan pada saat pengambilan data. Seharusnya Y1 amatan dengan Y1 hitungan

tidak akan berbeda jauh jika pengambilan data dilakukan dengan baik dan benar,

meskipun perhitungannya dilakukan dengan menggunakan dua cara.

Berdasarkan tabel kondisi aliran pada Yo dapat dilihat bahwa baik perhitungan

berdasarkan debit maupun berdasarkan tabung pitot diperoleh kondisi aliran yang sama

yaitu sub kritis. Sedangkan pada tabel kondisi aliran pada Y1 terdapat perbedaan yang

sangat mencolok. Pada perhitungan dengan menggunakan parameter debit hanya pada

debit yang pertama aliran berupa super kritis sedangkan untuk debit-debit selanjutnya

aliran berupa sub kritis. Sehingga hal ini berpengaruh pada grafik hubungan E1 dengan

Y1, dimana gambar grafik tidak lagi berupa garis lurus tetapi, berupa garis turun naik.

Sedang pada perhitungan dengan menggunakan tabung pitot kondisi alirannya adalah

sama untuk semua debit yaitu super kritis. Kondisi inilah yang sebenarnya sesuai

dengan teori yang ada.

Pada perhitungan kedalaman kritis dengan menggunakan tabung pitot terdapat

kesalahan. Hal ini terjadi karena adanya salah pembacaan pada tabung pitot sehingga

menyebabkan nilai kedalaman kritis berdasarkan perhitungan sangat besar dan melebihi

tinggi air yang sebenarnya.

Pada grafik energi spesifik hanya dibuat satu perhitungan saja yaitu dengan

menggunakan perhitungan debit karena untuk perhitungan dengan menggunakan tabung

pitot mengalami kesulitan pada penentuan energinya.

`

Tujuan dan implementasi teori praktikum

Penggunaan Penurunan energi spesifik dan kedalaman kritis adalah untuk mengetahui kondisi aliran suatu saluran yang terdiri aliran sub kritis, kritis dan super kritis sehingga kita dapat merencanakan suatu saluran dengan kedalaman alternatif.

`

PERCOBAAN B : DEBIT ALIRAN YANG MELALUI “SLUICE GATE”

1. Teori Dasar

Pengaliran air dibawah “Sluice Gate” mempunyai dua kondisi, yaitu

pengaliran bebas (free flow) dan pengaliran tenggelam (submerged flow). Kondisi

pengaliran bebas dicapai bila aliran didepan pintu adalah subkritis dan dibelakang

pintu adalah super kritis. Untuk kondisi pengaliran tenggelam akan dicapai apabila

kedalam air dibelakang pintu Y1 > Cc . Yg , dalam hal ini Cc = koefisien kontraksi dan

Yg = tinggi bukaan pintu.

a. Pengaliran bebas :

Q = Cd . b . Yg √ 2g ( y0 − Cc . Y g )……………………………………(B.1)

dengan :

Q = debit yang melalui pintu (m3/dt)

Cd = koefisien debit

b = percepatan gravitasi (m/dt)

Yg = tinggi bukaan pintu (m)

Y0 = tinggi muka air dihulu (m)

Cc = koefisien kontraksi = 0,61

b. Pengaliran Tenggelam :

Q = Cd . b . Yg √ 2g ( y0 − Y 1 )……………..…………………………(B.2)

Dalam hal ini Y1 adalah kedalam air di hilir pintu.

Menurut Henry H.R, keragaman nilai Cd dengan Yg/Y0 adalah sebagai berikut :

Yg/Yo 0,000 0,105 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,600 0,700

Cd 0,610 0,600 0,600 0,605 0,605 0,607 0,620 0,640 0,660

Keragaman nilai Cc dengan Yg/Yo menurut T.Brooke Benjamin adalah sebagai

berikut :

Yg/Yo 0,000 0,100 0,200 0,30 0,400 0,500

`

0

Cc 0,611 0,606 0,602 0,60

0

0,598 0,598

2. Peralatan Yang digunakan

a. Saluran terbuka

b. Meteran taraf

c. Tabung pilot

d. pintu tegak (Sluice Gate)

3. Cara Kerja

a. Siapkan peralatan dan pastikan posisi saluran terbuka horizontal dan posisi pintu

tegak lurus dasar saluran.

b. Aturlah tinggi bukaan pitu (Yg)= 12,17,22,27 mm dari dasar saluran sebagai

tinggi bukaan awal percobaan.

c. Nyalakan motor listrik dan kemudian buka katub pemasukan agar air mengalir

dalam saluran.

d. Aturlah tinggi muka air di hulu pintu (Yo)= 110,100,90,80,mm, dan pastikan

dalam keadaan konstan.

e. Pada ketinggian Yo dalam butir (d), ukur dan catat Q,Y1 dan Ho.

f. Naikkan tinggi bukaan pintu (Yg) sampai mencapai ketinggian maksimum = 27

mm dengan setiap interval kenaikan = 5 mm. Dalam hal ini ketinggian Y

nilainya dipertahankan seperti dalam butir (d).

