Modul 4_Davin Kurniawan_2012041014.pdf

8/18/2019 Modul 4_Davin Kurniawan_2012041014.pdf

1/18

MS-4

PERCOBAAN ALIRAN SALURAN TERBUKA

DENGAN WEIR

LAPORAN PRAKTIKUM TME 344 – PRAKTIKUM KONVERSI ENERGI

Nama : Davin Kurniawan

NIM : 2012-041-014 Kelompok : C-1

Tanggal Praktikum : 15 April 2015

Asisten : Andrean Saputra

LABORATORIUM KONVERSI ENERGI dan ENERGI TERBARUKAN

PRODI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS KATOLIK INDONESIA ATMA JAYA

JAKARTA

2015


2/18

I. TUJUAN

Mempelajari karakteristik dan prestasi saluran terbuka dengan weir

pada aliran yang lewat

Memperoleh hubungan head dan debit aliran pada weir segitiga, weir

segiempat, dan weir trapesium.

Menentukan debit teoritis dan debit aktual.

II. TEORI DASAR

Weir adalah bangunan atau bidang yang bertujuan untuk menaikkan

level muka air tanpa mengumpulkan volume air. Perbedaan antara

bendung dan bendungan hanya terletak pada adanya kemampuan untuk

menampung air pada bendungan, sementara pada bendung tidak ada.

Seiring pertumbuhan industri, usaha pemenuhan kebutuhan energi

meningkat sangat pesat. Di samping peningkatan kebutuhan air di bidang

pertanian dan air bersih. Kebutuhan air mendorong usaha pemanfaatan

sungai dengan membangun bendungan dan bendung melintang sungai

secara besar-besaran. Pembangunan bendungan pada dekade river

development sampai sekarang ini telah dilakukan secara besar-besaran

diseluruh dunia.

Pembangunan bendungan di berbagai tempat tersebut masih

dilaksanakan dengan pendekatan sektoral hidraulik murni, dimana masalah

ekosistem sungai belum merupakan faktor yang dipandang penting.

Indikasi dampak yang akan diungkap dalam analisis dampak bendungan

ini adalah interupsi aliran sungai, interupsi ekologi sungai, interupsi

sedimen, efek gangguan, dan lain-lain, di samping indikasi dampak positif berupa konservasi air, irigasi, pembangkit listrik, dan lain-lain.

Demikian juga pembangunan bendung pada dekade river development

masih didasarkan kepada nilai manfaat sektoral saja, yaitu memanfaatkan

air sungai untuk berbagai keperluan manusia, misalnya untuk pembangkit

energi, irigasi, air minum, dan lain-lain. Pada dekade ini belum dipikirkan

dampak ekologi yang akan muncul dari pembangunan bendung tersebut.


3/18

Indikasi dampak negatif dari pembangunan bendung adalah interupsi

ekologi sungai dan interupsi transport sedimen sungai.

Dalam pembangunan bendung, baik untuk pembangkit listrik maupun

pengairan, sering dibuat percabangan sungai. Percabangan sungai

didefinisikan sebagai usaha pembuatan alur sungai baru atau kanal baru

yang mengubah atau membagi alur sungai dari alur semula ke alur baru.

Percabangan sungai sering juga dibangun untuk pembangkit listrik.

Indikasi dampak yang diakibatkan dari rekayasa percabangan ini

adalah permasalahan minimum flow pada sungai aslinya. Dalam kaitannya

dengan ekologi sungai, pengambilan air 100% akan menyebabkan

terjadinya gangguan serius terhadap ekologi sungai utama.

Akibat lain dari pembuatan bendung atau bendungan melintang sungai

adalah terjadinya penggenangan di bagian hulu bangunan. Dengan adanya

bendung / bendungan, maka muka air akan naik dan areal genangan akan

melebar selebar tinggi horizontal muka air yang direncanakan.

III. PERALATAN PERCOBAAN

Alat uji aliran slauran terbuka.

Weir segitiga, weir segiempat, dan weir trapesium.

Pompa air.

Stopwatch.

Tabung ukur.

Penyumbat.

IV.

PROSEDUR PERCOBAAN

1. Pasang salah satu dari 12 weir pada tempat yang telah disediakan

kemudian kunci weir tersebut dengan empat buah baut sampai tidak

memiliki celah antara weir dengan karet sehingga tidak terjadi

kebocoran.

