Bab II - Pintu Sorong

Modul II Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika

Kelompok II Jurusan Teknik SipilUniversitas Gunadarma

21

MODUL IIPINTU SORONG DAN AIR LONCAT

(SLUICE GATE AND HYDRAULIC JUMP)

2.1 PENDAHULUANPintu sorong adalah sekat yang dapat diatur bukaannya. Aliran setelah

melewati pintu sorong mengalami perubahan kondisi dari subkritis menjadisuperkritis. Ditempat lebih hilir lagi terjadi peristiwa yang dinamakan hydraulicjump (lompatan hidrolis). Secara fisik pintu sorong dapat digambarkan sebagaiberikut:

Gambar 2.1 Profil Aliran pada Pintu Sorong dan Air Loncat

2.2 TUJUAN PERCOBAANTujuan dilakukan percobaan ini adalah:

1. Mempelajari sifat aliran yang melalui pintu sorong.2. Menentukan koefisien kecepatan dan koefisien kontraksi.3. Menentukan gaya-gaya yang bekerja pada pintu sorong Fg dan Fh.4. Mengamati profil aliran air loncat.5. Menghitung besarnya kehilangan energi akibat air loncat.6. Menghitung kedalaman kritis dan energi minimum.



22

2.3 ALAT-ALAT YANG DIGUNAKANAlat-alat yang digunakan pada percobaan ini adalah sebagai berikut:

Gambar 2.2Model Saluran Tebuka untuk Percobaan Pintu Sorong

2.4 TEORI DASAR DAN RUMUS2.4.1 Debit Aliran (Q)

Dengan menerapkan prinsip kekekalan energi, impulsmomentum dankontinuitas (kekekalan massa), serta dengan asumsi terjadi kehilangan energi,dapat diterapkan persamaan Bernoulli untuk menghitung besar debitberdasarkan tinggi muka air sebelum dan pada kontraksi.

Besarnya debit aliran (Q) dapat diperoleh dengan menggunakan rumus:

)det/().(.81,171 321

ikcmhQ (2.1)Dimana:

cmd 15,31 3/00,1 cmgrair

cmd 00,22 3/60,13 cmgrhg

2det/81,2 ikmg



23

2.4.2 Debit Aktual pada Pintu Sorong

Gambar 2.3 Profil Aliran pada Pintu Sorong

Besarnya debit teori (Bernoulli)

10

101 2

YYYgYbYQr

(2.2)Dengan memasukkan harga koefisien kecepatan (Cv) dan koefisien

kontraksi (Cc) ke dalam persamaan (2.2) maka dapat diperoleh Debit Aktual(Qa)

12 dan ac v

r

QYC CY Q

1

2

0

0

00

YYC

gYCbCQg

va

(2.3)Dimana:g = Pecepatan gravitasi = 9,81 m/detikb = Lebar saluran = 9,7 cm



24

2.4.3 Gaya yang Bekerja pada Pintu Sorong

Gambar 2.4 Distribusi Gaya yang Bekerja pada Pintu

Gaya dorong yang bekerja pada pintu sorong akibat tekanan hidrostatisdapat dihitung dengan menggunakan rumus:

20 )(5.0 gYYgFh (2.4)

gYYh 0Sedangkan gaya dorong lainnya yang bekerja pada pintu sorong dapat

dihitung dengan rumus:

01

12

221

021 1*

*1****5.0 2 yy

ybQ

yyygFg

(2.5)Dimana:g = Percepatan gravitasi = 9,81 m/detikb = Lebar saluran = 9,7 cm

2.4.4 Air Loncat (Hydraulic Jump)1. Bilangan Froude

ygvFr * (2.6)

Dimana:v = Kecepatan alirany = Tinggi aliran



25

2. Kedalaman di hulu (Ya) dan hilir (Yb) air loncat memiliki hubungansebagai berikut:

1*81*21 2aag FrYY

(2.7)Dimana: aFr = Bilangan froude di hulu air loncat (titik a)

3. Energi yang hilang akibat adanya air loncat:

ba

agyy

yyh **43

(2.8)4. Kedalaman kritis (Yc) dan energi minimum (Eminimum):

31

22 )..2/ bgQYc (2.9)

mininum32 cE y (2.10)

