LAPORAN PRAKTIKUM

MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA

KELOMPOK : 2

Maulana Ichsan Gituri 1006659735

Mohammad Bagus Prasetyo 1006659741

Prilly Octavia 1006659754

Sandhamurti Prabastiwi 1006659773

Yelna Yuristiary 1006659786

Hari/Tanggal Praktikum : Selasa, 13 Maret 2012Asisten : Anandita Sancoyo MurtiTanggal Disetujui : Nilai :Paraf :

LABORATORIUM HIDROLIKA, HIDROLOGI DAN SUNGAIDEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS INDONESIA

2012

I. TUJUAN1. Memperagakan prinsip kerja dari berbagai tipe dasar pengukuran

aliran yang berbeda dan dirakit dalam satu seri konfigurasi dengan

cara membandingkannya

2. Mengetahui karakteristik-karakteristiknya.

II. ALAT-ALAT1. Meja hidrolika

2. Seperangkat alat pengukur aliran

1

Keterangan gambar:

1. Pipa Orifice

2. Venturi meter

3. Pipa pitot

4. Manometer set

5. Variable area flow meter

6. Katup pengatur aliran

7. Lubang untuk suplai meja hidrolika

2

3

4

5

6

7

8

Gambar1. Alat Pengukur Aliran

8. Katup udara manometer

III. TEORISebagai akibat dari berbagai keperluan yang berbeda, banyak

variasi metoda yang telah banyak dikembangkan untuk mengukur aliran

fluida

Venturi meter, lempengan lubang aliran (orifice) dan pipa pitot

adalah alat-alat yang sesuai untuk mengukur debit dalam pipa.

Dengan menggunakan persamaan energi (Bernoully) dapat

diturunkan debit:

Untuk venturimeter dan orifice

Dimana:

Q = debit yang mengalir melalui pipa

Cd = koefisien debit empiris yang di dapat dari percobaan

A1 = luas penampang pipa bagian hulu

A2 = luas penampang leher pipa venturi meter atau luas penampang

lubang (Orifice) untuk lempeng lubang aliran

h1 = tinggi tekana pada lubang masuk (hulu)

h2 = tinggi tekanan pada lubang keluar (hilir)

Untuk pipa pitot

Dimana:

Q = debit yang mengalir melalui pipa

Cd = koefisien debit empiris yang di dapat dari percobaan

h1 = total head

h2 = tinggi tekanan

Catatan: Data-data teknis

Pada venturimeter

- diameter pipa bagian hulu : 29 mm

- diameter leher pipa : 17mm

Pada lempeng lubang aliran

- diameter pipa bagian hulu : 29mm

- diameter lubang : 20 mm

Pada pipa pitot

- diameter pipa : 19mm

IV. CARA KERJA1. Meletakkan alat percobaan pada saluran tepi meja hidrolika.

2. Menghubungkan pipa aliran masuk dengan suplai dari meja hidrolika

dan memasukkan pipa aliran keluar ke dalam tangki pengukur

volume.

3. Membuka katup pengatur aliran suplai sepenuhnya, demikian juga

katup pengatur aliran pada alat percobaan.

4. Membuka katup udara pada manometer, membiarkan manometer

terisi penuh, dan menunggu hingga gelembung udara sudah tidak

terlihat lagi pada manometer.

5. Mengatur katup suplai aliran dan pengatur aliran pada alat percobaan,

hingga didapatkan pembacaan manometer dengan menggunakan

pompa tangan.

6. Mencatat pembacaan pada manometer, pembacaan debit pada alat

ukur penampang berubah kemudian hitung debit aliran dengan

menghitung jumlah volume yang keluar dari alat percobaan dalam

waktu tertentu, menggunakan gelas ukur dan stopwatch.