Y0

V0

H0 atau E0

Yg

Garis Head Total

H1 atau E1

Y1

v 0

2 g

Q

V12

2g

`

g. Setiap kali menngadakan perubahan tinggi bukaan pintu (Yg), ukur dan catat Q,

Y1, dan Ho.

h. Ulangi prosedur diatas dengan aliran yang konstan, tetapi dengan Yo bervariasi (

minimum 5 variasi

4. Tabulasi Data dan Hasil Hitungan

No Yg Yo Y1 Q Ao A1 Uo U1 Ho H1

a. Hitung nilai Cd untuk setiap nilai Q.

b. Gambar grafik antara Cd dengan Yg/Yo untuk Yo tetap dan Yg/Yo untuk Q

yang tetap.

5. Arahan Pembahasan dan Kesimpulan.

a. Jelaskan apa pengaruh dari nilai Yo dan Q terhadap nilai Cd ?

b. Parameter apa yang paling berpengaruh terhadap nilai Cd ?

c. Bandingkan nilai Cd hasil percobaan dengan penelitian Henry H.R !

d. Apakah nilai Cc selalu konstan 0,61 ?

`

PENGOLAHAN DATA

Data Percobaan B

NoYg Yo Y1 Y3

(m) (m) (m) (m)1 0.014 0.110 0.0110 0.05002 0.018 0.097 0.0150 0.05103 0.022 0.062 0.0250 0.05304 0.026 0.036 0.0300 0.0400


h k Q

(m) (m^3/dt)

0.050 1.4330.00080

1

0.058 1.4230.00115

3

0.063 1.4180.00141

2

0.068 1.4130.00170

4

Dengan :

b = 0.5 m

Y0

V0

H0 atau E0

Yg

Garis Head Total

H1 atau E1

Y1

v 0

2 g

Q

V12

2g

`

D = 0.19 m

b saluran = 0.076 m



= 1 .3533 + 0 . 004

h+0 . 167(8 . 4+12

√D ) x ( hB

−0. 09)2

= 1 .3533 + 0 . 004

0 . 050+0 . 167(8 . 4+12

√0 .19 ) x( 0. 050 . 076

−0. 09)2

= 1.433


= k x h(5/2)

= 1.433 x 0.050(5/2)

= 0.0008 m3/dt

Tabel tinggi air pada tabung pitot

No ho h1

(m) (m)

1 0.035 0.092 0.02 0.08

3 0.016 0.0374 0.021 0.011

Dengan :H0 = beda tinggi rata-rata pada tabung pitot pada hilir pintuH1 = beda tinggi rata-rata pada tabung pitot pada hilir loncatan


No Vo V1

(m/dt) (m/dt)1 0,828674 1,3288342 0,626418 1,252837

3 0,560286 0,8520214 0,641888 0,464564

Vo = kecepatan sebelum pintu

= √2 gho

= √2x 9 . 81 x 0 .035

`

= 0,82867 (m/dt)V1 = kecepatan sesudah pintu

= √2 gh 1

= √2x 9 . 81 x 0 .09= 1,32883 (m/dt)

Perhitungan nilai Cd dengan Y0 berubah dan Q tetap

No

Q Yg Yo Y1

Yg/Yo Cc Cc*Yg Pengaliran Cd

(m3/dt) (m) (m) (m) [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9]

10,0008

0 0,0140,11

00,01

2 0,127 0,6060,00848

4 Tenggelam 0,534

20,0008

0 0,0180,11

00,01

4 0,164 0,6020,01083

6 Tenggelam 0,420

30,0008

0 0,0220,11

00,01

7 0,200 0,6 0,0132 Tenggelam 0,355

40,0008

0 0,0260,11

00,01

9 0,236 0,5980,01554

8 Tenggelam 0,303

Yg = Tinggi Bukaan Pintu Slice Gate (Data)

Y0 = Tinggi Muka Air Hulu (Data)

Y1 = Tinggi Muka Air Hilir (Data)

Cd = Interpolasi Dari Tabel Henry A.R

= ([Q]/(b*[Yg]*(2*g*([Yo]-[Cc x Yg])0.5)

= (0.00080/(0.076*[0.014]*(2*9.81*([0.110]-[ 0.008484])0.5)

= 0.534

Cc = Interpolasi Dari Tabel Brooke Benjamin

Q = Debit Rata – Rata

b = Lebar Saluran

Cd = Koefisien Debit Hasil Perhitungan

Pengaliran = Bila :Y1>Cc*Yg = Tenggelam

Bila :Y1<Cc*Yg = Bebas

`

Grafik Antara Cd Dengan Yg/Y0 Untuk Setiap Q Tetap

No Yg/Yo Cd1 0,127 0,534

2 0,164 0,420

3 0,200 0,355

4 0,236 0,303

0.120 0.140 0.160 0.180 0.200 0.220 0.240 0.260

0.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

Grafik Hubungan antara Yg/Yo dengan Cd dengan Yo berubah dan Q tetap


Yg/Yo

Cd

Perhitungan Nilai Cd dengan Y0 tetap dan Q berubah

No Q Yg Yo Y1

Yg/Yo Cc Cc*Yg Pengaliran Cd

(m3/dt) (m) (m) (m) [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9]1 0,0008 0,01 0,110 0,011 0,127 0,606 0,008484 Tenggela 0,534

