Laporan Praktikum Mekanika Fluida Alat Ukur Debit

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA MODUL 05 ALAT UKUR DEBIT

I.

TUJUAN

a) Menentukan tinggi muka air di atas notch (H) untuk menentukan nilai debit teoritis b) Menentukan debit aktual dan debit teoritis c) Menentukan nilai koefisien discharge (Cd) dari notch untuk menentukan efektivitas alat ukur debit II.

DATA AWAL Tabel II.1 Massa jenis terhadap waktu Temperatur (℃)

Massa jenis (kg/m3)

0

999.8

5

1000

10

999.7

15

999.1

20

998.2

25

997

30

995.7

40

992.2

50

988

60

983.2

70

977.8

80

971.8

90

965.3

100

958.4

Massa jenis (kg/m3)

1005 1000 995 990 985 980 975 970 965 960 955

y = -0.0036x2 - 0.0675x + 1000.6 R² = 0.9992

0

20

40

60

80

Temperatur

100

120

(oC)

Gambar II.1 Grafik Massa jenis terhadapat temperature

Tabel II.2 Data awal Massa beban (kg) Massa air (kg) Suhu awal (℃) Suhu akhir (30℃) Lebar notch, b (m) Lebar saluran, B (m) Volume air (m3) Tinggi U - Notch, p (m) Sudut V - Notch, 𝜃(°) Tinggi V - Notch, p (m)

2.5 7.5 26 26 0.24 0.24 0.007527404 0.08 30 0.08

Tabel II.2 Data waktu dan tinggi muka air Tinggi muka air (m) Variasi U - Notch V - Notch t1 t2 t3 H1 H2 H3 H1 H2 1 12.1 12.54 12.92 0.125 0.125 0.125 0.15 0.15 2 14.77 14.83 14.94 0.121 0.121 0.121 0.145 0.145 3 27.47 27.68 27.68 0.111 0.111 0.111 0.135 0.1345 Waktu (s)

H3 0.15 0.145 0.134

Tabel II.3 Data tinggi muka air diatas notch Muka air di atas notch (m) U - Notch V - Notch h1 h2 h3 h1 h2 0.045 0.045 0.045 0.07 0.07 0.041 0.041 0.041 0.065 0.065 0.031 0.031 0.031 0.055 0.0545

III.

h3 0.07 0.065 0.054

PENGOLAHAN DATA

a) Tinggi aliran diatas notch Untuk menghitung tinggi aliran pada notch dapat menggunakan persamaan sebagai berikut: Hnotch = H - 0.08 Sehingga tinggi aliran pada U - Notch titik dan variasi debit satu: Hnotch = 0.125 - 0.08 Hnotch = 0.145 m Untuk nilai tinggi aliran diatas notch variasi pada setiap titik dan variasi debit dilakukan dengan cara yang sama. b) Temperatur rata - rata, waktu rata - rata, dan tinggi rata - rata aliran diatas notch Untuk menentukan nilai temperatur rata - rata digunakan rumus: 𝑇𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎 =

𝑇1 + 𝑇2 2

Sehingga temepratur rata - rata: 𝑇𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎 =

26 + 26 = 26℃ 2

Untuk menentukan nilai rata - rata waktu aliran digunakan rumus: 𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎 =

𝑡1 + 𝑡2 + 𝑡3 3

Sehingga waktu rata - rata variasi debit satu: 𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎 =

12.1 + 12.54 + 12.92 = 12.52 𝑆 3

Untuk waktu rata - rata variasi debit dua sampai tiga dihitung dengan cara yang sama. Untuk menentukan nilai tinggi rata - rata aliran diatas notch digunakan rumus: 𝐻𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎 =

𝐻1 + 𝐻2 + 𝐻3 3

Sehingga tinggi rata - rata aliran diatas U - Notch variasi satu: 𝐻𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑢−𝑛𝑜𝑡𝑐ℎ =

𝐻1 + 𝐻2 + 𝐻3 3

Sehingga tinggi rata - rata aliran diatas U - Notch variasi satu: 𝐻𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑣−𝑛𝑜𝑡𝑐ℎ =

