Laporan Prak. Hidraulika - Prasetyo - Kel 3 - Kls C_2

LAPORAN PRAKTIKUM HIDRAULIKA

Disusun oleh: PRASETYO 2009410136 Kelas: C

UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL

LAPORAN PRAKTIKUM HIDRAULIKA

Kelompok: 3 Anggota regu: Yonathan Hartanto C. Rabindra Juniardi A. Prasetyo Luki Lukmanul Hakim (2009410042) (2009410122) (2009410136) (2009410184)

UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL

KATA PENGANTARPuji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena akhirnya kami dapat menyelesaikan buku Laporan Praktikum Hidraulika ini dengan baik. Praktikum Hidraulika merupakan matakuliah penunjang dari kegiatan perkuliahan Mekanika fluida dan Hidraulika. Pada kegiatan praktikum ini, mahasiswa diajak untuk lebih mendalami dan memahami fenomena fluida dan alirannya secara nyata sehingga mahasiswa dapat membandingkannya dengan teori dan rumus yang telah diberikan di dalam kelas. Dengan kegiatan praktikum ini, mahasiswa diharapkan dapat lebih mengerti proses perhitungan dan applikasi dari rumus dan toeri yang ada. Kegiatan praktikum yang dilakukan meliputi beberapa materi yang sesuai dengan materi dalam matakuliah Mekanika Fluida dan Hidraulika. Percobaan yang dilakukan meliputi: Karakteristik aliran di atas ambang tajam berbentuk segitiga dan segiempat Hukum Bernoulli Aliran air dalam pipa seri Aliran air pada saluran terbuka Tekanan hidrostatis Lubang dan pancaran air

Penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada Bapak Bambang Adi Riyanto, selaku dosen dari mata kuliah yang bersangkutan, Ibu Ika selaku asisten dosen, Ibu Dini selaku, serta kepada pihakpihak yang turut berpartisipasi untuk mendukung penulisan laporan praktikum ini. Penulis menyadari adanya keterbatasan dalam menyusun laporan praktikum. Maka penulis mengucapkan permohonan maaf jika ada kesalahan dalam pengetikan yang terdapat dalam laporan praktikum ini. Akhirnya penulis berharap semoga laporan praktikum dapat bermanfaat bagi pembaca. Terima kasih.

Bandung, Maret 2011

Penyusun

i

Panduan Penyusunan Laporan Praktikum Hidraulika

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ............................................................................................................................i DAFTAR ISI ........................................................................................................................................ ii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................................... iii DAFTAR TABEL ................................................................................................................................iv BAB 1 PENYUSUNAN LAPORAN .............................................................................................. 1 - 1 1.1 1.2 Aturan Penulisan ................................................................................................................... 1 - 2 Susunan Laporan ................................................................................................................... 1 - 2

BAB 2 KARAKTERISTIK ALIRAN DI ATAS AMBANG TAJAM BERBENTUK SEGITIGA 2 - 1 2.1 2.2 2.3 Tujuan ................................................................................................................................... 2 - 1 Dasar Teori ............................................................................................................................ 2 - 1 Metodologi ............................................................................................................................ 2 - 2 2.3.1 2.3.2 2.4 2.5 2.6 Alat yang dipergunakan ................................................................................................. 2 - 2 Prosedur percobaan ........................................................................................................ 2 - 2

Data Praktikum ...................................................................................................................... 2 - 4 Analisa................................................................................................................................... 2 - 4 Kesimpulan.......................................................................................................................... 2 - 12

BAB 3 HUKUM BERNOULLI ...................................................................................................... 3 - 1 3.1 3.2 3.3 Tujuan ................................................................................................................................... 3 - 1 Dasar Teori ............................................................................................................................ 3 - 1 Metodologi ............................................................................................................................ 3 - 2 3.3.1 3.3.2 3.4 3.5 3.6 Prosedur percobaan ........................................................................................................ 3 - 2 Prosedur percobaan ........................................................................................................ 3 - 4

Data Praktikum ...................................................................................................................... 3 - 5 Analisa................................................................................................................................... 3 - 6 Kesimpulan............................................................................................................................ 3 - 8

BAB 4 ALIRAN AIR DALAM PIPA SERI ................................................................................... 4 - 1 4.1 4.2 4.3 Tujuan ................................................................................................................................... 4 - 1 Dasar Teori ............................................................................................................................ 4 - 1 Metodologi ............................................................................................................................ 4 - 5 4.3.1 4.4 Prosedur percobaan ........................................................................................................ 2 - 2

Data Praktikum ...................................................................................................................... 4 - 6 ii

Kelompok 3


4.5 4.6

Analisa................................................................................................................................... 4 - 6 Kesimpulan............................................................................................................................ 4 - 5

BAB 5 ALIRAN AIR PADA SALURAN TERBUKA .................................................................. 5 - 1 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 Tujuan .........................................................................................................................................5 Dasar Teori ..................................................................................................................................5 Metodologi ..................................................................................................................................5 Data Praktikum ............................................................................................................................5 Analisa.........................................................................................................................................5 Kesimpulan dan Saran .................................................................................................................5

BAB 6 GAYA HIDROSTATIS ...................................................................................................... 6 4 6.1 6.2 6.3 6.4 Tujuan .........................................................................................................................................5 Dasar Teori ..................................................................................................................................5 Metodologi ..................................................................................................................................5 Data Praktikum dan Analisa ........................................................................................................5 6.4.1 6.4.2 6.5 Data praktikum dan tabel perhitungan ........................................................................... 2 - 2 Analisa ........................................................................................................................... 2 - 2

Kesimpulan dan Saran .................................................................................................................5

BAB 7 LUBANG DAN PANCARAN AIR .................................................................................... 7 4 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 Tujuan .........................................................................................................................................5 Dasar Teori ..................................................................................................................................5 Metodologi ..................................................................................................................................5 Data Praktikum ............................................................................................................................5 Analisa.........................................................................................................................................5 Kesimpulan dan Saran .................................................................................................................5

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................................4 LAMPIRAN ..........................................................................................................................................4

Kelompok 3

iii


BAB 1

PENYUSUNAN LAPORAN

1.1

Aturan Penulisan

Laporan disusun dengan memperhatikan beberapa aturan berikut: Laporan diketik pada kertas HVS putih polos ukuran A4. Pengetikan laporan mengikuti ketentuan berikut: a. Jenis huruf b. Spasi c. Format huruf i. ii. iii. Judul bab Judul subbab Teks biasa : Times New Roman : Multiple 1.15 : : 14 pt, kapital, cetak tebal (Bold) : 11 pt, cetak tebal (Bold) : 11 pt, cetak biasa (Regular)

Batas penulisan (margin): a. Kiri : 3 cm

b. Atas, kanan dan bawah : 2 cm Pada sisi kiri atas setiap halaman (Header), kecuali halaman pengantar: a. Tulisan b. Format : Laporan Praktikum Hidraulika : Tipe huruf sama seperti teks utama, ukuran 10 pt, regular.

Pada sisi bawah setiap halaman (Footer), kecuali halaman pengantar: a. Sisi kiri, tulisan b. Sisi kanan c. Format d. Penulisan halaman i. : Kelompok (isikan nomor kelompok) : nomor halaman urut diawali nomor bab : Tipe huruf sama seperti teks utama, ukuran 10 pr, regular. :

Halaman pengantar (kata pengantar, daftar isi, dll.) menggunakan huruf romawi kecil (i, ii, iii, ) 1-1

Kelompok 3


ii.

Halaman laporan menggunkan angka biasa (1 ,2 ,3 , )

Laporan tidak dicetak bolak-balik dan tidak menggunakan kertas bekas. Laporan dicetak menggunakan tinta hitam untuk teks. Untuk gambar, foto dan atau grafik diusrahakan berwarna. Susunan Laporan

1.2

Secara garis besar, laporan praktikum terdiri dari: Kata pengantar Daftar isi Bab 1 Bab 7, dengan subbab: o o o o o o Tujuan Dasar teori Metodologi Data praktikum Analisa Kesimpulan dan saran

Daftar pustaka Lampiran

Laporan terdiri dari 7 bab yang mencerminkan 7 percobaan yang dilakukan. Sebagai contoh, bab 1 adalah percobaan 1, bab 2 merupakan percobaan ke-2 dan seterusnya. Dalam masing-masing bab terdapat 6 sub-bab sebagai berikut: 1. Tujuan

Pada bagian ini, saudara diminta untuk menuliskan tujuan dari percobaan yang dilakukan. Untuk tujuan percobaan dapat dilihat pada modul praktikum atau pengembangan menurut pendapat saudara. 2. Dasar teori

Bagian ini berisikan teori-teori yang sesuai dengan percobaan yang dilakukan. Teori yang dimaksud bisa berupa penurunan persamaan atau penjelasan dari hukum-hukum dasar yang berkenaan dengan percobaan. Dalam penulisannya sangat disarankan untuk mengembangkan dari buku-buku teks yang ada dan lazim digunakan. 3. Metodologi 1-2

Kelompok 3


Pada subbab ini menjelaskan data apa saja yang diperlukan untuk melakukan analisa dan menjelaskan secara singkat bagaimana prosedur atau langkah memperoleh data tersebut. Penjelasan prosedur dijelaskan dalam bentuk narasi yang merupakan ringkasan dari poin-poin langkah percobaan yang tercantum di dalam modul praktikum. 4. Data praktikum