`

0 4 0 m

20,0011

50,01

8 0,0970,015

0 0,186 0,602 0,010836Tenggela

m 0,648

30,0014

10,02

2 0,0620,025

0 0,355 0,6020,0132404

8Tenggela

m 0,991

40,0017

00,02

6 0,0360,030

0 0,722 0,600 0,0156Tenggela

m 2,514

Yg = Tinggi Bukaan Pintu Slice Gate (Data)

Y0 = Tinggi Muka Air Hulu (Data)

Y1 = Tinggi Muka Air Hilir (Data)

Cd = Interpolasi Dari Tabel Hendry A.R

= (Q]/(b*[Yg]*(2*g*([Yo]-[Cc x Yg])0.5)

= (0.00080/(0.078*[0.014]*(2*9.81*([0.110]-[ 0.008484])0.5)

= 0.534

Cc = Interpolasi Dari Tabel Brooke Benjamin

Q = Debit Rata – Rata

b = Lebar Saluran

Cd = Koefisien Debit Hasil Perhitungan

Pengaliran = Bila :Y1>Cc*Yg = Tenggelam

Bila :Y1<Cc*Yg = Bebas

Grafik Antara Cd Dengan Yg/Y0 Untuk Setiap Q Tetap

No Yg/Yo Cd1 0,127 0,534

2 0,186 0,648

3 0,355 0,991

4 0,722 2,514

`

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000



Yg/Yo

Cd

KESIMPULAN DAN PEMBAHASAN

HASIL PERCOBAAN B

1. Kesimpulan hubungan Yg/Yo terhadap nilai Cd

a. Untuk Yo tetap

Nilai Cd akan semakin besar apabila Q semakin besar

Nilai Cd dipengaruhi oleh tinggi muka air di hulu (Yo), dimana semakin

besar Yg/Yo maka akan diperoleh nilai Cd yang semakin kecil.

b. Untuk Q tetap

Nilai Cd akan semakin kecil jika nilai Yo semakin kecil. Pada kedua

hubungan antara Yg/Yo dengan Cd didapatkan pola yang hampir sama,

hal ini disebabkan karena variasi Yg yang sama baik untuk Yo tetap dan

Q tetap.

2. Parameter yang paling berpengaruh terhadap nilai Cd, antara lain :

Tinggi bukaan pintu (Yg)

`

Ketinggian muka air dihulu (Yo)

Debit aliran (Q)

Hal ini sesuai dengan rumus Cd, yaitu :

a. Untuk pengaliran bebas :

Cd =

Q

b×Yg √2×g (Y o−Cc .Yg )

a. Untuk pengaliran tenggelam :

Cd =

Q

b×Yg √2×g (Y o−.Y 1)

Keterangan :

Q = debit yang melalui pintu ( cm3/dt )


b = lebar saluran ( 7,8 cm )

g = percepatan gravitasi ( 9,81 m2/dt )

Yg = tinggi bukaan pintu ( m )

Yo = tinggi muka air di hulu ( m )

Cc = koefisien kontraksi

Dari rumus tersebut diatas dapat diketahui bahwa dengan berubahnya nilai Yo

dan Yg akan berpengaruh pada nilai Y1 dan secara langsung akan berpengaruh

pada nilai Q yang pada akhirnya mempengaruhi nilai Cd.

Jika nilai Q besar, maka nilai Cd akan besar dan sebaliknya jika

nilai Q kecil, nilai Cd pun akan kecil.

3. Perbandingan nilai Cd hasil perhitungan dengan penelitian Henry H.R

Nilai Cc di hitung berdasarkan pada tabel keseragaman nilai Cc dengan Yg/Yo

menurut T. Brooke Benjamin yaitu :

Yg/Yo 0,000 0,105 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,600 0,700

Cd 0,610 0,600 0,600 0,605 0,605 0,607 0,620 0,640 0,660

Dari perbandingan tersebut diatas ternyata nilai Cd hasil perhitungan dengan nilai

Cd Henry sedikit berbeda.

Hal ini kemungkinan disebabkan karena :

`

Faktor ketelitian.

Faktor kesabaran sewaktu melakukan percobaan.

Faktor keterbatasan waktu.

4. Penyebab nilai Cc tidak selalu konstan = 0,61 , yaitu :

Karena nilai Cc tidak tergantung pada nilai Yg (tinggi bukaan pintu) dan

Yo (tinggi muka air dihulu)

Nilai Cc di hitung berdasarkan pada tabel keseragaman nilai Cc dengan Yg/Yo

menurut T. Brooke Benjamin yaitu :

Yg/Yo 0,1071 0,1667 0.2500 0,3750 0,5833

Cc 0,6060 0,6033 0,5995 0,5939 0,5845

Jika nilai Yg/Yo telah didapatkan maka nilai Cc dapat diketahui dengan cara

interpolasi.


Penggunaan debit aliran yang melalui sluice gate adalah untuk mengatur pintu

saluran air yang disesuaikan oleh debit yang masuk agar kecepatan aliran terjaga

sehingga bangunan air tidak rusak.

`

PERCOBAAN C : LONCATAN HIDRAULIK

1. Teori Dasar

Dalam percobaan “Sluice Gate” ini pengaliran diatur sampai dihasilkan

kondisi aliran berubah secara cepat (rapid flow). Dengan demikian, pada bagian hilir

pintu terbentuk loncatan air.