0.045 + 0.045 + 0.045 = 0.045 𝑚 3

Untuk nilai tinggi rata - rata aliran diatas notch variasi pada setiap titik dan variasi debit dilakukan dengan cara yang sama. c) Volume air Untuk menghitung nilai volume air digunakan rumus : 𝑚𝑎𝑖𝑟 𝑉= 𝜌 Densitas air dihitung dengan menggunakan data suhu rata - rata dan juga rumus yang telah diperoleh pada Gambar II.1 yaitu : 𝑦 = −0.0036 × 𝑥 2 − 0.0675 𝑥 + 1000.6 Dimana di rumus diatas variabel y merupakan massa jenis sedangkan variabel x merupakan temperatur rata - rata. Perhitungan dilakukan sebagai berikut : 𝜌 = −0.0036 × (26)2 − 0.0675 × (26) + 1000.6 𝜌 = 996.3594

𝑘𝑔 𝑚3

Nilai massa jenis yang diperoleh adalah 997.2012 𝑉=

7.5 996.3594

𝑉 = 0.0075 𝑚3

𝑘𝑔 𝑚3

, sehingga volume air:

d) Debit aktual (Qaktual) Perhitungan debit aktual dilakukan dengan menggunakan rumus 𝑄𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 =

𝑉𝑎𝑖𝑟 𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎

Berikut adalah perhitungan debit aktual variasi 1 𝑄𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙1 =

𝑉𝑎𝑖𝑟 𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎1

𝑄𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙1 =

0.0075 12.52

𝑄𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙1 = 0.00060123

𝑚3 𝑠

Untuk variasi debit dua sampai tiga dihitung dengan cara yang sama. e) Debit teoritis bazin (U - Notch dan V - Notch) Perhitungan debit teorotis bazin dilakukan dengan menggunakan rumus : 2 𝑥 𝑏 𝑥 √2𝑔 𝑥 ℎ3/2 3 8 𝜃 = 𝑥 √2𝑔 𝑥 𝑡𝑎𝑛 𝑥 ℎ5/2 15 2

𝑄𝑢 −𝑛𝑜𝑡𝑐ℎ = 𝑄𝑣 −𝑛𝑜𝑡𝑐ℎ

Sehingga debit teorotis bazin pada variasi debit satu: 𝑄𝑢 −𝑛𝑜𝑡𝑐ℎ = 𝑄𝑣 −𝑛𝑜𝑡𝑐ℎ =

2 𝑚3 𝑥 0.03 𝑥 √2 × 9.81 𝑥 0.0453/2 = 0.00084 3 𝑠 8 30 𝑚3 𝑥 √2 × 9.81 𝑥 𝑡𝑎𝑛 𝑥 0.075/2 = 0.00082 15 2 𝑠

Untuk variasi debit dua sampai tiga dihitung dengan cara yang sama.

f) Debit teoritis kindsvarter (U - Notch dan V - Notch) Perhitungan debit teorotis kindsvarter dilakukan dengan menggunakan rumus : 2 𝑥 √2𝑔 𝑥 (𝑏 + 𝐾𝑏) 𝑥 ( ℎ + 𝐾ℎ)3/2 3 5 8 𝜃 𝑄𝑣 −𝑛𝑜𝑡𝑐ℎ = 𝑥 √2𝑔 𝑥 𝑡𝑎𝑛 𝑥 (ℎ + 𝐾)2 15 2

𝑄𝑢 −𝑛𝑜𝑡𝑐ℎ =

Nilai Kb dapat ditentukan dengan melihat pada grafik dan perhitungan sebagai berikut :

Gambar III.1 Grafik Kb untuk Rectangular Weir (Sumber : LMNO, 1999 – 2014) Untuk menggunakan gambar diperlukan nilai b/B, sehingga: 𝑏 0.03 = = 0.125 𝐵 0.24 Berdasarkan nilai b/B ditentukan nilai Kb, nilai Kb adalah 0.0024 Sehingga debit teoritis kindsvarter U - Notch variasi satu: 𝑄𝑢 −𝑛𝑜𝑡𝑐ℎ =

