LAPORAN PRAKTIKUM 1

LAPORAN PRAKTIKUMMEKANIKA FLUIDA

Oleh:Indah Ayuningtyas Wardani

NIM A1H010096

KEMENTERIAN PENDIDIKAN NASIONALUNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

FAKULTAS PERTANIANPURWOKERTO

2011

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Aliran air dalam suatu saluran dapat berupa aliran dalam saluran terbuka

dan dapat pula berupa aliran dalam pipa. Aliran melalui saluran terbuka adalah

aliran yang memiliki permukaan bebas sehingga memiliki tekanan udara

walaupun berada dalam saluran tertutup. Sedangkan aliran dalam pipa adalah

aliran yang tidak memiliki permukaan bebas, karena aliran air megisi saluran

secara terus menerus, sehingga tidak dipengaruhi oleh tekanan udara dan hanya

dipengaruhi oleh tekanan hidrostatik.

Kecepatan dan debit aliran antara aliran air terbuka dan aliran air dalam

pipa akan mengalami perbedaan. Hal ini disebabkan oleh faktor- faktor yang

mempengaruhi kedua aliran tersebut. Debit aliran adalah laju aliran air (dalam

bentuk volume air) yang melewati suatu penampang melintang sungai per satuan

waktu. Dalam sistem satuan SI besarnya debit dinyatakan dalam satuan meter

kubik per detik (m3/dt). Dalam laporan-laporan teknis, debit aliran biasanya

ditunjukkan dalam bentuk hidrograf aliran. Hidrograf aliran adalah suatu perilaku

debit sebagai respon adanya perubahan karakteristik biogeofsik yang berlangsung

dalam suatu DAS (oleh adanya kegiatan pengelolaan DAS) dan atau adanya

perubahan (fluktuasi musiman atau tahunan) iklim lokal (Asdak, 1995).

B. Tujuan

Mengukur debit air pada saluran terbuka.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Debit air merupakan ukuran banyaknya volume air yang dapat lewat

dalam suatu tempat atau yang dapat di tampung dalam suatu tempat tiap satu

satuan waktu. Aliran air dikatakan memiliki sifat ideal apabila air tersebut tidak

dapat dimanfaatkan dan berpindah tanpa mengalami gesekan, hal ini berarti pada

gerakan air tersebut memiliki kecepatan yang tetap pada masing – masing titik

dalam pipa dan gerakannya beraturan akibat pengaruh gravitasi bumi.

Teknik pengukuran debit aliran langsung di lapangan pada dasarnya dapat

dilakukan melalui empat kategori (Gordaon et al., 1992):

pengukuran volume debit sungai.

a. Pengukuran debit dengan cara mengukur kecepatan aliran dan menentukan

luas penampang melintang sungai.

b. Pengukuran debit dengan menggunakan bahan kimia (pewarna) yang

dialirkan dalam aliran sungai.

c. Pengukuran debit dengan membuat bangunan pengukur debit seperti weir

(aliran air lambat atau flume (aliran air cepat).

Pengukuran debit pada katergori pertama, biasanya dilakukan untuk

keadaan aliran (sungai) lambat. Pengukuran debit dengan cara ini dianggap paling

akurat, terutama untuk debit aliran lambat seperti pada aliran mata air. Cara

pengukurannya dilakukan dengan menentukan waktu yang diperlukan untuk

mengisi container yang telah diketahui volumenya. Prosedur yang bisa dilakukan

untuk pengukuran debit dengan cara pengukuran volume adalah dengan membiat

dam kecil (alat semacam weir) di salah satu dari bagian badan yang akan diukur.

Gunanya adalah agar aliran terkonsentrasi pada suatu outlet. Di tempat tersebut

pengukuran volume air dilakukan.

Besarnya debit aliran dilakukan dengan cara:

Dimana:

Q = debit (m3/dt)

V = volume air (m3)

T = waktu pengukuran

Pada kategori pengukuran debit yang kedua, yaitu pengukuran debit

dengan bantuan alat ukur curret meter atau sering dikenal sebagai pengukuran

debit melalui pandekatan velocity-area method paling banyak dipraktekkan dan

berlaku untuk kebanyakan aliran sungai. Ada dua macam tipe current meter,

yaitu :

1. Current meter tipe Price

2. Current meter tipe propeller

Current meter tipe price terdiri atas 6 buah piala konis (conical cups) yang

berputar terhadap sumbu vertikal. Tipe propeller adalah pengukur kecepatan arus

di mana unsur berputarnya berupa baling-baling (propeller) yang berputar

terhadap sumbu horisontal. Hubungan antara putaaran dan kecepatan diberikan

oleh rumus sebagai berikut :

V = a + b N

Dimana :

V = kecepatan arus (m/dt)

A = kecepatan permulaan untuk mengatasi gesekan dalam alat

b = konstanta

N = kecepatan putaran per detik

a dan b ditentukan pada waktu mengkalibrasi alat, yaitu dengan memasang

alat ini di dalam air yang telah diketahui kecepatannya. N ditentukan oleh alat

penghitung putaran.