2.5 PROSEDUR PERCOBAAN2.5.1 Prosedur dengan Debit Tetap

1. Alat dikalibrasikan dahulu pada titik nol terhadap dasar saluran.2. Alirkan air dengan debit tertentu yang memungkinkan terjadinya

jenis aliran yang diinginkan.3. Atur kedudukan pintu sorong. Tentukan kira-kira pada interval

berapa profil air loncat masih cukup baik.4. Setelah aliran stabil, ukur dan catat Yo, Yg, Y1, Y2, Ya, Xa, Yb dan Xb

Dimana: Yo = Tinggi muka air di hulu pintu sorong. Yg = Tinggi bukaan pintu sorong terhadap dasar saluran. Y1= Tinggi muka air terendah di hilir pintu sorong. Y2= Tinggi muka air tertinggi di hilir pintu sorong. Ya = Tinggi muka air tepat sebelum air loncat . Yb = Tinggi muka air tepat setelah air loncat. Xa = Kedudukan horizontal titik Ya dari titik nol saluran.



26

Xb = Kedudukan horizontal titik Yb dari titik nol saluran.5. Percobaan dilakukan 4 kali dengan mengubah kedudukan pintu

sorong.

2.5.2 Prosedur dengan Debit Berubah1. Tentukan kedudukan pintu sorong terhadap dasar saluran (Yg tetap).2. Alirkan air dengan debit minimum yang memungkinkan terjadinya

aliran yang diinginkan.3. Setelah aliran stabil, ukur dan catat Yo, Yg, Y1, Ya, Xa, Yb dan Xb.4. Percobaan dilakukan 4 kali dengan mengubah debit aliran.

2.6 PROSEDUR PERHITUNGAN2.6.1 Gaya yang Bekerja pada Pintu Sorong

1. Hitung besarnya debit yang mengalir (Q). Gunakan rumus 2.12. Hitung koefisien kontraksi (Cc)3. Hitung koefisien kecepatan (Cv)4. Hitung Fg dan Fh. Gunakan rumus 2.4 dan 2.5

Contoh Perhitungan Debit Tetap, Yg Berubaha. Perhitungan Debit (Qa)

Data-data :b = 9,70 cmH1 = 4,00 cmH2 = 11,00 cmKoreksi = 2,40 cmh = H1 H2 koreksi

= 11,00 4,00 2,40= 4,60 cm

Maka dapat dihitung :Qa = 171,808..(h)1/2

= 171,808.3,14.(4,60) 1/2



27

= 1157,05 cm3/s

b. Perhitungan Debit Teoritis (Qt)Data-data :b = 9,70 cmg = 981,00 cmY1 = 0,70 cmY0 = 16,60 cmMaka dapat dihitung :

Qt = 1 010

. 2. .1

bY g YYY

= 9,70.0,70 2.981,00.16,600,70 116,60

= 1200,34 cm3/s

c. Perhitungan Koefisien Kontraksi (Cc)Data-data :Y 1 = 0,70 cmY 2 = 5,90 cmMaka dapat dihitung :Cc = 1

2

YY

= 0,705,90= 0,12

d. Perhitungan Koefisien Kecepatan (Cv)Data-data :Qa = 1157,05 cm3/s



28

Qt = 1200,34 cm3/sMaka dapat dihitung :Cv = a

t

QQ

=

= 0,96

e. Perhitungan FgData-data :g = 981,00 cm2/sY1 = 0,70 cmY0 = 16,60 cmQa = 1157,05 cm3/sb = 9,70 cmMaka dapat dihitung :

Fg =2 2

2 0 11 2 2

1 1 0

.0.5. . . . 1 1.Y YQg Y Y b Y Y

=2 2

22 2

16,60 1.1157,05 0,700,5.1.981,00.0,70 . 1 10,70 9,70 .0,70 16,60

= 134921,84 19469,35= 115452,49 gr.cm/s

f. Perhitungan FhData-data :Y0 = 16,60 cmYg = 0,80 cmg = 981,00 cm2/sMaka dapat dihitung :Fh = 0,5.p.g.(Y0 - Yg)2

= 0,5.1.981,00.(16,60 - 0,8)2



29

= 122448,42 gr.cm/s

g. Perhitungan Yg/YoData-data :Yg = 0,80 cmYo = 16,60 cmMaka dapat dihitung :

0

gYY =

0,8016,60 = 0,05

h. Perhitungan Fg/FhFg = 115452,49 gr.cm/sFh = 122448,42 gr.cm/sMaka dapat dihitung :

g

h

FF = = 0,94

Contoh Perhitungan Debit Berubah, Yg Tetapa. Perhitungan Debit (Qa)