Data-data yang diperoleh dari kegiatan dari kegiatan percobaan. Data yang berjumlah lebih dari satu dituliskan dalam bentuk tabel. 5. Analisa

Subbab ini berisikan perhitungan, analisa dan grafik yang diminta di dalam modul praktikum. Hasil perhitungandapat disajikan dalam bentuk tabel dan dilengkapi dengan satu contoh perhitungan secara lengkap. Selain itu, apabila pada modul praktikum terdapat beberapa pertanyaan yang harus dijawab maka jawaban atas pertanyaan tersebut disajikan pula pada subbab ini. 6. Kesimpulan dan saran

Bagian ini merupakan bagian penutup dari masing-masing bab. Pada bagian ini diminta untuk menuliskan kesimpulan yang didapatkan berdasarkan percobaan dan analisa yang telah dilakukan. Kesimpulan disusun berdasarkan tujuan, hasil percobaan dan analisa yang telah dilakukan. Pada daftar pustaka berisikan semua sumber referensi yang digunakan dalam perhitungan, analisa maupun penarikan kesimpulan. Sumber referensi yang digunakan dapat berupa: Buku teks Jurnal ilmiah Artikel ilmiah Artikel di internet Diktat kuliah

Sedangkan pada lampiran berisikan hal-hal sebagai berikut: Formulir isian data hasil praktikum Foto selama kegiatan praktikum Tabel, grafik atau gambar yang menjadi acuan dalam perhitungan Lembar asistensi Hal-hal lain yang berkaitan dengan penyusunan laporan

Kelompok 3

1-3


BAB 2

KARAKTERISTIK ALIRAN AIR DI ATAS AMBANG TAJAM BERBENTUK SEGITIGA

2.1

Tujuan

Menyelidiki hubungan antara ketinggian muka air di atas mercu ambang tajam berbentuk sigitiga dengan debit aliran yang melalui ambang tersebut. Kemudian menentukan besarnya nilai koefisien debit pada ambang tersebut. 2.2 Dasar Teori

Pelimpah ambang tajam adalah bangunan air yang salah satu fungsinya untuk mengukur debit aliran pada suatu saluran terbuka. Bentuk ambang tajam bermacam macam, diantaranya berbentuk segi empat, segi tiga dan trapesium. Dalam penggunaannya, ambang tajam bentuk segi empat biasanya digunakaan untuk mengukur aliran dengan debit tinggi, dan ambang tajam bentuk segi tiga digunakan untuk mengukur aliran dengan debit rendah. Dalam perhitungannya, debit pada ambang tajam dipengaruhi oleh beberapa variabel diantaranya tinggi muka air diatas ambang, koefisien debit aliran dan gravitasi. Dalam hal ini, ambang tajam yang akan dibahas adalah ambang tajam bentuk segi tiga. Di bawah ini adalah proses penurunan rumus-rumus yang akan digunakan dalam penentuan debit aliran air pada saluran terbuka dengan variabel tinggi muka air pada ambang tajam segi tiga, koefisien debit aliran, gravitasi, dan sudut ambang segi tiga.

B = 2 H tan

1 2

?????? kemudian tinjau penampang dh pada jarak h dari muka air1 2 1 2

Panjang penamnpang b = 2 ( H h ) . tan

??????

Luas penampang, da = 2 ( H - h ) . tan dh Kecepatan yang melalui penampang, V = dQ = Cd . 2( H h ) . tan Q= ???????????? = 2 Cd . tan1 2 1 2

2 ?????? ?????? 2 ?????? ??????3

Debit melalui aliran penampang dQ = Cd . da . ?????? dh . 2 ?????? . 2 ?????? ???????????? 01

??????

( ?????? ??????2 - ??????2 ) . dh 2-1

Kelompok 3

Panduan Penyusunan Laporan Praktikum Hidraulika3 5

= 2 Cd . tan = 2 Cd . tan = 2 Cd . tan Q=8 15

1 2 1 2 1 2

?????? ?????? ??????5

2 ?????? . [ 2 ?????? . ( 2 ?????? .

Cd

2 ?????? . ?????? 2 . tan

5 4 . ?????? 2 15 1 ?????? 2

2 3 2 3

?????? . ??????2 - ??????2 ]?????? 0 ?????? 2 5

2 5

2 5

?????? 2 )

5

Dimana: Q = Debit aliran diatas ambang segi tiga [m3/s] Cd = Koefisien debit aliran di atas ambang tajam segi tiga. = Sudut ambang segi tiga, pada percobaan ini = 90 H = Tinggi muka air di atas ambang [m]. g = Gravitasi [m2/s], dalam percobaan ini ambil g = 9,8 m2/s Dengan mengikuti hukum kontinuitas, bahwa debit pada setiap titik sepanjang saluran yang sama adalah sama, maka debit aliran pada saluran air terbuka adalah sama dengan debit aliran di atas ambang. 2.3 2.3.1 2.3.2 Metodologi Alat yang dipergunakan Bangku kerja hidraulis (Hydraulics bench), Peralatan ambang berbentuk segitiga (Weir plate V-notch), Stopwatch. Prosedur percobaan

1. Pasang lubang pengantar (delivery nozzle) (4A) pada dasar saluran terbuka (1Q) di sebelah hulu saluran. 2. Selipkan sekat penenang (stilling baffle) (4B) ke dalam alur di sisi kiri dan kanan dinding saluran. 3. Pasang pelat ambang tajam bentuk segi tiga (4H) pada penyangga ambang (1R) di sebelah hilir saluran, lalu kencangkan dengan mur kupu-kupu (thumbs nuts) (4I). 4. Letakkan kait pengukur muka air (meteran taraf) pada dudukan instrumen (instrument carrier) (4G) yang bertumpu di atas sisi saluran (1X) kira-kira di tengah-tengah antara pelat ambang dan sekat penenang. Lalu pasang jarum (4J) pada bagian bawah tiang geser (4L). 5. Alirkan air ke saluran dengan membuka katub pengontrol (1C) dan menjalankan pompa dengan memutar tombol starter (1D). 6. Biarkan muka air naik hingga tepat setinggi mercu ambang, lalu tutup katub pengontrol dan matikan pompa. 7. Arahkan ujung jarum meteran taraf menyentuh muka air yang dianggap sebagai bidang acuan (datum) dan saat itu setel nonius penunjuk pembacaan ketinggian tepat pada angka nol. Ujung Kelompok 3 2-2


jarum meteran taraf dapat diturun-naikkan dengan melonggarkan sekrup (screw) A (4C) untuk jarak jauh atau menggunakan sekrup penyetel halus (fine adjusment nut) (4D) untuk jarak sangat dekat.

4C

4D

4B

4H 4G

4A

8. Alirkan air ke saluran dan atur kran pengontrol (1C) untuk mendapatkan ketinggian H yang dikehendaki dengan pertambahan 1/2 cm setiap tahap percobaan.

1D

4J

1C

9. Untuk setiap pengaliran yang berada dalam kondisi konstan, ukur dan catatlah H dan Q. Pengukuran Q dilakukan tiga kali, dengan menggunakan stopwatch. Bola karet diturunkan, lalu ukur waktu untuk volume tertentu yang dilihat pada tabung skala volume tangki.

Tabung skala

Bola karet

Kelompok 3

2-3


10. Lakukan tahap percobaan ini 8 kali untuk memperoleh hubungan H dan Q yang baik. 2.4 Data Praktikum Data pembacaan tinggi muka air dan debit pada ambang berbentuk segitiga Tinggi Air (H) [cm] 0,95 1,30 1,63 2,01 2,36 2,69 3,07 3,93 Volume [liter] V 1 1 2 2 2 4 5 10 V 1 1 2 2 2 4 5 10 V 1 1 2 2 2 4 5 10 t 109,6700 37,6600 36,8600 23,7300 16,7300 22,6600 21,4100 21,3000 Waktu [detik] t 112,2300 37,2400 42,4000 24,2500 16,6200 22,4000 21,1400 21,2400 t 126,9200 37,3200 42,2500 26,7500 16,7500 22,7700 21,9100 21,7000

Tabel 2.4.1 No. Percobaan 1 2 3 4 5 6 7 8

2.5

Analisa

1. Menentukan debit aliran Debit aliran (Q) dihitung dengan merata-ratakan volume per waktu yang telah diperoleh dari percobaan:Tabel 2.5.1 No. Percobaan 1 2 3 4 5 6 7 8

?????? =

1 ??????

?????? ?????? ?????? ??????=1 ?????? ??????

Perhitungan debit Q1 [cm/detik] 9,1183 26,5534 54,2594 84,2815 119,5457 176,5225 233,5357 469,4836 Q2 [cm/detik] 8,9103 26,8528 47,1698 82,4742 120,3369 178,5714 236,5184 470,8098 Q3 [cm/detik] 7,8790 26,7953 47,3373 74,7664 119,4030 175,6697 228,2063 460,8295 Qmax [cm/detik] 9,1183 26,8528 54,2594 84,2815 120,3369 178,5714 236,5184 470,8098 Qmin [cm/detik] 7,8790 26,5534 47,1698 74,7664 119,4030 175,6697 228,2063 460,8295 Qrata-rata [cm/detik] 8,6004 26,7332 49,3787 80,2890 119,7605 176,9129 232,7025 466,9988 Ketelitian Debit 14,4096% 1,1202% 14,3575% 11,8511% 0,7799% 1,6402% 3,5720% 2,1371%

Contoh perhitungan: Perhitungan debit masing-masing percobaan

Kelompok 3

2-4

Panduan Penyusunan Laporan Praktikum Hidraulika 1000 ?????? 3 109,67 ??????

