Kerangka Acuan Program Kecacingan [PDF]

Citation preview

Instrumentasi MENGHITUNG DEBIT AIR DENGAN V – NOTCH Sekat Thompson (V-Notch)



Alat Ukur Debit No.



Nama



Rumus



1. Weir Thompson



Q =



8 . Cd . 2g . H 5/2 15



Cd = 0,6 90o



H 8 2  Q = Cd . 2g  bH 9/2  J 5/3  15 3 



2. Weir Cipolleti



Cd = 0,6 H b 3. Weir Segi Empat



Q = H



2 .Cd . b 2g H 3/2 3



Cd = 0,6



b 4. Ambang Tipis (Bazin)



h



Q = μ . b . h 2gh



0,003  h2    =  0,405  1  0,55 2  h  H  



H Syarat : L < ½ h



L



1



Instrumentasi Q = μ . b . d 2gd



5. Ambang lebar h



d=



d



2 h 3



0,003  h2    =  0,405  1  0,55 2  h  H  



Alat yang diperlukan : - Sekat V-Notch, dibuat dari pelat logam (baja, alumunium dan lain-lain) atau dari kayu lapis. - Penggaris, tongkat ukur atau pita ukur Cara Pengukuran: - Tempatkan sekat pada aliran (sungai kecil, pelimpahan mata air dan sebagainya), yang akan diukur, pada posisi yang baik sehingga sekat betul-betul mendatar atau ”h” pada kedua sisinya adalah sama; - Ukur ”h” dengan penggaris, tongkat ukur atau pita ukur. Perhitungan Debit Debit dihitung dengan persamaan Q = 0,135 H 3/2 Pada H = 8,5 cm;



Q = 3,35 l/det



Persamaan Pintu Ukur V-Notch Persamaan V-Notch sesuai Standar: Persamaan V-Notch telah distandarkan oleh ISO (1980), ASTM (1993), dan USBR (1997) semuanya memberikan hasil menggunakan rumus Kindsvater-Shen. Contoh penggunaan persamaan tersebut adalah seperti dibawah ini. Dimana Q dalam unit cfs dam tinggi dalam unit ft. Diberikan dibawah ini kurva untuk C dan k vs sudut. Pada standar yang ada tidak diberikan persamaan untuk penyusunan kurva tersebut, sehingga satu satunya jalan adalah menggunakan kurva tersebut.



2



Instrumentasi Keadaan untuk pengukuran: -



Aliran di hulu dan hilir sekat harus tenang; Aliran hanya melalui sekat, tidak ada kebocoran pada bagian atas atau samping sekat; Air harus mengalir bebas dari sekat, tidak menempel pada sekat. (h) diukur pada titik dengan jarak minimal 2h dibagian hulu pintu ukur. Tebal ambang ukur harus antara 0,8 s/d 2 mm Permukaan air di bagian hilir pintu minimal 6 cm di bawah ”ambang ukur bagian bawah”. (h) Harus > 6 cm,untuk menghindari kesalahan ukur; Persamaan dikembangkan untuk h antara 38 cm dan h/P < 2,4 Persamaan dikembangkan untuk V-Notch yagn sempurna, dalam arti h/B harus = 0,2 Lebar saluran rata-rata (B) harus >91 cm. Bagian bawah V-Noth harus min 45 cm di atas bagian dasar saluran bagian hulu



Apabila alat ukur tidak memenuhi ketentuan di atas, maka alat ukur disebut alat ukur ”V-Notch yang tidak sempurna”. Dimana -



-



h/B yang dibutuhkan = 0,4 Dasar ambang ukur bagian bawah cukup 10 cm di atas dasar saluran sebelah hulu Lebar saluran cukup dengan 10 cm, dan h bisa sampai 61 cm (V-Notch sempurna mempunyai h 38 cm) Grafik C yang digunakan berbeda, grafik memberikan hubungan antara C sebagai fungsi dari h/P dan P/B dan hanya berlaku untuk V-Notch dengan sudut 900 Pada Standar USBR, 1997 dapat dilihat bahwa Nilai C bergerak dari 0,576 sd 0,6 sedangkan pada V-Notch sempurna dengan sudut 900, nilai C adalah 0,578



