Buku Panduan Praktikum Hidrolika_ok.pdf

LABORATORIUM HIDROLIKA

JURUSAN TEKNIK SIPIL INSTITUT TEKNOLOGI MEDAN Jl. Gedung Arca No. 52 Medan - 20217, Telp : (061) 7363771; Fax : (061) 7367954)

JUDUL PRAKTIKUM :

Group :

Tahun Ajaran :

Halaman :

INSTITUT TEKNOLOGI MEDAN FAKULTAS TEKNIK SIPIL & PERENCANAAN JURUSAN TEKNIK SIPIL

Barang yang dipinjamkan merupakan tanggung jawab grup

DAFTAR PINJAMAN ALAT-ALAT LABORATORIUM HIDROLIKA NAMA NIM JURUSAN GRUP/PERCOBAAN

No.

Nama Barang

Jumlah

: : : :

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Kondisi waktu Kondisi waktu dipinjam pengembalian

Diisi rangkap 2 (dua) 1 untuk mahasiswa dan 1 pertinggal Yang memberikan (Asisten),

Jumlah

Medan, …………………………. Yang menerima (Ketua Grup), Pada saat dipinjam

(

)

(

Yang menerima (Asisten),

)

Yang memberikan (Ketua Grup), Pada saat dikembalikan

(

)

(

)

DAFTAR HADIR PRAKTIKUM HIDROLIKA JURUSAN GRUP KETUA GRUP No.

: ------------------------------------------: ------------------------------------------: -------------------------------------------

NAMA

NIM

TANDA TANGAN

Medan, ……………………………….. Dosen Pembimbing/Asisten

(

)

DAFTAR HADIR PESERTA PRAKTIKUM HIDROLIKA NAMA PERCOBAAN TANGGAL TEST

:………………………………………………………………………………… :………………………………………………………………………………..

NO

NAMA

1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5

NIM

TANDA TANGAN

KELOMPOK

SURAT IZIN ASISTENSI LAPORAN No: ………../SIA/PH/TS/………….. GRUP PRAKTIKUM :………………………………………………………………………………… ASISTEN PEMBIMBIING :……………………………………………………………………………….. KEPALA LABORATORIUM

Dr. KUSWANDI, ST, MT

NAMA

NO

NIM

TANDA TANGAN

KELOMPOK

1 2 3 4 5 NO

TANGGAL

CATATAN ASISTENSI

PARAF

PANDUAN PRAKTIKUM

MEKANIKA FLUIDA

DISUSUN OLEH

Yudha Hanova ST, M.Eng Kuswandi, ST, MT

JURUSAN TEKNIK SIPIL INSTITUT TEKNOLOGI MEDAN MEDAN 2015

PRAKATA

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas berkah dan rahmatNya buku panduan praktikum hidrolika ini dapat disusun dengan sebaik-baiknya. Buku panduan ini disusun mengingat bahwa laboratorium hidrolika telah dibangun di lingkungan Institut

Teknologi Medan. Untuk

menuntun mahasiswa dalam melaksanakan kegiatan praktikum, kami merasa perlu untuk membuat dan mencetak sebuah buku panduan sementara. Dalam buku panduan ini akan diberikan penjelasan mengenai materi praktikum hidrolika serta prosedur pelaksanaannya. Semoga buku panduan yang kami susun ini bisa bermanfaat bagi mahasiswa yang melaksanakan kegiatan praktikum.