Pengukuran debit dengan menggunakan bahan kimia, pewarna, atau

radioaktif sering digunakan untuk jenis sungai yang aliran airnya tidak beraturan

(turbulence). Untuk maksud pengukuran hidrologi, bahan-bahan penelusur

(tarcers) seperti tersebut di atas sebaiknya dalam bentuk:

1. Mudah larut dalam aliran sungai.

2. Bersifat stabil.

3. Mudah dikenali pada konsentrasi rendah.

4. Tidak bersifat meracuni biota perairan dan tidak menimbulkan dampak

negatif yang permanen pada bahan perairan.

5. Relatif tidak terlalu mahal harganya.

Kategori pengukuran debit yang paling sederhana dapat dilakukan dengan

metode apung (float method). Caranya dengan menempatkan benda yang tidak

dapat tenggelam di permukaan aliran sungai untuk jarak tertentu dan mencatat

waktu yang diperlukan oleh benda apung tersebut bergerak dari satu titik

pengamatan ke titik pengamatan lain yang etlah ditentukan. Besarnya kecepatan

aliran sungai (Vper dalam m/detik) adalah:

Vper =

Dimana:

L = jarak antara dua titik pengamatan (m)

T = waktu perjalanan benda apung (detik)

Besarnya debit dihitung dengan persamaan:

Q = A x v

Dimana:

Q = laju arus/debit yang melalui penampang saluran

A = luas penampang saluran

V = kecepatan rata-rata

Karena kecepatan aliran yang diperoleh bukan kecepatan aliran rata-rata,

tetapi kecepatan aliran maksimum dalam sungai, maka ia harus dikalikan dengan

angka kecepatan 0.75 (keadaan dasar sungai kasar) atau 0.85 (keadaan dasar

sungai yang lebih halus) untuk memperoleh angka rata-rata kecepatan aliran. Cara

terakhir ini kurang teliti, namun demikian besarnya debit seharusnya 20-25% dari

angka prkiraan debit tersebut di atas. Pengukuran dengan cara ini biasanya

dilakukan di tempat yang tidak tersedia alat pengukur debit standard dan

umumnya pada keadaan berlangsungnya debit banjir.

Dalam pengukuran debit air dapat dilakukan dua cara yaitu secara langsung

dan tidak langsung.

1. Secara langsung

Dalam pengukuran debit air secara langsung digunakan beberapa alat

pengukur yang langsung dapat menunjukan ketersediaan air pengairan bagi

penyaluran melalui jaringan-jaringan yang telah ada/ telah dibangun. Dalam hal

ini berbagai alat pengukur yang telah biasa digunakan yaitu: Alat Ukur Pintu

Romijn, sekat ukur tipe cipoletti, sekat ukur tipe Thompson dan alat ukur tipe

parshal flume.

a. Alat ukur pintu Romijn

Ambang dari pintu Romijn dalam pelaksanaan pengukuran dapat dinaik

turunkan, yaitu dengan bantuan alat pengangkat. Pengukuran debit air dengan

pintu ukur Romijn yaitu dengan menggunakan rumus

Q = 1,71 b h3/2

Dimana:

Q = Debit air ( l/dtk)

B = lebar ambang (m)

H = tinggi permukaan air (m)

b. Sekat ukur Cipoletti

Alat ini berbentuk trapesium, perbandungan sisi 1:4 lazim digunakan

untuk debit air yang relative lebih besar. Pengukuran dengan alat ini dengan

menggunakan rumus sebagai berikut:

Q = 0,0186 b h3/2

Dimana:


B = lebar ambang (m)


c. Sekat ukur Thompson

Berbentuk segitiga sama kaki dengan sudut 90o , dapat dipindah-pindahkan

karena bentuknya sangat sederhana (portable), lazim digunakan untuk mengukur

debit air yang relatif kecil. Penggunaan dengan menggunakan alat ini dengan

memperhatikan rumus sebagai berikut :

Q = 0,0318 h5/2

Dimana



d. Alat pengukur Parshall Flume

Alat ukur tipe ini ditentukan oleh lebar dari bagian penyempitan, yang

artinya debit air diukur berdasarkan mengalirnya air melalui bagian yang

menyempit (tenggorokan) dengan bagian dasar yang direndahkan. Karena ukuran

lebar dari bagian yang menyempit berbeda-beda maka penggunaan rumus bagi

pelaksanaan pengukuran ini hendaknya disesuaikan dengan ukuran lebar bagian

yang menyempit tadi. Dalam hal ini:

1) Jika lebar penyempitan (W) = 7,62 cm, rumus yang digunakan:

Q = 0,141 Ha 1,55

Dimana Q = liter/detik.

