LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA

HIDROLIKA

OLEH KELOMPOK X

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS WIRARAJA SUMENEP

2022

ii

LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA

OLEH

:

Ainun Najib 720511183 Moh. Alawy 720511176 Noval Akbar Alif Rahman 720511163 Ach. Alfin Hidayatullah 720511171 Rico Ardiansyah 720511154

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS WIRARAJA SUMENEP

2022

iii Penguji I,

(Ach. Desmantri Rahmanto, MT.)

Penguji II,

(Ahmad Suwandi, MT.)

Mengetahui, Kepala Laboratorium

(Ach. Desmantri Rahmanto, MT.) Mengesahkan,

Ketua Program Studi

(Ahmad Suwandi, MT.)

LEMBAR PENGESAHAN

Laporan praktikum yang disusun oleh Kelompok VII dan telah dipertahankan di depan penguji

pada tanggal ...

iv

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan berkat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Hidrolika. Shalawat serta salam semoga tetap tercurah limpahkan kepada Baginda Nabi Besar Muhammad SAW.

Syukur alhamdulillah penulis ucapakan karena telah menyelesaikan penyusunan Laporan Praktikum Hidrolika sesuai dengan waktu yang diharapkan.

Laporan Praktikum Hidrolika ini disusun agar mahasiswa dapat mengetahui secara praktis dalam memahami material-material bahan bangunan yang nantinya sangat berguna sekali di dunia kerja khususnya di bidang konstruksi.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini terdapat beberapa kesalahan dan masih jauh dari kata sempurna, oleh karena itu penulis berharap adanya kritik dan saran yang membangun dari para pembaca demi perbaikan laporan ini serta untuk menyempurnakan laporan penulis di kesempatan berikutnya.

Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam mempersiapkan, melaksanakan dan menyelesaikan laporan praktikum bahan ini.

Ucapan terima kasih dan rasa hormat, penulis sampaikan kepada :

1. Bapak Dr. Sjaifurrachman, S.H.,C.N.,M.H selaku Rektor Universitas Wiraraja Madura.

2. Ibu Cholilul Chayati, ST., MT. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Wiraraja Sumenep, sekaligus dosen pembimbing Praktikum Hidrolika

3. Bapak Ahmad Suwandi, ST., MT. selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil Universitas Wiraraja Madura, sekaligus dosen penguji II Praktikum Hidrolika

4. Bapak Ach. Desmantri Rahmanto, ST., MT. selaku dosen penguji I Praktikum Hidrolika, sekaligus sebagai Kepala Laboratorium Fakultas Teknik.

5. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil Universitas Wiraraja Madura yang telah membantu dalam penyusunan laporan ini.

v

6. Seluruh pihak yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga serta pikiran guna membimbing dan membantu penulis sampai terwujudnya laporan ini.

Akhir kata semoga Allah SWT senantiasa meridhoi apa yang telah penulis kerjakan selama penyusunan laporan ini dan membalas segala amal baik pihak- pihak yang telah membantu penulis dalam penyusunan laporan ini dan semoga tulisan ini dapat memberikan manfaat bagi pihak-pihak yang membutuhkan.

Sumenep, 26 September 2022

Penulis

vi

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL ...

