Laporan Open Channel Revisi 2

OPEN CHANEL

A. TUJUAN

Setelah mempelajari dan melakukan percobaan praktikum diharapkan

dapat:

1. Menjelaskan pengukuran aliran di saluran terbuka.

2. Mengisi lembar data pengukuran dan melakukan perhitungan.

3. Menentukan faktor koreksi untuk bendungan segiempat dan bendungan

yang berbentukV.

4. Menggambarkan kurva kalibrasi fluida yang melalui bendungan.

B. TEORI DASAR

Pengertian Dasar

Banyaknya fluida yang melalui saluran terbuka sering diukur dengan

menggunakan sebuah benda (wair). Dengan bendung aliran akan mengalir

lewat suatu celah. Bentuk celah biasanya berbentuk segitiga, persegiempat,

atau trapesium dan dapat dipasang pada aliran yang dikehendaki. Gambar

berikut menunjukkan kebanyakan menggunakan bendung (celah tidak telihat).

Untuk menganalisa suatu bendung perlu dilakukan asumsi berikut ini:

- Tekanan pada aliran leher atas dan bawah sama yaitu 1 atm.

- Plat bendung pada posisi tegak lurus dengan aliran hulu yang rata dan

aliran yang menuju plat normal.

- Pundak bendung (celah) runcing dan aliran menuju puncak bendung dalam

kondisi normal.

- Tekanan yang hilang diabaikan pada waktu aliran melewati bendung.

- Tekanan yang hilang diabaikan pada waktu aliran melewati bendung.

- Saluran seragam dengan sisi bendung dan sisi hulu.

- Kecepatan aliran menuju bendung seragam dan tak ada gelombang

permukaan.

Open Channel 342 11 037

Jelas bahwa model matematis dengan asumsi di atas tidak menghasilkan

kondisi aliran yang nyata di dalam bendung meskipun demikian hal ini

diperbolehkan dalam perhitungan aliran melintasi bendung (sebagai

pendekatan). Hasil yang diperlukan untuk perhitungan dapat diubah agar

sesuai dengan hasil percobaan.

Rumus:

- Rumus lengkap analisis matematik celah bentuk persegiempat :

Gambar 1.1 Celah bendung segiempat

A=B⋅HV=√2⋅g⋅hQ=B⋅H √2⋅g⋅hDq=B√2⋅g⋅h⋅dh

Q=∫B√2⋅g⋅h1/2⋅dh

¿ B√2⋅g⋅2/3 h3/2 H

Q=2/3 B√2⋅g⋅H3/2

Dimana : Q = Laju aliran (m3/s)

B = Lebar celah

g = Gravitasi bumi

H = Kedalaman air (m)

Persamaan di atas tidak memberikan hasil yang akurat bila,

diterapkan pada aliran aktual bendung. Untuk menghitungnya (sesuai


dh

H

B

analisis) persamaan tersebut. Biasanya dikaitkan dengan suatu koefisien

yang ditentukan dari hasil persamaan (Cd) sehingga:

Q=Cd⋅2 /3√2g⋅B⋅H3/2

- Rumus lengkap analisis celah bentuk V.

Gambar 1.2 Celah bendung segitiga

Q =A⋅VA =B⋅HV =√2 gh

tan α =1/2⋅B( H−h )

B =2⋅( H−h ) tan αdQ=√2 g⋅h1/2⋅2⋅(H −h )⋅tan α

=2⋅√2 g⋅( Hh1/2−h3/2)⋅dh tan α

Q=2⋅√2 g⋅( 2/3 Hh3/2−2 /5h5 /2)0

h

tan α

Q=2⋅√2 g⋅( 2/3 Hh3/2−2 /5h5 /2) tan α

Q=2⋅√2 g⋅( 2/3 H 5/2−2 /5h5 /2) tan α

Q=2⋅√2 g⋅( 10/15 H 5/2−6/15 h5/2) tan αQ=8/15√2 g⋅H5 /2⋅tan α


α

H

hdh

Untuk jumlah aliran yang kecil, bendungan bentuk V banyak digunakan.