3 2 𝑥 √2 × 9.81 𝑥 (0.03 + 0.0024) 𝑥 ( 0.045 + 0.001)2 3

𝑄𝑢 −𝑛𝑜𝑡𝑐ℎ = 0.00094

𝑚3 𝑠

Untuk menghitung debit teoritis kindsvarter pada V - Notch dihitung dulu nilai K dengan rumus: 𝐾 = 0.0144902648 − (0.0003395535 𝑥 𝜃) + (3.29819003 𝑥 10−6 𝑥 𝜃 2 ) − (1.06215442 𝑥 10−8 𝑥 𝜃 3 ) Dimana 𝜃 adalah 30, sehingga K: 𝐾 = 0.0021 Sehingga dapat dihitung nilai debit teoritis kindsvarter pada V - Notch: 𝑄𝑣 −𝑛𝑜𝑡𝑐ℎ =

5 8 30 𝑥 √2 × 9.81 𝑥 𝑡𝑎𝑛 𝑥 (0.07 + 0.0021)2 15 2

= 0.00088 𝑚3 /𝑠

Perhitungan debit untuk variasi dua dan tiga dilakukan dengan cara yang sama. g) Koesfisien discharge praktikum (aktual) Untuk menghitung Cd digunakan rumus: 𝐶𝑑 =

𝑄𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑄𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠

Sehingga Cd untuk U - Notch pada debit teoritis bazin variasi satu adalah: 𝐶𝑑 =

0.000601 = 0.71096 0.00085

Cd untuk setiap notch dan variasi debit dilakukan dengan cara yang sama. h) Galat Cd Nilai galat Cd dilakukan dengan rumus : 𝐶𝑑 𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 − 𝐶𝑑 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠

Galat = |

𝐶𝑑 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠

| 𝑥100%

Nilai Cd aktual telah diperoleh sebelumnya, yang belum ada adalah nilai Cd teoritis, Cd teoritis dihitung dengan menggunakan grafik berikut:

Gambar III.2 Grafik Literatur Koefisien Discharge Rectangular Weir (Sumber : LMNO, 1999 - 2014)

Gambar III.3 Grafik Literatur Koefisien Discharge V – Notch (Sumber : LMNO, 1999 - 2015) Untuk menentukan Cd teoritis dari Gambar III.2 dan III.3 diperlukan nilai b/B, 𝜃, K dan h/P. Sehingga diperoleh nilai Cd teoritis U Notch adalah 0.59 dan Cd teoritis V - Notch adalah 0.57.

IV.

DATA AKHIR

Tabel IV. 1 Data t rata - rata, H rata - rata, Q aktual, dan Q teoritis Q teoritis bazin Q teo kindsvarter (m3/s) (m3/s) Variasi UVUVU - Notch V - Notch V - Notch U - Notch Notch Notch Notch Notch 1 12.52 0.045 0.07 0.0006012 0.0006012 0.000846 0.0008206 0.00094393 0.000884 2 14.846667 0.041 0.065 0.000507 0.000507 0.000735 0.0006818 0.00082353 0.000739 3 27.61 0.031 0.0545 0.0002726 0.0002726 0.000484 0.0004389 0.00054768 0.000483 t rata rata (s)

H avg (m)

Q aktual (m3/s)

Tabel IV.2 Data Cd dan h/P Cd bazin Cd kindsvarter UVUV - Notch Notch Notch Notch 0.71096 0.732648 0.636944 0.6797734 0.68938 0.743588 0.615657 0.6860231 0.56384 0.621136 0.497795 0.5643899

Cd teoritis u v notch notch 0.59

0.57

h/P 0.5625 0.5125 0.3875

Tabel IV.3 Galat Cd Galat Cd (%) Kindsvarter Bazin UVV - Notch U - Notch Notch Notch 7.956526 19.258485 20.5009949 28.53467 4.34871 20.354933 16.8446923 30.45399 15.62795 0.9842237 4.43369719 8.971277

V.