Data-data :b = 9,70 cmH1 = 5,50 cmH2 = 9,00 cmKoreksi = 2,40 cmh = H2 - H1 koreksi

= 9,00 5,50 2,40=1,10 cm


= 171,808.3,14.(1,10)1/2= 565,81 cm3/s



30

b. Perhitungan Debit Teoritis (Qt)Data-data :b = 9,70 cmg = 981,00 cm2/sY1 = 0,80 cmY0 = 8,00 cmMaka dapat dihitung :

Qt = 1 010

. 2. .1

bY g YYY

= 9,70.0,80 2.981,00.8,000,80 18,00

= 926,96 cm3/s

c. Perhitungan Koefisien Kontraksi (Cc)Data-data :Y 1 = 0,80 cmY g = 1,00 cmMaka dapat dihitung :Cc = 1

g

YY

= 0,801,00= 0,80

d. Perhitungan Koefisien Kecepatan (Cv)Data-data :Qa = 565,81 cm3/sQt = 926,96 cm3/s



31

Maka dapat dihitung :Cv = a

t

QQ

=

= 0,61

e. Perhitungan FgData-data :g = 981,00 cm2/sY1 = 0,80 cmY0 = 8,00 cmQa = 565,81 cm3/sb = 9,70 cmMaka dapat dihitung :

Fg =2 2

2 0 11 2 2

1 1 0

.0.5. . . . 1 1.Y YQg Y Y b Y Y

=2 2

22 2

8,00 1.565,81 0,800,5.1.981,00.0,80 . 1 10,80 9,70 .0,80 8,00

= 31178,10 3927,81= 27250,29 gr.cm/s

f. Perhitungan FhData-data :Y0 = 8,00 cmYg = 1,00 cmg = 981,00 cm2/sMaka dapat dihitung :Fh = 0,5.p.g.(Y0 - Yg)2

= 0,5.1.981,00.(8,00 1,00)2= 24034,50 gr.cm/s



32

g. Perhitungan Yg/YoData-data :Yg = 1,00 cmYo = 8,00 cmMaka dapat dihitung :

0

gYY = 00,8

00,1 = 0,13

h. Perhitungan Fg/FhFg = 27250,29 gr.cm/sFh = 24034,50 gr.cm/sMaka dapat dihitung :

g

h

FF = = 1,13

2.6.2 Air Loncat1. Hitung besarnya debit yang mengalir (Q). Gunakan rumus 2.12. Hitung bilangan Froude pada bagian hulu air loncat (Fra). Gunakan

rumus 2.63. Hitung Yb/Ya teoritis. Gunakan rumus 2.74. Hitung kehilangan energi (h). Gunakan rumus 2.85. Hitung kedalaman kritis (Yc) dan energi minimum (Eminimum).

Gunakan rumus 2.9 dan rumus 2.10

Contoh Perhitungan Debit Tetap, Yg Berubaha. Perhitungan Debit (Qa)

Data-data :b = 9,70 cmH1 = 4,00 cmH2 = 11,00 cmKoreksi = 2,40 cm



33

h = H1 H2 koreksi= 11,00 4,00 2,40= 4,60 cm


= 171,808.3,14.(4,60) 1/2= 1157,05 cm3/s

b. Perhitungan FaData-data :Qa = 1157,05 cm3/sb = 9,70 cmg = 981 cmYa = 1,30 cmMaka dapat dihitung :Fa =

aaaYgYb

Q..

=

= 2,57

c. Perhitungan Yb/Ya (ukur)Data-data :Ya = 1,30 cmYb = 3,40 cmMaka dapat dihitung :

ab

YY =

= 2.62 cm



34

d. Perhitungan Yb/Ya (teori)Data-data :Ya = 1,30 cmYb = 3,40 cmMaka dapat dihitung :

YaYb

= 1812

1 2

Fa

== 2.67

e. Perhitungan HData-data :Ya = 1,30 cmYb = 3,40 cmMaka dapat dihitung :

H =

YbYaYaYb

43

=

= 0,52

f. Perhitungan YcData-data :Qa = 1157,05 cm3/sb = 9,70 cmg = 981 cmMaka dapat dihitung :