LEMBAR PENGESAHAN ... iii

KATA PENGANTAR ... iv

DAFTAR TABEL ... v

BAB I PENDAHULUAN ... 1

Latar Belakang ... 1

Rumusan Masalah ... 1

Tujuan ... 2

Waktu dan Tempat ... 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 3

Pengertian Hidrolika ... 3

Percobaan Osborne Reynolds ... 3

Percobaan Bejana Toricelli ... 8

Percobaan Aliran Bawah Pintu Air ... 11

Percobaan Pelimpah Ambang Lebar ... 13

Percobaan Current Meter ... 15

Percobaan Alat Ukur Thompson ... 18

Percobaan Alat Ukur Cipoletti ... 19

Percobaan Alat Ukur Parshall Flume ... 22

BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN ... 25

Hasil Pengamatan ... 25

Perhitungan Percobaan Osborne Reynolds ... 39

Perhitungan Percobaan Bejana Toricelli ... 54

Perhitungan Percobaan Aliran Bawah Pintu Air ... 64

Perhitungan Percobaan Pelimpah Ambang Lebar... 69

Perhitungan Percobaan Current Meter ... 72

Perhitungan Percobaan Alat Ukur Thompson... 80

Perhitungan Percobaan Alat Ukur Cipoletti ... 83

Perhitungan Percobaan Alat Ukur Parshall Flume... 86

BAB IV PENUTUP ... 93

Kesimpulan ... 93

vii

Saran ... 93

iv

DAFTAR TABEL

Data Percobaan Osborne Reynolds ... 26

Data Percobaan Muka Air Konstan ... 27

Data Percobaan Muka Air Turun ... 28

Data Percobaan Aliran Bebas di bawah Pintu... 29

Data Percobaan Aliran Sempurna ... 30

Data Percobaan Aliran Tidak Sempurna (Peralihan) ... 31

Data Percobaan Aliran Tidak Sempurna (Tenggelam) ... 32

Data Percobaan Current Meter pada Debit 1 ... 33

Data Percobaan Current Meter pada Debit 2 ... 33

Data Percobaan Current Meter pada Debit 3 ... 34

Data Percobaan Current Meter pada Debit 4 ... 34

Data Percobaan Current Meter pada Debit 5 ... 35

Data Percobaan Alat Ukur Thompson ... 36

Data Percobaan Alat Ukur Cipoletti ... 37

Data Percobaan Alat Ukur Parshall Flume ... 38

Hasil Perhitungan pada Percobaan Osborne Reynolds ... 45

Profil Kecepatan Aliran Laminer ... 51

Profil Kecepatan Aliran Transisi dan Turbulen ... 52

Hasil Perhitungan pada Percobaan Muka Air Konstan ... 53

Harga Rerata nilai Cv, Cc, dan Cd ... 56

Besar waktu pada setiap ketinggian ... 57

Perbandingan nilai t hasil hitungan dengan t percobaan ... 58

Harga Cd, t percobaan, t hitungan (ta) , dan dt (t hitung) ... 60

Hasil Perhitungan pada Percobaan Aliran Bawah Pintu Air ... 62

Rerata Nilai Y dan Y1 pada Setiap Percobaan Aliran Bebas dibawah Pintu... 64

Variabel Garis Energi ... 66

Data Pengamatan Debit 1 ... 67

Data Pengamatan Debit 2 ... 72

Data Pengamatan Debit 3 ... 73

Data Pengamatan Debit 4 ... 73

Data Pengamatan Debit 5 ... 74

v

Hasil Perhitungan Kecepatan Tiap Titik Pengukuran ... 75

Hasil Perhitungan Kecepatan Rata – Rata Tiap Pias ... 76

Hasil Perhitungan Debit Tiap Pias ... 78

Hasil Perhitungan Tiap Perubahan Debit ... 78

Data Hasil Percobaan Thompson ... 80

Hasil data nilai Cp dan Qt ... 82

Pengamatan tinggi muka air ... 83

Hasil data harga Ct dan Qt ... 84

perbandingan Q ambang tipis dan Q parshall flume ... 84

Hasil analisa data... 85

Hasil analisa data perhitungan Q ... 86

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dunia teknik sipil tidak terpisah dari bangunan – bangunan yang berhubungan dengan air. Mata kuliah yang menunjang pengetahuan keairan salah satunya adalah mekanika fluida dan hidrolika. Dan bahasan yang digaris besarkan pada mata kuliah ini adalah saluran terbuka yang dalam kehidupan sehari hari kita temui, berupa sungai, parit, gorong-gorong, dan lain sebagainya. Banyak sekali masalah – masalah kompleks yang sering kita temui dalam pembelajaran dan pengerjaan saluran terbuka nantinya, untuk itulah sangat diperlukan pemahaman yang baik dan benar menegnai dasar – dasar teori yang nantinya sebagai penuntun pada saat pengejaan di lapangan.

Dalam pelaksanaan praktikum kali ini mahasiswa dituntut untuk mengamati aliran air, baik itu mengenai profil kecepatan aliran, jenis aliran dan menghitung koefisien debit suatu aliran. Dimana dalam praktikum ini mahasiswa melakukan beberapa percobaan, yaitu : untuk mengamati profil kecepatan aliran dan menentukan besaran bilangan Reynolds (Re) dengan menentukan jenis aliran menggunakan percobaan Osborne Reynolds. Dan untuk percobaan pengukuran debit dengan current meter, alat ukur Thomson, alat ukur pelimpah ambang tipis, alat ukur pelimpah ambang lebar dan parshall flume. Serta melakukan percobaan aliran dibawah pintu.

1.2 Rumusan Masalah

1. Bagaimana cara melakukan percobaan Osborne Reynolds?

2. Bagaimana cara melakukan percobaan Bejana Toricelli?

3. Bagaimana cara melakukan percobaan aliran bawah pintu air?

4. Bagaimana cara melakukan percobaan pelimpah ambang lebar?

5. Bagaimana cara melakukan percobaan Current meter?

6. Bagaimana cara melakukan percobaan alat ukur Thompson?

7. Bagaimana cara melakukan percobaan alat ukur Cipoletti?

8. Bagaimana cara melakukan percobaan alat ukur Parshall Flume?

1.3 Tujuan

1. Untuk mengetahui cara melakukan percobaan Osborne Reynolds 2. Untuk mengetahui cara melakukan percobaan Bejana Toricelli 3. Untuk mengetahui cara melakukan percobaan aliran bawah pintu air 4. Untuk mengetahui cara melakukan percobaan pelimpah ambang lebar 5. Untuk mengetahui cara melakukan percobaan Current meter

6. Untuk mengetahui cara melakukan percobaan alat ukur Thompson 7. Untuk mengetahui cara melakukan percobaan alat ukur Cipoletti 8. Untuk mengetahui cara melakukan percobaan alat ukur Parshall Flume 1.4 Waktu dan Tempat Pelaksanaan Praktikum

Lokasi diadakannya pengambilan data yaitu : Tempat : Lab. Hidrolika ITS Waktu : 13.00 – 17.00

Hari / Tanggal : Sabtu, 27 Agustus 2022

3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Hidrolika

Hidrolika merupakan suatu topik dalam ilmu terapan dan teknik yang berurusan dengan sifat-sifat mekanis fluida, yang mempelajari perilaku dari aliran air secara mikro maupun makro. Mekanika fluida meletakkan dasar- dasar dari teori hidrolika ini yang difokuskan pada rekayasa dari sifat-sifat fluida. Dalam tenaga fluida, hidrolika digunakan sebagai pembangkit, mengontrol, dan juga untuk perpindahan tenaga menggunakan fluida yang dipadatkan. Berbagai pembahasan tentang hidrolika sendiri mencakup dalam banyak aspek sains dan juga disiplin teknik, ini termasuk ke dalam konsep- konsep seperti benda aliran tertutup (misalnya pipa), perancangan bendungan, pompa, turbin, tenaga air, perhitungan dinamika fluida, pengukuran aliran zat cair, serta perilaku aliran saluran terbuka seperti sungai sungai dan juga selokan.

2.2 Percobaan Osborne Reynolds 2.2.1 Tujuan

Tujuan percobaan ini untuk mengamati profil kecepatan aliran pada pipa percobaan. dari percobaan yang dilakukan dapat dihitung besaran bilangan Reynolds (Re) yang selanjutnya dikaitkan dengan tipe aliran yang terjadi (laminer, transisi, atau turbulen) dengan menggunakan Osborne-Reynolds Apparatus.