Perbandingan kehilangan tinggi ( ∆H ) dengan kedalaman sebelum

loncatan (Yg) drumuskan seperti berikut :

ΔHY g =

(Y b

Y g

−1)4Y b

Y g …………………………………………….(C.1)

Dalam hal ini Yb adalah kedalaman air setelah loncatan hidrolik. Gaya

aliran pada suatu penampang dalam saluran terbuka dirumuskan seperti berikut :

`

F =

ρ gby 2

2+ ρQ2

by …………………………………………….(C.2)

Dengan :

F : gaya aliran (N )

ρ : rapat massa ar ( Kg /m3 )

b : lebar saluran ( m )

y : kedalaman aliran ( m )

Q : debit aliran ( m3/dt )

g : percepatan gravitasi ( m/dt2 )

2. Peralatan Yang Digunakan

a. Saluran terbuka

b. Meteran taraf

c. Tabung pitot

d. Pintu tegak ( sluice gate )

3. Cara kerja

a. Siapkan peralatan dan pastikan posisi saluran terbuka horisontal dan posisi pintu

tegak lurus dasar saluran.

b. Nyalakan motor listrik dan kemudian buka katub pemasukan agar air mengalir

dalam saluran.

c. Aturlah tinggi muka air di ulu pintu ( Yo ) = 110,100,90,80,mm dengan ( Yg ) =

12,17,22,27 mm, dan pastikan dalam kondisi konstan.

d. Aturlah tinggi bukaan pintu ( Yg ) sampai membentuk loncatan hidroulik di

tengah-tengah antara pintu dan tail gate.

e. Ukur dan catat nilai Y1,Y2, H1, H2, dan Q

f. Ulangi prosedur di atas dengan Yo dan Yg bervariasi ( minimum 5 variasi ).

Perhatikan pada loncatan kecil, air tidak bergolak tetapi membentuk gelombang

tegak yang mulus ( loncatan tidak bergelombang ).

No Yg Yo Y1 Y3 Q A1 A3 U1 U3 H1 H3 H / Y1

`

4. Tabulasi Data dan Hasil Perhitungan

a. Hitung gaya aliran pada kedua sisi loncatan ( Fa dan Fb )

b. Hitung U1 dan gambar grafik hubungan antara U12/g . Y1 dan Y3/Y1.

c. Hitung H/Y1 Dan gambar grafik hubungan antara H/Y1 dan Y3/Y1.

d. Hitung Yc dan ujilah apakah Y1Yc Y3.

5. Arahan pembahasan dan kesimpulan.

a. Apakah gaya aliran pada kedua sisi loncatan sama ?

b. Apakah kurva energi spesifik menunjukkan kehilangan sebanding dengan

H/Yc ?

c. Sarankan suatu aplikasi loncatan hidroulik yang mana energi masih dalam batas

toleransi, dan kemana energi tersebut berpindah ?

Catatan Khusus :

a. Maksimum bukaan pintu ( Yg ) adalah 60 mm

b. Nilai setiap parameter percobaan yang belum terisi di tentukan oleh asisten

masing-masing.

`

PENGOLAHAN DATA

Data Percobaan C

NoYg Yo Y1 Y3

(m) (m) (m) (m)1 0,014 0,110 0,0110 0,05002 0,018 0,097 0,0150 0,05103 0,022 0,062 0,0250 0,05304 0,026 0,036 0,0300 0,0550

Data Tinggi air pada Loncatan hidrolis

NoJarak loncatan Ya Yb

(cm) (m) (m)1 108 0,024 0,0492 44 0,03 0,0533 16 0,025 0,0554 4 0,035 0,045


h K Q(m) (m^3/dt)

0,050 1,433 0,000800,058 1,423 0,001150,063 1,418 0,001410,068 1,413 0,00170

Dengan :



= 1 .3533 + 0 . 004

h+0 . 167(8 . 4+12

√D ) x ( hB

−0. 09)2

= 1 .3533 + 0 . 004

0 . 050+0 . 167(8 . 4+12

√0 .19 ) x( 0. 050 . 076

−0. 09)2

= 1.433



`

= k x h(5/2)

= 1.433 x 0.050(5/2)

= 0.0008 m3/dt

Tabel Tinggi Air Pada Tabung PitotNo H1 H3

(m) (m)

1 0,09 0,1502 0,08 0,110

3 0,037 0,0504 0,011 0,025


No V1 V3 (m/dt) (m/dt)1 1,329 1,7162 1,253 1,469

3 0,852 0,9904 0,465 0,700

Dengan :h1 = beda tinggi rata-rata pada tabung pitot pada hilir pintuh3 = beda tinggi rata-rata pada tabung pitot pada hilir loncatan

V1 = kecepatan sesudah pintu

= √2 gh 1

= √2x 9 . 81 x 0 .09= 1,329 (m/dt)

V3 = kecepatan pada section 3

= √2 gh 3

= √2x 9 . 81 x 0 .150= 1,716 (m/dt)

`

Tabel Perhitungan Loncatan Hidrolik

No

Yg Yo Y1 Y3 Q V1 V3 V12/2g V3

2/2g H1 H3

(m) (m) (m) (m) (m) (m/dt)(m/dt) (m) (m) (m) (m)