Yc = 31

22

..2

bgQa



35

=

22

70,9.981.205,1157

= 1,94

g. Perhitungan EmData-data :Yc = 1,94 cmMaka dapat dihitung :Em = Yc2

3

= 94,1.23

= 2,90

h. Perhitungan L/YbData-data :L = 9,00Yb = 3,40Maka dapat dihitung :

YbL

= 40,300,9

= 2,65

Contoh Perhitungan Debit Berubah, Yg Tetapa. Perhitungan Debit (Qa)

Data-data :b = 9,70 cmH1 = 5,50 cmH2 = 9,00 cmKoreksi = 2,40 cm



36

h = H2 - H1 koreksi= 9,00 5,50 2,40=1,10 cm


= 171,808.3,14.(1,10)1/2= 565,81 cm3/s

b. Perhitungan FaData-data :Qa = 565,81 cm3/sb = 9,70 cmg = 981 cm/s2Ya = 1,30 cmMaka dapat dihitung :Fa =

aa YgYbQa

..

= 30,1.98130,1.70,981,565

= 1,26c. Perhitungan Yb/Ya (ukur)

Data-data :Ya = 1,30 cmYb = 3,00 cmMaka dapat dihitung :

ab

YY =

= 2.31 cm

d. Perhitungan Yb/Ya (teori)Data-data :Ya = 1,30 cm



37

Yb = 3,00 cmMaka dapat dihitung :

YaYb

= 1812

1 2

Fa

== 0,85

e. Perhitungan HData-data :Ya = 1,30 cmYb = 3,00 cmMaka dapat dihitung :

H =

YbYaYaYb

43

=

= 0,31

f. Perhitungan YcData-data :Qa = 565,81cm3/sb = 9,70 cmg = 981 cm/s2Maka dapat dihitung :

Yc = 31

22

..2

bgQa

= 31

22

)70,9.(981.2)81,565(

= 1,20



38

g. Perhitungan EmData-data :Yc = 1,20Maka dapat dihitung :Em = 2

3 Yc

= 23 .1,20

= 1,80

h. Perhitungan L/YbData-data :L = 8,00 cmYb = 3,00 cmMaka dapat dihitung :

YbL = 00,3

00,8

= 2,67

Tabel Data dan Perhitunganuntuk Percobaan dengan Debit Tetap, Yg Berubah

Data-Data:b = 9,70 cmh = H2 H1 Koreksi

= 11,00 4,00 2,40= 4,60 cm

g = 981 cm/s2



39

Tabel 2.1 Data Pintu Sorong dan Air Loncat Debit Tetap, Yg BerubahNo. Pintu Sorong (cm) Air Loncat (cm)Yg Y0 Y1 Y2 Xa Ya Xb Yb1 0,80 16,60 0,70 5,90 141,00 1,30 150,00 3,402 1,00 12,60 0,80 5,80 129,00 1,60 133,00 3,503 1,20 10,30 0,90 5,80 119,50 1,60 129,00 3,804 1,40 8,80 1,00 5,70 108,00 1,60 117,70 3,005 1,60 6,80 1,20 5,60 90,40 1,70 97,00 2,80

Tabel 2.2 Perhitungan Pintu Sorong dengan Debit Tetap, Yg Berubah

No. Qa(cm3/s)Qt(cm3/s) Cc Cv

Fg(gr,cm/s)Fh(gr,cm/s) Yg/Y0 Fg/Fh

1 1157,05 1200,34 0,12 0,96 115452,49 122448,42 0,05 0,942 1157,05 1183,12 0,14 0,98 60901,43 66001,68 0,08 0,923 1157,05 1190,12 0,16 0,97 37211,76 40618,31 0,12 0,924 1157,05 1207,79 0,18 0,96 24882,16 26859,78 0,16 0,935 1157,05 1239,56 0,21 0,93 12209,71 13263,12 0,24 0,92

Tabel 2.3 Perhitungan Air Loncat dengan Debit Tetap, Yg Berubah

No. Qa(cm3/s) FaYb/Ya(Ukur)

Yb/Ya(Teori) H(cm)

Yc(cm)Em(cm) L/Yb

1 1157,05 2,57 2,62 2,67 0,52 1,94 2,90 2,652 1157,05 1,88 2,19 1,71 0,31 1,94 2,90 1,143 1157,05 1,88 2,38 1,71 0,44 1,94 2,90 2,504 1157,05 1,88 1,88 1,71 0,14 1,94 2,90 3,235 1157,05 1,72 1,65 1,48 0,07 1,94 2,90 2,36