Medan, 2015 Tim Penulis

PRAKTIKUM HIDROLIKA JURUSAN TEKNIK SIPIL

1

DAFTAR ISI

PRAKATA ...................................................................................................... 1 DAFTAR ISI .................................................................................................. 2 PERCOBAAN I. ALIRAN MELALUI AMBANG LEBAR (BROAD CRESTER WEIR) .......................................................................................... 4 1. Pendahuluan ...................................................................................... 4 2. Peralatan dan Bahan ........................................................................ 4 3. Dasar Teori ........................................................................................ 4 4. Prosedur Percobaan........................................................................... 5 PERCOBAAN II ALIRAN MELALUI AMBANG SEGITIGA ..................... 6 1. Pendahuluan ...................................................................................... 6 2. Peralatan dan Bahan ........................................................................ 6 3. Dasar Teori ........................................................................................ 6 4. Prosedur Percobaan........................................................................... 7 PERCOBAAN III. ALIRAN MELALUI PINTU ALIRAN BAWAH (UNDERSHOT) ............................................................................................. 8 1. Pendahuluan ...................................................................................... 8 2. Peralatan dan Bahan ........................................................................ 8 3. Dasar Teori ........................................................................................ 8 4. Prosedur Percobaan........................................................................... 9 PERCOBAAN IV. TEOREMA BERNOULLI (BERNOULLI’S THEOREM DEMONSTRATION) ................................................................................... 10 1. Pendahuluan .................................................................................... 10 2. Peralatan dan Bahan ...................................................................... 10 3. Data Teknis ..................................................................................... 10 4. Prosedur Percobaan......................................................................... 10 5. Nomenklatur .................................................................................... 11 6. Dasar Teori ...................................................................................... 13 7. Pembahasan..................................................................................... 14 PERCOBAAN V. KEHILANGAN ENERGI PADA PIPA MELENGKUNG (ENERGY LOSSES IN BENDS)................................................................. 15 1. Pendahuluan .................................................................................... 15 2. Peralatan dan Bahan ...................................................................... 15 3. Prosedur Percobaan......................................................................... 15 5. Nomenklatur .................................................................................... 16 6. Dasar Teori ...................................................................................... 17 7. Hasil Percobaan ............................................................................... 18 8. Aplikasi Teori .................................................................................. 18 PERCOBAAN VI. KARAKTERISTIK ALIRAN DIATAS “FALL VELOCITY” ................................................................................................. 19 1. Pendahuluan .................................................................................... 19 2. Peralatan dan Bahan ...................................................................... 19

PRAKTIKUM HIDROLIKA JURUSAN TEKNIK SIPIL

2

3. 4.

Dasar Teori ...................................................................................... 19 Prosedur Percobaan......................................................................... 20

PERCOBAAN VII. DRAINAGE AND SEEPAGE TANK .......................... 21 1. Pendahuluan .................................................................................... 21 2. Peralatan dan Bahan ...................................................................... 21 3. Dasar Teori ...................................................................................... 21 4. Prosedur Percobaan......................................................................... 22 DAFTAR PUSTAKA.................................................................................... 23

PRAKTIKUM HIDROLIKA JURUSAN TEKNIK SIPIL

3

PERCOBAAN I ALIRAN MELALUI AMBANG LEBAR (BROAD CRESTER WEIR) 1. Pendahuluan a. Latar Belakang Debit saluran air dapat dihitung menggunakan metode ambang lebar. b. Maksud dan Tujuan - Menghitung debit, kecepatan, koefisien debit, dan koefisien kecepatan. - Menentukan jenis aliran dari perhitungan angka froude. 2. Peralatan dan Bahan

Multi purpose teaching flume Model ambang lebar/ broad crester weir. Point gauge

-

Mistar/ pita ukur Ember plastik

Stop wacth Gelas ukur

3. Dasar Teori Peluap disebut ambang lebar apabila B>0.4 lebar peluap, dan hu adalah tinggi peluap.

hu, dengan B adalah

Gambar 1. Ambang Lebar Keterangan: Q = debit aliran (m3/dt) H

= tinggi tekanan total hulu ambang =

Yo+

P = tinggi ambang (m) Yo = kedalaman hulu ambang (m) Yc = tinggi muka air di atas ambang (m) Yt = tinggi muka air setelah ambang (m) hu = tinggi muka air di atas hilir ambang = Yo – P (m) Debit aliran yang terjadi pada ambang lebar dihitung menggunakan rumus sebagai berikut : Q

= Cd *b* h3/2

dengan

…………… (1.1)

Keterangan : Q = debit aliran (m3/dt) h = Tinggi total hulu ambang (m)

PRAKTIKUM HIDROLIKA JURUSAN TEKNIK SIPIL

4

Cd = koefisien debit b = lebar ambang (m) Debit aliran juga dapat dihitung dengan : ………………. (1.2) Keterangan: Q = debit aliran (m3/dt) = tinggi muka air hulu ambang (m) Cd = koefisien debit Cv = koefisien kecepatan b = lebar ambang (m) Aliran kritik dapat ditentukan dengan angka Froude menggunakan persamaan : …………(1.3) Keterangan: F = angka Froud (froude number) D = kedalaman aliran (m) Dimana jika : F<1 disebut aliran subkritik. F=1 disebut aliran kritik. F>1 disebut aliran super kritik. 4. Prosedur Percobaan 1. Pasanglah ambang lebar pada model saluran terbuka. 2. Alirkan air kedalam model saluran terbuka. 3. Ukurlah debit aliran sampai 3 kali untuk 1 bukaan. 4. Catat harga h, Yo, Yc, Q, Yt. 5. Amati aliran yang terjadi. 6. Gambar profil aliran yang terjadi. 7. Ulangi percobaan untuk debit yang lain. 8. Hitung harga Cd & Cv 9. Buat grafik : Cd dan Q, Cv dan Q, v dan Q. 10. Titik-titik pada grafik tersebut dihubungkan dengan garis yang dibuat dari suatu persamaan regresi. 11. Menentukan tingkat kekritikan aliran dengan menghitung angka froude untuk setiap percobaan (sebelum, di atas & sesudah ambang). 12. Persamaan tambahan yang bisa dipakai : Menghitung kecepatan aliran (v) :