ANALISIS A

a) Cara kerja Pada percobaan modul ini, pertama - tama diukur suhu air sebelum praktikum dimulai. Suhu air yang telah diperoleh digunakan untuk menghitung massa jenis air, dimana massa jenis digunakan untuk menghitung volume air. Suhu air sangat mempengaruhi volume air, karena ada kemungkinan pemuaian air sehingga volumenya bertambah atau ada kemungkinan terjadinya penguapan air. Setelah itu hydraulic bench dinyalakan. Selanjutnya operasikan hydraulic bench, setelah air dinyalakan dan diatur debitnya, pada percobaan ini digunakan 3 variasi debit. Dengan menggunakan beban dengan berat tertentu pada hydraulic bench ukur waktu yang diperlukan sampai beban naik. Pengkuran waktu dalam satu variasi debit dilakukan tiga kali agar waktu yang diperoleh bernilai presisi. Pada masing masing variasi debit ukur kedalaman air pada 3 titik di atas notch. Pada akhir praktikum jangan lupa untuk mengukur suhu akhir. Suhu awal dan suhu akhir air akan digunakan untuk interpolasi data suhu dan massa jenis yang ada di literatur percobaan.

sehingga diperoleh massa jenis air pada

b) Grafik a) Qaktual terhadap Qteoritis Bazin (U - Notch dan V - Notch)

Qteoritis Bazin U-Notch (m3/s)

0.0007 0.0006

y = 0.68x R² = 0.9321

0.0005 0.0004 0.0003 0.0002 0.0001 0 0

0.0002

0.0004

0.0006

0.0008

0.001

Qaktual (m3/s)

Gambar V.1 Grafik Qaktual terhadap Qteoritis Bazin pada U - Notch Berdasarkan V.1 gambar dapat dilihat plot data pada grafik membentuk garis linear meningkat yang menujukkan korelasi antara debit aktual dengan debit teoritis Bazin U - Notch. Pada grafik tersebut juga didapatkan nilai R = 0.9654 membuktikan bahwa variable y dan x mempunyai korelasi yang sangat dekat karena mendekati nilai 1. Pada grafik juga didapatkan hubungan dengan persamaan y = 0.68x, sehingga nilai Cd aktual didapatkan 0.68. Sehingga untuk menentukan nilai galatnya adalah dengan perhitungan sebagai berikut : 𝐶𝑑 𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 − 𝐶𝑑 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠

Galat = |

𝐶𝑑 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠

| 𝑥100%

Dengan menggunakan data Cd teoritis yang didapatkan dari gambar dibawah ini :

Gambar V.2 Grafik Literatur Koefisien Discharge Rectangular Weir (Sumber : LMNO, 1999 - 2014) Maka nilai Cd teoritisnya adalah 0.59, sehingga galat yang diperoleh adalah: Galat = 15.25 % Jadi dengan nilai galat diatas masih termasuk kategori kecil yang menunjukkan bahwa data yang dihasilkan valid.

Qteoritis Bazin V-Notch (m3/s)

0.0007 y = 0.7203x R² = 0.9607

0.0006 0.0005 0.0004 0.0003 0.0002 0.0001 0 0

0.0002

0.0004

Qaktual

0.0006

0.0008

0.001

(m3/s)

Gambar V.3 Grafik Qaktual terhadap Qteoritis Bazin pada V - Notch

Berdasarkan gambar dapat dilihat plot data pada grafik membentuk garis linear meningkat yang menujukkan korelasi antara debit aktual dengan debit teoritis Bazin V - Notch. Pada grafik tersebut juga didapatkan nilai R = 0.98 membuktikan bahwa variable y dan x

mempunyai korelasi yang sangat dekat karena mendekati nilai 1. Pada grafik juga didapatkan hubungan dengan persamaan y = 0.7203x, sehingga nilai Cd aktual didapatkan 0.7203. Sehingga untuk menentukan nilai galatnya adalah dengan perhitungan sebagai berikut : 𝐶𝑑 𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 − 𝐶𝑑 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠

Galat = |

𝐶𝑑 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠

| 𝑥100%

Dengan menggunakan data Cd teoritis yang didapatkan dari gambar dibawah ini :

