LAPORAN PRAKTIKUM TL 2101 MEKANIKA FLUIDA 1MODUL 01HYDRAULIC BENCH

Nama Praktikan: Muhamad Ivan (15314063)Kelompok : B6 Shift 15.00-16.30Tanggal Praktikum: Kamis, 8 Oktober 2015Tanggal Pengumpulan: Kamis, 22 Oktober 2015PJ Modul: Arlieza RaudhaM Raihan AnandyaGenniya Haya Nur SadrinaAsisten yang bertugas: Ratih WulansariSastri

PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGANINSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG2015

I. TUJUANMenentukan debit aktual (Q aktual)

II. PRINSIP DASARAlat hydraulic bench memiliki prinsip kerja yaitu menggunakan beban untuk menghitung debit aktual yang dihasilkan dari perhitungan waktu debit dari awal aliran hingga waktu saat tuas akan terangkat. Mekanisme yang digunakan adalah kesetimbangan tuas. Massa debit air sama dengan tiga kali massa beban dan debit fluida berbanding terbalik. Perbandingan ini berasal daari perbandigan antara lengan pada hydraulic bench yang diletakkan beban dengan lengan keseluruhan. Percobaan ini dilakukan triplo yaitu diulang 3x lalu waktu yang digunakan sebagai data ialah waktu rata-rata. Pada percobaan ini dilakukan 4 variasi.

III. TEORI DASARa. Hydraulic benchHydraulic bench merupakan alat untuk menghitung debit aktual. Cara kerjanya adalah dengan mengalirkan air dalam suatu debit tertentu kedalam pipa terbuka alat ini. Setelah air dalam pipa berada pada debit yang stabil, air akan terus melaju menuju bak penampungan air. Bak penampungan air saat kosong beratnya sama dengan beban penahan yang ada di sebelahnya. Air akan masuk kedalam bak penampungan air tersebut. Setelah bak terisi air melebihi beban penahan, beban akan terangkat. Saat itu perhitungan waktu dimulai. Setelah beban penahan terangkat, tambahkan beban agar tuas beban penahan kembali turun. Setelah air dalam bak penahan kembali terisi, tuas akan mulai terangkat. Saat tuas mulai terangkat lagi, waktu perhitungan dihentikan. Saat tuas terangkat kembali, massa air dalam bak penampung sama dengan tiga kali massa beban yang ditambahkan saat percobaan. Untuk tiap debit air yang sama, dilakukan tiga kali pengambilan waktu, hal itu untuk memperbanyak data, sehingga mengurangi kemungkinan kesalahan pengambilan data. Suhu air dihitung dalam percobann, karena suhu berpengaruh kepada perbandingan debit aktual dan debit teoritis.Fluida yang digunakan dalam Hydraulic Bench adalah sama dimana memenuhi persamaan kontinuitas dan persamaan aliran fluida (debit) sebagai berikut : Q1 = Q2 A1.v1 = A2.v2

Massa air = air x Volume airVolume air = Qaktual x t rata-rata

Q = debit aliran (m3/s)v = kecepatan fluida mengalir (m/s)V = Volume fluida yang masuk (m3)A = luas penampang pipa (m2) t = waktu yang diperlukan untuk mencapai kondisi tertentu (s)

Gambar 1. Hydraulic benchKeterangan bagian bagian hydraulic bench: Pompa: untuk mengalirkan air ke dalam pipa Kran pengatur debit : kran ini digunakan untuk mengatur debit air yang diinginkan dalam percobaan, tetapi kran ini tidak memiliki skala. Pipe : Pipa untuk menyalurkan air menuju bak penimbangan. Pipa berwarna bening untuk mengetahui apakah debit sudah stabil saat waktu mulai dihitung Drain pipe : Drain pipe digunakan untuk mengalirkan air dari pipa menuju bak penimbangan air. Measuring tank : digunakan untuk menimbang banyaknya air yang dihasilkan oleh debit tersebut Lower tank : menampung air yang dibuang dari bak penimbangan melalui drain valve, untuk kemudian di gunakan kembali dalam proses pengaliran air melaluui pipa Drain valve : untuk membuang air dari bak penimbangan Power cut of switch : untuk menyalakan dan mematikan hydraulic bench Bench supply valve : untuk membuka dan menutup drain valve Weight beam : untuk meletakan beban penahan bak penimbangan ai