Dengan: A = luas tampang basah (m2) Q = debit (m3/dt)

PRAKTIKUM HIDROLIKA JURUSAN TEKNIK SIPIL

5

PERCOBAAN II ALIRAN MELALUI AMBANG SEGITIGA

1. Pendahuluan a. Latar Belakang Segitiga Thompson juga dapat berfungsi sebagai alat ukur debit di saluran terbuka. b. Maksud dan Tujuan - Menghitung debit dan koefisien debit. - Mengetahui bentuk puncak peluap segitiga dari hasil perhitungan. 2. Peralatan dan Bahan 1. 2. 3. 4. 5.

Multi purpose teaching flume. Point Gauge Model alat ukur segitiga Mistar ukur Alat ukur debit (ember, stop watch, gelas ukur)

3. Dasar Teori Peluap biasa disebut ambang tipis bila tebal peluap t < 0,5 H dan disebut ambang lebar jika 0,5 H < t < 0,66 H. Gambar dibawah ini menunjukkan peluap segitiga, dimana air mengalir di atas peluap tersebut, tinggi peluapan adalah H dan sudut peluap segitiga adalah .

Gambar 2. Aliran di atas Peluap Segitiga Dari gambar tersebut lebar muka air adalah : B = 2H Tg /2, Persamaan untuk mencari nilai debit pada alat ukur peluap segitiga adalah : Q = 8/15 Cd Tg

 2

2 g H5/2

Jika sudut  = 90°, Cd = 0,6 dan percepatan gravitasi = 9,81 m²/d maka debitnya : Q = 1,417 H5/2.

PRAKTIKUM HIDROLIKA JURUSAN TEKNIK SIPIL

6

4. Prosedur Percobaan 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Pasang alat ukur debit model segitiga pada model saluran terbuka. Alirkan air pada mode saluran terbuka. Hitung volume dan waktu . Amati pengaliran yang terjadi. Catat harga H yang terjadi. Hitung debit. Ulangi percobaan diatas dengan debit yang lain.

PRAKTIKUM HIDROLIKA JURUSAN TEKNIK SIPIL

7

PERCOBAAN III ALIRAN MELALUI PINTU ALIRAN BAWAH (UNDERSHOT) 1. Pendahuluan a. Latar Belakang Debit saluran air dapat dihitung menggunakan model undershot. b. Maksud dan Tujuan - Menghitung debit, kecepatan, koefisien debit, dan koefisien kecepatan. - Menentukan jenis aliran dari perhitungan angka froude. 2. Peralatan dan Bahan -

Multi purpose teaching flume Model pintu aliran bawah (Undershot) Point gauge Mistar/ pita ukur Ember plastik

Stop wacth Gelas ukur

3. Dasar Teori Prinsip kerja bangunan ukur di saluran terbuka adalah menciptakan aliran kritis. Pada aliran kritis, energi spesifik pada nilai minimum sehingga ada hubungan tunggal antara head dengan debit. Dengan kata lain Q hanya merupakan fungsi H saja. Pada umumnya hubungan H dengan Q dapat dinyatakan dengan: Q = k Hn ……………………………………… (3.1) Dengan : Q = debit; H = head; k dan n = konstanta Besarnya konstanta k dan n ditentukan dari turunan pertama persamaan energi pada penampang saluran yang bersangkutan. Pada praktikum ini besarnya konstanta k dan n ditentukan dengan membuat serangkaian hubungan H dengan Q yang apabila diplotkan pada grafik akan diperoleh garis hubungan H-Q yang paling sesuai untuk masingmasing jenis bangunan ukur.

Gambar 3. Model Pintu Aliran Bawah

PRAKTIKUM HIDROLIKA JURUSAN TEKNIK SIPIL

8

4. Prosedur Percobaan 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

9. 10. 11.

Ukur lebar flume (b) dan tinggi ambang (P) Pasanglah pintu dan kedua kait pengukur seperti gambar berikut. Bagian tajam pintu menghadap hulu. Baca posisi dasar flume. Atur bukaan pintu (yg) sampai jarak tertentu dari dasar flume. Atur slope flume pada posisi 0,5%. Buka pengatur debit perlahan dan alirkan air dengan ketinggian hulu yo = 0,2 m. Atur ujung kait pengukur yo dan yc. Pada posisi ini baca debit Q dan tinggi muka air hilir y1 Naikkan pintu tiap 0,01 m. Atur debit sedemikian sehingga yo konstan. tiap kenaikan pintu baca debit Q dan tinggi muka air hilir y1. Ulangi percobaan untuk penurunan pintu. Ulangi percoban dengan debit Q konstan. Catat perubahan tinggi muka air yo dan y1. Hitung Cd untuk setiap bacaan yo.