Gambar V.4 Grafik Literatur Koefisien Discharge V – Notch (Sumber : LMNO, 1999 - 2015) Maka nilai Cd teoritisnya adalah 0.57. Sehingga galat yang diperoleh: Galat = 26.36% Jadi dengan nilai galat diatas masih termasuk kategori kecil yang menunjukkan bahwa data yang dihasilkan valid.

b) Qaktual terhadap Qteoritis Kindsvarter (U - Notch dan V - Notch) Qteoritis kindsvarter U-Notch (m3/s)

0.0007 0.0006

y = 0.6069x R² = 0.9227

0.0005 0.0004 0.0003 0.0002 0.0001 0 0

0.0002

0.0004

Qaktual

0.0006

0.0008

0.001

(m3/s)

Gambar V.5 Qaktual terhadap Qteoritis Kindsvarter pada U Notch Berdasarkan gambar dapat dilihat plot data pada grafik membentuk garis linear meningkat yang menujukkan korelasi antara debit aktual dengan debit teoritis Bazin U - Notch. Pada grafik tersebut juga didapatkan nilai R = 0.9605 membuktikan bahwa variable y dan x mempunyai korelasi yang sangat dekat karena mendekati nilai 1. Pada grafik juga didapatkan hubungan dengan persamaan y = 0.6069x, sehingga nilai Cd aktual didapatkan 0.6069. Sehingga untuk menentukan nilai galatnya adalah dengan perhitungan sebagai berikut : 𝐶𝑑 𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 − 𝐶𝑑 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠

Galat = |

𝐶𝑑 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠

| 𝑥100%

Dengan menggunakan data Cd teoritis yang didapatkan dari gambar dibawah ini :

Gambar V.6 Grafik Literatur Koefisien Discharge Rectangular Weir (Sumber : LMNO, 1999 - 2014) Maka nilai Cd teoritisnya adalah 0.59, sehingga galat yang diperoleh adalah: Galat = 2.86 % Jadi dengan nilai galat diatas masih termasuk kategori kecil yang menunjukkan bahwa data yang dihasilkan valid.

Qteoritis Kindsvarter V-Notch (m3/s)

0.0007 y = 0.6647x R² = 0.9516

0.0006 0.0005 0.0004 0.0003 0.0002 0.0001 0 0

0.0002

0.0004

Qaktual

0.0006

0.0008

0.001

(m3/s)

Gambar V.7 Qaktual terhadap Qteoritis Kindsvarter V - Notch Berdasarkan gambar , dapat dilihat plot data pada grafik membentuk garis linear meningkat yang menujukkan korelasi antara debit aktual dengan debit teoritis Bazin V - Notch. Pada grafik tersebut juga didapatkan nilai R = 0.975 membuktikan bahwa variable y dan x

mempunyai korelasi yang sangat dekat karena mendekati nilai 1. Pada grafik juga didapatkan hubungan dengan persamaan y = 0.6647x, sehingga nilai Cd aktual didapatkan 0.6647. Sehingga untuk menentukan nilai galatnya adalah dengan perhitungan sebagai berikut : 𝐶𝑑 𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 − 𝐶𝑑 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠

Galat = |

𝐶𝑑 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠

| 𝑥100%

Dengan menggunakan data Cd teoritis yang didapatkan dari gambar dibawah ini :

Gambar V.8 Grafik Literatur Koefisien Discharge V – Notch (Sumber : LMNO, 1999 - 2015) Maka nilai Cd teoritisnya adalah 0.57, sehingga galat yang diperoleh adalah: Galat = 16.61 % Jadi dengan nilai galat diatas masih termasuk kategori kecil yang menunjukkan bahwa data yang dihasilkan valid.

c) Qaktual terhadap H (U - Notch dan V - Notch) 0.0007 y = 0.4706x2.1445 R² = 0.9987

0.0006

H (m)

0.0005 0.0004 0.0003 0.0002 0.0001 0 0

0.01

0.02

Qaktual

0.03

0.04

0.05

(m3/s)

