PRATIKUM HIDRAULIKA

PERCOBAAN VISUALISASI ALIRAN

          Pada percobaan visualisasi aliran ini, dilakukan lima jenis percobaan :

a.         Percobaan visualisasi aliran melalui ambang lebar dengan hulu vertikal

b.        Percobaan visualisasi aliran melalui ambang lebar dengan hulu bulat

c.         Percobaan visualisasi aliran melalui ambang tipis

d.        Percobaan visualisasi aliran melalui pintu sorong

e.         Percobaan visualisasi aliran bebas hambatan

7.1              Tujuan Umum

     Untuk mengamati profil muka air dengan berbagai bentuk hambatan.

7.2              Waktu & Tanggal Percobaan

Percobaan Visualisasi Aliran dilaksanakan pada hari Rabu tanggal 16 April 2014 pukul 14.15–18.15 WIB

7.3              Peralatan dan Bahan

            Peralatan dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah :

a.         Flume TFC;

b.        Hydraulic Bench (Armfield LTD, F1-10-A Serial No.W 1726-7 AL 6841);

c.         Kertas kalkir ukuran 20 x 100 cm , 5 lembar;

d.        Selotip;

e.         Stopwatch;

f.         Jenis hambatan : ambang lebar, ambang tipis, pintu sorong;

g.        Alat tulis;

h.        Air;

i.          Tailgate.

j.          Kain lap

k.        Point gauge

7.4              Ringkasan Teori

7.5              Langkah Kerja

a.         Slope diukur dengan perbandingan 1 : 150;

b.        Hambatan ditempatkan pada sekat di tengah flume (langkah ini tidak dilakukan untuk visualisasi aliran tanpa hambatan);

c.         Motor dihidupkan, ketinggian diatur hingga kedalaman yang diinginkan (head hulu = 13,5 cm) dan amati aliran;

d.        Tailgate ditempatkan dibagian hilir flume untuk mendapatkan loncatan air;

e.         Kertas kalkir dipasang pada dinding luar kaca flume, rekatkan dengan selotip;

f.         Plot pada kertas kalkir posisi dari hambatan (untuk visualisasi aliran tanpa hambatan tidak dilakukan) dan muka air. Hasil plotting aliran dapat dilihat pada lampiran;

g.        Volume dan waktu dicatat untuk penghitungan debit aliran.

Langkah dari poin b sampai f diulangi untuk setiap penggunaaan tailgate.

7.4              Analisa, Hasil Perhitungan dan Kesimpulan

Hasil analisis dan perhitungan berdasarkan data percobaan diperoleh seperti yang akan dibahas berikut :

7.4.1    Visualisasi aliran melalui mmbang lebar

7.4.1.1  Tujuan

Untuk mengamati profil muka air melalui hambatan ambang lebar hulu vertikal dan ambang lebar hulu bulat.

7.4.1.2  Analisa data hasil percobaan dan kesimpulan

1.        Plotting muka air untuk visualisasi aliran melalui hambatan ambang lebar dapat dilihat pada kertas kalkir.

2.        Data-data yang diperoleh :

a.         Lebar saluran (b)                        = 7,6 cm

b.        Tebal ambang lebar (t)                = 35  cm

c.         Syarat ambang lebar → t > 0,66 H

Ambang Lebar Hulu Vertikal

                          Gambar 7.2 Visualisasi Aliran melalui Ambang Lebar Hulu Vertikal

Slope               : 1:150

Head hulu       : 13,5 cm

Tailgate           : 5,5 cm

Tabel 7.1 Hasil Percobaan Visualisasi Aliran melalui Ambang Lebar Hulu Vertikal

Head Hulu (cm)	Volume V (liter)	Waktu t (detik )			Waktu rata-rata    t (detik)	Debit Q (L/dt)	Debit Rata-rata Q (L/dt)
		Run I	Run II	Run III
13,5	5	5,38	6,28	6,89	6,183	0,93	0,82
	5					0,80
	5					0,73

Kesimpulan :

Pada saat air mendekati ambang lebar di bagian hulu yang berbentuk siku, muka air menjadi turun, kemudian ketika air mengalir di atas hambatan ambang lebar, garis muka air mendekati datar. Ketika air mencapai bagian hilir ambang lebar yang berbentuk lengkungan, air mengalir dan jatuh mengikuti bentuk lengkung dari ambang lebar tersebut.

Ambang Lebar Hulu Bulat 

Gambar 7.3 Visualisasi Aliran melalui Ambang Lebar Hulu Bulat

Slope               : 1:150

                                 Head hulu       : 13,5cm

                                    Tailgate           : 4,5cm

Tabel 7.2 Hasil Percobaan Visualisasi Aliran melalui Ambang Lebar Hulu Bulat

Head Hulu (cm)	Volume V (liter)	Waktu t (detik )			Waktu rata-rata    t (detik)	Debit Q (L/dt)	Debit    Rata-rata Q (L/dt)
		Run I	Run II	Run III
13,5	5	5,65	6,42	6,70	6,257	0,89	0,807
	5					0,78
	5					0,75

Kesimpulan :

Profil muka air di hulu dan di atas hambatan untuk ambang lebar hulu bulat sama seperti profil muka air pada ambang lebar hulu vertikal. Namun ketika air mencapai bagian hilir ambang lebar yang berbentuk siku, air yang mengalir tidak bisa mengikuti bentuk dari hilir ambang lebar, sehingga air mengalir membentuk parabolis yang mengakibatkan terbentuknya rongga udara di antara hilir ambang lebar dan di daerah bawah aliran jatuhan air.