Q1 =

??????1 ?????? 1

=

= 9,1183 ??????

3

??????

Perhitungan debit rata-rata Qrata-rata 1 =1 ?????? ?????? ?????? ?????? ??????=1 ?????? ??????

=

9,1183+8,9103+7,8790 3

= 8,6004 ??????

3

??????

Perhitungan ketelitian debit Ketelitian debit =???????????????????????? ???????????????????????? ??????????????????????????????????????????????????????

. 100% =

9,11837,8790 8,6004

.100% = 14,4096%

2. Menentukan Cd dan Cd rata-rata Tabel 2.5.2 No. Percobaan 1 2 3 4 5 6 7 Perhitungan Cd H [cm] 0,9500 1,3000 1,6300 2,0100 2,3600 2,6900 3,0700 Q [cm/detik] 8,6004 26,7332 49,3787 80,2890 119,7605 176,9129 232,7025 Ketelitian Debit 0,1441 0,0112 0,1436 0,1185 0,0078 0,0164 0,0357 H5/2 [cm5/2] 0,8796 1,9269 3,3921 5,7278 8,5562 11,8681 16,5138 Cd 0,4141 0,5876 0,6165 0,5937 0,5928 0,6313 0,5968

8 3,9300 466,9988 0,0214 30,6183 0,6460 * Debit yang digunakan adalah debit rata-rata dari masing-masing percobaan Contoh perhitungan: Perhitungan H5/2 H5/2 = 0,955/2 = 0,8796 cm5/2 Perhitungan Cd Cd =15Q 8 2g tan1 2 5

H

2

=

15.8,6004 8. 2.9,8 .tan (2 .90).0,87961

= 0,4141

Perhitungan Cd rata-rata : Cd rata-rata =1 ?????? ?????? ??????=1 ????????????

=

0,4141+0,5876+0,6165+0,5937+0,5928+0,6313+0,5968+0,6460 8

= 0,5848 Kelompok 3 2-5


Berdasarkan seluruh data dan perhitungan Cd yang telah dilakukan, Cd rata-rata = 0,5848

3. Grafik hubunganTabel 2.5.3 No. Percobaan 1 2 3 4 5 6 7 8 Sumber data grafik H [cm] 8,6004 26,7332 49,3787 80,2890 119,7605 176,9129 232,7025 466,9988 H5/2 [cm5/2] 0,8796 1,9269 3,3921 5,7278 8,5562 11,8681 16,5138 30,6183 Q2/5 [(cm/detik)2/5] 2,3649 3,7224 4,7579 5,7791 6,7815 7,9269 8,8455 11,6876

Grafik Q2/5 vs H5,00 4,00 H [cm] 3,00 2,00

1,000,00 0,00 3,00 6,00 9,00 Q2/5 [(cm/s)2/5] 12,00 15,00

Gambar 2.5.1 Grafik hubungan Q dan H hasil percobaan karakteristik aliran di atas air

Grafik Q vs H5/235 30 H5/2 [cm5/2] 25 20 15 10 5 0 0 100 200 Q [cm/s] 300 400 500

Kelompok 3

2-6


Grafik H vs Cd4,0000 y = 9,1182x - 3,0902 R = 0,4488 Grafik H vs Cd Linear (Grafik H vs Cd)

H [cm]

3,0000

2,0000

1,0000 0,00 0,50 Cd 1,00

Gambar 2.5.2 Grafik hubungan H dan Cd

4. Menentukan persamaan garis regresi linear Persamaan garis linear: Y = Ax + B Dimana: A=?????? ?????? ?????? ?????? . ???????????? ?????? ??????2

?????? ?????? )2

????????????

( ?????? ??????

dan

B=

( ???????????? ) ??????

??????

?????? ?????? ??????

Misal: pada grafik Q2/5 vs H, maka nilai x = Q2/5 dan y = H Tabel 2.5.4 No. Percobaan 1 2 3 4 5 6 7 8 Total Perhitungan garis regresi linear Xi Q2/5

Yi H 0,9500 1,3000 1,6300 2,0100 2,3600 2,6900 3,0700 3,9300 17,9400

XiYi 2,2466 4,8391 7,7554 11,6161 16,0043 21,3234 27,1556 45,9324 136,8728

Xi2 5,5926 13,8561 22,6377 33,3984 45,9887 62,8359 78,2421 136,6006 399,1520

2,3649 3,7224 4,7579 5,7791 6,7815 7,9269 8,8455 11,6876 51,8658

A=

?????? ??????

?????? ?????? . ???????????? ?????? ??????2

?????? ?????? )2

????????????

( ?????? ?????? ?????? ?????? 6

=

8 136,8728 51,8658 (17,94) 8 399,152 (51,8658)2

= 0,3269

B=

( ???????????? ) ??????

??????

=

17,94 (0,3269)(51,8638) 8

= 0,1637 2-7

Kelompok 3


Jadi, persamaan regresinya adalah : Y H = 0,3269 x + 0,1637 = 0,3269 ??????2 5

+ 0,1637

Maka, Q = Tabel 2.5.5 No.

??????0,1637 5/2 0,3269

Debit regresi H 0,9500 1,3000 1,6300 2,0100 2,3600 2,6900 3,0700 3,9300 Qregresi 8,9729 22,5266 42,6108 75,8086 117,0016 166,0256 235,6752 450,5572 Q2/5 8,6004 26,7332 49,3787 80,2890 119,7605 176,9129 232,7025 466,9988

Percobaan 1 2 3 4 5 6 7 8

Dari hasil perhitungan debit regresi, maka didapat tabel C d regresi Tabel 2.5.5 No. Percobaan 1 2 3 4 5 6 7 8 Cd regresi H 0,9500 1,3000 1,6300 2,0100 2,3600 2,6900 3,0700 3,9300 Qregresi 8,9729 22,5266 42,6108 75,8086 117,0016 166,0256 235,6752 450,5572 H5/2 0,8796 1,9269 3,3921 5,7278 8,5562 11,8681 16,5138 30,6183 Cd rata-rata = Cd 0,4320 0,4951 0,5320 0,5605 0,5791 0,5925 0,6044 0,6232 0,5524

Dapat digambarkan grafik Cd regresi untuk persamaan H = 0,3269 Q2/5 + 0,1637

Kelompok 3

2-8


Cd regresi4,5000 4,0000 3,5000 3,0000 H [cm] 2,5000 2,0000 1,5000 1,0000 0,5000 0,0000 0,0000 0,2000 0,4000 Cd 0,6000 0,8000 Cd regresi Linear (Cd regresi) y = 14,27x - 5,6397 R = 0,8556

Gambar 2.5.3

Grafik Cd regresi untuk persamaan H

= 0,3269 Q2/5 + 0,1637.

Misal: pada grafik Q vs H5/2, maka nilai x = Q dan y = H5/2 Tabel 2.5.6 No. Percobaan 1 2 3 4 5 6 7 8 Total Perhitungan garis regresi H 0,9500 1,3000 1,6300 2,0100 2,3600 2,6900 3,0700 3,9300 Xi Q 8,6004 26,7332 49,3787 80,2890 119,7605 176,9129 232,7025 466,9988 1161,3759 Yi H5/2 0,8796 1,9269 3,3921 5,7278 8,5562 11,8681 16,5138 30,6183 79,4828 XiYi 7,5653 51,5121 167,4975 459,8820 1024,6924 2099,6172 3842,7922 14298,7179 21952,2767 Xi2 73,9673 714,6641 2438,2513 6446,3300 14342,5723 31298,1637 54150,4308 218087,8369 327552,2164

A=

?????? ??????

?????? ?????? . ???????????? ?????? ??????2

?????? ?????? )2

????????????

( ?????? ?????? ?????? ?????? 6

=

8 21952,2767 79,4828 (1161,3759) 8 327552 ,2164 (79,4828)2

= 0,0655

B=

( ???????????? ) ??????

??????

=

79,4828 (0,0655)(1161,3759) 8

= 0,4246

Jadi, persamaan regresinya adalah : Y H2/5 = 0,0655 x + 0,4246 = 0,0655 Q + 0,4246?????? 2/5 0,4246 0,0655

Maka, Q =

Kelompok 3

2-9



Cd regresi H 0,9500 1,3000 1,6300 2,0100 2,3600 2,6900 3,0700 3,9300 H5/2 0,8796 1,9269 3,3921 5,7278 8,5562 11,8681 16,5138 30,6183 Qregresi 6,9473 22,9358 45,3054 80,9653 124,1463 174,7097 245,6360 460,9728 Cd rata-rata = Cd 0,3345 0,5041 0,5657 0,5987 0,6145 0,6235 0,6300 0,6376 0,5636

Cd regresi4,5000 4,0000 3,5000 3,0000 2,5000 2,0000 1,5000 1,0000 0,5000 0,0000 0,0000 0,2000 0,4000 Cd 0,6000 0,8000

y = 7,5744x - 2,0262 R = 0,6247

H [cm]

Cd regresi Linear (Cd regresi)

Gambar 2.5.4

Grafik Cd regresi untuk persamaan H5/2 = 0,3269 Q + 0,1637.