Gambar V.9 Qaktual terhadap H pada U - Notch Berdasarkan Gambar V.9 dapat dilihat plot data pada grafik membentuk garis linear meningkat yang menujukkan korelasi antara debit aktual dengan tinggi rata – rata di atas U - Notch. Pada grafik tersebut juga didapatkan nilai R = 0.999 membuktikan bahwa variable y dan x mempunyai korelasi yang sangat dekat karena mendekati nilai 1. Pada grafik juga didapatkan hubungan dengan persamaan y = 0.4705x2.1445, sehingga nilai Cd aktual didapatkan 2.1445. Hubungan antara kedua variabel dapat dilihat pada persamaan berikut : 2 𝑥 √2𝑔 𝑥 ℎ3/2 3 𝑄𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝐶𝑑 = 𝑄𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠 𝑏𝑎𝑧𝑖𝑛

𝑄𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠 =

Sehingga dapat dilakukan subtisusi persamaan Qteoritis sebagai berikut : 𝐶𝑑 =

𝑄𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙

𝑄𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙

2 3/2 3 𝑥 √2𝑔 𝑥 ℎ 2 = 𝑥 𝐶𝑑 𝑥 √2𝑔 𝑥 ℎ3/2 3 𝑄𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 ≈ ℎ3/2

Maka dapat dihitung nilai galat Cd, dengan 2.1445 sebagai Cd aktual dan 2.5 sebagai Cd teoritis, sehinggga: Galat = 14.22% Jadi dengan nilai galat diatas masih termasuk kategori kecil yang menunjukkan bahwa data yang dihasilkan valid.

0.0007 y = 3.2824x3.2253 R² = 0.9926

0.0006

H (m)

0.0005 0.0004 0.0003 0.0002 0.0001 0 0

0.01

0.02

0.03

0.04

Qaktual

0.05

0.06

0.07

0.08

(m3/s)

Gambar V.10 Qaktual terhadap H pada V - Notch Berdasarkan gambar V.10, dapat dilihat plot data pada grafik membentuk garis linear meningkat yang menujukkan korelasi antara debit aktual dengan tinggi rata – rata di atas V - Notch. Pada grafik tersebut juga didapatkan nilai R = 0.996 membuktikan bahwa variable y dan x mempunyai korelasi yang sangat dekat karena mendekati nilai 1. Pada grafik juga didapatkan hubungan dengan persamaan y = 3.2824x3.2253, sehingga nilai Cd aktual didapatkan 3.2253. Hubungan antara kedua variabel dapat dilihat pada persamaan berikut : 8 𝜃 𝑥 √2𝑔 𝑥 𝑡𝑎𝑛 𝑥 ℎ5/2 15 2 𝑄𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝐶𝑑 = 𝑄𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠 𝑏𝑎𝑧𝑖𝑛

𝑄𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠 =

Sehingga dapat dilakukan subtisusi persamaan Qteoritis sebagai berikut : 𝑄𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙

𝐶𝑑 =

𝑄𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙

8 𝜃 𝑥 2𝑔 𝑥 𝑡𝑎𝑛 2 𝑥 ℎ5/2 15 √ 8 𝜃 = 𝑥 𝐶𝑑 𝑥 √2𝑔 𝑥 𝑡𝑎𝑛 𝑥 ℎ5/2 15 2 𝑄𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 ≈ ℎ5/2

Maka dapat dihitung nilai galat Cd, dengan 3.2253 sebagai Cd aktual dan 2.5 sebagai Cd teoritis, sehinggga: Galat = 29.012% Jadi dengan nilai galat diatas masih termasuk kategori kecil yang menunjukkan bahwa data yang dihasilkan valid. c) Penurunan rumus a. U - Notch

Gambar V.11 Ilustrasi U - Notch (Sumber : MechFluids, 2010) Dengan keterangan gambar sebagai berikut : H = tinggi air diatas bendungan L = panjang bendungan Cd = koefisien discharge Area yang diarsir = L.dh Dari gambar diketahui kecepatan teoritis dari air adalah area yang melewati bidang = √2𝑔ℎ

