LAPORAN PRAKTIKUMHIRDROLIKA I IL2101MODUL IIIALAT UKUR DEBIT SALURAN TERTUTUP

NamaPraktikan: Hendra SusantoNIM : 15714003Kelompok/Shift: C/15.30-17.00TanggalPraktikum: 28 Oktober 2015TanggalPengumpulan: 11 November 2015PJ Modul: FianaFauzia Ratih WulansariAsisten yang Bertugas: Arlieza Raudhah

PROGRAM STUDI REKAYASA INFRASTRUKTUR LINGKUNGANFAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGANINSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG2015I. Tujuan1. Menentukan debit teoritis dari venturimeter & orificemeter2. Menentukan debit aktual dari venturimeter & orificemeter3. Menentukan koefisien disharge (Cd) dari venturimeter & orificemeter

II. Prinsip

Prinsip dasar praktikum ini adalah pertama ukur temperatur awal fluida saat percobaan awal. Kemudian aktifkan Hydraulic Bench, keluarkan udara yang ada di dalam piezometer dan posisi muka air ada di ketinggian 280 mm. Lalu pengukuran debit dilakukan dalam lima variasi, satu variasi dilakukan tiga kali percobaan dengan cara mengatur valve di Hydraulic Bench. Catat pembacaan muka air sebanyak tiga kali pembacaan yaitu hA, hB, hE, dan hF (A dan B ketinggian untuk venturimeter, E dan F ketinggian untuk orificemeter). Setiap percobaan dihitung berapa lama Hydraulic Bench kembali ke posisi seimbang dimana perhitungannya dimulai ketika Hydraulic Bench naik dan di beri beban sebesar 2,5 kg dan di akhiri ketika Hydraulic Bench naik kembali. Kemudian ukur temperatur akhir percobaan.

III. Teori Dasar

VENTURIMETER

Alat ini digunakan untuk mengukur laju aliran cairan. Untuk Venturi Meter inidapat dibagi 4 bagian utama yaitu : a. Bagian Inlet Bagian yang berbentuk lurus dengan diameter yang sama seperti diameter pipa atau cerobong aliran. Lubang tekanan awal ditempatkan pada bagian ini.

b. Inlet Cone Bagian yang berbentuk seperti kerucut, yang berfungsi untuk menaikkan tekanan fluida.

c. Throat (leher) Bagian tempat pengambilan beda tekanan akhir bagian ini berbentuk bulat datar. Hal ini dimaksudkan agar tidak mengurangi atau menambah kecepatan dari aliran yang keluar dari inlet cone. Pada Venturimeter ini fluida masuk melalui bagian inlet dan diteruskan ke bagian outlet cone. Pada bagian inlet ini ditempatkan titik pengambilan tekanan awal. Pada bagian inlet cone fluida akan mengalami penurunan tekanan yang disebabkan oleh bagian inlet cone yang berbentuk kerucut atau semakin mengecil kebagian throat. Kemudian fluida masuk kebagian throat inilah tempat-tempat. pengambilan tekanan akhir dimana throat ini berbentuk bulat datar. Lalu fluida akan melewati bagian akhir dari venturi meter yaitu outlet cone. Outlet cone ini berbentuk kerucut dimana bagian kecil berada pada throat, dan pada Outlet cone ini tekanan kembali normal. Jika aliran melalui venturi meter itu benar-benar tanpa gesekan, maka tekanan fluida yang meninggalkan meter tentulah sama persis dengan fluida yang memasuki meteran dan keberadaan meteran dalam jalur tersebut tidak akan menyebabkan kehilangan Tekanan yang bersifat permanen dalam tekanan.

Penurunan tekanan pada inlet cone akan dipulihkan dengan sempurna pada outlet cone. Gesekan tidak dapat ditiadakan dan juga kehilangan tekanan yang permanen dalam sebuah meteran yang dirancangan dengan tepat. Alat ukur venturi dimasukkan ke dalam aliran cairan, yang rapat massanya. Alat ini terdiri dari pipa seperti di tunjukkan pada gambar di bawah. Penampang pipa di bagian pinggir yang lebar adalah A1sedangkan penampang pipa di bagian penyempit adalah A2. perhatikan titik (1) dan (2) pada gambar. Di titik (1) kecepatan aliran adalah v1, luas penampang A1 ,sedangkan Di titik (2) kecepatan aliran adalah v2, luas penampang A2. Perbedaan ketinggian (1) dan (2) adalah sama dengan 0 atau h1=h2. Alat (pipa) dilengkapi pipa U yang diisi dengan cairan yang rapat massanya (misal air raksa).