Misal: pada grafik H vs Cd, maka nilai x = Cd dan y = H Tabel 2.5.8 No. Percobaan 1 2 3 4 5 6 7 8 Total Kelompok 3 Perhitungan garis regresi Xi Cd 0,4141 0,5876 0,6165 0,5937 0,5928 0,6313 0,5968 0,6460 4,6787 Yi H 0,9500 1,3000 1,6300 2,0100 2,3600 2,6900 3,0700 3,9300 17,9400 XiYi 0,3934 0,7639 1,0049 1,1933 1,3990 1,6983 1,8322 2,5386 10,8235 X2 0,1715 0,3452 0,3801 0,3524 0,3514 0,3986 0,3562 0,4173 2,7727 2 - 10

Panduan Penyusunan Laporan Praktikum Hidraulika ?????? ?????? ( ???????????? ) ?????? ?????? ?????? . ???????????? ?????? ??????2

A=

?????? ?????? )2

????????????

( ?????? ?????? ?????? ?????? 6

=

8 10,8235 4,6787 (17,94) 8 2,7727 (4,6787)2

= 9,1182

B=

??????

=

17,94 (9,1182)(4,6787) 8

= -3,0902

Jadi, persamaan regresinya adalah : Y H = 9,1182 x 3,0902 = 9,1182 Cd 3,0902??????+3,0902 9,1182

Maka, Cd =


Cd regresi H 0,9500 1,3000 1,6300 2,0100 2,3600 2,6900 3,0700 3,9300 Cd rata-rata = Cd 0,4431 0,4815 0,5177 0,5593 0,5977 0,6339 0,6756 0,7699 0,5848

Cd regresi4,5000 4,0000 3,5000 3,0000 2,5000 2,0000 1,5000 1,0000 0,5000 0,0000 0,0000 0,2000 0,4000 0,6000 0,8000 1,0000 Cd y = 9,1182x - 3,0902 R = 1

H [cm]

Cd regresi Linear (Cd regresi)

Gambar 2.5.5

Grafik Cd regresi untuk persamaan H

= 9,1182 Cd 3,0902.

Kelompok 3

2 - 11


2.6

Kesimpulan Dari hasil percobaan, nilai Cd untuk ambang berbentuk segitiga konstan walaupun tidak sama besarnya, karena nilai Cd memiliki interval yang tidak terlalu jauh. Maka nilai Cd ambang bisa menggunakan nilai Cd rata-rata. Nilai Cd rata-rata berdasarkan percobaan yang digunakan adalah 0,5848. Sedangkan untuk Cd regresi rata-rata adalah Cd = 0,5524+0,5636+0,5848 3

= 0,5669

Hubungan Q H dapat dilukiskan dengan rumus empiris / rumus umum: Q = k H A, diselesaikan dengan cara regresi (regresi linier) : y = c + A x. Dengan y = log Q, c = log k, dan x = log H. Maka persamaan regresi linear: log Q = log k + n log H.


Perhitungan persamaan regresi H 0,9500 1,3000 1,6300 2,0100 2,3600 2,6900 3,0700 3,9300 Qregresi 8,9729 22,5266 42,6108 75,8086 117,0016 166,0256 235,6752 450,5572 Total = Xi Log H -0,0223 0,1139 0,2122 0,3032 0,3729 0,4298 0,4871 0,5944 2,4912 Yi Log Q 0,9529 1,3527 1,6295 1,8797 2,0682 2,2202 2,3723 2,6537 15,1293 XiYi -0,0212 0,1541 0,3458 0,5699 0,7713 0,9541 1,1556 1,5774 5,5070 Xi2 0,0005 0,0130 0,0450 0,0919 0,1391 0,1847 0,2373 0,3533 1,0648

A

=

?????? ??????

?????? ?????? . ????????????

?????? ?????? 2 ( ?????? ?????? )2

?????? ??????

????????????

=

8 5,5070 2,4912 (15,1293) 8 1,0648 (2,4912)2

= 2,7531= 1,0338

c

=

??????. ?????? 2 ??????. ???????????? ??????. ?????? 2 ??????2

=

15,1293 1,0648 2,4912 (5,5070) 8 1,0648 (2,4912)2

Dari c = log k, maka 1,0338 = log k k = 10,8094

Hubungan Q-H dapat ditulis dengan rumus empiris Q = k H A Dengan nilai: k = 10,8094 Maka, Q = 10,8094.H2,7531 A = 2,7531

Kelompok 3

2 - 12


BAB 3

HUKUM BERNOULLI

3.1

Tujuan

Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui pemanfaatan Hukum Bernoulli pada perhitungan hidraulika dan memahami bagaimana mengukur energi aliran air yang mengalir melalui saluran tertutup. 3.2 Dasar Teori

Berdasarkan pipa arus dari suatu aliran dengan bidang A1 dan A2 yang kecil dan tekanan p serta kecepatan v yang terbagi rata pada bidang bidang tersebut , diperoleh gaya gaya yang berkerja dalam waktu t hingga + t antara lain : Gaya luar p1A1 Gaya luar p2A2 Gaya berat

Menurut hukum Newton F = m . a ??????A ( p+ ???????????? ???????????? ???????????? ????????????

????????????) ???????????? - g???????????????????????? ???????????????????????? = ???????????????????????? . ??????

??????L???????????? g???????????????????????? ???????????????????????? = ???????????????????????? . ?????????????????? ????????????

Dimana ???????????????????????? = Sehingga1 ???????????? ???????????? ???????????? ???????????? ???????????? ???????????? ????????????

dan a =

???????????? ????????????

=

???????????? ???????????? ???????????? ????????????

=

???????????? ????????????

?????????????????? ????????????

??????L???????????? + g?????????????????????????????? ???????????? ?????? ????????????

???????????? ????????????

+ ????????????????????????

?????? = 0 dibagi dengan ????????????????????????

+

???????????? ????????????

+?????? ??????

= 0 dikalikan dengan ????????????

+ ???????????? +?????? ?????? ?????? 2 2??????

???????????? = 0 persamaan ini di integralkan menjadi

Z+ +

= konstan, Hukum Bernoulli untuk zat cair ideal = 0

Dimana : Z?????? ??????

: energi potensial per satuan berat zat cair : energi tekanan per satuan berat zat cair

Kelompok 3

3-1

Panduan Penyusunan Laporan Praktikum Hidraulika?????? 2 2??????

: energi kinetik persatuan berat zat cair

Secara umum terdapat 3 macam bentuk energi : 1. Energi Kinetik Energi Kinetik adalah kemampuan air untuk melakukan kerja karena kecepatan v yaitu 0,5 mv2 dimana m = . A . v Ekinetik = 0,5 ( . A . v ) v2 Energi kinetik per satuan berat adalah ??????kinetik 0,5 ???????????? 2 ?????? 2 = = ?????? ???????????? 2?????? 2. Energi Tekanan Energi tekanan merupakan kerja yang dilakukan oleh gaya tekan pada massa air. Apabila tekanan pada suatu penampang adalah p maka besarnya gaya tekan yang terjadi adalah p . A. Pada satu satuan waktu, massa air bergerak dengan kecepatan v sehingga kerja yang dilakukan dalam satu unit waktu adalah p . A . v sehingga energi tekanan per unit berat adalah ???????????? ?????? . ?????? . ?????? ?????? = = ?????? ?????? . ?????? . ?????? . ?????? ?????? 3. Energi Potensial Energi potensial adalah kerja yang diperlukan untuk menaikan suatu massa air sampai pada elevasi tertentu di atas bidang referensi. Energi yang diperlukan untuk menaikan air seberat m . g setinggi z adalah m . g . z sehingga energi potensial per satuan berat adalah ???????????????????????????????????????????????????????????? ?????? . ?????? . ?????? = ?????? ?????? ?????? . ??????

Untuk zat cair tidak ideal dimana akibat adanya gesekan terjadi suatu kehilangan energi sebesar H. ??????1 ??????1 2 ??????2 ??????2 2 ??????1 + + = ??????2 + + + ???????????? ?????? 2?????? ?????? 2?????? Akibat adanya kehilangan energi maka garis energi aliran kini tidak horisontal lagi tetapi munurun kearah aliran. Berikut merupakan ilustrasi kehilangan energi suatu aliran pada saluran terbuka dan saluran tertutup. Sesuai dengan apa yang telah diungkapkan dalam huku bernoulli bahwa di dalam adalah sesungguhnya terdapat suatu kehilangan energi yang dinyatakan sebagai H. Umumnya energi yang hilang ini dapat berubah menjadi panas dan suara, sebagian lagi dapat berubah menjadi bermacam macam energi kinetik (contoh tabrakan) dan energi yang dipakai untuk mengangkut bahan(contoh sedimen). 3.3 3.3.1 Metodologi Alat yang dipergunakan Bangku kerja hidraulis (Hydraulics bench), 3-2

Kelompok 3


3.3.2 1.