V. DATA PERCOBAAN

No

Manometer Reading (cm) Variabel Area (LPM)

Volume (ml)

Time (s)3 4 5 6 7 8

1 11.3 10.8 10.6 10.1 9 9.4 5 355 5.342 14.3 13.3 12.9 11.5 8.5 9.5 7.5 555 5.413 28.5 23.2 26 23.5 20.2 22.1 10 718 5.464 24.6 21.8 20.9 18 13.2 15.6 12.5 825 4.355 33.5 28.8 26 24.5 22.3 19.5 15 950 4.196 36.3 29 24.6 21.1 18.6 16.3 17.5 740 2.597 42.8 31.8 28.4 21.5 18.7 17.6 20 835 2.598 42 26.5 26 16.6 12.9 12.8 22.5 755 2.13

VI. PENGOLAHAN DATAA. mencari koefisien debit empiris dari berbagai pipa

1. pipa orifice

D1= 0,029 m A1= 6,6 x 10-4 m2

D2= 0,02 m A2=3,14 x 10-4 m2

h3

(m)h4

(m)|h4−h3|

(m)Qorifice

(X)Volume

(M3)Time (S)

Qreal (Y)

0.113 0.108 0.005 1.117E-04 3.55E-04 5.34 6.65E-050.143 0.133 0.01 1.580E-04 5.55E-04 5.41 1.03E-040.285 0.232 0.053 3.638E-04 7.18E-04 5.46 1.32E-040.246 0.218 0.028 2.644E-04 8.25E-04 4.35 1.90E-040.335 0.288 0.047 3.426E-04 9.50E-04 4.19 2.27E-040.363 0.29 0.073 4.270E-04 7.40E-04 2.59 2.86E-040.428 0.318 0.11 5.241E-04 8.35E-04 2.59 3.22E-040.42 0.265 0.155 6.222E-04 7.55E-04 2.13 3.54E-04

0.000E+00 2.000E-04 4.000E-04 6.000E-04 8.000E-040.00E+00

5.00E-05

1.00E-04

1.50E-04

2.00E-04

2.50E-04

3.00E-04

3.50E-04

4.00E-04

f(x) = 0.567720343048486 x + 1.02486389860236E-05

grafik pipa orifice

Qorifice

Qre

al

2. pipa venturimeter

D1 = 0,029 m A1= 6,6 x 10-4 m2

D2=0,017 m A2= 2, 27 x 10-4 m2

h5

(m)h6

(m)|h6−h5|

(m)Qventuri

(X)Volume

(M3)Time (S)

Qreal (Y)

0.106 0.101 0.005 7.57E-05 3.55E-04 5.34 6.65E-050.129 0.115 0.014 1.27E-04 5.55E-04 5.41 1.03E-040.26 0.235 0.025 1.69E-04 7.18E-04 5.46 1.32E-04

0.209 0.18 0.029 1.82E-04 8.25E-04 4.35 1.90E-040.26 0.245 0.015 1.31E-04 9.50E-04 4.19 2.27E-04

0.246 0.211 0.035 2.00E-04 7.40E-04 2.59 2.86E-040.284 0.215 0.069 2.81E-04 8.35E-04 2.59 3.22E-040.26 0.166 0.094 3.28E-04 7.55E-04 2.13 3.54E-04

5.00E-05 1.00E-04 1.50E-04 2.00E-04 2.50E-04 3.00E-04 3.50E-040.00E+005.00E-051.00E-041.50E-042.00E-042.50E-043.00E-043.50E-044.00E-04

f(x) = 1.13498216695698 x − 2.02884023529627E-06R² = 0.797663031378579

pipa venturimeter

Qventuri

Qor

ifice

3. pipa pitot

D2= 0,019 m

A2= 2,83 x 10-4 m2

h7

(m)h8

(m)|h7−h8|

(m)Qpitot

(X)Volume

(M3)Time (S)

Qreal (Y)

0.09 0.094 0.004 7.94E-05 3.55E-04 5.34 6.65E-050.085 0.095 0.01 1.25E-04 5.55E-04 5.41 1.03E-040.202 0.221 0.019 1.73E-04 7.18E-04 5.46 1.32E-040.132 0.156 0.024 1.94E-04 8.25E-04 4.35 1.90E-040.223 0.195 0.028 2.10E-04 9.50E-04 4.19 2.27E-040.186 0.163 0.023 1.90E-04 7.40E-04 2.59 2.86E-040.187 0.176 0.011 1.31E-04 8.35E-04 2.59 3.22E-040.129 0.128 0.001 3.96E-05 7.55E-04 2.13 3.54E-04