Dari persamaan kontinuitas didapat AAvA = ABvBVA =

Dari persamaan BernoulliPA + v2 + ghA = PB + v2 + ghBDengan menggabungkan persamaan diatasVB = ( ) 0,5 Perhatikan bahwa fluida dalam pipa U dengan keadaan statis (tak bergerak). Aliran fluida hanya ada pada tabung utama dalam arah horizontal ke kanan. Maka dalam analisa hidrostatika di tabung U di dapatkan bahwa tekanan di titik P=tekanan di titik RDebit (laju volume aliran) di dapatkan sebagai berikutQteoritis = AB x VB TEORI IDEAL VENTURIMETERDimana A adalah area di venturi inlet, g = 9.783 m/s2 percepatan gravitasi, X adalah perbandingan area di venture inlet ke leher. (X = A/a). diameter venturi inlet adalah 26 mm dan diameter venturi neck adalah 16 mm. perbedaan tekanan, ditekankan sebagai perubahan elevasi. Ketika terjadi suatu efek seperti gesekan fluida dan turbulensi, karena hal tersebut maka jawaban yang ditemukan akan kurang tepat atau kurang akurat. Maka dibutuhkan factor koreksi yang disebut koefisien discharge.

ORIFICEMETEROrificemeter merupakan salah satu jenis alat ukur yang digunakan untuk mengukur laju aliran dalam pipa. Dibandingkan dengan alat ukur aliran yang lain seperti venturimeter dan nozzle meter, orificemeter merupakan alat ukur yang paling murah dan sederhana. Pemasangan orifice ini menimbulkan gangguan aliran. Hal ini mengakibatkan peningkatan kecepatan dan penurunan tekanan pada aliran fluida di dalamnya. Korelasi dari perubahan kecepatan dan tekanan memberikan cara untuk mengukur laju aliran tersebut. Debit (laju volume aliran) di dapatkan sebagai berikutQteoritis = AF x VF

Pada gambar di atas, tekanan di vena kontrakta lebih kecil dari tekanan di titik 1. Pertama disebabkan karena luas vena kontrakta lebih kecil dari lias mula-mula. A2 dinyatakan dengan :A2= C x A0, dimana C adalah koefisien kontraksi yang nilainya PB dan VB > VA maka persamaan tersebut dapat ditulisPA - PB = (vB2-vA2) . . . (1)

Persamaan KontinuitasAAvA = ABvBVA = . . . (2)

Masukkan persamaan (2) ke persamaan (1)PA - PB = (vB2-vA2)PA - PB = (vB2- ()2)PA - PB = vB2(1- () )VB = ( ) 0,5

Untuk debit besar, alat yang lebih bagus digunakan adalah orificemeter karena tekanannya besar jadi lebih akurat (perubahan nilai d lebih significant)

Grafik Qaktual Terhadap Qteoritis Pada Venturimeter

Grafik Qaktual Terhadap Qteoritis Pada Orificemeter

Dari grafik diatas untuk venturimeter persamaan linearnya adalah y = 1,0415x. Y adalah nilai Qaktual dan X= nilai Qteoritis. Berdasarkan persamaan linear y= mx + c dan m= 1,0415. Sehingga nilai Cd= m = 1,0415Untuk orificemeter persamaan linearnya adalah y = 0,4894x. Y adalah nilai Qaktual dan X= nilai Qteoritis. . Berdasarkan persamaan linear y= mx + c dan m= 0,4894. Sehingga nilai Cd= 0,4894Nilai Cd referensi adalah 0,5. Nilai Cd yang diperoleh dari alat venturimeter berbeda jauh dengan nilai referensi (1,0415 > 0,5) sedangkan nilai Cd yang diperoleh dari alat orificemeter sama dengan nilai referensi (0,49894 ~ 0,5). Dalam praktikum ini dapat terjadi kesalahan-kesalahan yaitu kesalahan pembacaan alat ukur, terjadi kebocoran pada alat hydraulic bench, waktu tidak diukur sesaat setelah lengan mulai bergerak ke atas sesaat setelah valve di bench dibuka. Hal ini mengakibatkan waktu menjadi tidak akurat. Kesalahan lain yang mungkin terjadi adalah pada saat pembacaan suhu air, suhu sudah terkontaminasi dengan suhu luar. Sehingga suhu yang terbaca di termometer pun tidak akurat.

