LABORAT
LABORATORIUM ORIUM Waktu Waktu : : 13.00-16.0013.00-16.00 KOMPUTER
KOMPUTER Tanggal Tanggal : : 14 14 November November 20172017 Hari
Hari : : SelasaSelasa
PROPDEPTH : PROPORTIONAL DEPTH DIAGRAM IN PROPDEPTH : PROPORTIONAL DEPTH DIAGRAM IN
CIRCULAR CONDUIT CIRCULAR CONDUIT
Nama
Nama : Danti Saputri: Danti Saputri NIM NIM : F44160057: F44160057 Kelompok Kelompok : : 11 Nama Asisten : Nama Asisten : 1.
1. Michelle Michelle Natali Natali (F44150050)(F44150050) 2.
2. Steven Steven (F44150052)(F44150052)
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2017 2017
PENDAHULUAN
Fluida tidak dapat menahan perubahan secara permanen. Fluida akan berubah bentuk secara kontinu (terus menerus) bila terkena tegangan geser. Aliran fluida
tersebut mengalir melalui suatu pipa akan mengalami gesekan dengan pipa sehingga terjadi kehilangan energi akibat adanya gaya tahanan yang ditimbulkan oleh pengaruh lapisan batas dan oleh adanya pemisahan aliran.Fluida dapat dibagi menjadi dua, yaitu fluida statis, fluida dalam keadaan diam atau tidak bergerak dan fluidadinamis, fluida yang bergerak (Fran dkk 2017).
Aliran dalam saluran terbuka dapat digolongkan menjadi berbagai jenis dan diuraikan dengan berbagai cara. Penggolongan berikut ini dibuat berdasarkan perubahan kedalaman aliran sesuai dengan waktu dan ruang (Bungin 2005).
Aliran melalui saluran terbuka banyak dijumpai pada turbin air, pertambangan dan lainnya. Karakteristik aliran fluida yang keluar melalui saluran terbuka mempunyai bentuk dan kecepatan yang berbeda untuk setiap perubahan tekanan dan kecepatan aliran. Sehingga diperlukan praktikum mengenai pengaruh kedalamanan terhadap besaran debit pada saluran berpenampang lingkaran.
TUJUAN
Praktikum ini bertujuan membandingkan nilai kedalaman proporsional dalam aliran suatu pipa dengan perbandingan antara debit aktual dengan debit optimum serta membandingkan hasilnya berdasarkan dua program, yaitu Quick Basic dan Visual Basic.
ALAT DAN BAHAN
Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah : 1. Laptop
2. Program QB64
3. Perangkat lunak Microsoft Excel METODE
Praktikum ini dilaksanakan pada hari Selasa, 14 November 2017, pukul 13.00 –
16.00 WIB di Laboratorium Komputer Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Peralatan yang digunakan adalah laptop atau komputer dengan program Quick Basic dan Visual Basic. Program Quick Basic menggunakan perangkat lunak QB64 sedangkan Visual Basic menggunakan perangkat lunak Microsoft Excel 2007. Hasil perhitungan yang ditunjukan dengan program Quick Basic dan Visual Basic mengenai nilai debit optimum, perbandingan kedalaman dan diameter, dan perbandingan debit aktual dengan debit optimum pada saat diameter, kemiringan saluran dan koefisien Manning-nya berbeda.
Pada Quick Basic, langkah pertama yang dilakukan yaitu program QB64 dibuka dan kode-kode (coding ) dimasukkan. Kode tersebut berisi rumus debit optimum, sudut kemiringan, jari-jari hidrolik, debit aktual menggunakan persamaan Manning , perbandingan kedalaman dan diameter, dan perbandingan debit aktual dengan debit optimum dimasukkan dalam coding program QB64. Setelah kode dimasukkan, menu Run diklik, kemudian akan muncul lembar baru lalu nilai diameter saluran, koefisien Manning dan kemiringan saluran pada kondisi pertama secara berturut-turut 1, 0.015 dan 0.0009 diketik, lalu tombol
enter ditekan. Setelah itu, huruf Y diketik lalu tombol enter ditekan. Selanjutnya nilai diameter saluran, koefisien Manning dan kemiringan saluran pada kondisi kedua secara berturut-turut 1.5, 0.025, dan 0.0001 diketik lalu tombol enter ditekan. Setelah itu, huruf N diketik lalu tombol enter ditekan.