0.00E+00 5.00E-05 1.00E-04 1.50E-04 2.00E-04 2.50E-040.00E+005.00E-051.00E-041.50E-042.00E-042.50E-043.00E-043.50E-044.00E-04

f(x) = − 0.153735066662317 x + 0.000231899506887722R² = 0.00766144100700317

pipa pitot

Qpitot

Qre

al

B. koefisien kehilangan empiris

1. pipa orifice

D2=0,02 m

A2=3,14 x 10-4 m2

LPMH3

(m)H4

(m) |h3−h4| (y) Qorifice V V2/2g (x)

5 0.113 0.108 0.005 1.117E-040.35

6 0.62059

7.5 0.143 0.133 0.01 1.580E-040.50

3 1.24118

10 0.285 0.232 0.053 3.638E-041.15

9 6.57824

12.5 0.246 0.218 0.028 2.644E-040.84

2 3.4753

15 0.335 0.288 0.047 3.426E-041.09

1 5.83353

17.5 0.363 0.29 0.073 4.270E-041.36

0 9.06059

20 0.428 0.318 0.11 5.241E-041.66

9 13.6529

22.5 0.42 0.265 0.155 6.222E-041.98

1 19.2382

0 5 10 15 20 250

0.020.040.060.08

0.10.120.140.160.18

f(x) = 0.00805686762086796 xR² = 1

grafik 'K' pipa orifice

Qorifice

Qre

al

2. pipa venturimeter

D2= 0,017 m

A2=2,27 x 10-4

LPMH5

(m)H6

(m)|h5−h6|

(y)Qorifice

(m3/s) V V2/2g

(x)5 0.106 0.101 0.005 7.57E-05 0.33 0.54505

7.5 0.129 0.115 0.014 1.27E-04 0.56 1.5261510 0.26 0.235 0.025 1.69E-04 0.75 2.72203

12.5 0.209 0.18 0.029 1.82E-04 0.80 3.1575515 0.26 0.245 0.015 1.31E-04 0.58 1.63322

17.5 0.246 0.211 0.035 2.00E-04 0.88 3.8108420 0.284 0.215 0.069 2.81E-04 1.24 7.5128

22.5 0.26 0.166 0.094 3.28E-04 1.45 10.2348

0 2 4 6 8 10 120

0.010.020.030.040.050.060.070.080.09

0.1f(x) = 0.00918509276416151 x − 5.82288206932291E-06R² = 0.99999996872643

grafik 'K' pipa venturimeter

Qventurimeter

Qre

al

3. pipa pitot

D2= 0,019 m

A2=2,83 x 10-4 m2

LPMH7(m)

H8(m)

|h5−h6| (y)

Qorifice(m3/s)

V(m/s)

V2/2g(x)

5 0.09 0.094 0.004 7.94E-05 0.28 0.38567.5 0.085 0.095 0.01 1.25E-04 0.44 0.9613810 0.202 0.221 0.019 1.73E-04 0.61 1.82662

12.5 0.132 0.156 0.024 1.94E-04 0.69 2.3073115 0.223 0.195 0.028 2.10E-04 0.74 2.69186

17.5 0.186 0.163 0.023 1.90E-04 0.67 2.2111720 0.187 0.176 0.011 1.31E-04 0.46 1.05752

22.5 0.129 0.128 0.001 3.96E-05 0.14 0.09614

0 0.5 1 1.5 2 2.5 30

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

f(x) = 0.0104035244733722 x − 3.97212364439473E-06R² = 0.999999879430186

Grafik 'K' pipa pitot

Qpitot

Qre

al

VII. Analisa

1. Analisa Percobaan

Praktikum pengukuran debit aliran bertujuan untuk mencari

besar dari koefisien debit empiris dan koefisien kehilangan empiris

yang terjadi dari masing-masing tabung yang digunakan. Pada

praktikum ini digunakan 3 jenis tabung yaitu pipa orifice, pipa

venturimeter, dan pipa pitot.