Grafik Qaktual Terhadap Perbedaan Ketinggian Venturimeter

Grafik Qaktual Terhadap Perbedaan Ketinggian OrificemeterDari grafik diatas untuk venturimeter persamaan linearnya adalah y = 0,0011x0,5337. Berdasarkan persamaan y= axn dengan n adalah nilai koefisien Cd sehingga nilai Cd= 0,5337.Nilai galat= || x 100%= || x 100%= 6,74%Dari grafik diatas untuk orificemeter persamaan linearnya adalah y = 0,0004x0,0274. Berdasarkan persamaan y= axn dengan n adalah nilai koefisien Cd sehingga nilai Cd= 0,0274.Nilai galat= || x 100%= || x 100%= 1725%Nilai Cd referensi adalah 0,5. Nilai Cd yang diperoleh dari alat venturimeter sama dengan nilai referensi (0,5337 ~ 0,5), sedangkan nilai Cd yang diperoleh dari alat orificemeter berbeda jauh dengan nilai referensi (0,0274 < 0,5). Nilai galat yang diperoleh dari alat venturimeter jauh lebih kecil dibandingkan dengan nilai galat yang diperoleh dari alat orificemeter. Artinya tingkat kebenaran atau keakuratan menggunakan alat venturimeter lebih tinggi dibandingkan dengan alat orificemeter. Seharusnya alat venturimeter sama akuratnya dengan alat orificemeter. Hanya saja dalam praktikum ini dapat terjadi kesalahan-kesalahan yaitu kesalahan pembacaan alat ukur, terjadi kebocoran pada alat hydraulic bench, waktu tidak diukur sesaat setelah lengan mulai bergerak ke atas sesaat setelah valve di bench dibuka. Hal ini mengakibatkan waktu menjadi tidak akurat. Kesalahan lain yang mungkin terjadi adalah pada saat pembacaan suhu air, suhu sudah terkontaminasi dengan suhu luar. Sehingga suhu yang terbaca di termometer pun tidak akurat.Nilai Cd sebaiknya diperoleh dari nilai grafik karena dapat mewakili semua hasil percobaan yang telah dilakukan sehingga lebih akurat dan datanya dapat dipertanggungjawabkan.

Kelebihan Orificemeter Sederhana kontruksinya Mudah pembuatannya Harga murah Mudah dikalibrasi Mudah didapat/dibuat Ketelitiannya cukup baik Biaya pengadaannya awal : rendah ~ sedang Dapat digunakan di dalam cakupan luas (hampir semua phase fluida dan kondisi aliran). Strukturnya kokoh dan sederhanaKekurangan Orificemeter Rugi tekanan (pressure drop) : sedang ~ tinggi

KeuntunganVenturimeter Bila kalibrasi dan pemasangannya tepat, jenis venturimeter ini mempunyai ketelitian yang paling tinggi diantara semua alat pengukur aliran fluida yang berdasarkan beda tekanan (orifis dan Nosel aliran). Mempunyai penurunan tekanan yang lebih kecil pada kapasitas yang sama. Dapat pengukur debit aliran yang besar Jauh dari kemungkinan tersumbat kotoran. Rugi tekanan (pressure loss) permanan relatif rendah dari pada orifice atau flow nozzle Dapat digunakan untuk mengukur cairan yang mengandung endapan padatan (solids).

Kerugian Venturimeter Dari segi biaya, venturimeter lebih mahal harganya Sulit dalam pemasangan karena panjang Tidak tersedia pada ukuran pipa dibawah 6 inches.

VI. Aplikasi di Bidang RILUntuk menghitung besarnya kerugian debit yang dikeluarkan PDAM atas penghitungan debit secara teoretis. Karena pada kenyataannya, debit aktual selalu lebih kecil dari debit teoretis.Dalam permasalahan banjir, orificemeter diaplikasikan untuk mengontrol aliran bendungan banjir pada struktur sebuah bendungan plat orifice yang ditempatkan di seberang sungai. Dalam operasi normal, air mengalir melalui plat orifice sebagai lubang substansi bedar dari aliran normal cross. Ketika banjir naik laju aliran banjir keluar dari plat orifice yang kemudian hanya dapat melewati aliran yang ditentukan oleh dimensi fisik lubang tersebut. Arus ini kemudian muncul kembali di belakang belakang bendungan yang rendah dalam reservoir sementara, yang perlahan dibuang melalui mulut orifice ketika banjir reda.

Venturimeter digunakan dalam perusahaan air minum untuk menentukan debit air yang mengalir dalam pipa distribusi air.

VII. Kesimpulan1. Dari hasil percobaan yang telah dilakukan, nilai Qaktual dan Qteoritis venturimeter dan orificemeter dapat dilihat pada tabel dibawah ini

Q aktual (m3/s)Qteoritis Venturimeter(m3/s)Qteoritis Orificemeter (m3/s)

3,86 x 10-43,78 x 10-4 3,74 x 10-4

3,64 x 10-43,52 x 10-4 7,98 x 10-4

3,23 x 10-43,14 x 10-4 7,13 x 10-4

4,02 x 10-43,76 x 10-4 8,64 x 10-4

4,32 x 10-44,12 x 10-4 9,23 x 10-4

2. Nilai Cd yang diperoleh dari grafik Qaktual terhadap Qteoritis untuk venturimeter adalah 1,0415 dan untuk orificemeter adalah 0,4894. Dari grafik Qaktual terhadap perbedaan ketinggian Cd yang diperoleh untuk venturimeter adalah 0,5337 dan untuk orificemeter adalah 0,0274.

VIII. Daftar PustakaGiles, Ranald V. 1996. Seri Buku Schaum, Mekanika Fluida dan Hidraulika. Jakarta: Erlangga.http://energiterbarukanonline.blogspot.co.id/2012/11/flowmeter-adalah.html (diakses pada 04 November 2015. 05:33)