[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11]

10,01

4 0,110 0,0110 0,0500 0,00080 1,329 1,716 0,09 0,15000 0,1010 0,2000

20,01

8 0,097 0,0150 0,0510 0,00115 1,253 1,469 0,08 0,11000 0,0950 0,1610

30,02

2 0,062 0,0250 0,0530 0,00141 0,852 0,990 0,037 0,05000 0,0620 0,1030

40,02

6 0,036 0,0300 0,0550 0,00170 0,465 0,700 0,011 0,02500 0,0410 0,0800

Dengan :

Yg : tinggi bukaan pintu

Yo : tinggi muka air di hulu pintu

Y1 : tinggi muka air di hilir pintu

Y3 : tinggi muka air pada section 3

V1 : kecepatan di hilir pintu

V3 : kecepatan di section 3

H1 : tinggi energi di hilir pintu

= [V12/2g]+[ Y1]

=0,09+0,0110

=0,1010

H3 : tinggi energi di section 3

= [V32/2g]+[ Y3]

=0,15000+0,0500=0,2000

`

Perhitungan Gaya Aliran

No

Q Ya Fa Yb Fb Yb/Ya

(m3/dt) (m) (dyne) (m) (dyne) [1] [2] [3] [4] [5] [6]

1 0,00080 0,024 0,00057 0,049 0,00107 2,0422 0,00115 0,03 0,00092 0,053 0,00138 1,7673 0,00141 0,025 0,00128 0,055 0,00160 2,2004 0,00170 0,035 0,00155 0,045 0,00160 1,286

Dengan :

Q : Debit aliran ( data )

b : Lebar Saluran ( data )

: masa jenis air ( data )

g : percepatan gravitasi ( data )

Ya : kedalaman air sebelum loncatan ( data )

Yb : kedalaman air setelah loncatan ( data )

Fa : gaya aliran sebelum loncatan

= (g*0.078*[Ya]2)/2)+(⌠([Q]2)/b*[Ya])

=(9,81*0.078*[0,024]2)/2)+(⌠([ 0,00080]2)/0.076*[0,024])

=0,00057 dyne

Fb : gaya aliran air setelah loncatan

= (g*0.078*[Yb]2)/2)+(⌠([Q]2)/0.078*[Yb])

=(9,81*0.078*[0,049]2)/2)+(⌠([ 0,00080]2)/0.076*[0,049])

=0,00107 dyne

`

Perhitungan Hubungan Antara V12/g.Y1 dan Y3/Y1

V1 V12/(gY1) Y3/Y1

(m/dt) (m)

1,329 16,3636 4,5455

1,253 10,6667 3,4000

0,852 2,9600 2,1200

0,465 0,7333 1,3333

1.5000 2.0000 2.5000 3.0000 3.5000 4.0000 4.5000 5.0000

0.0000

2.0000

4.0000

6.0000

8.0000

10.0000

12.0000

14.0000

16.0000

18.0000

Grafik Hubungan antara (V1^2)/(g*Y1) dan Y3/Y1

Grafik Hubungan antara (V1^2)/(g*Y1) dan Y3/Y1

Y3/Y1

(v1

^2

)/(g

*Y1

)

`

Perhitungan hubungan antara H/Y1 dan Y3/Y1

No

Yg Yb Y1 Y3 Y3/Y1 ∆H ∆H/Y1(m) (m) (m) (m) (m) [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]

1 0,014 0,049 0,0110 0,0500 4,5455 0,0990 9,0000

2 0,018 0,053 0,0150 0,0510 3,4000 0,0660 4,4000

3 0,022 0,055 0,0250 0,0530 2,1200 0,0410 1,6400

4 0,026 0,045 0,0300 0,0550 1,8333 0,0390 1,3000

Dengan :

Yg : tinggi bukaan pintu

Yo : tinggi muka air di hulu pintu



H : kehilangan energi

= H3-H1

= 0,2000-0,1010

= 0,0990

`

Hubungn antara ΔH/Y1 dan Y3/Y1

ΔH ∆H/Y1 Y3/Y1

0,0990 9,0000 4,54550,0660 4,4000 3,40000,0410 1,6400 2,12000,0390 1,3000 1,8333

1.5000 2.0000 2.5000 3.0000 3.5000 4.0000 4.5000 5.0000

0.0000

2.0000

4.0000

6.0000

8.0000

10.0000



Y3/Y1

AH

/Y1

`

Perbandingan Harga Y1<Yc<Y3

No Q b Y1 Yc Y3

Hidrolic Jump

(m3/dt) (m) (m) (m) (m) 1 0,00080 0,076 0,0110 0,0225 0,0500 Benar2 0,00115 0,076 0,0150 0,0286 0,0510 Benar3 0,00141 0,076 0,0250 0,0328 0,0530 Benar4 0,00170 0,076 0,0300 0,0371 0,0550 Benar

Dengan :

Q : Debit aliran ( data ) Benar = terjadi loncatan hidrolis

b : Lebar Saluran ( data )

q : debit persauan lebar



Yc : kedalaman kritis

=( [q]2/g)1/3

=( [0,0105]2/9.81)1/3

= 0,0225 m

Mencari nilai Ec

No

Q Y1 b q Yc ΔH ∆H/Yc V1 V12/2g Ec

(m3/dt) (m) (m) (m2/dt) (m) (m/dt) (m) [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10]