Cd 

Q b y g 2 g yo

………….(3.2)

12. Buatlah grafik hubungan Q dengan yg untuk yo konstan. 13. Buatlah grafik hubungan yo dengan yg untuk Q konstan. 14. Carilah hubungan Q dengan yo dan yg grafik. 15. Bandingkan dengan hubungan Q dengan yo dan yg dari perhitungan.

Q  Cd by g 2 gyo

PRAKTIKUM HIDROLIKA JURUSAN TEKNIK SIPIL

9

PERCOBAAN IV TEOREMA BERNOULLI (BERNOULLI’S THEOREM DEMONSTRATION) 1. Pendahuluan a. Latar Belakang Hukum Bernoulli merupakan persamaan pokok hidrodinamika untuk fluida yang mengalir dengan arus streamline. Di sini berlaku hubungan antara tekanan, kecepatan alir dan tinggi tempat dalam satu garis lurus. b. Maksud dan tujuan  Untuk menyelidiki validitas Persamaan Bernoulli ketika diaplikasikan ke aliran air yang steady pada pipa yang bergradasi dimensinya.  Menentukan besarnya koefisien debit (Cd)  Mengamati pembagian tekanan sepanjang pipa konvergen – divergen. 2. Peralatan dan Bahan

a. Hydraulic Bench b. Stopwatch c. Peralatan Bernoulli 3. Data Teknis Dimensi dari tabung dijelaskan berikut ini Posisi tabung Lambang Diameter (mm) manometer A h1 25.0 B h2 13.9 C h3 11.8 D h4 10.7 E h5 10.0 F h6 25.0

Jarak dari A (m) 0.0000 0.0603 0.0687 0.0732 0.0811 0.1415

4. Prosedur Percobaan a. Letakkan peralatan persamaan Bernoulli pada hydraulic bench kemudian atur nivo agar dasarnya horizontal, hal ini penting untuk pengukuran tinggi yang akurat pada manometer.

PRAKTIKUM HIDROLIKA JURUSAN TEKNIK SIPIL

10

b. Hubungkan inlet ke suplai aliran bench, tutup katup bench dan katup kontrol aliran dan nyalakan pompa. Perlahan-lahan buka katup bench untuk mengisi alat percobaan (test rig) dengan air. c. Untuk mengisi air dari keran tekanan dan manometer, tutup kedua katup bench dan katup kontrol aliran, dan buka sekrup pengisi udara dan pindahkan tutupnya dari katup pengatur udara. Buka katup bench dan biarkan aliran mengalir melalui manometer untuk menghilangkan seluruh udara yang ada, kencangkan sekrup pengisi udara dan buka katup bench dan katup kontrol aliran. Kemudian, buka sedikit katup pengisi udara untuk membiarkan udara memasuki bagian atas manometer. Kencangkan kembali sekrup ketika tinggi manometer mencapai tinggi yang dinginkan. Jika dibutuhkan, tinggi manometer bisa disesuaikan menggunakan sekrup pengisi udara dan pompa tangan yang disediakan. Ketika menggunakan pompa tangan, sekrup pengisi harus terbuka. Untuk menahan tekanan pompa tangan dalam sistem, sekrup harus ditutup setelah pemompaan. d. Pembacaan harus dilakukan pada tiga macam debit. Ambil set pertama pembacaan pada debit maksimum (h1-h5 besar), kemudian kurangi debit volume untuk memberikan perbedaan tinggi h1-h5 sekitar 50 mm. Lalu ulangi percobaan untuk menghasilkan perbedaan tinggi yang berada diantara kedua test di atas. Catat semua datanya. e. Ukur volume dengan waktu yang telah ditentukan dengan menggunakan tangki volumetrik, untuk menentukan besarnya debit. Lamanya pengumpulan air sekurang-kurangannya satu menit untuk mengurangi kesalahan pengukuran waktu. 5. Nomenklatur Judul kolom Volume terkumpul