7.4.2        Visualisasi aliran melalui ambang tipis

7.4.2.1  Tujuan

            Untuk mengamati profil muka air melalui hambatan ambang tipis.

7.4.2.2   Analisa data dan hasil percobaan

1. Plotting muka air untuk visualisasi aliran melalui hambatan ambal tipis dapat dilihat pada kertas kalkir.
2. Data-data yang diperoleh :

a.       Lebar saluran (b)                     = 7,6 cm

b.      Tebal ambang tipis (t)             = 0,7 cm

c.       Syarat ambang tipis → t < 0,5 H 

Gambar 7.4 Visualisasi Aliran melalui Ambang Tipis

Slope               : 1:150

                        Head hulu       : 13,5 cm

                        Tailgate           : 3cm

Tabel 7.3 Hasil Percobaan Visualisasi Aliran melalui Ambang Tipis

Head Hulu (cm)	Volume V (liter)	Waktu t (detik )			Waktu rata-rata    t (detik)	Debit Q (L/dt)	Debit   Rata-rata Q (L/dt)
		Run I	Run II	Run III
13,5	5	8,02	8,22	8,4	8,213	0,62	0,61
	5					0,61
	5					0,6

Kesimpulan :

Pada aliran melalui ambang tipis, tinggi muka air di bagian hulu (dibelakang ambal tipis)  relatif sama, tapi aliran menjadi berubah cepat (rapidly varied flow) sewaktu melewati hambatan ambang tipis, karena kondisinya berupa terjunan.

7.4.3        Visualisasi aliran melalui pintu sorong

7.4.3.1 Tujuan

            Untuk mengamati profil muka air melalui hambatan pintu sorong.

7.4.3.2  Analisa data dan hasil percobaan

1.      Plotting muka air untuk visualisasi aliran melalui hambatan pintu sorong dapat dilihat pada kertas kalkir.

2.      Data-data yang diperoleh :

a. Lebar saluran (b)              = 7,0 cm

b. Tinggi tailgate                  = 6 cm

Gambar 7.5 Visualisasi Aliran melalui Pintu Sorong

Slope               : 1:150

                        Head hulu       : 13,5cm

                        Tailgate           : 5cm

Tabel 7.4 Hasil Percobaan Visualisasi Aliran melalui Pintu Sorong

Head Hulu (cm)	Volume V (liter)	Waktu t (detik )			Waktu rata-rata    t (detik)	Debit Q (L/dt)	Debit    Rata-rata Q (L/dt)
		Run I	Run II	Run III
13,5	5	5,40	5,56	5,59	5,52	0,93	0,91
	5					0,90
	5					0,89

Kesimpulan :

Pada aliran air melalui pintu sorong dengan bukaan 1cm dapat dilihat bahwa semakin tinggi head hulu maka semakin besar pula debit alirannya dan panjang loncat air juga semakin besar. Selain itu pada bagian hilir terbentuk olakan air yang terjadi sebelum muka air menjadi stabil kembali.

7.4.4        Visualisasi aliran tanpa hambatan ( bebas hambatan)

7.4.4.1 Tujuan

            Untuk mengamati profil muka air tanpa hambatan pada saluran terbuka.

Gambar 7.5 Visualisasi Aliran Bebas Hambatan

7.4.4.2  Analisa data dan hasil perhitungan

1. Plotting muka air untuk visualisasi aliran tanpa hambatan dapat dilihat pada kertas kalkir.
2. Data-data yang diperoleh :

Lebar saluran (b)    = 7,6 cm

Slope                      = 1:150

Head hulu              =13,5 cm

Tabel 7.5 Hasil Percobaan Visualisasi Aliran Tanpa Hambatan (Bebas Hambatan)

Head Hulu (cm)	Volume V (liter)	Waktu t (detik )			Waktu rata-rata    t (detik)	Debit Q (L/dt)	Debit    Rata-rata Q (L/dt)
		Run I	Run II	Run III
	5	7,12	7,20	7,38	7,23	0,70	0,69
	5					0,69
	5					0,68

Kesimpulan :

Pada aliran bebas hambatan, tinggi head hulu maksimum yang dapat dicapai adalah 3,6 cm. Hal ini dikarenakan adanya kecepatan awal yang diberikan oleh alat (flume) dan terdapatnya terjunan pada bagian hilir sehingga air tidak mengalir secara alami (tidak dipengaruhi percepatan gravitasi) dan terjadi perbedaan tinggi muka air di hulu dan hilir, di mana tinggi muka air di hulu lebih besar daripada di hilir.