Jurnal Aliran Melalui Lubang [PDF]

Citation preview

JURNAL ALIRAN MELALUI LUBANG



Lady Cleophila Mardhatillah1), Agung Yaanur Azmi2) Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Tanjungpura email : [email protected]



1)



email : [email protected]



2)



ABSTRAK Lubang adalah bukan pada dinding atau dasar tangki di mana zat cair mengalir melaluinya. Lubang tersebut bisa berbentuk segi empat, segitiga, ataupun lingkaran. Rumusan teoritis akan dihubungkan dengan hasil pengukuran langsung yang keluar dari orifice/lubang pancaran air. Selain itu, tinggi tekanan air yang mendesak fluida didalam tangki juga menentukan, karena semakin tinggi tekanan fluida dalam lubang maka semakin tinggi kecepatan yang mengalir lewat orifice tersebut. Kecepatan ini juga menimbulkan gesekan sesama fluida dan lubang orifice. Dengan ini besarnya koefisien pengaliran dengan menstimulasikan besarnya lubang dan tinggi tekan pada lubang. Maksud dan tujuan dari percobaan ini adalah mempelajari perilaku aliran melalui lubang, mempelajari hubungan rumus teoritis dan hasil pengukuran, dan mencari besarnya koefisien pengairan (Cd). Adapun data yang diperoleh yaitu d = 3 mm dan H = 363 mm, d = 3 mm dan H = 370 mm, serta d = 3 mm dan H = 376 mm. Kata kunci : aliran fluida , orifice, aliran melalui lubang



1



PENDAHULUAN LANDASAN TEORI Lubang adalah bukan pada



dibuat dari beton atau pasangan batu.



dinding atau dasar tangki di mana zat



Kedalaman zat cair di sebelah hulu



cair mengalir melaluinya. Lubang



diukur dari sumbu lubang tersebut



tersebut bisa berbentuk segi empat,



dengan tinggi energi (head) H. Pada



segitiga, ataupun lingkaran. Sisi hulu



aliran melalui lubang atau peluap,



lubang tersebut bisa tajam atau



tinggi energi bisa konstan atau



dibulatkan.



berubah karena adanya aliran keluar.



Karena



kemudahan



dalam pembuatan, lubang lingkaran



(Bambang Triatmodjo, 1996).



dengan sisi tajam adalah yang paling banyak digunakan untuk pengukuran zat cair. Menurut ukurannya lubang dapat dibedakan menjadi lubang kecil



dan



besar.



(Bambang



Triatmodjo, 1996).



Besarnya volume pancaran air yang keluar melalui lubang ternyata tidak akan sama jika kita memakai rumus-rumus teoritis yang sudah



diturunkan



hidrostatis



dan



buku-buku hidrodinamik.



Pada lubang besar, apabila



Rumusan teoritis akan dihubungkan



sisi atas dari lubang tersebut berada



dengan hasil pengukuran langsung



di atas permukaan air di dalam



yang



tangki, maka bukaan tersebut dikenal



pancaran air.



dengan peluap. Peluap ini juga berfungsi sebagai alat ukur debit aliran, dan banyak digunakan pada jaringan



irigasi.



Peluap



dengan



ukuran yang besar disebut bendung, yang selain sebagai pengukur debit, dalam jaringan irigasi juga berfungsi untuk menaikkan elevasi muka air. Tinjauan hidraulis bendung sama dengan



peluap.



Peluap



biasanya



dibuat dari plat, sedang bendung



keluar



Dari menghasilkan



dari



orifice/lubang



perbedaan suatu



ini



akan



konstanta



pengaliran yang keluar dari lubang pancaran



air/orifice.



Konstanta/koefisien



ini



timbul



dikarenakan besar kecilnya bentuk lubang sehingga aliran partikel air akan



saling



berdesakan



yang



menimbulkan pengecilan diameter penampang lubang yang dilewati.



