EKSPERIMENT 5

KARAKTERISTIK PENGALIRAN DI ATAS RECTANGULAR NOTCH GELOMBANG IV

EKSPERIMEN 1KARAKTERISTIK PENGALIRAN DI ATASRECTANGULAR NOTCH

1. TUJUAN PERCOBAANa. Menyelidiki hubungan antara ketinggian muka air di atas tepi ambang dan debit pengaliran yang melalui Rectangular Notch.b. Menentukan koefisien debit pengaliran yang melalui Rectangular Notch.

2. PERALATANa. Hydraulic Benchb. Hook and Point Gaugec. Rectangular Notchd. Stopwatch

3. DASAR TEORI

Gambar (1-1) Alat Hydraulic BenchPeluap (Notch) adalah bukaan yang biasanya berada pada sisi-sisi saluran / kolom yang berfungsi untuk mengukur debit pengaliran. Peluap (Notch) diklasifikasikan sebagai berikut :

a. Berdasarkan ketebalannya, peluap di bagi menjadi :a. Ambang tipisb. Ambang tebalb. Berdasarkan bentuk, peluap di bagi menjadi :a. Ambang segi empat (rectangular notch)b. Ambang segi tiga atau V (Vee Notch)c. Ambang setengah lingkarand. Ambang berbentuk lingkarane. Ambang trapesiumc. Berdasarkan bidang tekan, peluap di bagi menjadi :a. Peluap tertekan penuhb. Peluap dengan kontraksi sampingd. Berdasarkan elevasi muka air di hilir, peluap di bagi menjadi :a. Peluap terjunanb. Peluap terendam

Rectangular Notch adalah salah satu jenis aliran terbuka. Aliran pada saluran terbuka merupakan aliran yang mempunyai permukaan yang bebas. Permukaan bebas merupakan pertemuan fluida dengan kerapatan (density) yang berbeda. Biasanya pada saluran terbuka, dua fluida itu adalah udara dan air dimana kerapatan udara jauh lebih kecil dari pada kerapatan air.Gerakan air pada suatu saluran terbuka berdasarkan efek dari gravitasi bumi dan tekanan di dalam air umumnya bersifat hidrostatis. Distribusi tekanan bersifat hidrostatis karena kuantitasnya tergantung dari kedalamannya. Namun pada beberapa kondisi bisa ditemukan distribusi tekanan tidak hidrostatis.Seperti sudah dijelaskan di atas, aliran pada saluran terbuka hampir seluruh alirannya bersifat turbulen. Hanya pada batas-batasnya (dasar saluran atau tebing saluran / river bank) ada bagian kecil yang bersifat laminar.

a. Denah aliran

Gambar (1-2) Denah Aliran

b. Tampang melintang

Gambar (1-3) Tampang Melintang

c. Tampang memanjang

Gambar (1-4) Tampang MemanjangDikarenakan adanya tekanan pada permukaan air akibat adanya perbedaan pada kerapatan udara dan air, dan juga akibat gaya gesekan pada dinding saluran (dasar maupun tebing saluran) maka kecepatan aliran pada suatu potongan melintang saluran tidak seragam. Ketidakseragaman ini juga dipengaruhi oleh bentuk tampang melintang saluran, kekasaran saluran, dan lokasi saluran (saluran lurus, dan pada belokan).Kecepatan maksimum umumnya terjadi pada jarak 0.05 0.25 dikalikan kedalaman air yang di hitung dari permukaan.namun pada aliran yang sangat lebar dengan kedalaman dangkal (shallow), kecepatan maksimum terjadi pada permukaan air. Makin sempit saluran maka kecepatan maksimumnya semakin dalam. Berikut beberapa kontur kecepatan air untuk beberapa macam potongan melintang.

a. Rectangular Notch

Gambar (1-5) Tampang Melintangb. Vee Notch

Gambar (1-6) Tampang Melintangc. Saluran Tipe Trapesium

Gambar (1-7) Tampang MelintangBesarnya aliran air dapat di hitung dengan berbagai cara. Untuk sungai-sungai kecil dan alur-alur buatan dapat dengan mudah di ukur dengan penggunaan bendung atau tabung jenis venture. Pengukuran ini dapat dilakukan dengan menggunakan model di laboratorium, yang menunjukkan hubungan antara tinggi energy dan debit.Untuk mendapatkan hasil yang teliti perlu diperhatikan hal-hal seperti permukaan bending bagian hulu yang harus vertical dan tegak lurus terhadap alurnya. Ketinggian H yang harus di ukur cukup jauh dari hulu bending. Ini di maksud untuk menghindari pengaruh kalengkungan permukaan air di dekat bendung tersebut.