2.2.2 Teori Percobaan

1. Bilangan Reynold (Re) Re = Vd

m atau Re = 4Q .d.

p m

Dimana :

V = Kecepatan rrerata aliran (m/det) Q = Debit aliran (m³ /det)

d = Diameter pipa (m)

m = Viskositas kinematis (m²/det) 2. Macam aliran

a. Aliran laminer

Aliran laminer adalah suatu aliran dimana gaya kekentalan sangat besar dibanding dengan gaya kelembaman, sehingga kondisi aliran ditentukan oleh pengaruh kekentalan fluida.

Dalam aliran semacam ini partikel caiiran bergerak secara teratur menurut lintasan arusnya dan berlapis – lapis seolah – olah lapisan yang satu menggelincir diatas lapisan yang lainnya. Besar faktor gesek, f , pada aliran Laminer adalah :

f = 64 Re Dimana :

f = Faktor gesek Re = Bilangan Reynold b. Aliran turbulen

Aliran turbulen adalah suatu aliran dimana gaya kelembaman sangat besar dibanding dengan gaya kekentalan, sehingga kondisi aliran ditentukan oleh pengaruh kelembaman.

Dalam aliran semacam ini partikel – partikel cairan bergerak pada lintasan – lintasan yangtidak teratur atau pada lintasan sembarang.

Menurut Blassius, besarnya faktor gesek, f , pada aliran turbulen pada pipa dengan dinding halus adalah :

f = 0,316_0.25 Re

5

Dimana :

f = Faktor gesek Re = Bilangan Reynold c. Aliran transisi

Aliran transisi adalah aliran yang berada diantara tipe laminer dan turbulen. Pada aliran transisi faktor gesek dapat dihitung dengan menggunakan persamaan umum dari Colebrook sebagai berikut :

1

f ⁼ - 2 log ^{2 51}

3 7

æ ö÷

ç ÷

ç + ÷

ç ÷÷

çè ø

,

, Re f

e

Dimana :

e = Tinggi kekasaran dinding pipa (m)

Hubungan antara faktor gesek, f , dengan tegangan geser, dapat ditulis sebagai berikut :

f = 8 ₂ V

t r Dimana :

t = Tegangan geser (N/m) r = Kerapatan air (kg/m³) 3. Profil Kecepatan

Profil kecepatan aliran adalah profil yang menunjukkan distribusi besaran kecepatan yang terjadi pada suatu penampang aliran baik pada saluran terbuka maupun saluran tertutup. Pada saluran tertutup (pipa), kecepatan maksimum V_maks terletak pada sumbu pipa, sedangkan pada saluran terbuka kecepatan maksimum pada suatu penampang tergantung pada geometri penampang saluran tersebut.

Pada aliran laminar rasio kecepatan rerata terhadap kecepatan maksimum dirumuskan :

V V max ⁼

17 o r

o

r r æ - ö÷

ç ÷

ç ÷

ç ÷

çè ø Dimana :

Vmax = 2V Aliran Turbulen :

V ( 1 + 1.33 f ) . V – 2,04 f . V. log ^{o r}

o

r r æ - ö÷

ç ÷ ç ÷ ç ÷ çè ø Dimana :

V = ( 1 + 1,33 f ) . V 2.2.3 Alat-alat yang digunakan

1. Peralatan Osborne – Reynolds (O – R Apparatus)

Gambar 2.1

Osborne Reynold Asparatur (O – R) 2. Termometer

3. Stop watch 4. Gelas ukur

5. Tampungan air dan stopkran

7

2.2.4 Prosedur percobaan 1. Pengamatan tipe aliran

a. Posisikan O-R Apparatus mendatar dan pipa percobaan dalam posisi laminar sempurna dengan cara mengatur kaki alat tersebut.

b. Alirkan air ke dalam pipa percobaan O-R Apparatus dengan mengatur stopkran yang terhubung O-R Apparatus dan tampungan air.

c. Jaga permukaan air dalam O-R Apparatus tetap konstan memulai pipa pembuang kelebihan air.

d. Isi tabung zat warna dan selanjutnya ujung injector diturunan sampai mulut genta yang berada pada bagian atas pipa.

e. Diamkan air dalam O-R Apparatus selama 5 menit kemudian ukur temperatur airnya

f. Buka stopkran pada O-R Apparatus dengan mengatur besar tenggat waktunya debit yang dikehendaki.

g. Pengaturan debit yang lewat dalam pipa percobaan dilakukan dengan mengukur volume aliran keluar yang ditampung dalam gelas ukur selama tenggat waktu tertentu. Tenggat waktu penampungan air diukur dengan menggunakan stop watch.

h. Alirkan zat warna lewat jarum injector sehingga tampak macam aliiran yang terjadi dalam pipa.

i. Amati dan catat macam aliran yang terjadi dengan indikasi garis arus yang terbentuk oleh zat warna dalam pipa percobaan (aliran laminar atau turbulen)

j. Ulangi percobaan diatas dengan variasi debit (paling sedikit 15 kali) sehingga akan terlihat macam aliran mulai dari laminar sampai turbulen.

2. Pengamatan profil kecepatan

a. Tutup stopkran pengatur aliran pada pipa percobaan.

b. Keluarkan zat warna pada mulut genta sampai terjadi tetesan bola zat warna.

c. Keluarkan injector dari mulut genta kemudian bukan stopkran pengatur aliran dalam pipa percobaan.

d. Amati tetesan bola zat warna dalam pipa percobaan yang mengalami perubahan bentuk profil paraboloida.

e. Lakukan pengamatan profil kecepatan ini dengan mengatur bukaan stopkran pengatur aliran dalam pipa sehingga diperoleh aliran laminar atau turbulen.

2.3 Percobaan Bejana Toricelli 2.3.1 Tujuan Percobaan

Mencari besarnya koefisien kontraksi, koefisien kecepatan dan koefisien debit pada aliran melalui lubang pada dinding dengan menggukan bejana toricelli.