Perlengkapan Teorema Bernoulli (Bernoullis Theorem Demostration Apparatus), Stopwatch. Prosedur percobaan Letakkan alat Teorema Bernoulli di atas bangku kerja hidraulis, atur kedudukan agar benarbenar horizontal dengan menyetel sekrup kaki.

Teorema Bernoulli

2.

Tutup kran pengairan (1C) lalu jalankan pompa dengan memutar tombol (1D).

1D

1C

3.

Buka sedikit kran pengatur debit (6K), kemudian dengan hati-hati buka kran pengaliran 1C sehingga air mengalir ke dalam pipa. Pelan-pelan buka kran 6E (Air inlet) sehingga tabung manometer terisi air dan pastikan seluruh pipa-pipa penyadap dan tabung manometer bebas dari gelembung udara. Tutup kembali kran 6E. Tutup kran pengaliran 1C. Hati-hati buka kran 6E sehingga air dalam tabung manometer turun sampai kira-kira setengahnya, lalu tutup kembali kran 6E.

4.

6E

Kelompok 3

3-3


5.

Buka kran pengaliran 1C dan kran pengatur debit 6K, atur keduanya hingga memberikan kombinasi aliran dan sistim tekanan yang diinginkan. Tarik probe pengukur energi total sejauh mungkin dengan terlebih dahulu mengendurkan sekrup pengencang. Catat tinggi air dalam pipa manometer 1 sampai dengan 6.

6.

7.

manometer

8.

Masukkan probe pengukur energi total sampai didekat setiap lubang penyadapan. Pada setiap lubang penyadapan catat tinggi pembacaan energi total praktis ( tinggi air di manometer 8 ).

Probe

9.

Catat h tangki pengukur volume dan waktu dengan stopwatch sampai 3 kali.

Tabung skala

10.Matikan pompa, keluarkan air dari dalam alat dan simpan kembali alat-alat yang dipakai

Kelompok 3

3-4


3.4

Data Praktikum

Tabel 3.4.1 Pengukuran Debit Volume [liter] V V V V t 28,860 2,000 2,000 2,000 2,000 Waktu [detik] t 29,010 t 28,770 t 28,880 Debit [mm/s] 69252,07756 Ketelitian Debit 0,0083

Tabel 3.4.2 Pembacaan manometer No. Titik Pipa 1 2 3 4 5 6 7 8 Tinggi Datum [mm] 155,000 156,000 157,000 156,000 157,000 157,000 158,000 158,000 Tinggi Air di Manometer [mm] 180,000 171,000 162,000 152,000 134,000 147,000 150,000 159,000 183,000 183,000 183,000 181,000 167,000 Tinggi Energi Praktis [mm]

Tabel 3.4.3 Pembacaan manometer terkoreksi No. Titik Pipa 1 2 3 4 5 6 7 8 Tinggi Datum [mm] 157,000 157,000 157,000 157,000 157,000 157,000 157,000 157,000 Tinggi Air di Manometer [mm] 182,000 172,000 162,000 153,000 134,000 147,000 149,000 158,000 183,000 183,000 183,000 181,000 167,000 Tinggi Energi Praktis [mm]

Tinggai bidang datum menggunakan 157 mm, untuk meratakan bidang datum yang digunakan, maka ada perubahan dalam tinggi air di manometer untuk perhitungan lebih lanjut.

Kelompok 3

3-5


3.5

Analisa

1. Menentukan debit aliran Debit aliran (Q) dihitung dengan merata-ratakan volume per waktu yang telah percobaan: diperoleh dari

?????? =

1 ??????

?????? ??????=1

?????? ?????? ?????? ??????

Contoh perhitungan debit :

Q=

1 ??????

?????? ?????? ?????? ??????=1 ?????? ??????

=

1 3

228,860

+

229,010

+

228,770

=

69,25207756 x 103

liter ??????

= 69252,07756 ????????????3 /??????

Ketelitian debit =

?????????????????????????????? ???????????????????????? ??????

=

0,069520,06894 6,925207756 x 103

= 0,00833

2. Menentukan kecepatan aliran (v) Kecepatan aliran dihitung dengan rumus: v = adalah luas penampang dari venturimeter (m 2)Contoh perhitungan : (Pada titik 1, data luas penampang diambil dari tabel 3.5.2) Kecepatan (v) =?????? ??????

?????? ??????

. Dimana Q adalah debit (????????????3 /??????) dan A

=

69252 ,07756 490,6250

= 141,1507 mm/s

3. Menghitung tinggi kecepatan (hv)

Tinggi kecepatan dihitung dengan rumus: hv =

?????? 2 2 ??????

. Dimana v adalah kecepatan aliran

(mm/??????) dan g adalah percepatan gravitasi ( 9,8 m/?????? 2 ) Contoh perhitungan: (pipa 1)Tinggi kecepatan =??????2 2 ??????

=

(141,1507 )2 2 ?????? 9800

= 1,0165 ????????????

4. Menghitung tinggi energi teoritis (Hteoritis) Tinggi energi yang perlu dihitung adalah tinggi energi teoritis (Hteoritis), sedangkan tinggi energi praktis (Hpraktis) merupakan data hasil percobaan pada pembacaan manometer nomor 8. Tinggi energi teoritis dihitung dengan persamaan: Hteoritis = h + hv. Dimana h adalah tinggi tekan hasil pembacaan ketinggian air di manometer pada titik 1 sampai dengan 6.Kelompok 3 3-6


Contoh perhitungan: Hteoritis = h + hv = 182 + 1,0165 = 183,0165 mm 5. Menentukan perbedaan Hteoritis dan Hpraktis Setelah melakukan perhitungan Hteoritis maka dicari perbedaan antara tinggi energi yang diperoleh secara teoritis dan praktis. Secara matematis dapat dirumuskan sebagai : % beda =Hteoritis Hpraktis Hpraktis

?????? 100 %

Contoh perhitungan: % beda =Hteoritis Hpraktis Hpraktis

?????? 100 % =

183,9546 183 183

?????? 100 % = 0,5189 %

Tabel 3.5.1 Titik Pipa 1 2 3 4 5 6

Jarak antara titik pipa, tinggi datum, dan tinggi manometer Tinggi Jarak [mm] Datum [mm] Manometer [mm] 0 157 182,000 60,2800 157 172,000 68,6800 157 162,000 73,1800 157 153,000 81,0800 157 134,000 141,5400 157 147,000

Tabel 3.5.2 Perhitungan No. Titik Diameter Luas Pipa [mm] Penampang [mm] 1 25,00 490,6250 2 13,50 143,0663 3 11,50 103,8163 4 10,70 89,8747 5 10,00 78,5000 6 25,00 490,6250

Debit Q [mm/s] 69252,0776 69252,0776 69252,0776 69252,0776 69252,0776 69252,0776

Kecepatan V [mm/s] 141,1507 484,0560 667,0639 770,5407 882,1921 141,1507

Tinggi Kecepatan (V/2g) [mm] 1,0165 11,9546 22,7028 30,2925 39,7073 1,0165

Tinggi Energi H % Beda [mm] H teoritis H praktis 183,0165 183,9546 183,0000 0,5189 184,7028 183,0000 0,9219 183,2925 183,0000 0,1596 173,7073 181,0000 4,1983 148,0165 167,0000 12,8253

6. Menggambarkan kurva tinggi energi dan tinggi tekan Setelah menghitung tinggi energi praktis dan teoritis, dibuat gambar kurva tinggi energi dan tinggi tekan pada setiap titik. Kurva digambarkan dalam satu grafik dimana sumbu-x adalah jarak kumulatif dari masing-masing titik tinjauan.Kelompok 3 3-7


Tinggi Energi dan Tinggi Tekan200,0000

150,0000 H [mm]

100,0000

H teoritis

H praktis50,0000 Tinggi Tekan

0,0000 0 20 40 60 80 100 120 140 160

Jarak Antara Titik Pipa [mm]

Gambar 3.5.1

Grafik tinggi energi dan tinggi tekan

3.6

Kesimpulan

Pada percobaan dan dari hasil diperhitungan H teoritis memiliki perbedaan dengan Hpraktis bisa dilihat dari grafik Tinggi energi dan Tinggi tekan, tinggi energi teoritis lebih kecil daripada tinggi energi praktis. Tetapi keduanya menggambarkan tinggi energi yang semestinya, yaitu tinggi energi akan turun disepanjang pipa.

Kelompok 3

3-8


BAB 4

ALIRAN DALAM PIPA SERI

4.1

Tujuan

Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui fenomena terjadinya kehilangan energi yang terjadi pada aliran air dalam pipa. Selain itu mampu untuk menghitung kehilangan energi yang terjadi pada aliran air dalam pipa berdasarkan hukum Darcy-Weisbach maupun diagram Moody. 4.2 Dasar Teori

Kehilangan energi pada aliran dalam pipa dapat dibagi menjadi dua yaitu kehilangan energi primer/mayor dan kehilangan energi sekunder atau minor. Kehilangan energi primer pada aliran dalam pipa disebabkan gesekan. Besarnya kehilangan energi primer ini dapat dihitung menggunakan rumus Darcy - Weisbach sebagai berikut : ???????????? = ?????? Dimana: ???????????? f L D V G = Kehilangan energi dalam pipa akibat gesekan [m] = Koefisien gesekan Darcy Weisbach = Panjang pipa [m] = Diamater pipa bagian dalam [m] = Kecepatan aliran dalam pipa = Gravitasi?????? ?????? 2 ?????? ??????