2. Karena alat uji dapat digunakan untuk percobaan aliran 3isband, maka

atur valve yang ada hingga air mengalir ke penampang saluran terbuka

dan tidak melalui aliran 3isband.


4/18

3. Hidupkan pompa dan biarkan air mengalir melewati weir hingga aliran

menjadi stabil.

4.

Setelah aliran telah stabil, maka ukur dan catat ketinggian aliran dari

dasar penampang ke permukaan aliran menggunakan ukuran

4isbanding blok pada alat uji.

5. Matikan pompa dan biarkan sisa air yang ada di penampang hingga

tidak mengalir lagi melewati weir . Hal ini berarti bahwa tinggi aliran

air telah sama dengan tinggi weir (y). Dengan demikian, ukur dan catat

kembali tinggi aliran tersebut menggunakan ukuran milimeter blok

pada alat uji.

6.

Hidupkan pompa dan biarkan aliran air stabil kembali.

7. Setelah aliran stabil kemudian tutup lubang penampang dengan

penyumbat karet yang ada hingga air tidak mengalir kembali ke bak

penampung.

8. Catat waktu yang dibutuhkan air sebanyak 5 liter untuk dapat mengalir

melewati weir menggunakan stopwatch. Untuk mengetahui berapa

banyak air yang telah mengalir dapat dilihat pada tabung ukur yang

telah terpasang pada alat uji.

9.

Setelah waktu telah dicatat, maka matikan pompa dan keluarkan karet

penyumbat agar air yang terdapat di penampang mengalir kembali ke

bak penampung.

10. Setelah air di penampang telah kosong kemudian hidupkan pompa dan

ulangi tahapan 6 hingga 9 untuk volume air 10 liter dan 15 liter.

11. Pada masing – masing volume air dilakukan percobaan sebanyak 3 kali

untuk menghindari terjadi kesalahan dalam percobaan.12. Setelah salah satu weir telah selesai dilakukan pengujian, maka

keluarkan weir dengan melepas kembali 4 buah baut yang ada dan

kemudian ganti dengan weir yang lainnya.

13.

Ulangi langkah 1 hingga 12 untuk ke sebelas weir yang lainnya.


5/18

V. TUGAS DAN PERTANYAAN

1. Apa fungsi takik pada percobaan weir ?

Fungsi takik pada percobaan ini adalah sebagai celah bagi air untuk

mengalir dan takik juga bisa berfungsi sebagai pengatur debit air yang

mengalir melalui weir .

2. Jelaskan aplikasi sistem weir !

Aplikasi dari sistem weir yang paling umum adalah pada bendungan.

Pada bendungan weir digunakan untuk membendung dan menahan

aliran dan weir juga bisa digunakan untuk mengatur debit dan juga

head aliran sehingga aliran tersebut bisa dimanfaatkan untuk berbagai

hal lainnya misalnya dimanfaatkan untuk memutar turbin pembangkit

listrik tenaga air.

3.

Mengapa pada percobaan ini digunakan bentuk takik yang berbeda-

beda?

Pada percobaan ini digunakan bentuk takik yang berbeda-beda karena

setiap takik memiliki karakteristik yang berbeda-beda, misalnya debitdan juga head yang dihasilkan oleh setiap bentuk takik juga berbeda-

beda antara yang satu dengan yang lainnya, maka dengan adanya

perbedaan-perbedaan itu praktikan bisa membandingkan dan

menganalisis dampak dari perbedaan-perbedaan tersebut.

VI. LEMBAR DATA, PERHITUNGAN DAN ANALISIS

VI.1 LEMBAR DATA(terlampir)


6/18


7/18


8/18


9/18


10/18

VI.2 PERHITUNGAN

VI.2.1 RUMUS-RUMUS

1.

Head (H)

H = tinggi aliran –

y [m]

2. Koefisien Discharge (Cd)

Cd = 0.61 + 0.08

3.

Debit Teoritis (Qt)

Weir segitiga : [m3/s]

Weir segiempat : [m3/s]

Weir trapesium :

[m3/s]

4. Debit Aktual (Qa)

[m3/s]

VI.2.2 CONTOH PERHITUNGAN

Pengujian Weir Segitiga (θ = 30˚, data ke-1)

1. Head (H)

H = 0.122 m – 0.077 m = 0.045 m


Cd = 0.61 + 0.08

3.