2.3.2 Teori Percobaan

Gambar 2.2

Skema Percobaan Aliran melalui Lubang pada Bejana

9

Besarnya debit air yang mengalir melalui lubang dinyatakan sebagai berikut :

Q = Cd . A . V1 Cd = Cc . Cv Cc = Aa

A Cv = Va

V Va = X

2y g Dimana :

A = luas penampang lubang (m²)

Aa = luas penampang melalui lubang (m²) g = percepatan gravitasi (m/dt²)

h = tinggi muka air terhadap lubang (m) Cd = koefisien debit

Cc = koefisien kontraksi Cv = koefisien kecepatan

V = kecepatan rerata lubang (m/det)

Va = kecepatan sebenarnya aliran melalui lubang (m/det)

X = panjang pancaran aliran melalui lubang (m), diukur dari lubang sampai pancaran air

Y = tinggi pancaran dari datum (m)

Volume aliran melalui lubang dV (m³) dalam tenggat waktu tertentu dt (detik) dapat dinyatakan sebagai berikut :

dV = Cd . A . dt dV = As . dh Cd = As.dh

A 2ghdt

Dimana :

As = luas permukaan bejana (m²)

dh = beda tinggi muka air di dalam bejana selama selang waktu dt(m) H = beda tinggi

2.3.3 Alat-Alat yang Digunakan

1. Bejana toricelli sebagai penampung air 2. Pipa dengan stopkran pengisi air

3. Lubang pengeluaran pada dinding bejana 4. Stop wacth

5. Penggaris dan roll meter 6. Gelas ukur

2.3.4 Prosedur Percobaan

1. Percobaan pada saat muka air konstan a. Ukur luas permukaan bejana air,

b. Pasang penyumbat pada lubang yang ada pada dinding bejana c. Isi bejana dengan air sampai setinggi H₃ dari dasar lubang

d. Buka penyumbat lubang bejana di buka dan atur tinggi air dalam bejana tetap konstan pada H dengan mengatur bukaan stopkran ₃ pengisian air kedalam bejana

e. Ukur volume air yang keluar melalui lubang dengan gelas ukur selama selang waktu tertentu. Catat besrnya volume dan waktu penampungan.

f. Dengan mempertahankan tinggi air pada H₃ dan membiarkan air memancar, ukuran panjang pancaran X dan tinggi pancaran Y yang keluar melalui lubang sampai dasar bak.

g. Ulangi percobaan ini sebanyak 5 kali

11

2. Percobaan pada saat muka air tidak konstan a. Tampung air sampai setinggi H ₃

b. Buka penyumbat lubang pada dinding bejana sehingga muka air mencapai ketinggian H₂

c. Catat beda tinggi H₃ ke H₂ dan catat pula waktu yng di perlukan dari ketinggian H₃ ke H₂

d. Ulangi percobaan ini sebanyak 5 kali

e. Lakukan hal yang sama seperti pada butir 2 sampai dengan 4 untuk ketinggian air dari H ke ₂ H dan ₁ H ke ₁ H ₀

2.4 Percobaan Aliran Bawah Pintu Air 2.4.1 Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan ini adalah untuk menghitung koefisien pengairan (Cd) pada aliran bawah pintu.

2.4.2 Teori Percobaan

Gambar 2.3

Skema Percobaan Aliran Pintu Air

Besarnya debit Q (m³/det) lewat di bawah pintu : Q = Cd . b . Y . 2gH_e

Dimana :

Cd = koefisien debit

b = lebar bukaan pintu (m) Y = tinggi bukaan pintu (m)

He = tinggi energy di depan pintu = Y₀+ V / 2g² (m) V = kecepatan aliran di depan pintu (m/det)

g = percepatan gravitasi (m/det²)

Ada dua macam aliran yang dapat terjadi lewat di bawah pintu.

Pertama aliran bebas, dapat dilihat dengan terjadinya loncatan air di belakang pintu. Kedua aliran tidak bebas, dimana loncatan air tidak terjadi dan tinggi muka air di belakang pintu > tinggi bukaan pintu (pintu tenggelam).

Untuk aliran bebas berlaku persamaan debit di atas. Sedang untuk aliran tidak bebas, persamaan di atas tidak berlaku, harus di turunkan dari persamaan Bernoulli.

2.4.3 Alat-Alat yang Digunakan

1. Flume beserta perlengkapannya 2. Model pintu sorong

3. Penggaris 2.4.4 Prosedur Percobaan

1. Atur dasar flume dalam posisi horizontal

2. Letakkan model pintu sorong pada flume yang akan di gunakan (di bantu laboran)

3. Ukur dimensi bukaan pintu (dalam percobaan ini bukaan pintu selalu tetap untuk semua debit)

4. Alirkan air lewat pintu dengan debit tertentu dan buat kondisi aliran bebas dengan cara mengatur tinggi bukaan

5. Ukur tinggi muka air di depan dan di belakang pintu masing-masing 5 kali.

13

6. Ukur debit dengan menggunakan alat ukur yang tersedia pada flume yang digunakan.

7. Ulangi percobaan ini dengan debit yang berbeda minimum 5 kali 2.5 Percobaan Pelimpah Ambang Lebar

2.5.1 Tujuan Percobaan

Menghitung koefisien debit dan menggambarkan profil aliran pelimpah ambang lebar.

2.5.2 Teori Percobaan

Suatu pelimpah dinamakan pelimpah ambang lebar apabila paling tidak terdapat satu penampang di atas ambang yang mempunyai garis arus lurus. Pada kondisi ini tekanan air pada penampang di atas ambang mengikuti hukum hidrostatik. Sket aliran pada pelimpah ambang lebar seperti pada gambar berikut.

Gambar 2.4

Penampang Aliran Ambang Lebar

Debit yang mengalir melalui pelimpah ambang lebarr dapat dinyatakan dalam :

Q = C . L .