W dan Ha = cm


Q = 0,264 Ha 1,58


W dan Ha = cm


Q = 0,466 Ha 1,53


W dan Ha = cm

Dalam pelaksanaan pengukuran debit air secara langsung dengan pintu

ukur Romijn, sekat ukur tipe Cipoletti dan sekat ukur tipe Thompson biasanya

lebih mudah (Suharto, 1991).

2. Secara Tak Langsung

Dalam pengukuran tak langsung yang sangat diperhatikan yaitu tentang

kecepatan aliran (V) dan luas penampang aliran (A), sehingga terdapat rumus

pengukuran debit air sebagai berikut (Suharto, 1991):

Q = V x A

Dimana Q = Debit air (m3/dt)

V = Kecepatan aliran (m/dtk)

A = luas penampang aliran (m2)

III. METODOLOGI

A. Alat dan Bahan

1. Pipa kaca terbuka

2. Selang

3. Penggaris

4. Stopwatch

5. Air

6. Stereofoam

B. Cara Kerja

1. Pipa kaca dihubungkan dengan air (PAM) dengan selang.

2. Kran dibuka sehingga air alirannya menjadi stabil.

3. Lebar air, tinggi air dan panjang lintasan pipa kaca yang akan diuji diukur.

4. Stereofoam dilepaskan dalam pipa kaca pada lintasan yang telah

ditentukan.

5. Waktu yang ditempuh stereofoam pada saat melintasi pipa kaca pada

lintasan yang telah ditentukan di catat.

6. Percobaan diulang sampai 3 kali.

IV. HASIL dan PEMBAHASAN

A. Hasil

1). Data Pengamatan

Diketahui :

a) Tinggi air (T) = 6 cm

= 0,06 m

b) Lebar kaca (L) = 6 cm

= 0,06 m

c) Panjang kaca (S) = 100 cm

= 1 m

d) t1 = 42.29 s

e) t2 = 29.27 s

f) t3 = 32.82 s

2). Perhitungan

a) A = Lebar Tinggi

= 0,06 0,06

= 36 × 10-4 m

b) V1 = e) Q1 = A V1

= = 36 × 10-4 m 0,023 m/s

= 0,023 m/s = 8.28 ×10-5 m3/s

c) V2 = f) Q2 = A V2

= = 36 × 10-4 m2 × 0.034 m/s

= 0,034 m/s = 1.224 × 10-4 m /s

d) V3 = g) Q3 = A V3

= = 36 × 10-4 m 0,030 m/s

= 0,030 m/s = 1.08 × 10-4 m3/s

B. Pembahasan

Hasil yang didapat dari pengukuran dan perhitungan pada praktikum ini

nilai kecepatan dan nilai debit aliran dari masing-masing ulangan percobaan

berbeda. Hal ini dapat dilihat dengan nilai V1= 0,023 m/s , V2= 0,034 m/s, V3=

0,030 m/s, sedangkan hasil yang didapat untuk Q1 = 8.28 × 10-5 m /s, Q2 = 1.224

m /s dan Q3 = 1.08 m /s. Perbedaan nilai debit aliran yang didapat

dari masing-masing ulangan disebabkan oleh beberapa faktor, yaitu aliran air pada

pipa kaca terbuka mengalir dengan kecepatan yang fluktuatif atau tidak konstan,

dan adanya pengaruh basah atau keringnya daun tersebut. Semakin basah daun

tersebut maka laju aliran akan semakin lambat, hal ini terjadi karena kadar air

yang dikandung daun tersebut banyak sehingga akan lebih berat. Sedangkan pada

daun kering laju aliran akan semakin cepat hal ini juga dipengaruhi oleh

kandungan air yang terkandung didalamnya. Faktor lain yang mempengaruhi

perbedaan dari setiap hasil adalah aliran yang dipergunakan merupakan aliran

terbuka yang setiap faktornya dapat berubah- ubah dan dipengaruhi oleh

lingkungan sekitarnya dan keadaan atmosfernya. Seperti halnya kecepatan angin

dan tekanan udara yang berubah- ubah, sehingga dapat mempengaruhi laju aliran

dari daun pada aliran air.