10,0008

0 0,0110

0,076 0,0105

0,0225

0,0990 4,4077 1,329

0,0900 4,4977

20,0011

5 0,0150

0,076 0,0152

0,0286

0,0660 2,3060 1,253

0,0800 2,3860

30,0014

1 0,0250

0,076 0,0186

0,0328

0,0410 1,2511 0,852

0,0370 1,2881

40,0017

0 0,0300

0,076 0,0224

0,0371

0,0390 1,0499 0,465

0,0110 1,0609

Hubungan Antara Ec Dan ∆H/Y

No Ec ∆H/Yc1 4,4977 4,40772 2,3860 2,30603 1,2881 1,25114 1,0609 1,0499

`

0.0000 1.0000 2.0000 3.0000 4.0000 5.0000

0.0000

0.5000

1.0000

1.5000

2.0000

2.5000

3.0000

3.5000

4.0000

4.5000

5.0000



∆H/Yc

Ec

`


PERCOBAAN C

Seperti pada perhitungan percobaan-percobaan sebelumnya, perhitungan pada

percobaan kali ini juga dilakukan dengan menggunakan dua macam perhitungan.

Perhitungan yang pertama menggunakan parameter debit dan menggunakan parameter

kecepatan yang diperoleh melalui perhitungan tabung pitot.

Dari hasil percobaan gaya aliran pada kedua sisi loncatan tidak sama karena

adanya pengaruh kedalaman air sebelum dan sesudah loncatan hidrolik tidak sama serta

pengaruh debit yang ada.

Loncatan hidrolik terjadi bila ada perubahan sifat aliran dari super kritis menjadi

sub kritis. Dalam loncatan hidrolis terjadi kenaikan permukaan air secara tiba-tiba dan

kehilangan energi yang besar. Pada loncatan kecil air tidak bergolak tetapi membentuk

gelombang tegak yang mulus (loncatan tidak bergelombang). Pusaran turbulen yang

terbentuk pada loncatan menarik energi dari aliran utama pusaran tersebut terpecah

menjadi aliran yang lebih kecil sampai mengalir ke hilir, energi direndam ke dalam

panas melalui pusaran-pusaran kecil yang selanjutnya naik karena pecahnya jumlah

gelombang pada permukaan. Udara ini diangkut ke hilir dan terlepas dalam bentuk

gelembung udara yang disebabkan oleh daya apung.

Loncatan hidrolik yang terjadi pada dasar saluran horisontal terdiri dari beberapa

tipe yang berbeda-beda. Sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Biro Reklamasi

Amerika Serikat, tipe-tipe tersebut dapat dibedakan berdasarkan bilangan Froude.

Untuk F = 1, aliran kritis, sehingga tidak dapat terbentuk loncatan.

Untuk F = 1 sampai 1,7; terjadi ombak pada permukaan air, dan loncatan yang

terjadi dinamakan loncatan berombak.

Untuk F = 1,7 sampai 2,5 terbentuk rangkaian gulungan ombak pada permukaan

loncatan, tetapi permukaan air di hilir tetap halus. Secara keseluruhan kecepatannya

seragam, dan rugi-rugi energinya kecil. Loncatan ini dinamakan loncatan lemah.

Untuk F = 2,5 sampai 4,5 terdapat semburan berosilasi menyertai dasar loncatan

bergerak ke permukaan dan kembali lagi tanpa perioda tertentu. Loncatan ini

dinamakan loncatan berosilasi.

Untuk F = 4,5 sampai 9,0 ; pada ujung-ujung permukaan hilir akan bergulung dan

titik dimana kecepatan semburannya tinggi cenderung memisahkan diri dari aliran.

Loncatan ini dinamakan loncatan tetap.

`

Untuk F = 9 dan yang lebih besar; kecepatan semburan yang tinggi akan

memisahkan hempasan gelombang gulung dari permukaan loncatan, menimbulkan

gelombang-gelombang hilir, jika permukaannya kasar akan mempengaruhi

gelombang yang terjadi. Loncatan ini dinamakan loncatan kuat.

Adanya loncatan hidrolik dapat mengakibatkan kecepatan aliran turun, dan

tinggi tekan naik. Sehingga dapat dimanfaatkan untuk berbagai macam aplikasi,

diantaranya:

Sebagai peredam energi pada bendungan saluran dan struktur hidrolis yang lain

untuk mencegah pengikisan struktur di bagian hulu.

Untuk menaikkan kembali tinggi energi / permukaan air pada daerah hilir saluran

pengukur, dan juga menjaga agar permukaan air saluran irigasi tetap tinggi.

Untuk memperbesar tekanan pada lapis bendung, sehingga memperkecil tekanan

angkat pada struktur tembok, dengan memperbesar kedalaman air pada lapis

bendung.

Untuk menunjukkan kondisi-kondisi aliran tertentu, misalnya adanya aliran super

kritis.