Debit Teoritis (Qt)

= 0.00018 m3/s


= 0.00026 m3/s

Pengujian Weir Segiempat (b = 4 cm, data ke-1)

1. Head (H)

H = 0.101 m –

0.078 m = 0.023 m


11/18


Cd = 0.61 + 0.08

3.

Debit Teoritis (Qt)

0.00026 m3/s


= 0.00035 m3/s

Pengujian Weir Trapesium (b = 6 cm, θ = 10˚, data ke-1)

1.

Head (H)

H = 0.105 m – 0.088 m = 0.017 m


Cd = 0.61 + 0.08

3. Debit Teoritis (Qt)

0.00025 m3/s


= 0.00034 m3/s

Pengujian Weir Trapesium (θ = 25˚, b = 4 cm, data ke-1)

1. Head (H)

H = 0.108 m – 0.092 m = 0.016 m


Cd = 0.61 + 0.08

3. Debit Teoritis (Qt)


12/18

0.00016 m3/s


= 0.00033 m3/s

VI.2.3 TABEL PERHITUNGAN

o Weir Segitiga

= 30°

V t Tinggi aliran y H Cd Qteoritis Qaktual

[m3] [s] [m] [m] [m] [m3/s] [m3/s]

0.005

18.92 0.122 0.077 0.045 0.65675 0.00018 0.00026

16.38 0.122 0.077 0.045 0.65675 0.00018 0.00031

17.52 0.122 0.077 0.045 0.65675 0.00018 0.00029

0.01

39.19 0.122 0.077 0.045 0.65675 0.00018 0.00026

37.67 0.122 0.077 0.045 0.65675 0.00018 0.00027

38.23 0.122 0.077 0.045 0.65675 0.00018 0.00026

0.015

67.57 0.122 0.077 0.045 0.65675 0.00018 0.00022

64.17 0.122 0.077 0.045 0.65675 0.00018 0.00023

64.74 0.122 0.077 0.045 0.65675 0.00018 0.00023

= 60°


[m3] [s] [m] [m] [m] [m3/s] [m3/s]

0.005

16.02 0.114 0.077 0.037 0.64844 0.00023 0.00031

16.61 0.114 0.077 0.037 0.64844 0.00023 0.0003

16.48 0.114 0.077 0.037 0.64844 0.00023 0.0003

0.01

35.19 0.114 0.077 0.037 0.64844 0.00023 0.00028

37.88 0.114 0.077 0.037 0.64844 0.00023 0.00026

37.73 0.114 0.077 0.037 0.64844 0.00023 0.00027

0.015

61.53 0.114 0.077 0.037 0.64844 0.00023 0.00024

63.7 0.114 0.077 0.037 0.64844 0.00023 0.00024

62.74 0.114 0.077 0.037 0.64844 0.00023 0.00024


13/18

o Weir Segiempat

b = 0.04 m


[m3] [s] [m] [m] [m] [m3/s] [m3/s]

0.005

14.43 0.101 0.078 0.023 0.63359 0.00026 0.00035

14.46 0.101 0.078 0.023 0.63359 0.00026 0.00035

14.98 0.101 0.078 0.023 0.63359 0.00026 0.00033

0.01

33.71 0.101 0.078 0.023 0.63359 0.00026 0.0003

33.72 0.101 0.078 0.023 0.63359 0.00026 0.0003

34.53 0.101 0.078 0.023 0.63359 0.00026 0.00029

0.015

58.01 0.101 0.078 0.023 0.63359 0.00026 0.00026

58.33 0.101 0.078 0.023 0.63359 0.00026 0.00026

58.78 0.101 0.078 0.023 0.63359 0.00026 0.00026

b = 0.06 m


[m3] [s] [m] [m] [m] [m3/s] [m3/s]

