MODUL 01

HYDRAULIC BENCH

Nama Praktikan : Frans Ambaa (15313004)

Genniya Haya Nur Sadrina (15313046)

Charissa Alifah Irnanda (15313048)

Fajar Eli Benjamin (15313068)

Anna Nathania Carrisa Delicia (15313084)

Kelompok/Shift : X / 11.00-11.45

Tanggal Praktikum : 18 September 2014

Tanggal Pengumpulan : 29 September 2014

PJ Modul : Hilfi Amri, S.T.

Asisten yang Bertugas : Hilfi Amri, S.T.

PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2014

I. TUJUAN

1. Mengukur debit aktual (Qaktual) aliran fluida dengan menggunakan prinsip kerja

hydraulic bench.

2. Menentukan faktor-faktor yang mempengaruhi debit air dengan menggunakan

hydraulic bench.

II. PRINSIP DASAR

Prinsip yang digunakan pada alat hydraulic bench ini adalah prinsip tuas

keseimbangan. Prinsip kerja hydraulic bench adalah menggunakan beban untuk

mengukur debit yang dihasilkan (debit aktual) dan juga menghitung waktu yang

diperlukan oleh debit dari awal aliran hingga tuas pada keadaan akan terangkat. Massa

debit air sama dengan tiga kali massa beban. Ini merupakan hasil perbandingan antara

lengan pada hydraulic bench yang diletakkan beban dengan lengan keseluruhan.

III. TEORI DASAR

Hydraulic bench adalah alat yang digunakan sebagai tempat sumber air dan

pengatur aliran air agar diketahui debit aliran tersebut. Debit yang dihitung dalam

percobaan ini adalah debit aktual. Biasanya hasil debit aktual lebih kecil daripada debit

teoritis. Hydraulic bench dilengkapi dengan tuas yang menghubungkan beban dengan bak

penampungan debit air. Tuas tersebut dapat bergerak naik turun berdasarkan massa beban

dan debit yang mengalir. Apabila tuas tersebut berada pada ketinggian seimbang setelah

diberi beban, maka massa debit air tiga kali massa beban. Hydraulic bench juga

dilengkapi dengan calm lever. Calm lever berfungsi untuk menaik-turunkan tuas pada

saat akan membuang air yang ada dalam bak hingga keadaan setimbang.

Gambar 1. Hydraulic Bench

Rumus untuk menghitung debit air:

Mair=ρ air ×V air (1)

V air=Q aktual ×t rata−rata (2)

Sehingga,

Q aktual= V airt rata−rata

= M airair x t rata−rata

= 3 x massa bebanair x t rata−rata

(3)

dengan :

M = massa air (kg)

V = volume air (m3)

= massa jenis air (kg/m3)

Q = debit air (m3/s)

t = waktu yang diperlukan sesaat tuas akan bergerak naik (s)

Hubungan massa air dan massa beban:

0.

0

lF

(4)

(3 ( M beban )−M air ). a=0

3 ( M beban )−M air=0

M air=3(M beban)

Keterangan :

τ = Torsi (N.m)

F = Gaya yang bekerja (N)

l = Lengan (m)

M = Massa (kg)

Gambar 2. Hubungan massa air dan massa beban

(Sumber: data awal)

Teori dasar mengenai regresi? Serta koefisien korelasi (r2) mana?

Lengan beban = 3Lengan air = 1

IV. DATA AWAL

Tabel 1. Data pengukuran di laboratorium

VariasiT air

(°C)

air

(kg/m3)

m beban

(kg)

t (s)

1 2 3

1 26 997 2,5 5,46 5,86 5,69

2 26 997 2,5 17,97 17,89 17,58

3 26 997 2,5 3,54 3,08 3,20

4 26 997 2,5 4,53 4,41 4,61

5 26 997 2,5 2,80 2,42 2,50

(Sumber: Pengukuran di Laboratorium)

V. PENGOLAHAN DATA

Hal yang pertama dilakukan adalah menghitung waktu rata-rata yang pertama dari

hasil pengukuran di laboratorium, lalu didapatkan trata-rata 1 sebesar 5,67 s. Setelah itu,

menghitung debit aktual dengan menggunakan persamaan (3). Lalu, didapatkan Qaktual 1

sebesar 1,33 x 10-3 m3/s.

Setelah itu, dilakukan penghitungan debit aktual dengan trata-rata 2 sebesar 17,81 s.

Maka, didapatkan Qaktual 2 sebesar 4,22 x 10-4 m3/s. Dengan cara yang sama seperti

keterangan di atas, diperoleh trata-rata 3 sebesar 3,27 s dan dengan perhitungan yang sama

didapatkan Qaktual 3 sebesar 2,3 x 10-3 m3/s.

Dengan cara menghitung yang sama, dengan menggunakan trata-rata 4 sebesar 4,52 s

didapatkan Qaktual 4 sebesar 1,66 x 10-3 m3/s. Setelah itu dilakukan perhitungan dengan trata-

rata 5 sebesar 2,57 s dan didapatkan Qaktual 5 sebesar 2,93 x 10-3 m3/s.