Berdasarkan gambar 2 dan jika sudut setengah sudut celah. Rumus aliran melalui

celah V dapat dituliskan sebagai berikut:

Q=Cd⋅8/15⋅√2g⋅H5/2⋅tan α

C. GAMBAR INSTALASI PERCOBAAN

Gambar 1.3 Instalasi pengukuran aliran disaluran terbuka (Open Chanel)


D. LANGKAH KERJA

Peralatan utama yang digunakan dalam pengukuran aliran disalurkan terbuka

adalah :

1. Instalasi pengujian pipa, yaitu menggunakan pompa sentrifugal.

2. Bendung bentuk segi empat dan V

3. Motor, Hook dan perut page

4. Stopwacth

Persiapan :

1. Memasang pipa sentrifugal

2. Menghidupkan pompa dan membiarkan air mengalir melalui bendung,

mematikan pompa, dan membiarkan kelebihan air melewati bendung. Ini

merupakan level dasar celah bendung.

3. mengatur varnier hook point page keposisis nol.

Prosedur pengujian :

1. Mengoperasikan salah satu pompa dari pompa roda gigi, pompa turbin

atau pompa sentrifugal pada putaran tertentu. Jika mengunakan pipa aksial

membuka menutup masukan pada tangki volumetrik.

2. Mengatur laju debit (aliran) air.

3. Mengatur debit riil dari tangki volumetrik yang mengatur jumlah air pada

tangki dan mencatat waktu yang diperlukan dengan menggunkan

stopwacth.

4. Pada waktu yang bersamaan mengukur ketinggian air dan dan lebar.

5. Memperoleh faktor koreksi untuk bentuk celah berbeda dengan

membandingkan dua pengukuran volume berbeda.


E. TABEL PENGAMATAN

Tabel 1.1 Data pengamatan bendungan persegiempat B=50 mm

No H (mm) V (liter) T (detik)

1 50 15 15,20

2 49 15 15,70

3 47 15 16,58

4 45 15 17,68

5 41 15 20,57

6. 39 15 21,74

Tabel 2.1 Data pengamatan bendungan segitiga (V) α = 90°

No H (mm) V (liter) T (detik)

1 40 15 38,60

2 35 15 54,15

3 33 15 63,35

4 29 15 85,29

5 27 15 104,11


6 25 15 123,20

F. ANALISA DATA

Untuk bendungan segiempat

Pada percobaan pertama, kami memperoleh data sebagai berikut,

H = 50 mm = 0,05 m

V = 15 liter = 0,015 m3

T = 15,20 detik

B = 50 mm = 0,05 m

g = 9,8 m/s2

1. Debit Aktual

Qac=Vt

=

0 ,01515 , 20

= 9,868 x 10-4 m3/s

2. Debit Teoritis

Qth=23

. B .√2.g . H 3 /2

¿ 23

.0,05 .√2.9,8¿

¿16,498 x 10-4 m3/s

3. Koefisien discharge (Cd)

Cd=Qac 1

Qth1


=

9 , 868 x10−4

16 , 498 x 10−4

= 0,5981

Untuk bendungan segitiga (V)

Pada percobaan pertama pada bendungan segitiga (V), kami memperoleh

data sebagai berikut,

H = 40 mm = 0,04 m

V = 15 liter = 0,015 m3

T = 38,60 detik

α = 45o

g = 9,8 m/s2

1. Debit Aktual

Qac=Vt

=

0 ,01538 , 60

=3,886 x 10-4 m3/s

2. Debit Teoritis

Qth=8

15.√2. g . H 5/2 tan 45o

¿ 815

.√2.9,80,045 /2 tan 45o

¿7,56 x10−4 m3/s

3. Koefisien discharge (Cd)

Cd=Qac 1

Qth1


=

3 ,886 x 10−4

7 ,56 x 10−4

= 0,5140

G. TABEL HASIL ANALISA DATA

Tabel 3 Hasil analisa data untuk bendungan segiempat

NO. Qac (m³/s) Qth (m³/s) Cd

1 9,868 x 10-4 16,498 x 10-4 0,5981

2 9,55 x 10-4 16,326 x 10-4 0,5849

3 9,04 x 10-4 15,337 x 10-4 0,5894

4 8,48 x 10-4 14,3686 x 10-4 0,5901

5 7,29 x 10-4 12,4960 x 10-4 0,5833

6 6,89 x 10-4 11,592 x 10-4 0,5943

Rata-Rata 0,59

Tabel 4 Hasil analisa data untuk bendungan segitiga (V)