Pada praktikum pengukuran debit aliran, peralatan yang

digunakan adalah meja hidrolika dan seperangkat alat pengukur

aliran. Pertama-tama yang dilakukan oleh praktikan adalah

meletakkan alat percobaan pengukur aliran pada saluran tepi meja

hidrolika. Kemudian menghubungkan pipa aliran masuk dengan

suplai dari meja hidrolika dan memasukkan pipa aliran keluar

kedalam tangki pengukur volume. Hal ini bertujuan agar alat

percobaan pengukuran aliran mendapat suplai air untuk percobaan ini.

Alat pengukur aliran memiliki 3 jenis pipa yaitu pipa orifice,

pipa venturimeter, dan pipa pitot. Pipa orifice dihubungkan dengan

manometer 3 dan 4, pipa venturimter dihubungkan dengan manometer

5 dan 6, dan pipa pitot dihubungkan dengan manometer 7 dan 8.

Setelah itu, praktikan membuka penutup aliran suplai

sepenuhnya dan juga katup pengatur aliran pada alat percobaan agar

air dapat mengalir pada alat percobaan tersebut. Kemudian membuka

katup udara pada manometer, membiarkan manometer terisis penuh

air. hal ini bertujuan untuk menghilangkan gelembung udara yang

terdapat pada manometer.

Hal selanjutnya adalah mengatur katup suplai aliran dan

pengatur alat percobaan hingga didapat pembacaan manometer yang

jelas. Pada praktikum ini, digunakan variable area atau debit air yang

masuk mulai dari 5 LPM dan selanjutnya meningkat sebesar 2,5 LPM.

Sehingga pada praktikum ini digunakan variable area sebesar 5, 7.5,

10, 12.5, 15, 17.5, 20, 22.5. setelah mengatur variable area, praktikan

kemudian membaca ketinggian air dari masing-masing manometer

ketika posisi air pada manometer tersebut diam atau tidak naik-turun.

Ketika mengatur variable area dan ternyata ketinggian air pada

manometer terlalu tinggi dan menyulitkan dalam pembacaan,

praktikan dapat mengatur ketinggian tersebut dengan memutar katup

yang terdapat pada alat peraga tersebut.

Setelah membaca ketinggian air pada masing-masing

manometer, kemudian praktikan menghitung debit air buangan. Untuk

mengetahui besarnya debit air buangan, praktikan menggunakan

bantuan alat pengukur debit yang terdapat di meja hidrolika. Cara

mudah yang dilakukan untuk memperoleh debit air buangan adalah

praktikan menghitung berapa lama waktu yang dibutuhkan oleh air

untuk memenuhi volume sebesar 2 liter. Setelah itu, untuk mengetahui

besar debit, praktikan tinggal membagi volume (2 liter) dengan

lamanya waktu pengisian. Selanjutnya praktikan tinggal mengulang

setiap langkahnya untuk variasi variable area yang lain.

2. Analisa Hasil

Pada praktikum pengukuran debit aliran, besaran yang ingin

dicari adalah koefisien debit empiris (Cd) dan koefisien kehilangan

empiris (K) pada masing-masing pipa. Untuk mengetahui besarnya

koefisien debit empiris (Cd) dan koefisien kehilangan empiris (K)

menggunakan metode least square dengan melihat hubungan antara

debit secara teoritis dengan debit berdasarkan percobaan.

Debit teoritis diperoleh berdasarkan formula-formula

konvensional sedangkan debit percobaan (Qreal) adalah debit air

buangan yang dihitung saat praktikum dilaksanakan. Untuk

menggunakan metode least square, praktikan harus mengetahui

besaran apa yang menjadi variabel y dan besaran apa yang menjadi

variabel x. pada praktikum ini, variabel y merupakan debit percobaan

dan variabel x merupakan debit teoritis dari masing-masing pipa.