3

h2 Dimana :

Q = debit yang mengalir melalui pelimpah (m³/det) C = koefisien debit (m^0,5/det)

L = panjang ambang (m)

H = tinggi air di atas ambang (m)

H0 = tinggi muka air di depan pelimpah (m) P = tinggi pelimpah (m)

Besarnya debit yang mengalir melalui pelimpah di pengaruhi oleh tinggi muka air pada hilir pelimpah. Bila tinggi muka air di hilir lebih rendah dari tinggi pelimpah, maka di sebut sebagai aliran sempurna dan apabila tinggi muka air di hilir lebih tinggi dari 2/3 h di sebut aliran tidak sempurna. (hidrolika saluran terbuka, 1991). Oleh karena itu pada aliran tidak sempurna besarnya debit aliran Q dipengaruhi oleh tinggi muka air di hilir pelimpah (Lihat Gambar 2.4)

Qs = Cs . Q Dimana :

Qs = debit dalam kondisi aliran tidak sempurna (m³/det) Cs = koefisien aliran tidak sempurna

Q = debit maksimum yang terjadi (m³/det) 2.5.3 Alat-Alat yang Digunakan

1. Flume di lengkapi dengan pintu hulu dan pintu hilir 2. Pelimpah ambang lebar

3. Penggaris/roll meter 4. Model pintu sorong 2.5.4 Prosedur Percobaan

1. Alirkan air dengan debit tertentu pada flume yang sudah di lengkapi dengan pelimpah ambang lebar sebagai obyek pengamatan percobaan aliran. (besarnya debit sudah terukur dan dapat di tanyakan ke laboran/pendamping praktikum)

2. Atur tinggi bukaan tail gate pada flume, sehingga aliran mencapai kondisi sempurna

3. Ukur jarak dan kedalaman air di beberapa tempat sehingga mampu menggambarkan profil permukaan aliran. Untuk memudahkan cara ini, tentukanlah titik acu sehingga mudah dalam menghitung jarak dan menggambar profil aliran

15

4. Dengan debit tetap, aturlah tail gate sehingga kondisi aliran menjadi tidak senpurna

5. Ukur jarak dan kedalaman air untuk menggambar profil aliran pada kondisi tidak sempurna. Gunakan titik acuan dan jarak yang sama dengan kondisi aliran sempurna

6. Ulangi percobaan di atas dengan debit yang berbeda sebanyak 5 macam debit.

2.6 Percobaan Current Meter 2.6.1 Tujuan Percobaan

Megukur besarnya debit yang mengalir pada suatu saluran dengan mengukur kecepatan aliran terlebh dahulu.

Pengukuran debit menggunakan current meter di lakukan bersamaan dengan pengukuran debit pada ambang tajam segitiga (thompson), ambang tajam, dan parshall flume.

2.6.2 Teori Percobaan

Gambar 2.5

Skema Penempatan Current Meter Debit pada suatu pias penampang aliran saluran terbuka : Q = A . _i V _i

Debit pada suatu penampang aliran saluran terbuka : Q =

å

q=

å (

A .V_{i 1}

)

Dimana :

Ai = luas penampang pasang pias (m²)

Vi = kecepatan rata-rata aliran pada penampang pias (m/det) A = luas penampang basah saluran (m²)

V = kecepatan rata-rata aliran penampang saluran (m/det)

Vi dapat dicari dengan menghitung harga rata rata kecepatan arus u pada tiap kedalaman air yang di ukur dengan current meter pada tiap pias penampang aliran. Besarnya kecepatan arus bila di ukur dengan current meter dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut : V = a . N + b

Dimana :

a,b = konstanta current meter

N = jumlah putaran per detik = n/t (putaran/detik) n = jumlah putaran propeller selama t detik t = lama pengukuran (detik)

Konstanta current meter (a dan b) tergantung dari macam alat, jenis propeler yang di gunakan dan harga N hasil pengukuran perhatian:

untuk current meter yang di gunakan dalam percobaan ini harap di catat macam alat dan jenis propeller untuk mengetahui harga konstanta a dan b.

Kecepatan rata rata aliran pada setiap penampang pias V₁ berdasarkan atas jumlah titik pengukuran adalah sebagai berikut : 1 titik pengukuran : V_i = V0,6

2 titik pengukuran : V_i = V^0,2 V^0,8 2 +

3 titik pengukuran : V_i = V^0,2 V^,6 V^0,8 4

+ +

17

Dimana :

V0,2 = kecepatan pada kedalaman 0,2 dari permukaan air (m/det) V0,6 = kecepatan pada kedalaman 0,6 dari permukaan air (m/det) V0,8 = kecepatan pada kedalaman 0,8 dari permukaan air (m/det) 2.6.3 Alat-Alat yang Digunakan

1. Alat pengukur kecepatan arus current meter 2. Penghitung putara propeler current meter (counter) 3. Tongkat bantu untuk meletal posisi current meter (stick) 4. Stop wacth

5. Saluran terbuka bentuk trapezium 2.6.4 Prosedur Percobaan

1. Ukur dimensi penampang melintang saluran dan alirkan air pada saluran tersebut

2. Berdasar pada lebar permukaan basah (T), bagilah lebar permukaan basah menjadi tiga sehingga terbentuk tiga pias. Pembagian bias ini jumlahnya di buat ganjil sehingga pada pias yang di tengah posisi tepat pada tengah tengah saluran (gambar 2.5)

3. Ukur dimensi masing masing pias

4. Letakkan current meter pada kedalaman yang di tentukan untuk mendapatkan besaran kecepatan air di titik yang mewakili kecepatan pada pias. Saat pengukuran kecepatan dengan alat ini, proeler harus menghadap ke daerah aliran

5. Pada setiap pengukuran kecepatan aliran, catat kedalaman current meter, jumlah putaran propeller dengan menggunakan counter dan lama pengukuran menggunakan stop wacth. Perhitungan jumlah putaran di mulai saat stop wacth di nyalakan sampai dengan stop wacth di matikan. Lakukan penghitungan ini sebanyak tiga kali pada setiap titik pengukuran kecepatan aliran.