Pada Visual Basic, langkah awal yang dilakukan adalah membuka program Microsoft Excel lalu tabel dibuat di sheet . Tabel yang dibuat berisi data diameter saluran, koefisien Manning dan kemiringan saluran, dan debit maksimum pada kondisi 1 dan 2. Selain itu nilai perbandingan kedalaman dan diameter serta perbandingan debit aktual dengan debit optimum yang belum diketahui nilainya. Selanjutnya, kode dimasukkan pada command button di menu Developer Visual Basic. Secara sederhana langkah dalam praktikum ini digambarkan pada diagram
alir berikut.
Gambar 1 Diagram alir pada Quick Basic
Mulai
Program QB64 diaktifkan.
Kode (coding ) pada lampiran 2 dimasukkan dalam program.
Angka 1, 0.015 dan 0.0009 diketik dan tombol enter ditekan. Menu Run diklik.
Selesai
Huruf Y diketik dan tombol enter ditekan.
Angka 1.5, 0.025 dan 0.0001 diketik dan tombol enter ditekan.
Gambar 2 Diagram alir pada Visual Basic PEMBAHASAN
Saluran terbuka merupakan saluran hidrologi yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Saluran terbuka adalah saluran dimana air mengalir dengan muka air bebas (Edy dan Setdin 2007). Pada saluran terbuka, misalnya sungai (saluran alam). Parameter saluran sangat tidak teratur, baik terhadap ruang dan waktu. Parameter tersebut adalah tampang lintang saluran, kekasaran, kemiringan dasar, belokan, pembendungan, debit aliran dan sebagainya. Saluran terbuka pada umumnya mempunyai permukaan bebas yang terhubung langsung dengan atmosfer, sehingga memiliki karakteristik aliran yang lebih kompleks karena banyaknya variabel yang terlibat (Andreas dan Dalu 2012).
Saluran terbuka pada sebuah meja analogi hidrolik mempunyai ciri atau karakteristik h (ketinggian/kedalaman), C (kecepatan penjalaran gelombang air), V (kecepatan aliran air) dan Fr (bilangan Froude). Besar tekanan pada suatu titik di dalam fluida tergantung pada tinggi vertikal fluida di atas titik yang ditinjau. Analisis struktur aliran fluida cair pada saluran terbuka merupakan pengamatan terhadap dampak dari hydraulic jumps (lompatan hidrolik) yang terjadi di dalam
Mulai
Microsoft Excel diaktifkan.
Tabel 1 dibuat berisi nilai D, N, S, Q0 dan Y/D pada kondisi 1 dan tabel 2 dibuat berisi nilai D, N, S, Q0 dan Y/D pada kondisi 2.
Selesai
Menu Developer diaktifkan.
Menu Run diklik
Tombol enter ditekan.
Kode (lampiran 2) dimasukkan dalam masing-masing Command Button Fitur Command Button dibuat sebanyak empat buah dengan nama calculate
atau di luar saluran terbuka (Darmulia 2012). Aliran terbuka atau aliran saluran terbuka adalah aliran air dalam saluran yang memiliki permukaan bebas, ini adalah ciri khusus yang membedakannya dengan saluran pipa (Mulyati 1992). Kedalaman proporsional adalah rasio d/D dan biasanya disederhanakan batas dengan batas biasa untuk d/D adalah 0,2 <d / D<0.8. Batas bawah memastikan bahwa ada kecepatan yang cukup aliran untuk mencegah padatan deposisi di bagian awal dari periode desain (Binilang 2010).