Tabel 2. Hasil perhitungan

Variasi M air (kg) t rata-rata (s) Q aktual (m3/s)

1 7,5 5,67 1,33 x 10-3

2 7,5 17,81 4,22 x 10-4

3 7,5 3,27 2,3 x 10-3

4 7,5 4,52 1,66 x 10-3

5 7,5 2,57 2,93 x 10-3

(Sumber: Perhitungan dari data awal)

Tabel 3. Kerapatan terhadap suhu pada tekanan standar

Temperatur

(°C)Kerapatan (kg/m3)

0 999,8

5 1000,0

10 999,7

15 999,1

20 998,2

25 997,0

30 995,7

40 992,2

50 988,0

60 983,2

70 977,8

80 971,8

90 965,3

100 958,4

(Sumber: Finnemore, John. 2002. Page 732)

0 2 4 6 8 10 12 14 160

20

40

60

80

100

120

f(x) = 7.76923076923077 x − 15.7692307692308R² = 0.974773053033923

densitasLinear (densitas)

Gambar 3. Kurva linear suhu-densitas

(Sumber: hasil perhitungan dan regresi)

0 2 4 6 8 10 12 14 160

20

40

60

80

100

120

f(x) = 0.336538461538461 x² + 2.72115384615385 x − 2.30769230769234R² = 0.998184424271381

densitasPolynomial (densitas)

Gambar 4. Kurva non linear suhu-densitas

(Sumber: hasil perhitungan dan regresi)

VI. ANALISIS A – DATA AWAL, DATA AKHIR, NILAI-NILAI REGRESI

Dalam praktikum Hydraulic Bench ini, terbukti bahwa alat ini dapat mengukur

debit aliran suatu aliran fluida. Dengan pencatatan waktu untuk setiap variasi sebanyak

tiga kali untuk meminimalisasi terjadi kesalahan pengukuran.

Ada beberapa hal yang menjadi analisis dalam percobaan ini. Dalam mengukur

debit aliran fluida ini tentu terdapat beberapa faktor yang mempengaruhinya. Analisis

yang pertama ialah, berdasar pada Tabel (3) mengenai kerapatan/massa jenis air terhadap

temperatur, dapat disimpulkan bahwa terdapat hubungan diantara keduanya. Hubungan

tersebut adalah semakin tinggi temperatur air, maka massa jenis air akan semakin kecil.

Hal ini disebabkan karena adanya peningkatan volume (berbanding lurus dengan

temperatur) sehingga nilai massa jenis menjadi berkurang. Sehingga dapat dikatakan

bahwa antara massa jenis dan temperatur saling berbanding terbalik.

Berdasar pada Tabel (2) mengenai waktu rata-rata terhadap debit aliran fluida,

dapat disimpulkan bahwa terdapat hubungan diantara keduanya. Hubungan tersebut yaitu,

semakin besar debit air, maka semakin sedikit pula waktu yang dibutuhkan. Hal ini

disebabkan adanya peningkatan kecepatan air (berbanding lurus dengan debit air)

sehingga waktu yang dibutuhkan semakin berkurang. Sehingga dapat dikatakan bahwa

antara debit aliran air (Q) dan waktu (t) saling berbanding terbalik.

Pada penggunaan hydraulic bench ini pastilah tidak lepas dari kesalahan

pengukuran misalnya dalam pengukuran temperatur air yang kurang akurat. Hal tersebut

mengakibatkan nilai massa jenis yang diperoleh tidaklah sama dengan massa jenis

referensi. Selain itu, juga pada saat peletakan beban yang tidak konsisten. Hal tersebut

juga mengakibatkan kurang akuratnya nilai dari debit aktual.

VII. ANALISIS B – APLIKASI DI BIDANG TEKNIK LINGKUNGAN

Hydraulic bench merupakan alat untuk skala laboratorium untuk pengukuran

kecepatan maupun debit sederhana secara aktual. Hydraulic bench dihubungkan dengan

beberapa alat fluida seperti venturimeter, orificemeter, rotameter, dll.

Dalam pengolahan limbah cair, hydraulic bench merupakan alat pembanding

ketelitian debit limbah yang dialirkan dari suatu aliran secara aktual bila dibandingkan

dengan hasil perhitungan secara teoritis. Sehingga, hydraulic bench dapat disebut sebagai

alat penguji sederhana.

Hydraulic bench juga digunakan dalam mendesain alat ukur debit PDAM agar

dapat diketahui debit maksimum dan minimumnya, sehingga dapat diketahui banyaknya

pasokan yang digunakan konsumen agar dapat memenuhi kebutuhan sehari-hari.

VIII. KESIMPULAN

1. Hydraulic bench merupakan alat sederhana yang digunakan untuk menghitung debit

secara aktual (pasti) dengan menggunakan prinsip kesetimbangan/torsi, baik di

saluran terbuka maupun tertutup dengan perbandingan berat air di tanki sama dengan

tiga kali berat beban yang diletakkan. Pada praktikum ini, diperoleh beberapa Q

aktual dengan beberapa variasi yaitu:

Q1 = 1,33 x 10-3 m3/s

Q2 = 4,22 x 10-4 m3/s

Q3 = 2,3 x 10-3 m3/s

Q4 = 1,66 x 10-3 m3/s

Q5 = 2,93 x 10-3 m3/s

2. Terdapat beberapa faktor yang berpengaruh terhadap pengukuran debit dengan

menggunakan hydraulic bench ini, baik secara langsung maupun secara tidak

langsung. Adapun yang secara tidak langsung mempengaruhi adalah temperatur yang

berbanding terbalik dengan debit aliran fluida. Adapun faktor yang berpengaruh

secara langsung antara lain, volume air yang diperoleh dari massa beban di kali tiga,

berbanding lurus dengan debit air. Selain itu waktu rata-rata dan massa jenis air juga

berpengaruh dengan berbanding terbalik dengan besarnya debit air.

IX. DAFTAR PUSTAKA

Damanhuri, Enri. 2011. Statistika Lingkungan. Bandung: Penerbit ITB. ???

Finnemore, John. 2002. Fluid Mechanics with Engineering Application. New York: Mc

Graw Hill.

http://water.usgs.gov/edu/density.html (diakses tanggal 24 September 2014) ???