2



Selain itu, tinggi tekanan air



bentuk kelengkungan pancaran air,



yang mendesak fluida didalam tangki



gelas ukur, stop watch, lubang



juga menentukan, karena semakin



orifice, sekrup lubang orifice, dan



tinggi tekanan fluida dalam lubang



kaki pengatur horizontal.



maka semakin tinggi kecepatan yang mengalir



lewat



orifice



tersebut.



Kecepatan ini juga menimbulkan gesekan sesame fluida dan lubang orifice.



Dengan



koefisien



Percobaan



dilakukan



sebanyak 3 kali percobaan. Adapun prosedur percobaan Aliran Melalui Lubang antara lain sebagai berikut:



ini



besarnya



pengaliran



dengan



a) Hubungkan alat percobaan



lubang



dengan suplai air dari meja



menstimulasikan



besarnya



hidrolika.



dan tinggi tekan pada lubang.



b) Periksa apakah pipa lentur dari pipa pelimpah sudah METODOLOGI



mengarah ke tangki air dari



Penelitian



dilaksanakan



di



Laboratorium Mekanika Fluida dan Hidrolika



Jurusan



Fakultas



Teknik



Tanjungpura. digunakan



Teknik



Universitas



Peralatan



dalam



Sipil yang



penelitian



ini



adalah peralatan yang tersedia pada Laboratorium Mekanika Fluida dan Hidrolika Fakultas



Jurusan



Teknik



Teknik



Sipil



Universitas



Tanjungpura antara lain hydraulic Bench (bangku hidrolik), alat orifice, pipa air masuk, pipa lentur dari pipa pelimpah untuk mengatur tinggi head, pipa pelimpah pengatur tinggi muka air, papan penempatan kertas grafik,



batang/jarum



pengukur



meja hidrolika. c) Atur kaki penyangga bukaan sebidang



dengan



jajaran



jarum pengukur. d) Selipkan



selembar



kertas



pada papan dilator dibelakang jarum, naikkan dulu semua jarum intuk membebaskan lintasan aliran penyembur. e) Atur pipa pelimpah sesuai dengan ketinggian muka air yang



diinginkan,



buka



pengatur aliran, dan alirkan air masuk ke dalam tangki utama. f) Atur



katupnya



sedemikian



rupa sehingga air melimpah lewat pipa pelimpah. 3



g) Catat besarnya tekanan dalam



j) Beri tanda posisi ujung atas



tangki utama melalui mistar



dari jarum tegak pada kertas



pengukur/skala.



di latar belakang.



h) Tentukan



letak



terjadinya



k) Ulangi



percobaan



untuk



konstraksi mulut diukur dari



berbagai harga tekan air H,



lubang bukaan.



dengan cara mengubah tinggi



i) Atur



jarum



tegak



secara



pipa pelimpah.



berurutan untuk mendapatkan bentuk



lintasan



aliran



penyembur. HASIL DAN PEMBAHASAN Setelah melakukan percobaan dengan menggunakan alat orifice diperoleh data teknis sebagai berikut. Tabel 1. Data Hasil Pengamatan d lubang



= 3 mm



s



= 6 detik



H



= 363 mm



Volume



= 65 ml



x (cm)



0



5



10



15



20



25



30



35



y (cm)



17,2



16,5



15,4



13,7



12



10,1



7,8



4,5



y’



H



= 370 mm



Volume



= 70 ml



x (cm)



0



5



10



15



20



25



30



35



y (cm)



17,4



16,5



15,6



14,4



12,8



10,5



8



5



y’



4



H



= 376 mm



Volume



= 80 ml



x (cm)



0



5



10



15



20



25



30



35



y (cm)



17,2



16,2



15,5



14,4



12,6



10,3



7,6



5,2



y’



Koefisien Kecepatan 



CV =



1



2 √b



Sumbu Y = y; sumbu X =



1 x2 ;b = h CV2



Keterangan: 