3



Instrumentasi Pengukuran Debit dengan Current-meter Prinsip : kecepatan diukur dengan current meter luas penampang basah ditetapkan berdasarkan pengukuran kedalaman air dan lebar permukaan air. Kedalaman dapat diukur dengan mistar pengukur, kabel atau tali. Pengukuran : Ada 4 cara pengukuran kecepatan aliran yang disajikan dalam Tabel berikut : Cara Pengukuran Kecepatan Aliran Keterangan :



Vs di ukur 0,3 m dari permukaan air Vb di ukur 0,3 m di atas dasar sungai Kecepatan aliran dihitung berdasarkan jumlah putaran baling-baling per waktu putarannya (N = putaran/dt). Kecepatan aliran V = aN + b dimana a dan b adalah nilai kalibrasi alat current meter. Hitung jumlah putaran dan waktu putaran balingbaling (dengan stopwatch). Pengukuran Debit dengan Metode Kontinyu Current meter diturunkan kedalam aliran air dengan kecepatan penurunan yang konstant dari permukaan dan setelah mencapai dasar sungai diangkat lagi ke atas dengan kecepatan yang sama. Pengukuran Debit dengan Metode Kontinyu Current meter diturunkan kedalam aliran air dengan kecepatan penurunan yang konstant dari permukaan dan setelah mencapai dasar sungai diangkat lagi ke atas dengan kecepatan yang sama.



4



Instrumentasi



5



Instrumentasi



V- NOTCH WEIR



C = 0.607165052 - 0.000874466963 Ø + 6.10393334x10-6 Ø2 k (ft.) =0.0144902648 - 0.00033955535 Ø + 3.29819003x10-6 Ø2 - 1.06215442x10-8 Ø3 where Ø is the notch angle in degrees



Thompson, Tri. Weir Thompson, Triangular Weir, V-notch, Takik-V Thompson 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), dan instalasi pengolahan air (sedimentasi, kanal). Sebagai alat ukur, ia luas digunakan di PDAM untuk mengetahui perkiraan debit air yang akan dan sudah diolahnya, terutama kurang dari 200 l/d. Selain Thompson, ada juga Cipoletti dan Romyn (untuk debit antara 200 dan 2.000 l/d), dan untuk debit di atas 2.000 l/d digunakan Bendulan/Crump de Gruyter. Dua alat yang disebut terakhir biasanya dikenal dengan nama pintu ukur karena selain untuk mengukur debit juga untuk membukatutup aliran. Alat ukur debit air pada saluran terbuka tersebut memiliki konsep yang sederhana, yaitu hubungan antara kedalaman air dan lajunya dipengaruhi oleh bentuk dan dimensi alatnya. Perhitungan debitnya menggunakan persamaan yang menggunakan tinggi air atau head. Adapun pertimbangan yang biasa digunakan dalam pemilihan alat ukur tersebut antara lain biaya pembuatan dan pemasangannya, biaya perawatan, dimensi kanal, debit, dan karakteristik airnya (kejernihan, berlumpur, sampah). Biasanya pemilihan alat ukur ini didasarkan pada besar-kecilnya debit air yang akan diukur.