?????? ?????? 2 ?????? 2??????

= 9,8

?????? ?????? 2 ???????????? ??????

Koefisien gesekan f merupakan fungsi dari bilangan Reynold (Rc = dimana: v e D = Kekentalan kinematik air = Kekasaran pipa [m] = Diameter pipa [m]?????? 2 ??????

) dan kekasaran relatif pipa

?????? ??????

,

Untuk menetukan f dapat dipergunakan diagram Moody.

Kelompok 3

4-1


Kehilangan energi sekunder bersifat lokal, terjadi pada penyempitan, pelebaran, belokan dan pada kutub. Kehilangan energi sekunder bersifat lokal / stempat, tejadi akibat adanya perubahan penampang (msialnya pada penyempitan / konstraksi, pelebaran / ekspansi, belokan, katub, dll). Kehilangan energi sekunder skibat penyempitan tiba tiba antara titik (1) dan titik (2) dapat dilukiskan sebagai berikut:

Kehilangan energi sekunder dapat dihitung dengan rumus berikut : ???????????? = ???????????? Dimana: ???????????? ??????2 = Kehilangan energi pada penyempitan tiba tiba [ m ] = Kecepatan dalam pipa keceil?????? ??????

??????22 2??????

???????????? = Koefisien kehilangan energi pada penyempitan, merupakan fungsi dari kecepatan pada pipa diameter yang lebih kecil dan perbandingan antara diameter pipa kecil dan diameter pipa besar seperti ditunjukan pada tabel berikut : Kec. Dlm Pipa Kecil V1 [m/det] 1 2 3 6 12 Rasio Diameter Pipa Kecil dan Pipa Besar D2/D1 0,0 0,49 0,48 0,47 0,44 0,38 0,1 0,49 0,48 0,46 0,43 0,36 0,2 0,48 0,47 0,45 0,42 0,35 0,3 0,45 0,44 0,43 0,40 0,33 0,4 0,42 0,41 0,40 0,37 0,31 0,5 0,38 0,37 0,36 0,33 0,29 0,6 0,28 0,28 0,28 0,27 0,25 0,7 0,18 0,18 0,18 0,19 0,20 0,8 0,07 0,09 0,10 0,11 0,13 0,9 0,03 0,04 0,04 0,05 0,06

Kehilangan energi sekunder akibat pelebaran tiba tiba mengikuti rumus sebagai berikut :

Kelompok 3

4-2


???????????? = ???????????? ??????1 ??????2

(??????1 ??????2 )2 2?????? = Kehilangan energi pada pelebaran tiba tiba [ m ] = Kecepatan air dalam pipa diameter kecil = Kecepatan air dalam pipa diameter besar?????? ?????? ?????? ??????

Rumus rumus lain yang dapat dipergunakan untuk menyelesaikan aliran dalam pipa adalah : 1. Hukum Bernoulli Pada aliran air dalam pipa yang mempunyai kekasaran dindingm persamaaan energi antara dua titik dengan mempertimbangkan kehilangan energi ( hukum Bernoulli ) adalah sebagai berikut : ??????1 2 ??????2 2 ??????1 + ??????1 = ??????2 + ??????2 + + ????????????12 2?????? 2??????

Dimana: Z = Tinggi tempat ?????? = Tinggi tekan???????????? ?????? 2 2??????

[m] [m] [m] [m]?????? ??????

= Tinggi kecepatan = Tinggi kolom air = Kecepatan aliran

?????? V ????????????12

= Kehilangan energi antara titik 1 dan titik 2 [m]

Subskrip (1) dan (2) menunjukan titik (1) dan titik (2) Pada percobaan ini sumbu pipa mendatar sehingga Z1 dan Z2, maka persamaan Bernoulli dapat ditulis sebagai: ??????1 2 ??????2 2 ??????1 = ??????2 + ??????2 + + ????????????12 2?????? 2?????? Kelompok 3 4-3


2. Hukum Kontinuitas ?????? = ?????? ?????? = ?????????????????????????????????????????? Dimana: Q V A = Debit aliran = Kecepatan aliran = Luas Penampang aliran?????? 3 ?????? ?????? ??????

??????2

3. Bilangan Reynolds ?????? ?????? ?????? Dimana: ???????????? = Bilangan Reynolds ???????????? = ?????? D v = Kecepatan aliran = Diameter dalam pipa seri?????? ??????

??????

= Kekentalan kinematik air, nilainya bervariasi, merupakan fungsi dari temperatur air?????? 3 ??????

Bila ???????????? < 2.000 aliran adalah laminair Bila ???????????? < 4.000 aliran adalah turbulen

4. Rumus Prandtl 12?????? ?????? = ?????????????????? Dimana: ?????? = Tebal lapisan batas laminair ?????? g R = Kekentalan kinematik air = Percepatan gravitasi = Jari jari hidraulik

???????????? 3 ?????? ?????? 3 ??????

, tergantung temperatur air

??????

Dengan membandingkan antara kekasaran pipa e dan ??????, terdapat tiga jenis kekasaran pipa sebagai berikut: Kelompok 3 4-4


4.3 4.3.1

Aliran hidraulik licin apabila Aliran transisi apabila Aliran hidraulik kasar apabila

: : :

?????? > 4 ??????1 6

?????? < ?????? < 4 ??????

?????? > 6??????

Metodologi Prosedur percobaan

1. Catat diameter dalam dan panjang setiap segmen. 2. Alirkan air ke dalam sistem pipa dengan membuka kran pemasukan air . Bukaan keran diatur sedemikian rupa sehingga permukaan air di bak pengaturan tekanan tetap dan tidak meluap . Hal ini dapat dilihat dengan meteran taraf yang ada di abk pengaturan tekanan. 3. Tinggi tekan di dalam pipa dapat diatur dengan mengtur bukaan pada kran di ujung akhir dari rangkain pipa. Atur agar debit yang masuk ke pipa sama dengan debit yang keluar dari ujung pipa sama dengan debit yang keluar dari ujung pipa dengan mengatur bukaan keran. 4. Setelah debit air konstan, catat tinggi air yang naik pada manometer 1 sampai 9. Tabel 4.3.1 Segmen Pipa Panjang dan diameter dalam segmen pipa. Diameter Pipa [cm] Luar A-1 I-1 1-2 2-3 3-II II-4 4-5 5-6 6-III III-7 7-8 8-9 9-IV 6 6 6 6 6 2,7 2,7 2,7 2,7 5 5 5 5 Dalam 5,22 5,22 5,22 5,22 5,22 2,10 2,10 2,10 2,10 4,12 4,12 4,12 4,12 17,5 16,7 150,5 150,0 16,0 16,0 136,8 137,5 15,5 15,5 136,7 135,5 15,4 Panjang Pipa [cm]

Kelompok 3

4-5


5. Ukur debit air yang keluar dari pipa dengan menggunakan literisasi isi 10 liter dan stop watch. Pengukuran dilakukan sebanyak 3 kali. Debit yang di pakai adalah debit rata- rata dari ketiga pengukuran tersebut. 6. Ukur suhu air di bak pengaturan tekanan dengan menggunakan termometrer celcius. 7. Tutup keran pemasukan, bersihkan alat yang dipakai dan kembalikan pada petugas laboratorium.

4.4

Data Praktikum

Tabel 4.4.1 Pengukuran tinggi air dan suhu No. Titik Tinjauan 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Pembacaan Manometer [cm] Saat tidak terjadi Saat terjadi aliran aliran 25,600 25,600 25,600 25,600 25,600 25,600 25,600 25,600 25,600 42,200 42,100 42,000 35,400 30,000 24,700 24,400 24,200 24,000 Pengukuran suhu air t air = 21 C Pengukuran Debit Volume Waktu [liter] [sekon] 10 10 10 10 53,14 51,91 51,85 52,89

4.5

Analisa

1. Menentukan debit aliran (Q) Debit aliran dihitung dengan merata-ratakan volume per waktu. Dalam percobaan ini, volume dihitung dari volume bucket sebanyak empat kali, volume bucket adalah 10 liter. Tabel 4.5.1 Volume [liter] 10 10 10 10 Perhitungan debit Waktu Debit [sekon] [m3/s] 53,14 0,00018818 51,91 51,85 52,893

0,00019264 0,00019286 0,00018907 0,00019069 2,4552 4-6

Debit rata-rata [m /s] Ketelitian debit [%] Kelompok 3


Contoh perhitungan :

Q=

1 ??????

?????? ?????? ?????? ??????=1 ?????? ??????

=

1 4

1053,14

+

1051,91

+

1051,85

+

10 52,89

= 0,1907 liter ??????

= 0,00019069 ??????3 /??????

Ketelitian debit =

?????????????????????????????? ???????????????????????? ??????