6. Lakukan prosedur pengukuran ini untuk setiap perubahan debit percobaan

7. Percobaan di lakukan untuk 5 macam debit

2.7 Percobaan Alat Ukur Thompson 2.7.1 Tujuan Percobaan

Pengukuran debit dengan alat ukur ambang tajam berpenampang Thompson ini dilakukan bersamaan dengan pengukuran debit menggunakan Current Meter, Cipoletti, dan Parshall flume. Tujuan percobaan ini adalah untuk mengukur debit aliran yang melalui pelimpah ambang tajam.

2.7.2 Teori Percobaan

Skema pelimpah ambang tajam penampang segitiga adalah sebagai berikut :

Gambar 2.6

Skema Percobaan Aliran Ambang Tajam Segitiga

Besarnya debit yang melalui pada pelimpah ambang tajam penampang segitiga dapat ditulis dalam persamaan sebagai berikut :

Q = 18 ⁵²

Cd tan 2gh

15 2

a

Dimana :

Q = debit hasil pengukuran (l/det)

H = tinggi muka air di depan ambang (cm) Cd = 0,581

a = 90°

19

2.7.3 Alat-Alat yang Digunakan 1. Kolam Penenang 2. Pelimpah ambang tajam 3. Point gauge

4. Penggaris atau roll meter 2.7.4 Prosedur Percobaan

1. Ukur dimensi pelimpah ambang tajam yang tersedia

2. Catat bacaan point gauge urutan muka air tepat pada ambang H0

3. Alirkan air lewat pelimpah tersebut diatas.

4. Catat bacaan point gauge pada saat aliran air lewat pelimpah H1, tinggi air di depan ambang H = H0 – H1

5. Lakukan pembacaan point gauge setiap pencatatan tinggi muka air minimal 5 kali

6. Lakukan prosedur diatas pada setiap perubahan debit yang disesuaikan dengan percobaan pengukuran debit lainya (ambang tajam segi empat, current metter, dan pharshal flume)

2.8 Percobaan Alat Ukur Cipoletti 2.8.1 Tujuan Percobaan

Pengukuran debit dengan alat ukur ambang tajam segi empat ini dilakukan bersamaan dengan pengukuran debit menggunakan Current Meter, Thompson, dan Parshall Flume. Tujuan percobaan ini adalah untuk mengukur debit aliran yang melalui pelimpah ambang tipis.

2.8.2 Teori Percobaan

Skema pelimpah ambang tajam segi empat adalah sebagai berikut :

Gambar 2.7

Skema Alat Ukur Cipoletti

Besarnya debit yang melalui pada pelimpah ambang tajam penampang segi empat dapat ditulis dalam persamaan sebagai berikut : Q = 2 2g.C.b.H⁵²

3

Dimana :

C = koefisien debit (lihat tabel 2.1) b = panjang pelimpah (m)

H = tinggi muka air di depan ambang (cm) g = percepatan gravitasi (m²/s)

Besarnya koefisien debit C merupakan fungsi dari tinggi muka air di depan ambang H dan tinggi ambang terhadap dasar saluran p. Tabel 2.1 menunjukkan besarnya harga C.

21

Tabel 2.1

Harga C Alat Ukur Cipoletti

Sumber : Buku Panduan Praktikum Mekanika Fluida dan Hidrolika (RC09-133), 2016

2.8.3 Alat-Alat yang Digunakan 1. Kolam penenang 2. Pelimpah ambang tajam 3. Point gauge

4. Penggaris atau roll meter 2.8.4 Prosedur Percobaan

1. Ukur dimensi pelimpah ambang tajam yang tersedia

2. Catat bacaan point gauge urutan muka air tepat pada ambang H0

3. Alirkan air lewat pelimpah tersebut diatas.

4. Catat bacaan point gauge pada saat aliran air lewat pelimpah H1, tinggi air di depan ambang H = H0 – H1

5. Lakukan pembacaan point gauge setiap pencatatan tinggi muka air minimal 5 kali

6. Lakukan prosedur diatas pada setiap perubahan debit yang disesuaikan dengan percobaan pengukuran debit lainya (ambang tajam segi empat, current metter, dan pharshal flume.

2.9 Percobaan Alat Ukur Parshall Flume 2.9.1 Tujuan Percobaan

Pengukuran debit dengan alat ukur parshall flume ini di lakukan bersamaan dengan pengukuran debit menggunakan Current Meter, Ambang Tajam, dan Thompson. Tujuan percobaan ini adalah untuk mempelajari sifat aliran air pada alat ukur debit air.

2.9.2 Teori Percobaan

Skema alat ukur debit Parshall adalah sebagai berikut :

Gambar 2.8 Alat Ukur Parshall Flume

Parshall flume adalah alat ukur debit dengan cara membuat aliran kritis yang dapat di lihat dengan terjadinya loncatan air pada bagian tenggorokan (throat section). Bila terjadi ailran tenggelam yang dapat di lihat dengan mengecilnya loncatan air pada bagian tenggorokan (submerged flow), maka perlu di adakan koreksi debit pada debit yang di ukur (V.T. chow, open channel hydraulics). Besarnya debit yang lewat pada tenggorokan dalam kondisi kritis di nyatakan dalam persamaan yang tertera pada table 2.2 (R.L. parshall, 1920).

23

Tabel 2.2

Persamaan Debit Alat Ukur Parshall Flume Lebar tenggorokan “W” Persamaan

3” Q = 0,992 ha^1,547

6” Q = 2,060 ha^1,580

9” Q = 3,070 ha^1,530

12” sampai 8” Q = 4w ha1,522w 0,026

10” sampai 50” Q = (3,6875W + 2,5) ha^1,600 Sumber : Buku Panduan Praktikum Mekanika Fluida dan Hidrolika (RC09-133), 2016

Dimana :

Ha = tinggi air pada tenggorokan (ft) W = lebar tenggorokan (ft)

Q = debit lewat tenggorokan (ft³/det) 2.9.3 Alat-Alat yang Digunakan

1. Alat ukur debit Parshall 2. Skotbalk

3. Point gauge

4. Penggaris/roll meter 2.9.4 Prosedur Percobaan

1. Ukur dimensi parshall flume yang tersedia (gambar 2.8)

2. Catat bacaan point gauge pada titik B sebelum aliran air lewat parshall flume di mana ujung jarum geuge setinggi dasar parshall flume di titik A. besarnya bacaan adalah H0b

3. Alirkan air lewat lewat parshall flume

4. Catat bacaan pada mistar ukur pada saat aliran air lewat parshall flume, maka tinggi air di depan tenggorokan (di titik A) adalah H_a satuan dalam inc.

