KARAKTERISTIK LAJU ALIR MELALUI WEIR SEGITIGA

(FLOW 2)

1.      Tujuan Percobaan

Mendemonstrasikan karakteristik laju alir yang melalui weir berbentuk segitiga

2.      Alat dan Bahan yang digunakan

Alat :

        Flowmeter

        Orifice meter

        Venturimeer

        Weir segitiga

        Vernier heigh gauge

        Stopwatch

Bahan :

        Air

3.      Dasar Teori

Pengukuran aliran pada saluran terbuka dilakukan dengan menggunakan weir.Weir

adalah sebuah obstruksi yang dilalui cairan di dalam sebuah aliran terbuka. Weir merupakan dam

penahan dimana cairan ditampung ke dalamnya dan cairan dalam weir merupakan laju aliran.

Istilah beda permukaan bending biasanya diartikan tinggi cairan diatas ambang bendungan tepat

di hulu dimana pengisian bending diberi tanda “H” yang dinyatakan dalam meter.

Weir mempunyai bentuk bermacam-macam yaitu segiempat (rectangular), segitiga ( V-

notch) dan trapesium (cipoletti). Weir segiempat merupakan salah satu bentuk weir yang sudah

lama digunakan karena bentuknya sederhana, konstruksinya mudah dan akurat. Weir trapesium

merupakan benutuk weir yang cukup banyak digunakan. Aliran fluida proposional dengan lebar

dibawah cekungan weir trapesium. Weir segitiga mempunyai jangkauan kapasitas yang lebih

besar dan praktis dibandingkan dengan bentuk weir lainnya.

Kalau sudut dari weir segitiga sama dengan Ѳ, seperti ditunjukan pada gambar dibawah

ini.

Prinsip kerjanya adalah pengukuran aliran pada saluran terbuka menggunakan weir

(bendungan) dilengakpi dengan Vernier Height Gauge (pengukur perubahan ketinggian ) yang

mempunyai suatu scale line (garis pembacaan). Mula – mula posisi ujung Vernier Height Gauge

tepat diatas permukaan aliran fluida dan scale line – nya menunjukkan angka nol. Ketika aliran

suatu fluida melalui weir mengalami peningkatan laju, maka ketinggian dari fluida tersebut

meningkat. Ketinggian dari fluida akan terbaca pada Vernier Height Gauge sehingga laju alir

dari suatu fluida sebanding dengan ketinggian dari Vernier Height Gauge dengan beberapa faktor

pembanding seperti kemiringan bukaan weir dan panjang puncak weir.

Weir hanya dapat digunakan apabila liquida mengalir dalam channel terbuka, tidak dapat

digunakan untuk liquida dalam pipa. Perhitungan pada aliran terbuka lebih rumit dari pada aliran

dalam pipa dikarenakan:

         Bentuk penampang yang tidak teratur (terutama sungai)

         Sulit menentukan kekasaran (sungai berbatu sedangkan pipa tembaga licin)

         Kesulitan pengumpulan data di lapangan.

Mengukuran debit dengan perbedaan ketinggian

Q = Laju alir

C = koefisien discharge

θ = Besarnya sudut vee – notch

H = tinggi head diatas cekung vee – notch

Venturi meter dapat dipakai untuk mengukur laju aliran fluida, misalnya menghitung laju

aliran air atau minyak yang mengalir melalui pipa. Venturimeter digunakan sebagai pengukur

volume fluida misalkan minyak yang mengalir tiap detik. Venturimeter adalah sebuah alat yang

bernama pipa venturi. Pipa venturi merupakan sebuah pipa yang memiliki penampang bagian

tengahnya lebih sempit dan diletakkan mendatar dengan dilengkapi dengan pipa pengendali

untuk mengetahui permukaan air yang ada sehingga besarnya tekanan dapat diperhitungkan.

Dalam pipa venturi ini luas penampang pipa bagian tepi memiliki penampang yang lebih luas

daripada bagian tengahnya atau diameter pipa bagian tepi lebih besar daripada bagian tengahnya.

Zat cair dialirkan melalui pipa yang penampangnya lebih besar lalu akan mengalir melalui pipa

yang memiliki penampang yang lebi sempit, dengan demikian, maka akan terjadi perubahan

kecepatan.

Bendungan atau dam adalah konstruksi yang dibangun untuk menahan laju air menjadi

waduk, danau, atau tempat rekreasi. Seringkali bendungan juga digunakan untuk mengalirkan air

ke sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Air. Kebanyakan dam juga memiliki bagian yang disebut

pintu air untuk membuang air yang tidak diinginkan secara bertahap atau berkelanjutan.

Kementerian Pekerjaan Umum Indonesia mendefinisikan bendungan sebagai "bangunan yang

berupa tanah, batu, beton, atau pasangan batu yang dibangun selain untuk menahan dan

menampung air, dapat juga dibangun untuk menampung limbah tambang atau lumpur."