0.005

15.68 0.096 0.08 0.016 0.626 0.00022 0.00032

15.31 0.096 0.08 0.016 0.626 0.00022 0.00033

15.16 0.096 0.08 0.016 0.626 0.00022 0.00033

0.01

36.95 0.096 0.08 0.016 0.626 0.00022 0.00027

34.91 0.096 0.08 0.016 0.626 0.00022 0.00029

34.41 0.096 0.08 0.016 0.626 0.00022 0.00029

0.015

59.05 0.096 0.08 0.016 0.626 0.00022 0.00025

59.12 0.096 0.08 0.016 0.626 0.00022 0.00025

58.38 0.096 0.08 0.016 0.626 0.00022 0.00026


14/18

o Weir Trapesium

b = 0.06 m = 10°


[m3] [s] [m] [m] [m] [m3/s] [m3/s]

0.005

14.61 0.105 0.088 0.017 0.62545 0.00025 0.00034

16.36 0.105 0.088 0.017 0.62545 0.00025 0.00031

15.35 0.105 0.088 0.017 0.62545 0.00025 0.00033

0.01

34.24 0.105 0.088 0.017 0.62545 0.00025 0.00029

36.09 0.105 0.088 0.017 0.62545 0.00025 0.00028

35.62 0.105 0.088 0.017 0.62545 0.00025 0.00028

0.015

59.92 0.105 0.088 0.017 0.62545 0.00025 0.00025

60.98 0.105 0.088 0.017 0.62545 0.00025 0.00025

60.67 0.105 0.088 0.017 0.62545 0.00025 0.00025

b = 0.06 m = 20°


[m3] [s] [m] [m] [m] [m3/s] [m3/s]

0.005

16.81 0.105 0.09 0.015 0.62333 0.00021 0.0003

17.23 0.105 0.09 0.015 0.62333 0.00021 0.00029

16.27 0.105 0.09 0.015 0.62333 0.00021 0.00031

0.01

36.8 0.105 0.09 0.015 0.62333 0.00021 0.00027

36.55 0.105 0.09 0.015 0.62333 0.00021 0.0002736.41 0.105 0.09 0.015 0.62333 0.00021 0.00027

0.015

61.45 0.105 0.09 0.015 0.62333 0.00021 0.00024

62.2 0.105 0.09 0.015 0.62333 0.00021 0.00024

61.91 0.105 0.09 0.015 0.62333 0.00021 0.00024


15/18

o Weir Trapesium

= 25° b = 0.04 m


[m3] [s] [m] [m] [m] [m3/s] [m3/s]

0.005

15.03 0.108 0.092 0.016 0.62391 0.00016 0.00033

16.84 0.108 0.092 0.016 0.62391 0.00016 0.0003

16.13 0.108 0.092 0.016 0.62391 0.00016 0.00031

0.01

34.38 0.108 0.092 0.016 0.62391 0.00016 0.00029

36.09 0.108 0.092 0.016 0.62391 0.00016 0.00028

36.44 0.108 0.092 0.016 0.62391 0.00016 0.00027

0.015

59.72 0.108 0.092 0.016 0.62391 0.00016 0.00025

62.23 0.108 0.092 0.016 0.62391 0.00016 0.00024

61.45 0.108 0.092 0.016 0.62391 0.00016 0.00024

= 25° b = 0.06 m


[m3] [s] [m] [m] [m] [m3/s] [m3/s]

0.005

15.83 0.106 0.089 0.017 0.62528 0.00026 0.00032

14.77 0.106 0.089 0.017 0.62528 0.00026 0.00034

15.78 0.106 0.089 0.017 0.62528 0.00026 0.00032

0.01

36.9 0.106 0.089 0.017 0.62528 0.00026 0.00027

35.59 0.106 0.089 0.017 0.62528 0.00026 0.0002835.58 0.106 0.089 0.017 0.62528 0.00026 0.00028

0.015

61.63 0.106 0.089 0.017 0.62528 0.00026 0.00024

60.27 0.106 0.089 0.017 0.62528 0.00026 0.00025

60.97 0.106 0.089 0.017 0.62528 0.00026 0.00025


16/18

VI.3 ANALISIS

Pada percobaan weir ini digunakan delapan buah weir dengan

bentuk yang berbeda-beda, penggunaan weir yang berbeda-beda ini

dilakukan agar praktikan dapat membandingkan dan menganalisis

perbedaan karakteristik dari setiap bentuk weir karena setiap bentuk weir

akan menghasilkan debit dan juga head aliran yang berbeda-beda antara

bentuk weir yang satu dengan yang lainnya.