V



= kecepatan aliran







CV



= koefisien kecepatan







h



= tinggi air







x



= jarak horizontal







y



= jarak vertikal



Tabel 2. Pengolahan Data untuk d = 3 mm dan H = 363 mm x



Y



x2



y2



xy



0



17,2



0



295,84



0



5



16,5



25



272,25



82,5



10



15,4



100



237,16



154



15



13,7



225



187,69



205,5



20



12



400



144



240



25



10,1



625



102,01



252,5



30



7,8



900



60,84



234



5



35



4,5



1.225



20,25



157,5



Koefisien kecepatan aliran untuk d = 3 mm dan H = 363 mm 20 18 16



f(x) = − 3.61238814016172 x + 16.5037735849057 R² = 0.99078293493898



14



Y=y



12 10 8 6 4 2 0



0



0.5



1



1.5



2



2.5



3



3.5



4



X = (x^2)/h



Grafik 4.3.1 Hubungan antara Y dengan x2/h pada d = 3 mm dan H = 363 mm



Tabel 3. Pengolahan Data untuk d = 3 mm dan H = 370 mm x



Y



x2



y2



Xy



0



17,4



0



302,76



0



5



16,5



25



272,25



82,5



10



15,6



100



243,36



156



15



14,4



225



207,36



216



20



12,8



400



163,84



256



25



10,5



625



110,25



262,5



30



8



900



64



240



35



5



1.225



25



175



6



Koefisien kecepatan aliran untuk d = 3 mm dan H = 370 mm 20 18 16



f(x) = − 3.62154537286613 x + 16.8072327044025 R² = 0.996058376580909



14



Y=y



12 10 8 6 4 2 0



0



0.5



1



1.5



2



2.5



3



3.5



X = (x^2)/h



Grafik 4.3.2 Hubungan antara Y dengan x2/h pada d = 3 mm dan H = 370 mm



Tabel 4. Pengolahan Data untuk d = 3 mm dan H = 376 mm x



Y



x2



y2



xy



0



17,2



0



295,84



0



5



16,2



25



262,44



81



10



15,5



100



240,25



155



15



14,4



225



207,36



216



20



12,6



400



158,76



252



25



10,3



625



106,09



257,5



30



7,6



900



57,76



228



35



5,2



1.225



27,04



182



7



Koefisien kecepatan aliran untuk d = 3 mm dan H = 376 mm 20 18 16



f(x) = − 3.62959928122192 x + 16.5982704402516 R² = 0.994075344314313



14



Y=y



12 10 8 6 4 2 0



0



0.5



1



1.5



2



2.5



3



3.5



X = (x^2)/h



Grafik 4.3.2 Hubungan antara Y dengan x2/h pada d = 3 mm dan H = 376 mm







Pengolahan Data Nilai CV



CV =



1



2 √b Tabel 5. Pengolahan data nilai CV = d (mm) 3



1



2 √b



H



b



CV



363



0,349



0,846



370



0,343



0,854



376



0,353



0,841 2,541



CV rata rata



0,847



CV literatur = 0,98 percobaan |Cv literatur−Cv |× 100 % Cv literatur 0,98−0,847 K. relatif = | |× 100 % 0,98



K. relatif =



= 13,57 %



8



KESIMPULAN Berdasarkan hasil percobaan praktikum Aliran Melalui Lubang dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Nilai rata-rata koefisien kecepatan air (CV) praktikum sebesar 0,847. 2. Kesalahan relatif yang dihasilkan sebesar 13,57%.



SARAN Saran yang dapat diberikan untuk praktikum Aliran Melalui Lubang sebagai berikut: 1. Praktikan mengetahui prosedur kerja dengan baik dan benar. 2. Praktikan harus teliti dalam membuat grafik dan perhitungan.



DAFTAR PUSTAKA Bambang Triatmodjo.1996. Hidraulika II. Beta Offset: Yogyakarta.



9