Satuan M3

Waktu pengumpulan

S

Lambang Tipe V Diukur

T

Diukur

Deskripsi Diambil dari skala pembacaan pada hydraulic bench. Volume yang terkumpul diukur dalam liter. Konversikan ke m3 untuk perhitungan (dibagi dengan 1000) Waktu untuk mengumpulkan volume air pada

hydraulic bench

PRAKTIKUM HIDROLIKA JURUSAN TEKNIK SIPIL

11

Debit

m3/s

Qv

Dihitung

Volume v = terkumpul T Waktu pengu mpulan Label identifikasi Qv=

Lambang manometer Jarak ke pipa

m

Luasan pipa

m2

A

Diberikan

Tinggi statis

m

H

Diukur

m2/s

V

Dihitung

Kecepatan

hx

Tinggi dinamis

m

Tinggi total

m

Jarak ke pipa

m

PRAKTIKUM HIDROLIKA JURUSAN TEKNIK SIPIL

Diberikan Diberikan

H0

label Letak keran manometer yang diberikan sebagai jarak dari data pada keran h1. Lihat di bagian dimensi Luasan pipa pada setiap keran. Lihat di bagian dimensi. Nilai terukur dari manometer. Pembacaan manometer diambil dalam mm air. Konversikan ke m air untuk perhitungan Kecepatan aliran dalam pipa = Qv/A

Dihitung

v2 lihat teori 2g

Dihitung

v2 h+ lihat teori 2g

Diukur

Posisi alat pengukur tinggi tekanan total dari data pada keran h1

12

Pembacaan alat h8

m

Diukur

Nilai terukur diambil dari h8. Adalah tinggi yang tercatat dari alat pengukur tinggi tekanan total.

6. Dasar Teori Teori - Persamaan Bernoulli 2

2 v1 p1 p2 v2   z1    z2 g 2 g g 2 g

Dengan : p = tekanan statis yang terdeteksi pada lubang di samping v = kecepatan fluida z = elevasi vertikal fluida Jika tabung horizontal, perbedaan tinggi bisa diabaikan. z1 = z2 sehingga, 2 2 p1 v1 p v   2  2 g 2 g g 2 g Dengan peralatan Bernoulli ini, tinggi tekanan statis p, diukur dengan menggunakan manometer secara langsung dari keran tekanan berlubang. p h= g dengan demikian Persamaan Bernoulli dapat ditulis menjadi : 2

2

v1 v  h2  2 2g 2 g ……………….………………(2.1) Tinggi tekanan total , h0, bisa dihitung. h1 

h0 = h +

v2 2g

(meter)

dari Persamaan Bernoulli, didapat bahwa h10 = h20. Kecepatan aliran diukur dengan mengukur volume aliran, V, selama V periode waktu tertentu, t. Ini menghasilkan debit volume ; Qv = , yang t sebaliknya memberikan kecepatan aliran melalui luasan yang didefinisikan sebagai A, Q V= v A Untuk aliran fluida yang inkompressibel, konservasi massa menyebutkan bahwa volume juga terkonservasi. A1V1 = A2V2 =An Vn = Q (m3/d) ………………………………(2.2)

PRAKTIKUM HIDROLIKA JURUSAN TEKNIK SIPIL

13

Dengan mensubstitusikan persaman (2.2) ke persamaan (2.1), maka: 2

u 2 2  a2  u22 …………………………(2.3)     h1   h2 2  g  a1  2 g dari persamaan (2.3) besarnya u2 bisa didapat :

u2 

2  g (h1  h 2) 1  (a 2 / a1) 2

sehingga Qth didapat :

Qth  a 2 

2  g (h1  h2) 1  (a 2 / a1) 2

besarnya koefisien debit : Cd  Qnyata Qth 7. Pembahasan Berikan komentar terhadap validitas Persamaan Bernoulli untuk  Aliran konvergen  Aliran divergen Berikan asumsi yang jelas pada penurunan persamaan Bernoulli dan berikan penjelasan untuk komentar anda tersebut. Berikan komentar pada perbandingan tinggi total yang didapat. Gambarkan Grafik hubungan antara Qnyata dengan Qth.

PRAKTIKUM HIDROLIKA JURUSAN TEKNIK SIPIL

14

PERCOBAAN V KEHILANGAN ENERGI PADA PIPA MELENGKUNG (ENERGY LOSSES IN BENDS) 1. Pendahuluan 1. Maksud dan Tujuan Untuk menentukan faktor kehilangan pada aliran yang melalui sebuah susunan pipa yang terdiri dari lengkungan, sebuah kontraksi, sebuah pelebaran, dan sebuah pintu dengan klep (katup). 2. Peralatan dan Bahan a. Hydraulics Bench, digunakan untuk mengukur debit sesuai waktu dan volume terkumpul. b. Peralatan untuk menentukan kehilangan energi pada pipa yang melengkung dan peralatan pemasangannya. c. Stopwatch, digunakan untuk menentukan debit rata-rata air. d. Peningkat tinggi. e. Thermometer.