Pada grafik hubungan Y3/Y1 dengan Fr menunjukkan hubungan antara

kedalaman sebelum loncatan dan setelah loncatan yang biasanya dinamakan kedalaman

konyugasi. Dan persamaanya dapat ditulis:

Y 3

Y 1 =

12

(√ 1 + 8 F2 − 1 )

Panjang loncatan dapat didefinisikan sebagai jarak antara permukaan dengan

loncatan hidrolis sampai suatu titik pada pemukaan gulungan ombak yang segera

menuju ke hilir. Panjang loncatan sulit ditentukan secara teoritis, tetapi telah diselidiki

dengan cara percobaan dan diperoleh persamaan:

L = A(hb – ha)

dimana nilai A bervariasi antara 5,0 sampai dengan 6,9. Tetapi pada tabel perhitungan

diperoleh nilai A perhitungan ternyata tidak sesuai dengan nilai A teoritis. Hal ini

terjadi karena adanya kesalahan pada saat pengambilan data pada saat praktikum.

Salah satu karakteristik dasar loncatan hidrolik adsalah rugi-rugi energi yang

biasanya dinyatakan dengan H. Rugi-rugi energi pada loncatan adalah sama dengan

perbedaan energi spesifik sebelum loncatan dan sesudah loncatan. Perbandingan H/H1

dinamakan rugi-rugi relatif. Karena rugi-rugi relatif merupakan fungsi dari Fr maka

dapat dibuat grafik hubungan anatra H/H1 dengan Fr.

`

Berdasarkan tabel jenis loncatan dapat diliht bahwa jenis loncatan yang dihitung

dengan menggunakan perhitungan debit ternyata tidak sesuai dengan amatan, hal ini

terjadi karena adanya kesalahan pengambilan data, sehingga dilakukan perhitungan

dengan menggunakan perhitungan kecepatan yang diperoleh dari tabung pitot dan

didapat beberapa jenis loncatan yang diklasifikasikan sesuai dengan toeri maupun

amatan.

Pada perhitungan H dengan menggunakan perhitungan debit terdapat

kesalahan data yang menyebabkan nilai H negatif, secara teori hal ini tidak mungkin,

sehingga dilakukan perhitungan dengan menggunakan kecepatan yang diperoleh dari

tabung pitot.

Secara teori, kurva energi spesifik menunjukkan kehilangan berbanding terbalik

dengan H/Yc, tetapi pada perhitungannya tidak sesuai, hal ini terjadi karena adanya

kesalahan pengambilan data.

Dari tabel perbandingan nilai Y1, Yc, dan Y3, ternyata didapat bahwa nilai Y1,

Yc, dan Y3 tidak memenuhi Y1 < Yc < Y3, baik yang dihitung dengan menggunakan

debit maupun dengan tabung pitot. Hal ini terjadi karena adanya kesalahan pengambilan

data pada saat praktik.


Penggunaan loncatan hidrolik adalah untuk peredam energi dibawah pelimpah,

waduk, pintu air, dan lain-lain. Hal ini untuk menghindari konstruksi agar aman

terhadap bahaya gerusan air di hilir saluran. Selain itu juga untuk menaikkan muka air

dihilir agar kebutuhan tinggi tekan pengaliran dalam saluran tersedia. Dan yang terakhir

adalah untuk menambah muatan air pada lantai lindung (apron).

`

PERCOBAAN II

“ BROAD-CRESTED WEIR ”

1. Teori dasar

Pada kondisi aliran di hilir “broad-crested weir” tidak mengalami

”obstraction”, hal ini menunjukkan bahwa kondisi aliran diatas weir adalah

maksimum. Dalam kondisi demikian aliran kritis terjadi diatas weir, sehingga dapat

dipakai sebagai dasar mengukur energi spesifik. Bila kecepatan di hulu weir kecil,

maka nilai tinggi kecepatannya (U2/2g) dapat diabaikan dan energi spesifik diatas

wier adalah E ¿ H.

Dengan memperhatikan persamaan (A.4) dalam percobaan A, maka untuk

“broad-crester weir” didalam saluran dengan penampang segi empat, berlaku :

q=g1/2 .Yc3/ 2=g1/2 .[2 E3 ]

3/2

≈g1/2 [2 H3 ]

3 /2

atau

Q=b .g1/2 [ 2 H3 ]

3/2

≈1.705 . b. H3/2

Secara umum rumus pengaliran diatas “broad-crested weir” di tulis :

Q=Cd .b . H3/2

dengan :

Q = debit yang melalui weir (m3/det)

b = lebar weir (m)

H = tinggi air diatas weir (m), dan


2. Peralatan

a. Saluran terbuka

b. Meteran taraf

c. Tabung pitot

d. Bendung ambang lebar (Broad-crested weir)

`

3. Cara kerja :

a. Peralatan disiapkan terlebih dahulu, posisi saluran dipastikan dalam keadaan

terbuka dan ambang lebar horizontal dalam keadaan terbendung.

b. Air dialirkan secara perlahan-lahan sampai melimpah sedikit di atas weir dan

setelah itu aliran air dihentikan.

c. Ketinggian air dihulu weir diukur dan dicatat sebagai data batas permukaannya .

d. Air diairkan kembali untuk mendapatkan ketinggian H tertentu diatas weir, dan

kemudian aliran air dinaikkan untuk mendapatkan data H yang lain sebanyak 4

kali dengan interval kenaikan (Δ H) = 10mm.

e. Pada setiap langkah percobaan nilai H, Q, Yu, Yc, dan L (panjang

pengempangan) diukur dan dicatat.

f. Pada setiap pengaliran profil aliran diatas weir harus diamati secara cermat.