NO. Qac (m³/s) Qth (m³/s) Cd

1 3,886 x 10-4 7 ,56 x10−4 0,5140

2 2,77 x 10-4 5,417 x 10-4 0,5112

3 2,36 x 10-4 4,676 x 10-4 0,5046


4 1,75 x 10-4 3,385 x 10-4 0,5168

5 1,44 x 10-4 2,831 x 10-4 0,5085

6 1,21 x 10-4 2,336 x 10-4 0,5179

Rata-Rata 0,5121

H. GRAFIK

Grafik 1 Hubungan antara Qac dan Cd untuk bendungan segiempat

6.89 7.29 8.48 9.04 9.55 9.8680.575

0.58

0.585

0.59

0.595

0.6

Grafik 2 Hubungan antara Qth dan Cd untuk bendungan segiempat


11.592 12.496 14.3868 15.337 16.326 16.4980.575

0.58

0.585

0.59

0.595

0.6

Grafik 3 Hubungan antara T dan H untuk bendungan segiempat

39 41 45 47 49 500

5

10

15

20

25

Grafik 4 Hubungan antara Qac dan H untuk bendungan segiempat


39 41 45 47 49 500

2

4

6

8

10

12

Grafik 5 Hubungan antara Qac dan Cd untuk bendungan segitiga

1.21 1.44 1.75 2.36 2.77 3.8860.495

0.5

0.505

0.51

0.515

0.52


Grafik 6 Hubungan antara Qth dan Cd untuk bendungan segitiga

2.336 2.831 3.385 4.676 5.417 7.560.495

0.5

0.505

0.51

0.515

0.52

Grafik 7 Hubungan antara T dan H untuk bendungan segitiga

25 27 29 33 35 400

20

40

60

80

100

120

140

Grafik 8 Hubungan antara Qac dan H untuk bendungan segitiga


25 27 29 33 35 400

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

I. PEMBAHASAN

1. Berdasarkan grafik tersebut dapat kita simpulkan bahwa pada

bendungan segiempat perbandingan debit aktual (Qac) terhadap

Koefisien discharge (Cd) berbanding lurus, sedangkan pada bendungan

segitiga perbandingan antara debit aktual (Qac) terhadap Koefisien

discharge (Cd) berbanding terbalik.

2. Berdasarkan grafik tersebut dapat kita simpulkan bahwa pada

bendungan segiempat dan segitiga perbandingan debit teoritis (Qth)

terhadap Koefisien discharge (Cd) berbanding lurus.

3. Dalam perbandingan tinggi level air terhadap waktu pada bendungan

segiempat dan segitiga menunjukkan bahwa kedua hal tersebut

berbanding terbalik, hal tersebut ditunjukkan waktu maksimum berada

pada saat tinggi level air 39 mm sedangkan berada pada titik

minimumnya pada tinggi level air 50 mm.


4. Perbandingan debit aktual (Qac) terhadap tinggi level air pada

bendungan segiempat dan segitiga berbanding lurus, dapat ditunjukkan

titik maksimum debit aktual (Qac) berada pada tinggi level air 50 mm

sedangkan titik minimum berada pada tinggi level air 39 mm.

J. KESIMPULAN

1. Koefisien discharge (Cd) koreksi dari dua jenis bendungan masing-masing

yaitu :

- untuk bendungan segiempat = 0,59

- utnuk bendungan segitiga = 0,5121

Sehingga didapatkan peramaan umum :

Q=(0 ,59)⋅2 /3√2 g⋅B⋅H3/2

untuk bendungan segiempat

Dan

Q=Cd⋅8/15⋅√2g⋅H5/2⋅tan α untuk bendungan segitiga


2. Pada bendungan segiempat dan segitiga debit teorotis (Qth) berbanding

lurus terhadap Koefisien discharge (Cd).

3. Pada bendungan segiempat debit aktual (Qth) terhadap Koefisien discharge

(Cd) berbanding lurus dan pada bendungan segitiga berbanding terbalik.

4. Tinggi level air pada kedua bendungan berbanding lurus dengan debit

aktual (Qac) dan berbanding terbalik terhadap waktu (T).


Documents

Laporan Open Channel Revisi 2