Gambar XX.1 Energy Losses in Bends Apparatus 3. Prosedur Percobaan a. Aturlah perangkat Hydraulic Bench sehingga dasarnya horisontal. b. Hubungkan inlet perlengkapan pengujian ke bench penyuplai aliran dan jalankan pipa outlet sehingga tangki volumetrik dan penguncinya berada pada tempatnya. c. Bukalah katup bench, katup pintu, dan katup pengontrol aliran dan jalankan pompa untuk mengisi air ke perlengkapan pengujian. d. Bebaskan udara dari ujung keran bertekanan, tutup katup bench dan katup pengontrol aliran pada manometer, buka sekrup

PRAKTIKUM HIDROLIKA JURUSAN TEKNIK SIPIL

15

pembebas udara, dan pindahkan penyumbat dari dekat katup udara. e. Hubungkan pipa kecil panjang pada katup udara ke tangki volumetrik. f. Bukalah katup bench dan alirkan air melalui manometer untuk membersihkan semua udara yang ada, kemudian kencangkan sekrup pembebas udara dan buka sebagian katup bench dan katup pengontrol aliran. g. Bukalah sedikit sekrup pembebas udara untuk mengalirkan udara keluar dari ujung manometer, kencangkan sekrup ketika manometer menunjukkan level puncak. h. Pastikan semua level manometer menunjukkan skala volume aliran maksimum yang diperlukan (kira-kira 17 liter/menit). Level tersebut dapat disetel dengan menggunakan sekrup pembebas udara dan pompa tangan yang tersedia. Sekrup pembebas udara mengontrol aliran udara yang melalui katup udara, sehingga ketika menggunakan pompa tangan, sekrup pengambil udara harus terbuka, untuk menahan tekanan pompa tangan pada sistem, sekrup harus ditutup setelah pemompaan. 5. Nomenklatur Judul kolom Satuan Lambang Tipe Diameter m d Diberikan pipa percobaan Volume m3 V Diukur terkumpul Waktu s t Diukur pengumpulan

Deskripsi Diameter pada pipa percobaan Diambil dari skala

Hydraulic Bench Waktu yang diambil untuk mengumpulkan volume air pada

Hydraulic Bench Temperatur air

oC

Viskositas kinematik

m2/s

ν

Diukur

Manometer

m

h1

Diukur

Manometer

m

h2

Diukur

Debit laju aliran

m3/s

Qt

Dihitung

PRAKTIKUM HIDROLIKA JURUSAN TEKNIK SIPIL

Diukur

Temperatur air yang meninggalkan session percobaan Lihat tabel viskositas kinematik air pada tekanan atmosfer Nilai diukur dari manometer Nilai diukur dari manometer Qt = V/t = Volume terkumpul / waktu pengumpulan

16

Kecepatan

m/s

Dynamic head

m

Angka Reynolds Kehilangan energi Koefisien kehilangan

v

Dihitung Dihitung

v = Qt / A = Debit laju aliran / Luasan pipa v2 / 2g

Re

Dihitung

Re = ud / ν

m

Δh

Dihitung

Δh = h2-h1

m

K

Dihitungv

K = Δh 2g / v2

Data teknis : Diameter pipa, d = 0.0196 m Diameter pipa pada outlet perlebaran inlet kontraksi, d = 0.0260 m. 6. Dasar Teori Kehilangan energi yang terjadi pada pipa umumnya dinyatakan dengan head loss (h, meter), dengan rumus : Δh = Kv2 / 2g dimana, K = koefisien kehilangan v = kecepatan aliran Karena alirannya komplek dalam berbagai pemasangan, K biasanya ditentukan dengan percobaan. Untuk percobaan pemasangan pipa, kehilangan energi dihitung dari dua pembacaan manometer, sebelum dan sesudah pemasangan, K ditentukan dengan rumus : K = Δh / (v2/2g) Untuk mengubah luas bagian pipa yang melintang melalui pelebaran dan kontraksi, sistem diubah dalam tekanan statis. Perubahan ini dapat dihitung dengan : (v12 / 2g) – (v22 / 2g) Untuk menghilangkan efek dari perubahan luas tersebut pada pengukuran kehilangan energi, nilai tersebut seharusnya ditambah ke pembacaan kehilangan energi untuk pelebaran dan dikurangkan ke pembacaan kehilangan energi untuk kontraksi. Untuk percobaan katup pintu, perbedaan tekanan sesudah dan sebelum pintu diukur langsung menggunakan sebuah tekanan gauge. Hal tersebut dapat dikonversikan untuk persamaan kehilangan energi menggunakan persamaan : 1 bar = 10.2 m air Koefisien kehilangan boleh dihitung menggunakan persamaan di atas