=

0,000192864 0,000188182 0,00019069

= 0,02455229

2. Menentukan tinggi datum Tinggi datum ditentukan dengan memilih satu nilai dari pembacaan tinggi air di manometer saat tidak terjadi aliran. Nilai yang diambil dapat berupa nilai maksimum, minimum, rata-rata atau pun nilai modus (nilai yang paling banyak muncul). 3. Menentukan tinggi tekan (h) Tinggi tekan ditentukan dari pembacaan tinggi air di manometer 1 sampai 9 saat terjadinya aliran yang terlebih dahulu dikoreksi terhadap datum. Pengkoreksian pada praktikum kami yaitu dengan meratakan ketinggian air di manometer dengan cara menurunkan atau menaikan manometer sehingga nilai pembacaan tinggi tekan saat tidak terjadi aliran sama. Selain titik 1 sampai 9, tinggi tekan juga harus ditetapkan di titik II saat terjadi penyempitan tiba-tiba dan III saat terjadi pelebaran tiba-tiba. Perhitungan yang digunakan adalah dengan menggunakan perbandingan segitiga. a. Perbandingan segitiga untuk titik II

Titik II 1 42,142

X 15016 150+16

1642??????

= 42,1??????42??????

0,09638554217 = 42,1?????? 4,057831325 0,09638554217X= 42 ?????? 0,9036144578 X = 37,94216867Kelompok 3 4-7


X = 41,98933333 cm = 0,4199 m Titik II 2

136,8 136,8+16

= ??????301

5,4

0,1657940663 = ??????30 0,1657940663 X 4,97382199 = 1 X = 36,032 cm = 0, 36032 mb. Perbandingan segitiga untuk titik III

Titik III1

15,5 137,5+15,5

=

24,7?????? 30?????? 24,7?????? 30??????

0,1013071895 =

3.039215686 0,1013071895 X= 24,7 ?????? 0,8986928105 X = 21,66078431 X = 24,1023 cm = 0,24103 m Titik III2

Kelompok 3

4-8


136,7 136,7+15,5

= ??????24,21

0,2

4,490801577 = ??????24,2 4,490801577X 108,6773982 = 1 X = 24,423 cm = 0,24423 m4. Menentukan tinggi energy praktis (Hpraktis) Tinggi energi praktis (Hpraktis) di hitung dengan menjumlahkan tinggi tekan (h) dengan tinggi kecepatan ( ) atau bila dirumuskan secara lengkap: H = h + ( ) dengan h adalah tinggi tekan, v adalah kecepatan aliran dan g adalah percepatan gravitasi. Nilai tinggi tekan dapat diperoleh dengan melakukan perhitungan langkah 3 di atas. Sedangkan kecepatan aliran diperoleh dari perhitungan debit per luas bagian dalam pipa atau dirumuskan: v =?????? ?????? ??????2 2?????? ??????2 2??????

dimana Q adalah debit aliran yang diperoleh

dari langkah 1 dan A adalah luas bagian dalam pipa (untuk mengingatkan, luas lingkaran: A = 0,25.??????. (?????? dalam)2 [m2]). Contoh perhitungan: Misal pada titik tinjau 2: tinggi tekan (h) = 0,42100 m Luas penampang (A) = 0,00214 m2 Kecepatan aliran (V) =?????? ??????

=

0,00019069 0,00214 0,08914 2.9,8

= 0,08914 m/s

Tinggi kecepatan (V2/2g) =

= 0,00041 m

Maka, tinggi energi praktis (H) pada titik tinjau 2 = h + (V 2/2g) = 0,42100 + 0,00041 = 0,42141 m. 5. Menentukan kehilangan energi praktis (Hpraktis) Kehilangan energy praktis diperoleh dari selisih antara dua tinggi energy praktis yang berdekatan atau dapat dirumuskan: ??????praktis = Hi-1 - Hi dimana i adalah titik yang ditinjau. Perhitungan tinggi energy praktis dan kehilangan energy praktis akan lebih mudah dilakukan dalam bentuk tabel. Contoh perhitungan: Hpraktis = Hi-1 - Hi = H1 H2 = 0,42241 0,42141 = 0,00100 m Kelompok 3 4-9


Dari hasil perhitungan di atas dan berdasarkan data hasil praktikum, didapatkan tabel sabagai berikut: Tabel 4.5.2 Perhitungan tinggi dan kehilangan energi praktis Tinggi Luas Kecepatan Tinggi Tekan Penampang Aliran Kecepatan h [m] 0,42200 0,42100 0,42000 0,41990 0,36032 0,35400 0,30000 0,24700 0,24103 0,24423 0,24400 0,24200 0,24000 0,00214 0,08914 0,00041 A [m] V [m/s] V/2g [m]

Titik Tinjau

Tinggi energi Praktis H [m] 0,42241 0,42141 0,42041 0,42031 0,37580 0,36948 0,31548 0,26248 0,25651 0,24527 0,24504 0,24304 0,24104

Kehilangan Energi Praktis H [m] 0,00100 0,00100 0,00010 0,04451 0,00632 0,05400 0,05300 0,00597 0,01123 0,00023 0,00200 0,00200

1 2 3 II II 4 5 6 III III 7 8 9

0,00035

0,55077

0,01548

0,00133

0,14309

0,00104

6. Menggambarkan kurva tinggi tekan dan tinggi energi praktis Berdasarkan perhitungan tinggi tekan dan tinggi energi praktis yang telah dilakukan pada langkah sebelumnya, dibuatlah kurva yang menggambarkan garis energi dan garis tekan di sepanjang pipa. Sumbu-x pada kurva tersebut merupakan panjang pipa kumulatif dan sumbu-y merupakan tinggi energy maupun tinggi tekan. Kedua kurva digambarkan di dalam satu buah grafik yang sama. Gambar 4.5.1 Kurva tinggi tekan dan tinggi energy praktis pada percobaan aliran dalam pipa seri

Kurva Tinggi Tekan dan Tinggi Energi Praktis0,50 0,45 0,40 0,35 H [m] 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 0 2 4 6 8 10 Panjang Pipa [m] Tinggi Energi Tinggi Tekan

Kelompok 3

4 - 10


7. Menghitung tebal lapis batas laminar (??????) Perhitungan tebal lapis batas laminair menggunakan rumus Prandtl sebagaimana tertulis berikut: ?????? =12?????? ?????? ?????? ??????

dimana v adalah kekentalan kinematik air (viskositas) yang tergantung pada temperatur air

(lihat pada tabel berikut), g adalah percepatan gravitasi, R adalah jari-jari hidraulik dan I adalah kemiringan garis energi. Apabila temperatur air tidak tercantum di dalam tabel, lakukan interpolasi liniear untuk memperoleh nilai kekentalan kinematiknya. Tabel 4.5.3 Temperatur (oC) ?????? x 10-6 (m2/s) Kekentalan kinematik air 0 5 1,794 1,519

10 1,310

20 1,010

25 0,897

30 0,804

Suhu air pada praktikum = 21oC ?????? = 0,9648x10-6 m2/s

?????? =

12?????? ??????????????????

=

12 ?????? 0,9648?????? 106 9,8 ?????? ?????? ?????? ??????

Tabel 4.5.4

Tebal lapis batas laminar R [m]

I 0,00059880 0,00039009 0,00001396

?????? 1,3229 x 10-3 2,5843 x 10-3 9,7531 x 10-3

0,01305 0,00525 0,01030

8. Menentukan jenis kekasaran pipa Jenis kekasaran pipa dapat diketahui dengan membandingkan nilai tebal lapis batas laminair dan kekasaran absolute pipa (e atau). Dalam percobaan ini pipa yang digunakan termasuk dalam jenis galvanized iron sehingga memiliki nilai kekasran absolute 0,15 mm. kemudian hitung terlebih dahulu nilai e dan 4e. setelah itu dibandingkanlah nilai dengan e dan 4e untuk memperoleh jenis kekasaran pipa dengan ketentuan sebagai berikut: ?????? > 4e1 ?????? 6 1 6 1 6

: Hidraulik Licin : Transisi : Hidraulik kasar

< ?????? < 4??????1 6

?????? < ??????

Maka, untuk 4e = 0,0006 m dan 1/6e = 0,0000375 m Kelompok 3 4 - 11


Tabel 4.5.5 Pipa A B C

Jenis kekasaran pipa Segmen R [m] 1 dan 2 0,01305 2 - 3 - II II - 4 -5 0,00525 5 - 6 -III III - 7 - 8 0,01030 8 dan 9

I 0,00059880 0,00039009 0,00001396

[m] 0,00132 0,00258 0,00975

e [m] > 4e > 4e > 4e

Jenis kekasaran pipa Hidraulik Licin Hidraulik Licin Hidraulik Licin

9. Menentukan koefisien kekasaran pipa (f) Koefisien kekasaran dapat diperoleh dari diagram Moody yang merupakan fungsi dari bilangan ?????? Teynold (Re) dan kekasaran relative ( ). Nilai bilangan reynold dapar diperoleh dengan melakukan??????

perhitungan berdasarkan rumus: Re =

?????? ?????? . ??????

Dimana v adalah kecepatan aliran pada masing-masing

segmen pipa, D adalah diameter bagian dalam pipa dan v adalah kekekntalan kinematik air yang ?????? dipengaruhi oleh temperature. Kemudian ( ) merupakan nilai kekasaran absolut pipa dibagi diameter??????

dalam pipa. Karena pada percobaan ini terdapat 3 buah pipa dengan diameter berbeda-beda maka harus ditentukan nilai re dan kekasaran rrelatif dari masing-masing pipa. Kemudian nilai re dan kekasaran relative dari setiap segmen pipa dipergunkaan pada diagram Moody dimana sumbu-x pada ?????? diagram Moody adalah nilai Re dan sumbu-y di sisi kanan adalah ( ). Cara menggunakan diagram??????