Gambar (1-8) Tampang Memanjang & Melintang

Dari gambar di atas, menurut persamaan Bernouli berlaku:

Maka :

Dengan mengambil segmen dari h, maka :

Karena V1 sangat kecil, maka bisa diabakan sehingga :Q =

Karena bentuk dari Notch dan hasil percobaan, maka hasil pengujian harus dikalikan dengan suatu koefisien debit (Cd). Sehingga Q aktual menjadi:Q = . Cd. B. (1-1)Dimana : Cd= Koefisien debit Q= Debit Pengaliran (mm3/detik) B= Lebar Notch (mm) H= Tinggi air di atas bagian bawah notch (mm) g= Percepatan gravitasi (mm/detik2)

4. PROSEDURa. Siapkan peralatan seperti terlihat pada gambar di atas.b. Alirkar air ke dalam saluran sampai air mengalir di atas pelat peluap.c. Tutup Control Valve dan biarkan air menjadi stabil.d. Atur Vernier Height Gauge ke suatu batas bacaan dengan menggunakan puncak Hook.e. Alirkan air ke dalam saluran dan atur Flow Control Valve untuk mendapatkan tinggi H yang diinginkan, diawali dengan 17 mm dan dinaikkan secara bertahap setiap 3 mm.f. Setelah ujung Hook tepat berada pada permukaan air yang diinginkan dan aliran telah stabil, ukur debit air yang mengalir dengan membaca volume pada volumetric tank dan waktu dengan menggunakan stopwatch.g. Hasil pembacaan dan pengukuran tersebut diisikan pada lembar data.5. HASIL DAN PERHITUNGANTabel data hasil eksperimen Pengaliran Di Atas Rectangular Notch :No.Volume(liter)Waktu(detik)H(mm)Q(mm3/detik)H3/2CdQ2/3Log QLog H

1225,321878988,94276,3680.3691840,9594.8981.255

2220,592097134,53189.4430.3882113,0794,9871.301

3218,5622107758,621103,1890.3732264,4785.0321.342

4211,5424173310,225117,5760.5263108,4905.2391.380

524,1226485436,893132,5751,3086176,6815.6861.415

Lebar weir = 30 mm

Contoh Perhitungan :Data (1)1. Q = = = 78988,942 mm3/detik2. H3/2 = 183/2 = 76,368 mm3. Cd = = = 0,3694. Q2/3 = (78988,942)2/3 = 1840,959 mm3/detik5. Log Q = log (78988,942) = 4,8986. Log H = log (18) = 1.255

Data (2)1. Q = = = 97134,531 mm3/detik2. H3/2 = 203/2 = 89.443 mm3. Cd = = = 0.3884. Q2/3 = (97134,531)2/3 = 2113,079 mm3/detik5. Log Q = log (97134,531) = 4,9876. Log H = log (20) = 1.301

Data (3)1. Q = = = 107758,621 mm3/detik2. H3/2 = 223/2 = 103,189 mm3. Cd = = = 0.3734. Q2/3 = (107758,621)2/3 = 2264,478 mm3/detik5. Log Q = log (107758,621) = 5.0326. Log H = log (22) = 1.342

Data (4)7. Q = = = 173310,225 mm3/detik8. H3/2 = 243/2 = 117,576 mm9. Cd = = = 0.52610. Q2/3 = (173310,225)2/3 = 3108,490 mm3/detik11. Log Q = log (173310,225) = 5.23912. Log H = log (24) = 1.380

Data (5)1. Q = = = 485436,893 mm3/detik2. H3/2 = 263/2 = 132,575 mm3. Cd = = = 1,3084. Q2/3 = (485436,893)2/3 = 6176,681 mm3/detik5. Log Q = log (485436,893) = 5,6866. Log H = log (26) = 1.415

Maka Cd rata-rata :Cd = = = 0.593

6. GRAFIK

7. APLIKASIRectangular Notch dalam prakteknya digunakan untuk mengukur besarnya debit suatu aliran, misalnya pada model pengolahan limbah. Besarnya debit yang mengalir pada system pengolahan limbah di ukur untuk mengetahui besarnya konsentrasi zat pencemar yang terkandung dalam keseluruhan limbah.

8. FOTO ALAT

StopwatchHydraulic Bench

Rectangular NotchHook and Point Gauge

9. KESIMPULAN1) Harga koefisien debit (Cd) tidak konstan untuk setiap pengaliran di atas rectangular notch, dari hasil eksperimen terlihat hasil yang berbeda-beda dan tidak stabil.2) Harga Cd rata-rata untuk percobaan rectangular notch ini adalah 0.5933) Dari grafik di dapat bahwa hubungan antara H dan Q2/3 adalah berbanding lurus, semakin tinggi nilai H maka semakin tinggi pula nilai Q2/3.4) Dari grafik di dapat bahwa hubungan antara Q dan H adalah berbanding lurus, semakin tinggi nilai H (tinggi muka air) maka semakin tinggi pula nilai Q (debit yang dialirkan).5) Dari grafik di dapat bahwa hubungan antara H dan Cd adalah fluktuatif (tidak konstan).6) Dari grafik di dapat bahwa hubungan antara log Q dan log H adalah berbanding lurus, semakin tinggi nilai log Q maka semakin tinggi pula nilai log H.7) Ketidak akuratan data dipengaruhi oleh :1. Kalibrasi alat2. Kurang cermat dalam pembacaan alat saat praktikum (human error).

10. REFERENSI1) Laporan praktikum Hidrolika T.A. 2013/20142) Buku panduan praktikum Hidrolika, Laboratorium Hidrolika, Departemen Teknik Sipil, FT USU

MICHAEL(12 0404 037)