Besar Cd merupakan kemiringan atau gradient yang terbentuk dari

grafik x-y.

Setelah dilakukan pengolahan data, diperoleh hasil bahwa

pada pipa orifice diketahui Cd sebesar 0,567, pada pipa venturimeter

1,135 dan pada pipa pitot diperoleh sebesar -0,153.

Setelah mencari koefisien debit empiris (Cd), praktikan

selanjutnya mencari nilai dari koefisien kehilangan empiris (k)

berdasarkan rumus :

∆h praktikum = k ∆h teori

∆h teori = V 2

2g= Q2

2g A22

∆h = perbedaan ketinggian manometer di hulu dan hilir

∆h praktikum diplot sebagai sumbu y dan ∆h teori di plot

sebagai sumbu x. maka, dengan menggunakan metode least square

diperoleh persamaan y= ax +b, dimana nilai dari a adalah besarnya

koefisien kehilangan empiris yang terjadi.

Setelah dilakukan pengolahan data, diperoleh hasil bahwa pada pipa

orifice besarnya koefisien kehilangan empiris adalah 0,008. Pada pipa

venturimeter sebesar 0,009 dan pada pipa pitot sebesar 0,010.

Idealnya, nilai dari Cd dan K bernilai 1. Jika Cd dan K

bernilai 1, maka dalam aliran tersebut tidak terjadi kehilangan energi

atau energi yang masuk sama dengan energi yang keluar. Namun,

pada praktikum ini, khususnya Cd, terjadi penyimpangan yang cukup

besar dari yang seharusnya baik pada pipa orifice, venturimeter,

ataupun pitot. hal ini bisa disebabkan karena adanya gesekan antara

fluida dengan permukaan tabung, kesalahan alat ataupun praktikan.

Untuk besaran K, nilai yang diperoleh dari masing-masing pipa

mendekati 0 sehingga dapat disimpulkan bahwa kehilangan energi

yang terjadi pada setiap pipa baik orifice, venturimeter, ataupun pitot

sangat kecil.

3. Analisa kesalahan

Kesalahan yang dapat terjadi antara lain disebabkan oleh :

Ketidaktelitian praktikan saat membaca manometer dan karena

ketinggian air pada manometer yang masih bergerak-gerak tidak

diam, hal tersebut yang membuat ketidak telitian praktikan saat

membaca manometer tersebut.

Saat pengukuran debit yaitu pada saat pembacaan besarnya

volume air yang kurang teliti, begitu pula saat perhitungan waktu

untuk pengambilan debit air yang mungkin kurang tepat.

Pengaturan variable area yang tidak tepat semestinya, hal ini

dapat mempengaruhi tingginya ketinggian air pada manometer

sehingga dapat membuat kesalahan bagi praktikum ini.

Kesalahan alat yang disebabkan karena alat yang sudah berumur

lama sehingga mengurangi keakuratan dari hasil yang diperoleh.

VIII. KESIMPULAN

Berdasarkan praktikum ini, maka dapat disimpulkan :

1. besarnya koefisien debit empiris (Cd) yang dihasilkan sebesar 0,567

pada pipa orifice, 1,135 pada pipa venturimter, dan -0,153 pada pipa

pitot

2. besarnya koefisien kehilangan energi yang terjadi adalah 0,008 pada

pipa orifice, 0,009 pada pipa venturimeter dan 0,010 pada pipa pitot.

3. terjadi kehilangan energi terbesar pada pipa pitot dikarenakan nilai

koefisien kehilangan empiris-nya lebih besar dibandingkan pipa orifice

dan venturimeter.

4. terjadi penyimpangan yang cukup jauh saat mencari nilai Cd pada pipa

pitot yang dimungkinkan karena adanya kesalahan dari alat yang

digunakan.

IX. DAFTAR PUSTAKA

Pedoman Praktikum Mekanika Fluida Laboratorium Hidrolika,

Hidrologi, dan Sungai. Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Indonesia.

X. LAMPIRAN