5. Masih dalam percobaan debit yang sama, maka letakkan skotbalk di nelakang parshall flume sedemikian sehingga terjadi aliran tenggelam pada bagian tenggorokan.

6. Kemudian catat bacaan point geuge pada titik B yaitu H_1b maka tinggi air di atas tenggorokan H_b= H_0b- H_1b

7. Lakukan semua pembacaan point geuge setiap pencataan tinggi muka air minimum 5 kali. Lakukan prosedur di atas pada setiap perubahan percobaan debit yang di sesuaikan dengan percobaan debit lainnya.

25

BAB III

HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Hasil Pengamatan

Pengamatan yang dilakukan pada beberapa percobaan pada Praktikum Hidrolika oleh Kelompok X, diperoleh hasil sebagai berikut :

Tabel 3.1 Data Percobaan Osborne Reynolds Tabel 3.2 Data Percobaan Muka Air Konstan Tabel 3.3 Data Percobaan Muka Air Turun

Tabel 3.4 Data Percobaan Aliran Bebas di bawah Pintu Tabel 3.5 Data Percobaan Aliran Sempurna

Tabel 3.6 Data Percobaan Aliran Tidak Sempurna (Peralihan) Tabel 3.7 Data Percobaan Aliran Tidak Sempurna (Tenggelam) Tabel 3.8 Data Percobaan Current Meter pada Debit 1

Tabel 3.9 Data Percobaan Current Meter pada Debit 2 Tabel 3.10 Data Percobaan Current Meter pada Debit 3 Tabel 3.11 Data Percobaan Current Meter pada Debit 4 Tabel 3.12 Data Percobaan Current Meter pada Debit 5 Tabel 3.13 Data Percobaan Alat Ukur Thompson Tabel 3.14 Data Percobaan Alat Ukur Cipoletti Tabel 3.15 Data Percobaan Alat Ukur Parshall Flume

Berdasarkan hasil pengamatan yang terdapat di atas, maka diperoleh data-data pada setiap percobaan yang dapat digunakan untuk mencari besar debit, kecepatan, nilai Re, faktor gesek, tegangan geser, membuat profil jenis aliran, dan lain sebagainya sesuai dengan data yang diperoleh dari setiap percobaan di atas. Adapun tabel data percobaan pada percobaan ke satu sampai dengan percobaan ke delapan adalah sebagai berikut :

Tabel 3.1

Data Percobaan Osborne Reynolds

(Sumber : Data hasil pengamatan, 2022)

Percobaan Suhu Volume Waktu Percobaan Suhu Volume Waktu

ke 10^-6 m³ detik ke 10^-6 m³ detik

27 120 15 27 240 15

27 130 15 27 240 15

27 130 15 27 240 15

27 150 15 27 260 15

27 150 15 27 260 15

27 150 15 27 260 15

27 160 15 27 280 15

27 160 15 27 280 15

27 160 15 27 280 15

27 170 15 27 300 15

27 170 15 27 300 15

27 170 15 27 300 15

27 180 15 27 310 15

27 180 15 27 310 15

27 190 15 27 310 15

27 200 15 27 490 15

27 200 15 27 500 15

27 200 15 27 500 15

27 200 15 27 510 15

27 200 15 27 520 15

27 200 15 27 510 15

27 220 15 27 520 15

27 220 15 27 520 15

27 220 15 27 520 15

27 230 15 27 550 15

27 230 15 27 550 15

27 230 15 27 550 15

X

XI

XII

XIII

XIV

XV

XVI

XVII

XVIII VI

VII

VIII

IX I

II

III

IV

V

( C)° ( C)°

27

Tabel 3.2

Data Percobaan Muka Air Konstan

(Sumber : Data hasil pengamatan, 2022)

Volume t X Y

(10^-6 m³) (det) (cm) (cm)

I 2500 10 48 10

2750 10 49 10

2600 10 49 10

2600 10 49 10

2500 10 48 10

II 2000 10 35 10

1900 10 35 10

2000 10 35 10

1850 10 34 10

1900 10 35 10

III 1250 10 19 10

1250 10 19 10

1250 10 19 10

1100 10 18 10

1250 10 19 10

H1 = 25 cm H₃ = 65 cm

H₂ = 45 cm Percobaan

ke

Tabel 3.3

Data Percobaan Muka Air Turun

Percobaa Ke t (detik)

I

h3 – h2 = 25 cm 1' 10"

h2 – h1 = 20 cm 1' 27"

h1 – h0 = 10 cm 1' 57"

II

h3 – h2 = 25 cm 1' 12"

h2 – h1 = 20 cm 1' 28"

h1 – h0 = 10 cm 2' 10"

III

h3 – h2 = 25 cm 1' 13"

h2 – h1 = 20 cm 1' 28"

h1 – h0 = 10 cm 1' 58"

IV

h3 – h2 = 25 cm 1' 12"

h2 – h1 = 20 cm 1' 29"

h1 – h0 = 10 cm 1' 58"

V

h3 – h2 = 25 cm 1' 10"

h2 – h1 = 20 cm 1' 27"

h1 – h0 = 10 cm 1' 59"

(Sumber : Data hasil pengamatan, 2022)

29

Tabel 3.4

Data Percobaan Aliran Bebas di bawah Pintu

Percobaan Aliran Bebas

y (m) y1 (m)