Koefisien discharge dari bidang : dq= Cd x area bidang x kecepatan teoritis dq= Cd.L.dh √2𝑔ℎ

b. V - Notch

Gambar V.12 Ilustrasi V - Notch (Sumber : MechFluids, 2010) Dengan keterangan gambar sebagai berikut : H = tinggi dari air diatas notch 𝜃 = sudut dari notch Cd = koefisien discharge Dari gambar diatas kita bisa mengetahui lebar dari notch di permukaan 𝜃

air = 2H tan 2

𝜃

Bidang area = 2 (H - h) tan 2.dh Kita mengetahui bahwa kecepatan teoritis pada air adalah √2𝑔ℎ. Dan discharge pada notch :

Untuk Total discharge sebagai berikut :

d) Jenis notch terpilih Berdasarkan perhitungan Cd dan galatnya, jenis notch yang terpilih adalah U - Notch. e) Perbedaan U - Notch dan V - Notch Perbedaaan U - Notch dengan V - Notch berada pada perbedaan dimensinya, U - Notch mempunyai dua sudut 90 derajat pada penampangnya sedangkan V - Notch hanya memiliki satu sudut yang ukurannya relatif. Semakin banyaknya siku atau sudut pada notch akan menyebabkan ketelitiannya juga akan berkurang pada debit yang kecil karena kemungkinan air merembes melewati siku atau sudut akan semakin banyak. Sehingga pada debit kecil V - Notch jauh lebih teliti daripada U - Notch. Sedangkan untuk debit yang besar U - Notch lebih teliti daripada V - Notch. Hal ini disebabkan nilai b pada V - Notch semakin keatas akan semakin besar dan bahkan lebih besar daripada b U - Notch.

f) Kelebihan dan kekurangan notch U - Notch Kelebihannya adalah U - Notch bisa digunakan untuk mengukur debit yang besar, mudah diuji, karena ukurannya yang kecil. Biaya relatif murah, tetapi lebih mahal jika dibandingkan dengan V - Notch, dan pengujiannya dapat dilakukan disuhu ruang. Kekurangannya pengukuran yang tidak akurat untuk debit yang kecil V - Notch Kelebihannya alat ukur ini yaitu mudah untuk melakukan pengujiannya dikarenakan ukurannya yang kecil sehingga mudah untuk diuji. Biaya yang dikeluarkan juga relatif murah dibandingkan dengan U - Notch. Kelebihan yang lain adalah patahan yang terjadi sangat terkonsentrasi namun kekurangannya adalah terlalu mudah patah. Kekurangannya kekurangan dari V - Notch adalah terlalu mudah patah. Hanya dapat digunakan pada debit aliran yang kecil (< 100 l/d). Penggunannya sering kurang optimal karena gejolak aliran yang melalui sekat terlampau besar (sangat turbulen) dan jarak dari ambang ke saluran di hulunya tidak memenuhi syarat. Pengukuran debit tidak bisa dilakukan jika muka air hilir naik diatas elevasi ambang bangunan ukur. g) Kesalahan Selama percobaan ada beberapa kesalahan yang bisa terjadi, kesalahan kesalahan tersebut dapat berupa kesalahan pengukuran waktu karena pada saat perhitungan dibutuhkan koordinasi antara mata dan tangan praktikan untuk mendapatkan waktu yang tepat. Karena hal tersebut sulit untuk dilakukan maka kesalahan pengukuran waktu sangat mungkin terjadi. Kesalahan saat penggunaan hydaraulic bench ini akan menyebabkan kesalahan perhitungan debit aktual. Selain itu, tinggi muka air yang naik turun juga perlu dipertimbangkan. Hal ini memungkinkan kesalahan pengukuruan kedalaman air yang dilakukan praktikan sangat mungkin terjadi sehingga nilai kedalaman air yang diperoleh tidak presisi.

VI.

ANALISIS B

a) Transmisi PDAM Sekat Thompson (V - Notch) adalah nama yang terkenal di PDAM, khususnya di kalangan operator yang bertanggung jawab atas kelancaran pasokan air, mulai dari sumber air baku (intake, broncaptering), transmisi (unit bak pelepas tekanan, BPT), serta instalasi pengolahan air (sedimentasi, kanal). Sebagai alat ukur, sekat Thompson sangat dibutuhkan untuk mengetahui perkiraan debit air yang akan dan sudah diolah (Kurniawan, 2014).