Bendungan (dam) dan bendung (weir) sebenarnya merupakan struktur yang berbeda. Bendung

(weir) adalah struktur bendungan berkepala rendah (lowhead dam), yang berfungsi untuk

menaikkan muka air, biasanya terdapat di sungai. Air sungai yang permukaannya dinaikkan akan

melimpas melalui puncak / mercu bendung (overflow). Dapat digunakan sebagai pengukur

kecepatan aliran air di saluran / sungai dan bisa juga sebagai penggerak pengilingan tradisional

di negara-negara Eropa. Di negara dengan sungai yang cukup besar dan deras alirannya,

serangkaian bendung dapat dioperasikan membentuk suatu sistem transportasi air. Di Indonesia,

bendung dapat digunakan untuk irigasi bila misalnya muka air sungai lebih rendah dari muka

tanah yang akan diairi. Bendungan itu bukan hanya sekedar sebuah tembok besar saja, tetepi juga

terdiri dari beberapa bagian, yaitu :

1. Badan bendungan yang berfungsi sebagai penghalang/penahan air.

2. Pondasi yang berfungsi untuk menjaga kokohnya bendungan.

3. Pintu air yang berfungsi untuk mengatur, membuka dan menutup aliran air di saluran baik

yang terbuka maupun tertutup.

4. Bangunan pelimpah yang berfungsi untuk mengalirkan air banjir yang masuk ke dalam

waduk agar tidak membahayakan keamanan bendungan.

5. Kanal yang berfungsi menampung limpahan air ketika curah hujan tinggi.

6. Reservoir yang berfungsi untuk menampung/menerima limpahan air dari bendungan.

Dan masih banyak bagian-bagian lainnya yang mempunyai peranan dan fungsi yang berbeda-

beda.;

4.      Prosedur Kerja

  Memasang piringan weir pada tempatnya dibagian ujung saluran air, kemudian aliran air hingga

air melalui channel dan keluar melalui bagian atas weir.

  Memperkecil laju aliran air hingga air mengalir tepat diatas permukaan cekungan segitiga weir.

Meletakkan VERNIER HEIGHT GAUGE di tengah – tengah antara pipa discharge dan piringan

weir.

  Untuk ketinggian air pada saat itu dengan VERNIER HEIGHT GAUGE, titik ini adalah titik nol.

Mencatat laju alirannya. Menaikkan verneir setinggi 10 mm, kemudian atur katup control

sehingga aliran air tepat berada 10 mm dari datum semula. Mencatat laju aliran yang terjadi

menggunakan tanki volumetric. Mengulangi percobaan untuk tiap kenaikkan 5 mm hingga

kenaikkan maksimum, catat laju alir pada tiap ketinggian.

  Menganalisis data hasil percobaan.

 

5.      Data Pengamatan

No. Jenis Tabung H(mm) Volume (L) Waktu(detik)

1

Orifice

10 5 240

2 15 5 130.42

3 20 5 32.48

4 25 5 23.47

5 30 5 14.04

1

Venturi

10 5 204.48

2 15 5 113.78

3 20 5 67.67

4 25 5 40.60

5 30 5 24.35

6.      Perhitungan

Tanpa perbedaan permukaan

a)      Tabung Orifice

(1)   Q = = = 0.02 l/s = 0.02 dm3/s

(2)   Q = = = 0.038 l/s = 0.038 dm3/s

(3)   Q = = = 0.154 l/s = 0.154 dm3/s

(4)   Q = = = 0.213 l/s = 0.213 dm3/s

(5)   Q = = = 0.356 l/s = 0.356 dm3/s

b)      Tabung venturi

(1)   Q = = = 0.024 l/s = 0.024 dm3/s

(2)   Q = = = 0.0439 l/s = 0.0439 dm3/s

(3)   Q = = = 0.0738 l/s = 0.0738 dm3/s

(4)   Q = = = 0.123 l/s = 0.123 dm3/s

(5)   Q = = = 0.20 l/s = 0.20 dm3/s

Perbandingan laju alir

Laju Alir

(Q)

Tanpa Perbedaan PermukaanDengan Perbedaan

Permukaan

Tabung OriffisTabung

Venturi

Tabung Oriffis & Tabung

Venturi

1 0.02 0.024 0.0115

2 0.038 0.0439 0.0318

3 0.154 0.0738 0.065414

4 0.213 0.123 0.1142

5 0.356 0.20 0.18

7.      Analisa

Berdasarkan percobaan yang telah diamati dapat disimpulkan bahwa percobaan mengenai

Flowmeter , untuk mengukur laju alir dapat digunakan dua tabung yaitu tabung orifice dan

venturi Berdasarkan pengamatan yang digunakan pada perhitungan untuk menggunakan weir

segitiga ialah menggunakan ketinggian bukan berdasarkan tekanannya sehingga ketinggiannya

berpengaruh pada laju alir dalam suatu fluida.

Laju alir pada percobaan flowmeter menggunakan weir segitiga ialah menggunakan

perbedaan permukaan dan tanpa perbedaan permukaan. Dari hasil pengamatan didapatkan laju

alir tabung orifice tanpa perbedaan permukaan adalah 0.02 dm3/s , 0.038 dm3/s , 0.154 dm3/s ,

0.213 dm3/s , 0.356 dm3/s sedangkan dari tabung venturi nya adalah 0.024 dm3/s , 0.0439 dm3/s ,

0.0738 dm3/s , 0.123 dm3/s , dan 0.20 dm3/s . Jika dengan perbedaan permukaan tabung orifice

dan venturi adalah 0.0115 dm3/s , 0.0318 dm3/s , 0.065414 dm3/s , 0.1142 dm3/s , dan 0.18 dm3/s.

8.      Kesimpulan

Dari percobaan yang telah diamati dapat disimpulkan bahwa :

a.       Flowmeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur debit suatu fluida yang menggunakan

dua tabung yaitu tabung orifice dan tabung venturi yang menggunakan weir segitiga melalui

perbedaan permukaan

b.      Berdasarkan hasil pengamatan semakin besar ketinggiannya akan semakin berkurang waktunya

dengan volume yang tetap