I Q = 0,0005 m³/s

0,039 0,031

0,039 0,030

0,039 0,029

0,039 0,029

0,039 0,025

II Q = 0,0006 m³/s

0,043 0,015

0,043 0,030

0,043 0,030

0,043 0,030

0,043 0,021

III Q = 0,0007 m³/s

0,058 0,013

0,058 0,017

0,058 0,020

0,058 0,023

0,058 0,024

IV Q = 0,0008 m³/s

0,066 0,016

0,066 0,018

0,066 0,020

0,066 0,022

0,066 0,023

V Q = 0,0009 m³/s

0,072 0,015

0,072 0,016

0,072 0,017

0,072 0,021

0,072 0,023

,

(Sumber : Data hasil pengamatan, 2022)

Tabel 3.5

Data Percobaan Aliran Sempurna

Titik Jarak antara (cm)

Percobaan

1 2 3 4 5

Y (cm) Y (cm) Y (cm) Y (cm) Y (cm)

0 10,5 10,8 10,8 11 11,3

15

1 10,6 10,8 10,8 11 11,3

15

2 10,5 10,6 10,1 10,9 11

18

3 10,1 10,9 10,3 10,5 10,7

2

4 8,4 8,5 8,9 9 9

2

5 4,8 4 4,3 4,5 7,5

2

6 4,8 4,3 4,4 4,5 6

2

7 4,8 4,4 4,5 4,8 6,1

2

8 5 4,5 4,9 5 6,2

2

9 5,2 4,7 5 5,3 6,9

2

10 5,3 4,9 5,1 5,3 6,5

2

11 5,5 5 5,2 5,4 6,6

2

12 5,6 5,1 5,3 5,4 6,8

2

13 5,7 5,2 5,4 5,5 6,9

2

14 5,8 5,3 5,5 5,6 6,5

2

15 5,9 5,3 5,5 5,7 6,7

3

16 5,9 5,2 5,3 5,6 6

3

17 5,9 5,3 5,4 5,7 5,9

3

18 5,9 5,4 5,5 5,8 5,8

3

19 6 5,5 5,5 5,8 5,8

3

20 6 5,6 5,7 6 5,7

(Sumber : Data hasil pengamatan, 2022)

31

Tabel 3.6

Data Percobaan Aliran Tidak Sempurna (Peralihan)

Titik Jarak antara (cm)

Percobaan

1 2 3 4 5

Y (cm) Y (cm) Y (cm) Y (cm) Y (cm)

0 10,6 10,8 10,9 11 11,3

15

1 10,6 10,8 10,9 11 11,2

15

2 10,8 10,8 10,8 10,9 11,1

18

3 10 10,3 10,8 10,6 10,6

2

4 7,1 9 8,8 9 9,1

2

5 7,1 7,7 7,7 8,1 8,3

2

6 7,1 7,8 7,7 7,4 7,8

2

7 7,2 7,8 7,8 7,3 7,6

2

8 7,2 7,9 7,9 9 8,1

2

9 7,3 7,9 7,7 9,2 9

2

10 7,3 7,9 7,8 9,1 9,5

2

11 7,3 7,8 7,8 8,7 9,2

2

12 7,3 7,9 7,9 8,3 8,9

2

13 7,4 7,8 7,9 7,8 8,4

2

14 7,4 7,9 7,8 8,3 7,9

2

15 7,5 8 8 9 9

3

16 7,5 7,6 7,8 9,1 9

3

17 7,6 7,7 7,8 8,5 8,6

3

18 7,6 7,8 7,8 8,9 8,2

3

19 7,5 7,9 7,9 9 8,2

3

20 7,5 7,9 7,9 9 8,2

(Sumber : Data hasil pengamatan, 2022)

Tabel 3.7

Data Percobaan Aliran Tidak Sempurna (Tenggelam)

Titik Jarak antara (cm)

Percobaan

1 2 3 4 5

Y (cm) Y (cm) Y (cm) Y (cm) Y (cm)

0 10,8 10,9 10,9 11 11,4

15

1 10,8 10,9 10,9 11 11,2

15

2 10,8 10,9 10,8 11 11

18

3 10 10,4 10,4 10,5 10,8

2

4 9 8,5 9 9,1 9,1

2

5 8,1 8,2 8,4 8,5 8,8

2

6 8 8,5 8 8,3 8,4

2

7 9 9 8,5 8,5 8,5

2

8 9,3 9,3 9,1 9,1 9

2

9 9,1 9,1 9,4 9,5 9,6

2

10 9 8,8 9,3 9,3 9,7

2

11 8,5 8,5 8,9 9,1 9,5

2

12 8,3 8,7 8,5 8,7 9,1

2

13 8,8 9,1 8,9 8,4 8,7

2

14 9 9,3 9 9 8,6

2

15 9,5 9 9,3 9,3 9,3

3

16 9 8,5 8,9 8,9 9,4

3

17 8,4 8,8 8,4 8 8,9

3

18 8,2 9,1 8,6 8,5 8,5

3

19 8,8 8,5 9 8,5 9

3

20 8,5 8,5 9 8,6 9

(Sumber : Data hasil pengamatan, 2022)

33

Tabel 3.8

Data Percobaan Current Meter pada Debit 1

(Sumber : Data hasil pengamatan, 2022) Tabel 3.9

Data Percobaan Current Meter pada Debit 2

(Sumber : Data hasil pengamatan, 2022)

0,2h 24 21 17

0,6h 27 25 28

0,8h 22 21 22

0,2h 14 25 17

0,6h 32 32 32

0,8h 28 29 31

0,2h 12 8 15

0,6h 7 14 7

0,8h 19 14 18

n ( putaran )

III II

I

Pias h ( cm )

0,2h 10 8 17

0,6h 21 16 20

0,8h 18 14 14

0,2h 20 20 23

0,6h 26 23 25

0,8h 22 23 25

0,2h 10 10 11

0,6h 15 16 12

0,8h 16 16 15

n ( putaran )

III II

I

Pias h ( cm )