Hasil praktikum menunjukkan perbandingan kedalaman dengan diameter dan perbandingan debit aktual dengan debit optimum pada saat pada kondisi 1 dan 2. Kondisi 1, yaitu saat diameter saluran, koefisien Manning dan kemiringan saluran secara berturut-turut 1, 0.015 dan 0.0009 dan kondisi 2 saat diameter saluran, koefisien Manning dan kemiringan saluran secara berturut-turut 1.5, 0.025, dan 0.0001. Hasil perhitungan menggunakan Quick Basic pada kondisi 1 menunjukkan nilai debit optimum adalah 0.6230549 m3/det dan hasil perbandingan kedalaman dengan diameter secara berturut 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, 0.35, 0.4, 0.45, 0.5000001, 0.5500001, 0.6000001, 0.6500001, 0.7000001, 0.7500001, 0,8000001, 0.8500001, 0.9000001, 0.9500001. Perbandingan debit aktual dengan debit optimumnya adalah 1.278388E-02, 3.814716E-02, 7.318325E-02, 0.1166684, 0.1676157, 0.2250796, 0.2880994, 0.3556767, 0.4267641, 0.5002564, 0.574981, 0.6496854,0.7230179, 0.7934982, 0.8594659, 0.9189903, 0.9696836, 1.008251, dan 1.028961. Pada kondisi 2, nilai debit optimum adalah 0.3673948 m3/det, sedangkan perbandingan kedalaman dengan diameter dan perbandingan debit aktual dengan debit optimumnya hampir sama dengan kondisi 1. Bagian yang berbeda adalah pada saat perbandingan kedalaman dengan diameter 0.6499999 maka perbandingan debit aktual dengan debit optimumnya 0.7230178, 0.7 menjadi 0.793498, 0.75 menjadi 0.8594657, dan 0.8 menjadi 0.9189901.
Hasil perhitungan menggunakan Visual Basic pada kondisi 1 menunjukkan nilai debit optimum adalah 0.623622 m3/det. dan hasil perbandingan kedalaman dengan diameter secara berturut 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, 0.35, 0.4, 0.45, 0.5, 0.55, 0.6, 0.65, 0.7, 0.75, 0,8, 0.85, 0.9, 0.95. Perbandingan debit aktual dengan debit optimumnya adalah 0.012772, 0.038112, 0.073117, 0.116562, 0.167463, 0.224875, 0.287837, 0.355353, 0.426376, 0.499802, 0.574458, 0.649095, 0.722361, 0.792777, 0.858684, 0.918155, 0.968802, 1.007334, 1.028025. Pada kondisi 2, nilai debit optimum adalah 0.367729 sedangkan nilai perbandingan kedalaman dengan diameter dan perbandingan debit aktual dengan debit optimumnya sama dengan kondisi 1.
Berdasarkan data di atas, ditunjukkan bahwa nilai kedalaman berbanding lurus dengan debit aliran. Selain itu, terdapat perbedaan antara hasil pada Quick Basic dengan Visual Basic. Hal ini disebabkan oleh penulisan rumus debit maksimum pada coding program Quick Basic yang menggunakan konstanta pi () 3.14,
bukan ketentuan 22/7. Perubahan penggunakaan pi tersebut dilakukan karena terjadi error saat running program. Hasil perhitungan dari program Visual Basic dapat diolah dalam bentuk grafik diagram hubungan antara perbandingan kedalaman dengan diameter sebagai ordinat dan perbandingan debit aktual dengan debit optimum sebagai absis seperti yang terdapat pada gambar 3. Grafik yang didapat sesuai literatur pada lampiran 4 (Metcalf and Eddy 1981).
Aplikasi saluran terbuka dalam bidang Teknik Sipil dan Lingkungan diantaranya dapat kita temukan pada selokan rumah tangga hingga kanal irigasi dan sungai, baik yang alami maupun buatan. Selain itu, perhitungan kedalaman pada saluran juga diterapkan perancangan drainase suatu perkotaan (Putri 2012).