V

o2

2 g L

-----------------------------------------------------------------

H Vc2

2 g

Eu Yu

Yu

h

4. Tabulasi data dan hasil perhitungan.

No Yu (cm) Yc (cm) L (cm) H (cm)

a. Hitung nilai Cd untuk setiap nilai Q.

b. Gambar grafik hubungan Q dan H, Q dan Cd, serta H dan Cd.

`

5. Arahan pembahasan dan kesimpulan :

a. Apakah Cd = 1,705 selalu tetap untuk setiap nilai Q ?

b. Apakah aliran diatas weir selalu pararel ?

c. Apakah panjang pengempangan (L) berpengaruh terhadap nilai Cd ?

Catatan khusus

1. Maksimum interval kenaikan (Δ H) = 10 mm.

2. Nilai parameter percobaan yang belum terisi ditentukan oleh asisten masing-

masing.

`

PENGOLAHAN DATA

V

o2

2 g L

-----------------------------------------------------------------

H Vc2

2 g

Eu Yu

Yu

h

Tabel Data Percobaan Broad Crested Weir

NoH Yu Yc L

(m) (m) (m) (m)1 0,1200 0,1220 0,0110 0,20002 0,1275 0,1280 0,0180 0,16003 0,135 0,1340 0,0230 0,12004 0,1425 0,1430 0,0260 0,0800


Keterangan :

b = 0.76 m

Q=b .g1/2 [2H3 ]

3/2

Q=0,76 x 9,811/2x [2 x 0,12003 ]

3/2

Q = 0.00539 (m3/dt)

No

Q

(m3/dt)1 0,005392 0,00593 0,006434 0,00697

`

Tabel Perhitungan Koefisien Debit

No

Q Yu L H H3/2 b Cd

(m3/dt) (m) (m) (m) (m) (m) [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]

1 0.00539 0.122 0.200 0.120 0.04157 0.076 1.7052 0.0059 0.128 0.160 0.128 0.04553 0.076 1.7053 0.00643 0.134 0.120 0.135 0.0496 0.076 1.7054 0.00697 0.143 0.080 0.143 0.05379 0.076 1.705

Keterangan :

Q = Debit air yang melalui weirr ( m3/det )

H = Tinggi air (m)

cd = Koefisien debit

= [ Q

b x H3

2 ]= [ 0.00539 0 . 076 x 0 . 04157 ]

= 1.705

D = Tinggi dari dasar saluran ke titik terendah dari mercu (m)

B = Lebar weir (m)

L = Panjang Pengempangan (m)

0,0050

0,0055

0,0060

0,0065

0,0070

0,0075

1,704 1,705 1,706 1,707 1,708

Q

Cd

Grafik hubungan antara Q dan Cd

`

Tabel Hubungan Antara Q dan H

Q H0.0054 0.1200.0059 0.1280.0064 0.1350.0070 0.143

Tabel Hubungan Q dan CdQ Cd

0.0054 1.7050.0059 1.7050.0064 1.7050.0070 1.705

1,700

1,702

1,704

1,706

1,708

1,710

0,100 0,120 0,140

Cd

H

Grafik hubungan antara H dan Cd

`

Tabel Hubungan H dan Cd

H Cd0.120 1.7050.128 1.7050.135 1.7050.143 1.705

\


`

PERCOBAAN BROAD CRESTED WEIR

Terjadinya aliran kritis diatas crested weir dapat di jadikan dasar untuk mengukur

energi spesifik. Bila kecepatan di hulu weir kecil maka energi spesifik di atas weir ( E )

= H, karena V2/2g kecil sehingga di abaikan.

Pada perhitungan percobaan kali ini tidak dilakukan dengan menggunakan dua

perhitungan karena pengambilan data pada saat praktikum dianggap tidak terlalu

menyimpang jauh dari teori yang ada.

Rumus pengakiran di atas weir adalah Q=Cd.b.h3/2, Dari hasil perhitungan

diperoleh nilai Cd yang sama untuk setiap nilai debit (Q). Nilai Cd dipengaruhi oleh

beberapa faktor diantaranya adalah:

Debit (Q)

Tinggi air di atas weir.

Jika debit bertambah maka nilai Y juga bertambah, sehingga dapat dikatakan

bahwa aliran di atas weir selalu paralel.

Panjang pengempangan secara matematis tidak berpengaruh langsung terhadap

nilai Cd, tetapi panjang pengempangan dipengaruhi oleh debit yang mengalir. Semakin

besar nilai debit (Q) maka panjang pengempangan (L) semakin kecil.

Adapun kesimpulan yang diperoleh dari percobaan ini sebagai berikut.

1) Nilai Cd selalu sama untuk setiap nilai Q.

2) Aliran di atas weir selalu paralel.

3) Panjang pengempangan (L) tidak berpengaruh langsung terhadap nilai Cd


Penggunaan broad crested weir adalah untuk meninggikan air dan juga

mengetahui beda tinggi (kehilangan tinggi tekan ) antara saluran di hulu dan di bendung

(broad crested weir)

saluran terbuka siap print...zx 2

Documents