Gambar V.13 V – Notch (Sumber : Kurniawan, 2014)

b) Mengetahui potensi sumber daya air di DAS Debit aliran juga dijadikan untuk memonitor dan mengevaluasi neraca air melalui pendekatan sumber daya air permukaan yang ada.

Gambar V.14 Notch pada sungai (Sumber : www.ilmutekniksipilindonesia.com, 2015) c) Perencanaan pembuatan bendungan Pada perencanaan pembuatan alat ukur debit digunakan agar kemungkinan kerusakan bendungan kecil dan mencegah terjadinya erosi pada bendungan. Sebuah bendung memiliki fungsi, yaitu untuk meninggikan muka air sungai dan mengalirkan sebagian aliran air sungai yang ada ke arah tepi kanan dan tepi kiri sungai untuk mengalirkannya ke dalam saluran melalui sebuah bangunan pengambilan jaringan irigasi

Gambar V.15 Perencenaan bendungan (Sumber : Indra, 2012)

VII.

KESIMPULAN a. Tinggi muka air Data tinggi muka air digunakan untuk menghitung beberapa variabel yang diperlukan, contohnya adalah nilai Qteoritis.

Tabel VII. 1 Data tinggi muka air

H1 0.125 0.121 0.111

Tinggi muka air (m) Muka air di atas notch (m) U - Notch V - Notch U - Notch V - Notch H2 H3 H1 H2 H3 h1 h2 h3 h1 h2 h3 0.125 0.125 0.15 0.15 0.15 0.045 0.045 0.045 0.07 0.07 0.07 0.121 0.121 0.145 0.145 0.145 0.041 0.041 0.041 0.065 0.065 0.065 0.111 0.111 0.135 0.1345 0.134 0.031 0.031 0.031 0.055 0.0545 0.054 b. Debit aktual dan debit teoritis Tabel VII.2 Data debit aktual dan debit teoritis Q teoritis bazin Q teo kindsverter (m3/s) UVU - Notch V - Notch V - Notch U - Notch Notch Notch 0.0006012 0.0006012 0.000846 0.0008206 0.00094393 0.000884 0.000507 0.000507 0.000735 0.0006818 0.00082353 0.000739 0.0002726 0.0002726 0.000484 0.0004389 0.00054768 0.000483 Q aktual (m3/s)

c. Nilai koefisien discharge (Cd) Berikut adalah tabel galat Cd untuk Cd aktual yang dihitung dengan formula Cd = Qaktual/Qteoritis untuk Cd aktual dengan Cd teoritis dari literatur Tabel VII.3 Galat Cd 1 Galat Cd (%) Kindsvarter U V - Notch Notch 7.956526 19.258485 4.34871 20.354933 15.62795 0.9842237

Bazin V Notch 20.5009949 28.53467 16.8446923 30.45399 4.43369719 8.971277 U - Notch

Sedangkan tabel VII.4 menunjukan nilai galat Cd untuk Cd aktual berasal dari Grafik regresi antara Qaktual terhadap Qteoritis dengan Cd literatur. Tabel VII.4 Galat Cd 2 Galat Cd (%) Kindsvarter

Bazin

U 2.86 Notch V 16.61 Notch U 15.25 Notch V 26.36 Notch

-

Lalu juga diperoleh nilai galat Cd untuk U – Notch sebesar 14.22%, nilai ini berasal dari galat Cd aktual yang diperoleh dari Grafik Qaktual terhadap H dengan Cd literatur. Berdasarkan cara yang sama juga diperoleh galat Cd untuk V – Notch sebesar 29.012%. Berdasarkan data galat Cd diatas dapat diambil kesimpulan bahwa pada praktikum secara umum nilai galat Cd U – Notch lebih kecil daripada nilai galat Cd V- Notch. Yang berarti U – Notch lebih efektif daripada V – Notch pada saat praktikum dilakukan.

DAFTAR PUSTAKA Finnemore, E.John and Joseph B. Franzini. 2002. Fluid Mechanics with Engineering Application. California : The McGraw Companies Munson, Bruce R. 2003. Mekanika Fluida Edisi Keempat Jilid 2. Jakarta: Erlangga

LAMPIRAN