Misalnya pada percobaan weir segitiga, pada saat weir yang

digunakan adalah weir dengan sudut 30° dihasilkan head aliran sebesar 45

mm dan debit aliran sebesar 0,00018 m3/s sedangkan pada saat weir yang

digunakan adalah weir dengan sudut 60° dihasilkan head aliran sebesar 37

mm dan debit aliran sebesar 0,00023 m3/s.

Pada percobaan weir segiempat, pada saat weir yang digunakan

adalah weir dengan lebar 4 cm dihasilkan head aliran sebesar 23 mm dan

debit aliran sebesar 0,00026 m3/s sedangkan pada saat weir yang

digunakan adalah weir dengan lebar 6 cm dihasilkan head aliran sebesar

16 mm dan debit aliran sebesar 0,00022 m3/s.

Pada percobaan weir trapesium dengan mengganti variable berupa

sudut, pada saat weir yang digunakan adalah weir dengan lebar 6 cm dan

sudut 10° dihasilkan head aliran sebesar 17 mm dan debit aliran sebesar

0,00025 m3/s sedangkan pada saat weir yang digunakan adalah weir

dengan lebar 6 cm dan sudut 20° dihasilkan head aliran sebesar 15 mm

dan debit aliran sebesar 0,00016 m3/s.

Pada percobaan weir trapesium dengan mengganti variable berupa

lebar, pada saat weir yang digunakan adalah weir dengan lebar 4 cm dan

sudut 25° dihasilkan head aliran sebesar 16 mm dan debit aliran sebesar

0,00025 m3/s sedangkan pada saat weir yang digunakan adalah weir

dengan lebar 6 cm dan sudut 25° dihasilkan head aliran sebesar 17 mm

dan debit aliran sebesar 0,00026 m3/s.

Dari data diatas dan dari teori yang telah dipelajari, dapat

disimpulkan bahwa semakin luas atau besar takik pada weir yang

digunakan maka debit aliran yang dihasilkan akan semakin besar dan head


17/18

yang dihasilkan akan semakin rendah sebagai akibat dari besarnya debit

aliran yang mengalir, sedangkan semakin sempit atau kecil takik pada weir

yang digunakan maka debit aliran yang dihasilkan akan semakin rendah

dan head yang dihasilkan akan semakin tinggi sebagai akibat dari

rendahnya debit aliran yang mengalir.

Tetapi data dari percobaan yang telah dilakukan tidak sepenuhnya

mendukung teori yang ada dan perhitungan secara teoritis memiliki sedikit

perbedaan dengan keadaan aktual, hal-hal ini disebabkan oleh berbagai

faktor kesalahan, misalnya kesalahan dalam melakukan perhitungan,

kesalahan dalam melakukan pembulatan angka, dan juga kesalahan dalam

melakukan percobaan seperti kesalahan dalam melihat skala untuk

menentukan head , kesalahan karena ketidaktepatan waktu dalam menekan

stopwatch, kesalahan karena adanya kemungkinan kebocoran pada weir

yang digunakan, kesalahan karena aliran yang belum stabil selama

percobaan berlangsung, dan masih banyak lagi faktor-faktor kesalahan

yang menyebabkan kesalahan-kesalahan ini.

VII.

SIMPULAN

Setiap bentuk weir memiliki karakteristik yang berbeda-beda, misalnya

dalam hal debit dan head aliran yang dihasilkan oleh weir tersebut.

Semakin luas atau besar takik pada weir yang digunakan maka debit

aliran yang dihasilkan akan semakin besar dan head yang dihasilkan akan

semakin rendah sebagai akibat dari besarnya debit aliran yang mengalir.

Semakin sempit atau kecil takik pada weir yang digunakan maka debit

aliran yang dihasilkan akan semakin rendah dan head yang dihasilkanakan semakin tinggi sebagai akibat dari rendahnya debit aliran yang

mengalir.

VIII. DAFTAR PUSTAKA

[1] Munson, Bruce C. (2003). Mekanika Fluida. Jakarta: Erlangga.


18/18

IX. LAMPIRAN

Gambar 9.1. Bendungan air sebagai aplikasi sistem weir

Gambar 9.2. Bentuk-bentuk umum weir

Gambar 9.3. Bentuk-bentuk weir pada percobaan

Modul 4_Davin Kurniawan_2012041014.pdf

Documents

Transcript of Modul 4_Davin Kurniawan_2012041014.pdf