b. ViskositasPengertian viskositas fluida (zat cair) adalah gesekan yang ditimbulkan oleh fluida bergerak, atau benda padat yang bergerak didalam fluida. Besarnya gesekan ini biasa juga disebut sebagai derajat kekentalan zat cair. Jadi semakin besar viskositas zat cair, maka semakin susah benda padat bergerak didalam zat cair tersebut. Viskositas dalam zat cair, yang berperan adalah gaya kohesi antar partikel zat cair. Viskositas dapat dinyatakan sebagai tahanan aliran fluida yang merupakan gesekan antara molekul-molekul cairan satu dengan yang lain. Suatu jenis cairan yang mudah mengalir, dapat dikatakan memiliki viskositas yang rendah dan sebaliknya bahan-bahan yang sulit mengalir dikatakan memiliki viskositas tinggi. Sebagai contoh, air memiliki viskositas rendah, sedangkan minyak sayur memiliki viskositas yang lebih tinggi.Viskositas fluida dipengaruhi oleh gaya kohesi antar molekul, sedangkan gaya kohesi tersebut dipengaruhi oleh suhu. Oleh karena itu viskositas dipengaruhi oleh suhu.

c. Hukum BernoulliPrinsip Bernoulli adalah sebuah istilah di dalam mekanika fluida yang menyatakan bahwa pada suatu aliran fluida, peningkatan pada kecepatan fluida akan menimbulkan penurunan tekanan pada aliran tersebut. Prinsip ini sebenarnya merupakan penyederhanaan dari Persamaan Bernoulli yang menyatakan bahwa jumlah energi pada suatu titik di dalam suatu aliran tertutup sama besarnya dengan jumlah energi di titik lain pada jalur aliran yang sama. Persamaan Bernoulli yang didapat sebagai berikut : 1P1+ v21+ gh1= P2+ v22 + gh2

+ v21+ gh1= p2+ v22 + gh2atau ditulis secara umum menjadi:p + v2+ gh = konstanketerangan:h = ketinggian permukaan air dari dalam pipa pengukuruanv = kecepatan aliran pada titik terteentuP = tekanan pada zat cair = massa jenis zat cair

IV. Data AwalMassa Beban : 2,5 kg air : 1000 kg/Suhu Awal : 22CSuhu Akhir : 26CSuhu Rata-rata : 24C

Tabel 4.1 Data Temperatur terhadap Massa Jenis

No.Suhu T(C)Densitas (kg/)

10999.9

251000.0

310999.7

415999.1

520998.2

630995.7

740992.2

850988.1

960983.2

1070977.8

1180971.8

1290965.3

13100958.4

Tabel 4.2 Data Variasi Waktu dengan debit aliran air yang bervariasi

Variasit (s)

t1t2t3

12426.1421.23

27.237.347.32

319.8920.5920.70

420.3521.5319.25

58.929.738.63

V. Pengolahan Data

1. Mencari air air dapat dicari dengan menggunakan hasil regresi dari perhitungan data awal yaitu y = -0,0036x2 - 0,0695x + 1000,6lalu masukkan nilai suhu rata rata yang terukur di ruangan yaituT rata rata = = = 24Csehingga air yang didapat adalah 996,85 /s2. Mencari Volume AirVolume air dapat dicari dengan menggunakan rumus :Volume air = Volume air = = = 7,52 x Jadi, Volume air yang digunakan adalah 0.00752 3. Mencari t rata rataWaktu rata rata dari setiap variasi dapat dihitung dengan cara mencari rata rata dari 3 variasi waktu yang digunakanContoh pada variasi 1 perhitungannya adalah sebagai berikut :t rata rata = = = = 23.79 sJadi tratarata untuk variasi 1 adalah 23.79 stratarata untuk variasi selanjutnya dapat dilihat pada Tabel 6.14. Mencari Debit Aktual airDebit aktual dapat dicari dengan menggunakan rumus :Qaktual = Contoh adalah pada variasi (1) perhitungannya adalah sebagai berikut :

Qaktual = = = 3.160 x /s

Jadi, Qaktual untuk variasi 1 adalah 3.16 x /sQaktual untuk variasi selanjutnya dapat dilihat pada Tabel 6.1

VI. Data Akhir

Tabel 6.1 Tabel Hasil

Variasi air (kg/)t rata rata (s)Qaktual (/s)

1996,8523.793.16 x

2996,857.291,03 x

3996,8520.393,68 x

4996,8520.373,69 x

5996,859.098,27 x

VII. ANALISISCara kerja dari praktikum modul 1 Hydraulic Bench ini yaitu pertama kita hubungkan bench ke sumber listrik, kemudia valve bench ditutup dan pompa dinyalakan. Setelahnya tutup derain di bak dalam weight tank dengan memutar cam lever, kemudian buka valve di bench. Langkah selanjutnya adalah jalankan stopwatch tepat saat lengan bergerak ke atas, kemudia pasang beban segera dan matikan stopwatch tepat saat lengan bergerak ke atas. Catat berat beban yang digunakan, catat waktu yang tertera pada stopwatch(Ulangi percobaan sesuai kebutuhan). Jika sudah selesai tutup valve di Bench. Matikan pompa dan cabut fitting stop kontak sumber listrik.Prinsip yang digunakan oleh alat hydraulic bench bekerja dengan prinsip bahwa massa air sama dengan 3 kali massa beban. Perbandingan ini didapatkan dari perbandingan lengan beban yang ada dengan lengan keseluruhann di hydraulic bench tersebut.Pada praktikum ini diketahui bahwa LB : LA = 1 : 3, sehingga:

Dari table dan grafik kerapatan terhadap suhu, dapat disimpulkan bahwa temperature memiliki hubungan dengan kerapatan, dimana semakin tinggi temperatur air maka kerapatannya pun semakin kecil. Hal ini disebabkan karena adanya penambahan volume air yang digunakan sehingga membuat kerapatan air semakin kecil. Maka, semakin tinggi temperature juga menyebabkan nilai debit juga meningkat.Pada table 4.1 Grafik Temperatur terhadap massa jenis digambarkan bentuk grafik yang polynomial dengan fungsi y=-0.0036x2 - 0.0695x + 1000.6. Pada saat temperature di sumbu x =0 derajat celcius, nilai sumbu y sebesar 999,9 sehingga grafik temperature terhadap massa jenis tidak ada yang memotong sumbu (0,0). Hal ini menyebabkan grafik tersebut berbentuk polynomial.

Nilai Qaktual lebih kecil dari nilai Qteoritis. Perbedaan nilai ini dipengaruhi oleh faktor faktor yang bejera pada fluida itu sendiri. Faktor tersebut adalah headoss dan juga gaya friksi yang ditunjukan oleh koefisien debut, koefisien kecepatan dan koefisien kontraksi. Sehingga dapat ditemukan bahwa terjadi ketidaksamaan perhitugan antara Qteoritis. Dari analisis ini pula diketahui bahwa faktor faktor ini menunjukan bahwa dalam keadaan nyata, kondisi perhitungan debit tidaklah ideal. Dari beberapa poin tersebut, dapat dikatakan hubungan antara Qaktual dan Qteoritis adalah energi pada Qaktual hilang akibat beberapa faktor- faktor eksternal tersebut.Percobaan ini dilakukan diulang 3x dan juga dilakukan 5 variasi. Tujuan pengulangan saat pengkuruan ini adalah mengeliminasi faktor faktor yang membuat hasil menjadi tidak presisi dan akurat.Meskipun demikian, pada praktikum ini ada kemungkinan terjadi kesalahan yang dilakukan ialah sebagai berikut:1. Kesalahan dalam pengukuran suhu baik suhu awal maupun akhir sehingga menyebabkan kesalahan pada perhitungan yang lain (perhitungan kerapatan) karena kesalahan pada kerapatan juga menyebabkan kesalahan pada perhitungan lainnya (perhitungan volume dan debit).2. Kesalahan dalam perletakan beban baik terlalu cepat atau terlalu lambat sehingga menyebabkan kesalahan pada perhitungan yang lain (perhitungan waktu) karena kesalahan pada waktu juga menyebabkan kesalahan pada perhitungan lainnya (perhitungan debit).

VIII. APLIKASI HYDRAULIC BENCH PADA BIDANG TEKNIK LINGKUNGANHydraulic bench adalah alat yang digunakan sebagai pengukur debit sederhana. Secara nyata alat ini juga dapat diaplikasikan langsung di bidang keilmuan teknik lingkungan, seperti dalam pengolahan limbah. Hydraulic bench digunakan sebagai pembanding seberapa telitinya debit limbah yang dialirkan dari suatu aliran secara aktual jika dibandingkan dengan hasil perhitungan secara teoritis. Selain itu, hydraulic bench digunakan pada reservoir instalasi pengolahan air PDAM, untuk mengetahui debit pada sistem distribusi air khususnya untuk mengetahui debit maksimum dan minimunnya.

IX. KESIMPULANDebit aktual (Q aktual) yang di dapat dari praktikum adalah sebagai berikut:a. Variasi 1, Debit aktual 3.16 x m3/sb. Variasi 2, Debit aktual 1,03 x m3/sc. Variasi 3, Debit aktual 3,68 x m3/sd. Variasi 4, Debit aktual 3,69 x m3/se. Variasi 5, Debit aktual 8,27 xm3/s

X. DAFTAR PUSTAKAGiles, Ronald V. 1990. Seri Buku Schaum Teori dan Soal-Soal Mekanika Fluida dan Hidraulika Edisi Kedua. Jakarta: Penerbit Erlangga

Finnemore, E. John. 2002. Fluid Mechanics with Engineering Applications. McGraw Hill: North America.

www.academia.edu/5136379/HUKUMBERNOULLI diakses tanggal 21 Oktober 2015

www.academia.edu/6427305/Vikositas diakses tanggal 21 Oktober 2015

10