Pemilihan saluran terbuka sering kali didasarkan pada proses pembangunannya yang sederhana dan biaya yang relatif murah dibandingkan saluran tertutup (Andreas dan Dalu 2012).
(a)
(b)
Gambar 3 Grafik hubungan perbandingan kedalaman dengan diameter dan perbandingan debit aktual dengan debit optimum.
SIMPULAN
Debit dalam saluran terdapat kondisi khusus, yaitu saat aliran mengalir penuh yang disebut debit optimum dan saat aliran biasa yang disebut debit aktual. Besar debit di setiap kedalaman pada saluran berpenampang lingkaran diperoleh berbeda-beda pada setiap kedalamannya. Semakin dalam suatu kedalaman saluran, maka debit aliran akan semakin besar. Aplikasi saluran terbuka dalam bidang Teknik Sipil dan Lingkungan diantaranya diantaranya dapat kita temukan pada selokan rumah tangga hingga kanal irigasi dan sungai, baik yang alami
Saran
Praktikum berjalan dengan aman dan tertib. Sedikit terjadi kendala saat menentukan konstanta pi. Sebaiknya praktikan lebih teliti dalam meng-input data agar tidak terjadi kesalahan. Selain itu, untuk membuat suatu saluran kita harus mempertimbangkan kedalaman serta debit yang baik sesuai kebutuhannya. Suatu saluran untuk irigasi lebih baik dibuat mendekati debit optimum agar semakin banyak lahan yang teraliri.
Daftar Pustaka
Andreas S dan Dalu S. 2012. Pemodelan dan pengujian model dinamis saluran terbuka hidrolik yang menggunakan weir segitiga. Jurnal Ilmiah
Elektroteknika. 11(1) : 65 – 74.
Binilang A. 2010. Karakteristik parameter hidrolis aliran melalui ambang pada saluran terbuka. Jurnal Tekno. 8(53) : 91-93.
Bungin SW. 2005. Pengaruh kedalaman aliran di hulu pintu air terhadap ketelitian pengukuran aliran [skripsi]. Makassar (ID) : Universitas Hasanudin.
Darmulia. 2012. Analisis karakteristik aliran melalui saluran terbuka menyepit dengan variasi sudut pada meja analogi hidrolik. Jurnal Ilmu dan Teknologi. 7(13) : 964-977.
Edy H dan Setdin J. 2007. Studi eksperimental aliran berubah beraturan pada saluran terbuka bentuk prismatis. Majalah Ilmiah UKRIM. 2(12) : 1-26 Fran F, Helmi, Prabawati.2017. Penyelesaian persamaan blasius dengan metode
new homotopy pertubation (NHP). Buletin Ilmiah Math. Stat. dan Terapannya. 6(1) : 37-44.
Putri A. 2012. Kajian sistem drainase di daerah Jalan Swadarma Saya, Jakarta Selatan [skripsi]. Bogor (ID) : Institut Pertanian Bogor.
Metcalf and Eddy, 1981. Wastewater Engineering: Collection and pumping of Wastewater. New York (US) : McGraw Hill Inc.
Mulyati, S. 1992. Model matematika pada hidrolika saluran terbuka. [skripsi]. Semarang (ID) :Universitas Diponegoro.
LAMPIRAN
Lampiran 1 Daftar coding proportional depth pada beberapa program. (a) Quick Basic, (b) lanjutan Quick Basic, (c) Visual Basic, (d) lanjutan Visual Basic.
(a)
(c)
Lampiran 2 Hasil perhitungan proportional depth menggunakan program. (a) kondisi 1 Quick Basic, (b) kondisi 2 Quick Basic, (c) kondisi 1 dan 2 Visual Basic.
(a)
(c)
Lampiran 3 Diagram kedalaman proporsional pada saluran melingkar
Sumber : Buku “Wastewater Engineering: Collection and pumping of Wastewater “ karya Metcalf and Eddy tahun 1981