6



Instrumentasi Weir Segitiga Terjemahan yang biasa digunakan untuk weir ialah ambang, yaitu sekat penghalang yang dikalibrasi, dibuat melintang (tegak lurus arah aliran) di saluran (kanal). Alat ukur primer ini sederhana, murah dan dapat dibuat dari beragam bahan, seperti aluminum, fiberglass, pelat logam, plastik, kayu. Jenis ambang atau sekat ini dapat diklasifikasikan berdasarkan bentuk takiknya (notch), yaitu segiempat panjang, tapezium (Cipoletti), dan segitiga (misalnya Thompson). Dapat juga dibedakan atas bentuk puncaknya, yaitu ambang tajam (sharp crested weir), ambang bulat (ogee weir), ambang lebar (broad crested weir), dan ambang sempit (narrow crested weir). Selain itu, ambang bisa juga dibagi menjadi dua: ambang kontraksi (contracted weir) dan ambang tanpa kontraksi (suppressed weir). Bagaimana dengan alat ukur yang disebut V-notch? Alat ini terdiri atas takik segitiga yang dipotong di dalam kanal, puncaknya terletak di bagian dasar. Sudut V-notch yang umum dipakai ialah 900, 600 dan 450. Dalam pemakaian khusus sudutnya ada juga yang 1200, 300, dan 22 ½0. Persamaan umum untuk menghitung debitnya adalah: Q = K H(pangkat 2,5) Q : Debit H : Head di atas weir K : Konstanta atau koefisien, fungsi terhadap sudut weir dan unit pengukuran. Nilai K ini berkisar antara 0,570 dan 0,611, bergantung pada H dan Q. Selain formula dasar di atas, ada bentuk lainnya, yaitu: Q = 1,39 H(pangkat 2,5).tg (theta/2), Q dalam m3/d. theta adalah sudut takik. H = tinggi air di ambang, diukur di hulu, (2 – 3)H (m). Formula lainnya, setelah melalui perhitungan integral, dan untuk takik siku-siku serta koefisien debitnya 0,6 maka dapat ditulis sbb: Q = 1,418 H(pangkat 2,5) Bagaimana dengan akurasinya? Agar akurasi pengukurannya terjamin, ada beberapa syarat yang harus dipatuhi: (1) weir harus halus dan tegak lurus terhadap sumbu kanal, (2) panjang weir atau sudut notch ditentukan dengan akurat, (3) Upayakan tinggi kanal dari dasar dua kali dari maksimum head air di atas dasar takik, (4) bahannya dari lempeng tipis 3-5 mm, (5) alat ukur dipasang pada jarak minimal tiga kali head maksimumnya.



7



Instrumentasi Berkaitan dengan akurasinya, formula alat ukur tersebut relatif kurang akurat apabila dibandingkan dengan formula V-notch yang dibuat oleh Kindsvater- Shen. Rumus atau persamaan weir V-notch yang dibuat oleh Kindsvater- Shen diberikan di bawah ini.



8



Instrumentasi Pada Tabel 1 diberikan perkiraan debit yang melewati weir segitiga yang dihubungkan dengan ketinggian airnya (head). Tinggi air dalam centimeter dan debitnya dalam liter per detik, mulai dari sekitar 10 l/d sampai dengan 200 l/d. Perlu ditambahkan bahwa alat ukur ini yang dipasang di unit BPT di jalur pipa transmisi air baku PDAM sering kurang optimal fungsinya karena gejolak alirannya terlampau besar (sangat turbulen) dan jarak dari ambang ke saluran di hulunya tidak memenuhi syarat. Oleh sebab itu, pengukuran tinggi head-nya menjadi kurang teliti sehingga dugaan debit pun menjadi kurang tepat. Agar mendekati debit riilnya, alat ukur sebaiknya dipasang di bagian hilir broncaptering dan memenuhi syarat-syarat seperti ditulis di atas, kemudian dibuat di BPT terakhir sebelum masuk ke reservoir distribusi. Juga dapat dipasang sebelum unit prasedimentasi kalau airnya dari sungai. Hanya saja, perlu didahului oleh bar screen dan fine screen di unit intake-nya agar takiknya tidak tertutupi oleh serpihan sampah. *



Sumber: Gede H. Cahyana, Majalah Air Minum, Desember 2008.



9