Berdasarkan referensi bahwa aliran fluida didasarkan atas bilangan Reynold

yang dibedakan menjadi aliran laminer, aliran transisi, dan aliran turbulen, dengan

melihat dari gerakan daun kering yang bergerak lurus pada praktikum ini, maka

dapat disimpulkan aliran yang terjadi adalah aliran laminer. Hal ini dikarenakan

aliran air tersebut mengalir tenang dan tidak membentuk benang atau membentuk

gelombang. Hal-hal yang akan mempengaruhi aliran antar lain besar kecilnya

aliran dalam sungai itu dapat dilihat apakah aliran tersebut membentuk benang-

benang atau membentuk gelembung yang tidak beraturan.

Debit aliran air pada saluran terbuka sangat dipengaruhi oleh

lingkungannya. Hal ini dikarenakan air yang mengalir mengalami kontak

langsung dengan udara yang dapat mempengaruhi kecepatan aliran air tersebut.

Besar kecilnya kecepatan angin dan arah datangnya angin sangat berpengaruh

dalam waktu tempuh saat air itu bergerak.

Fungsi dari pengukuran debit aliran adalah untuk mengetahui seberapa

banyak air yang mengalir pada suatu sungai dan seberapa cepat air tersebut

mengalir dalam waktu satu detik, dengan mengetahui besar debit air maka akan

memudahkan dalam pembagian saluran irigasi. Arus yang mengalir di sungai-

sungai memiliki debit yang berbeda-beda, dengan menghitung debit airnya maka

kita dapat menentukan apakah air sungai tersebut mampu mengaliri saluran irigasi

atau tidak. Oleh karena itu menghitung debit air di bidang pertanian sangat

bermanfaat.

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Berdasarkan perhitungan didapat nilai debit aliran air pada pipa terbuka

yaitu:

1. Debit air merupakan ukuran banyaknya volume air yang dapat lewat dalam

suatu tempat atau yang dapat di tampung dalam suatu tempat tiap satu satuan

waktu.

2. Dari praktikum ini didapatkan nilai Qrata-rata = 16,6 x 10-5 m3/s

3. Jenis aliran yang terjadi berdasarkan gerakan stereofoam yaitu aliran laminar.

Aliran laminer terjadi ketika debit kecil, arus membentuk lamina-lamina

(benang-benang) sehingga stereofoam bergerak lurus dipermukaan air.

4. Faktor yang mempengaruhi debit aliran air pada saluran terbuka yaitu luas

penampang, angin yang berhembus, luas permukaan stereofoam, tingkat

kekeringan stereofoam dan kecepatan aliran air.

B. Saran

Sebaiknya untuk percobaan debit aliran tidak hanya dilakukan pada

saluran terbuka saja, tetapi juga pada saluran tertutup, sehingga praktikan dapat

mengetahui perbedaan diantara keduanya. Kemudian sebaiknya dalam praktikum

ini diperlukan lebih banyak alat untuk praktikum agar dapat mengefisienkan

waktu dan keaktifan praktikannya agar praktikan dapat lebih bersungguh-sungguh

dan mendapatkan manfaat yang positif ketika dan setelah melaksanakan

praktikum ini.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2009. Debit Aliran. http://sipil-inside.blogspot.com/2009/10/debit-aliran.html. Diakses 27 Mei 2011.

Asdak, C. 1995. Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliranm Sungai. Gadjah Mada Univercity Press: Yogyakarta.

Harsoyo, Bangun. 1977. Pengelolaan Air Irigasi. Dinas Pertanian, Jawa Timur.

Halliday,D & Resnick,R. 1990. Fisika jilid 1. Erlangga: Jakarta

Kartasapoetra, A.G. dan Sutedjo Mulyani. 1986. Teknologi Pengairan Pertanian. Penerbit Bina Aksara: Jakarta.

Sosrodarsono, Suyono. 1985. Hidrologi Untuk Pengairan. Penerbit Pradnya. Paramita: Jakarta.

Suharto. 1991. Dinamika dan Mekanika. PT. Rineka cipta: Jakarta.

http://sipil-inside.blogspot.com/2009/10/debit-aliran.html

http://sipil-inside.blogspot.com/2009/10/debit-aliran.html

LAPORAN PRAKTIKUM 1

Documents

Transcript of LAPORAN PRAKTIKUM 1