PRAKTIKUM HIDROLIKA JURUSAN TEKNIK SIPIL

17

untuk katup pintu. Angka Reynolds adalah sebuah angka yang mengurangi dimensi yang digunakan untuk membandingkan karakteristik aliran. 7. Hasil Percobaan Pemasang an alat

Manome ter h1 m

Mitre Siku lengkungan pendek pelebaran kontraksi katup pintu

h2 m

Kehilan gan energi h1-h2 m

Volu me V m3/s

Wak Deb Kecepa tu it tan

s

Qt m3/ s

v2 / 2g

K

v m/s

Pembacaan gauge =

8. Aplikasi Teori Latihan A, plotkan grafik head loss (Δh) versus dynamic head dan K versus debit laju aliran Qt. Latihan B, plotkan grafik persamaan head loss (Δh) versus dynamic head dan K versus debit laju aliran Qt. Bagaimana faktor kehilangan untuk variasi katup pintu dengan tingkatan / perluasan dari bukaan katup?  Berikan komentar tentang berbagai hubungan tersebut. Tergantung apakah kehilangan energi melalui pemasangan pipa selama berlangsungnya kecepatan?  Periksa angka Reynolds yang telah didapatkan dan termasuk jenis aliran laminer atau turbulenkah?  Apakah benar koefisien kehilangan adalah konstan untuk sebuah rangkaian peralatan?

PRAKTIKUM HIDROLIKA JURUSAN TEKNIK SIPIL

18

PERCOBAAN VI KARAKTERISTIK ALIRAN DIATAS “FALL VELOCITY” 1. Pendahuluan a. Latar Belakang Bentuk benda di alam bervariasi jenisnya, hal ini juga menyebabkan adanya variasi pergerakan b. Maksud dan Tujuan Menunjukkan efek bentuk partikel terhadap kecepatan jatuh dari benda berbentuk streamline di dalam fluida. 2. Peralatan dan Bahan   

Perangkatperalatan “Drag Coefficient” Partikel Stopwatch Benda uji berbentuk streamline, Ø = 6,35 mm dan Ø = 9,5 mm

SPHERES SHAPE

Gambar. Perangkat Drag Coefficient Particle. 3. Dasar Teori Fluida yang mengalir melalui benda sebahagian atau seluruhnva terbenam di dalamnya memberikan suatu gaya pada benda tersebut. Gaya yang ada pada arah pengaliran dikenal sebagai "Drag” atau hela. Total drag adalah jumlah gaya-gaya yang dikenal sebagai Surface Drag atau Form Drag. Besar relatif dari dua komponen itu tergantung pada ukuran dan bentuk dari benda yang terbenam. Adapun yang mempengaruhi besar atau kecil gaya hela adalah bentuk dari permukaan benda yang dilalui fluida tersebut. Benda dengan bentuk streamline jika dijatuhkan kedalam fluida akan bergerak lebih lambat dari benda berbentuk bundar karena gaya hela pada permukaan streamline lebih besar dari gaya hela benda bundar. Akan dilakukan pengamatan bahwa apabila benda dengan bentuk stream line dijatuhkan di dalam fluida, jatuhnya akan lebih lambat daripada benda berbentuk bundar (bola). Oleh karena semua gaya

PRAKTIKUM HIDROLIKA JURUSAN TEKNIK SIPIL

19

helanya adalah surface drag (skin friction) yang lebih besar daripada yang berbentuk bola. Kecepatan terminal sebuah partikel sedimen dapat ditentukan secara teori melalui kesempatan berat apung (bouyant weight) dan gaya resistans (resisting force) FD sebagai berikut: FD

WS Keseimbangan gaya sebuah partikel bola Pada saat ”terminal velocity” FD

=

Cd ..A. Dimana

:

FD Cd A

= = =

W r ρs ρ

= = = =

WS 2

W 4  r 3 ( s   ) g 2 3

gaya tekan (drag force) ( kg ) koefisien debit Luas partikel yang diproyeksikan dalam arah jatuh ( cm ) fall velocity jari – jari partikel ( cm ) density sedimen ( cm3 ) density air

4. Prosedur Percobaan 1. Isilah tabung dengan zat cair bersih yang berviskositas tinggi. Sebaiknya dipakai Glycerol dan Oil. 2. Ukur suhu ruangan. 3. Jatuhkan benda uji dari atas tabung sampai mencapai dasar tabung. 4. Dengan stopwatch, hitung dan catatlah waktu yang ditempuh benda uji itu mulai dari tanda start sampai ke tanda lintasan 1 meter. 5. Keluarkan benda uji yang telah sampai di dasar tabung dengan memutar valve 1800. Tidak dibenarkan menjatuhkan benda uji berikutnya sebelum benda uji pertama dikeluarkan duri dasar tabung. 6. Ulangi eksperimen masing-masing lima kali.