Moody adalah sebagai berikut: 1. Tentukan nilai Re pada sumbu-x. Hati-hati dengan nilai 10n pada diagram. 2. Tentukan nilai ( ) pada sumbu-y sisi kanan. Kemudian lihat garis lengkung yang sesuai dengan nilai ( ) tersebut. Apabila nilainya tidak terdapat pada diagram, buatlah garis lengkung baru di antara garis lengkung yang ada. 3. Tentukan titik temu antara nilai Re dengan garis lengkung ( ). 4. Tariklah garis dari titik temu tersebut kea rah kiri untuk memperoleh nilai koefisien kekasaran pipa (f). Apabila nilai Re 4000 : Aliran Laminair : Aliran Transisi : Aliran Turbulen

Kemudian, tabelkanlah koefisien kekasaran dan jenis aliran yang terdapat pada setiap segmen pipa. Tabel 4.5.6 Pipa A B C Koefisien kekasaran dan jenis aliran dalam pipa D [m] 0,0522 0,0210 0,0412 v [m/s] 0,0891 0,5508 0,1431 [m2/s] 9,648 x10 9,648 x10-7 9,648x10-7-7

Re 4822,78336 11988,0615 6110,419694

e/D 0,002873563 0,007142857 0,003640777

f 0,0413 0,0396 0,0398

Jenis aliran Turbulen Turbulen Turbulen

Kelompok 3

4 - 13


11.Menentukan kehilangan energi teoritis (hf, hc, he) antara kehilangan energi praktis (Hpraktis) dan teoritis (hf, hc, he) Tabel 4.4.6 Pipa Persentase beda kehilangan energi praktis dan teoritis v x 10-6 Titik Hpraktis f L (m) (m2/s) 1 0,0413 0,167 0,9648 2 3 II1 II2 4 B 5 6 III1 III2 C 7 8 9 0,00100000 0,00100000 0,04450871 0,00632000 0,05400000 0,05300000 0,01123204 0,00023000 0,00200000 0,00200000 0,0413 0,0413 0,0413 0,0396 0,0396 0,0396 0,0396 0,0396 0,0398 0,0398 0,0398 0,0398 0,155 1,367 1,355 0,160 1,368 1,375 1,505 1,500 0,9648 0,9648 0,9648 0,9648 0,9648 0,9648 0,9648 0,9648 0,9648 0,9648 0,9648 0,9648

Hteoritis

%beda

A

0,000483 0,000481 0,003575 0,004670 0,039925 0,040129 0,008480 0,000156 0,001379 0,001367

51,73 51,89 91,97 26,11 26,07 24,29 24,51 31,99 31,03 31,63

4.6

Kesimpulan Dari grafik dapat dilihat bahwa tinggi energi praktis cenderung sejajar dengan tinggi tekan, dengan beda sebesar kecepatan. Beda sambungan terlihat pada perubahan besar tekan maupun tinggi energi praktis, perbedaan tersebut dikarenakan adanya penyempitan dan pelebaran diameter pipa secara tiba tiba saat terjadi aliran. Pada hasil perhitungan dapat diketahui bahwa jenis kekasaran pipa A dan pipa C adalah hidraulik licin ( ?????? > 4 ?????? ) dan pipa B adalah transisi ( ?????? < ?????? < 4 ?????? ), sedangkan untuk jenis aliran ketiga pipa (dengan bacaan diameter dalam) dengan menggunakan diagram moody diketahui bahwa aliran bersifat turbulen. Ketidakakuratan yang terjadi pada pembacaan manometer dapat disebabkan ketidaktelitian praktikan, dan pembacaan debit aliran yang belum konstan sehingga tinggi tekan yang terbaca oleh manometer naik turun.1 6

Kelompok 3

4 - 14


BAB 5

ALIRAN AIR PADA SALURAN TERBUKA

5.1

Tujuan

Tujuan dari percobaan ini untuk mengtahui bagaimana menentukan kedalaman normal dan kritis pada saluran erbuka berdasarkan data pengamatan. Selain itu, untuk memahami fenomena terjadinya loncat air dan pengaruh adanya bending terhadap aliran air dan mengetahui profil aliran akibat adanya bendung tersebut serta mampu menggambarkannya. 5.2 Adas. 5.3 5.3.1 Metodologi Prosedur percobaan Dasar Teori

1. Tutup/turunkan pintu air di ujung hilir saluran , lalu sisipkan tanah liat di sekitar dasar pintu agar air tidak rembes dari saluran , lalu buka kran penutup pipa saluran pembuangan. 2. Catat lebar dasar saluran dan jarak tiap segmen saluran seperti di tunjukan pada gambar 5-1; Tabel 5.1 dan 5.2. 3. Bersihkan tanah liat dari dasar bending (dicolok dengan mistar) agar air dapat melalui celah dari dasar bendung. Buka kran pemasukan sehingga air dapat masuk ke seluruh saluran hingga menggenangi seluruh panjang saluran setinggi 5-10 cm. Setel semua meteran taraf hingga pembacaan dasar saluran = 0. Lalu baca kembali ketinggian muka air genangan dan catat hasilnya di table yang tersedia. 4. Buka / naikkan pintu air di hilir hingga air genangan terbuang ke bak penampungan, lalu sisipkan kembali tanah liat ke dasar dan kedua sisi bendungan agar kedap air. 5. Buka kran pemasukan air saluran dengan debit tertentu, biarkan air limpas kedalaman aliran dengan meteran taraf di tititk penampang I s/d V. 6. Turunkan pintu air di ujung hilir saluran hingga kedalaman air di hilir bendung naik secukupnya (dapat dilihat pengaruhnya dari posisi loncatan air agar mendekati bendung). Kemudian ukur kedalam aliran dengan meteran taraf di titik penampang VI, VII dan VIII. Ukur juga kedalaman awal (y1), kedalam akhir (y2) dan panjang loncatan air (L). 7. Gambar sketsa profil muka air sepanjang saluran dan pastikan posisi loncatann air. 8. Tutup keran pipa saluran pembuangan dan biarkan air mengisi bak pengukur volume (ukuran penampang (1m x 1m x 1m) hingga setinggi 20 cm dari dasar bak (dilihat dengan memasukan Kelompok 3 5-1


mistar ukur ke dalam bak air dengan posisi vertical). Catatlah waktu yang di perlukan untuk menaikkan air di dalam bak setinggi 10cm, 20 cm, 30 cm. 9. Buka kran penutup pipa pembuangan. 10. Untuk demo, buka / tutup pintu air, lalu amati lokasi terjadinya loncatan air yang akan bergerak ke hilir atau ke hulu sesuai kedalaman muka air di hilir saluran. 11. Pasanglah kolam olak di hilir bendungan, amati penghancuran energi pada kolam olak. Berikan komentar untuk keadaan pada langkah 9 dan 10. 12. Tutup keran pemasukan air, percobaan selesai.

5.4 Asdas. 5.5 Ads. 5.6 Asdas.

Data Praktikum

Analisa

Kesimpulan

Kelompok 3

5-2


BAB 6

TEKANAN HIDROSTATIS

6.1

Tujuan

Sadasdasdsa asdasdas. 6.2 Dasar Teori

Asdsa asdas. 6.3 6.3.1 Metodologi Prosedur percobaan

1. Tempatkan peralatan F1-12 di atas bangku kerja hidraulis, aturlah sekrup pengaur di bawah bagian alat (leveling feet) sehingga gelembung udara pada water pass (spirit level) berada di tengah lingkaran, mengindikasikan bahwa alat berada pada posisi horizontal. 2. Pasanglah penggantung beban pada ujung lengan kemudian aturlah pemberat penyeimbang (counter-balance weight) dengan cara memutar pemberat sedemikian rupa sehingga lengan bergerak pada posisi horizontal (posisi bagian lengan bawah tepat pada garis tengah indicator horizontal)(level indicator). 3. Tutup keran pengeluaran (drain cock). 4. Tambahkan beban awal pada penggantung beban (50gr), lengan akan bergerak ke bawah. 5. Tambahkan seluruh beban yang ada (450gr, 8 @ 50 gr, 2 @ 20 gr dan 1 buah 10gr) pada penggantung beban. 6. Tambahkan air ke dalam tangki, dengan cara menuangkan air dari tabung literan menggunakan selang sampai posisi lengan berada di atas indicator horizontal. 7. Buka keran pengeluaran secara perlahan sehingga lengan bergerak ke bawah, pada saat lengan mencapai posisi horizontal, tutup kern pengeluaran. 8. Bacalah tinggi genangan air di atas dasar bidang kwadran (d) pada skala yang terdapat pada kwadran , catat pada formulir praktikum pada kolom (6). 9. Kurangi beban kemudian ulangi langkah (7) dan (8). Lakukanlah percobaan sebanyak 6 kali , 3percobaan untuk bidang tenggelam seluruhnya (d > 10 cm) dan 3 percobaan untuk bidang tenggelam sebagian (d

Laporan Prak. Hidraulika - Prasetyo - Kel 3 - Kls C_2

Documents