PRAKTIKUM HIDROLIKA JURUSAN TEKNIK SIPIL

20

PERCOBAAN VII DRAINAGE AND SEEPAGE TANK 1. Pendahuluan a. Latar Belakang Pembuatan tubuh bendungan tipe urugan dengan tanah homogen harus memperhatikan permeable jenis tanah sehingga air tidak dapat mengalir melalui pori-pori tanah. permeabilitas didefinisikan sebagai sifat bahan berpori yang memungkinkan aliran rembesan dari cairan yang berupa air atau minyak mengalir lewat rongga pori. Koefisien permeabilitas (coefficient of permeability, k) tergantung dari beberapa faktor, yaitu: kekentalan cairan, distribusi ukuran pori, distribusi ukuran butir, angka pori, kekasaran permukaan butiran tanah, dan derajat kejenuhan tanah. b. Maksud dan Tujuan Percobaan ini bertujuan untuk mengamati pola aliran garis freatis pada tubuh bendungan dan menghitung debit rembesan yang terjadi. 2. Peralatan dan Bahan 1. 2. 3. 4. 5.

Drainage and seepage tank. Mesin pompa Bak penampung air Tanah kohesif Tanah granuler

3. Dasar Teori Metode penelurusan garis freatis dapat diamati dengan menggunakan model fisik bendungan maupun dengan metode elemen hingga. Hasil yang diperoleh yaitu jalur rembesan permukaan bebas, jumlah rembesan melalui bendungan, distribusi tekanan air pori, head total pengukuran dan efek anisotropi bahan inti bendungan urugan. A. Casagrande memberikan metode perhitungan rembesan yang melewati tubuh bendungan yang didasarkan pada pengujian model Parabola AB berawal dari titik A’ dengan A’A = 0,3 (AD) yang dapat dilihat pada Gambar berikut ini.

Gambar perhitungan rembesan metode cassagrande.

PRAKTIKUM HIDROLIKA JURUSAN TEKNIK SIPIL

21

Garis freatis atau garis depresi sebagai garis batas kejenuhan pada struktur tubuh bendungan. Garis freatis akan memisahkan daerah yang mengalami rembesan dengan daerah yang tidak mengalami rembesan. Garis ini dihubungkan oleh dua titik kritis, titik yang pertama adalah titik pertemuan antara muka air banjir (MAB) dengan sisi hulu bendungan, sedangkan titik yang kedua adalah titik setinggi garis miring yang disebut titik a yang terletak di bagian hilir bendungan. Cassa grande memberikan formula untuk mendapatkan nilai a sebagai berikut: dengan : a = Tinggi garis kemiringan hilir dari dasar bendungam (m) d = Jarak lintasan rembesan di dasar bendungan, jarak E-C (m) H = tinggi muka air banjir (m)  = sudut kemiringan lereng hilir bendungan (º). 4. Prosedur Percobaan 1. Letakkan tanah timbun dengan tinggi 20 cm dan ditumbuk dengan menggunakan batang penumbuk sesuai dengan kepadatan yang diinginkan. 2. Atur besarnya pintu seepage yang akan digunakan, pastikan tidak ada rembesan yang terjadi di sekitar pintu seepage. 3. Isi air pada bagian hulu seepage dengan tiga variasi ketinggian. 4. Amati garis aliran yang terjadi pada model bendung urugan yang dipadatkan tersebut hingga aliran debit yang keluar konstan. 5. Ukur debit rembesan yang terjadi dari tubuh model bendungan tersebut. 6. Tabelkan debit rembesan dan ketinggian. 7. Lakukan pengujian dengan tingkat kepadatan urugan yang berbeda, minimal 3 variasi kepadatan.

PRAKTIKUM HIDROLIKA JURUSAN TEKNIK SIPIL

22

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 1992, Petunjuk praktikum Mekanika Fluida, Laboratorium Mekanika Fluida dan Hidrolika Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik UGM. Teaching Manual, F1-11, Dead Weight Calibrator, Armfield., F1-12, Hydrostatic Pressure Apparatus, Armfield. ______________, F1-15, Bernoulli’s Theorem Demonstration, Armfield. ______________, F1-16, Impact Of Jet, Armfield. ______________, F1-20, Osborne Reynolds Apparatus, Armfield. ______________, F1-22, Energy Losses in Bends, Armfield. Triatmodjo, Bambang, 1996, Hidraulika I, Beta Offset, Yogyakarta. ______________, 1996, Hidraulika II, Beta Offset, Yogyakarta.

PRAKTIKUM HIDROLIKA JURUSAN TEKNIK SIPIL

23