Tabel Data dan Perhitunganuntuk Percobaan dengan Debit Berubah, Yg Tetap

Data-Data:b = 9,70 cmg = 981 cm2/s2



40

Tabel 2.4 Data Pintu Sorong dan Air Loncat Debit Berubah, Yg TetapNo. H1 H2 Pintu Sorong (cm) Air Loncat (cm)Yg Y0 Y1 Y2 Xa Ya Xb Yb1 5,50 9,00 1,00 8,00 0,80 6,00 87,00 1,30 95,00 3,002 5,00 9,70 1,00 9,00 0,80 5,80 95,80 1,50 105,50 3,203 4,80 10,00 1,00 9,50 0,90 5,90 105,00 1,70 116,00 3,504 4,50 10,30 1,00 10,50 0,90 5,90 111,00 1,70 121,50 3,605 3,60 10,80 1,00 11,40 0,90 6,00 125,00 1,80 138,00 3,806 2,80 10,60 1,00 13,00 0,90 6,20 135,00 2,00 247,00 4,30

Tabel 2.5 Perhitungan Pintu Sorong dengan Debit Berubah, Yg TetapNo. Qa(cm3/s)

Qt(cm3/s) Cc CvFg(gr,cm/s)

Fh(gr,cm/s) Yg/Y0 Fg/Fh1 565,81 926,96 0,8 0,61 27250,29 24034,50 0,13 1,132 818,16 988,19 0,8 0,83 31314,22 31392,00 0,11 1,003 902,72 1139,12 0,9 0,79 35158,82 35438,63 0,11 0,994 994,75 1202,54 0,9 0,83 42996,64 44267,63 0,10 0,975 1181,94 1256,94 0,9 0,94 48153,60 53052,48 0,09 0,916 1253,63 1348,34 0,9 0,93 65223,08 70632,00 0,08 0,92

Tabel 2.6 Perhitungan Air Loncat dengan Debit Berubah, Yg Tetap

No. Qa(cm3/s) FaYb/Ya(Ukur)

Yb/Ya(Teori) H(cm)

Yc(cm)Em(cm) L/Yb

1 565,81 1,26 2,31 0,85 0,31 1,20 1,80 2,672 818,16 1,47 2,13 1,13 0,26 1,54 2,30 3,003 902,72 1,34 2,06 0,96 0,25 1,64 2,46 3,144 994,75 1,48 2,12 1,15 0,28 1,75 2,63 2,925 1181,94 1,61 2,11 1,33 0,29 1,96 2,94 3,426 1253,63 1,46 2,15 1,12 0,35 2,04 3,06 26,05



41

2.7 GRAFIK DAN KETERANGANNYA2.7.1 Pintu Sorong

1. oC vs og YY /Grafik ini digunakan untuk menentukan pada perbandingan og YY /berapa akan dihasilkan nilai Cc yang maksimum dan minimum. Gunakan trendline POLYNOMIAL pangkat 3 supaya dapat

terlihat nilai Cc yang maksimum dan minimum.2. vC vs og YY /

Grafik ini digunakan untuk menentukan pada perbandingan Yg/Yoberapa akan dihasilkan nilai Cc yang maksimum dan minimum.

Gunakan trendline POLYNOMIAL pangkat 3 supaya dapatterlihat nilai Cc yang maksimum dan minimum.

3. hg FF / vs og YY / Grafik ini digunakan untuk menunjukan pengaruh bukaan pintu

sorong terhadap ketahanan pintu sorong )( gF tehadap gayahidrostatis )( hF . Idealnya perbandingan nilai gF dengan nilai hFadalah 1.

Gunakan trendline regresi linier dengan set intercept = 1. Hal inidilakukan untuk dapat melihat perbandingan nilai gF dan hFpada saat pintu sorong ditutup penuh )0( gY



42

Grafik Pintu Sorong dengan Debit Tetap, Yg Berubah

Grafik 2.1 Cc vs Yg/Y0

Grafik 2.2 Cv vs Yg/Y0

Grafik 2.3 Fg/Fh vs Yg/Y0



43

Grafik Pintu Sorong dengan Debit Berubah, Yg Tetap

Grafik 2.4 Cc vs Yg/Y0

Grafik 2.5 Cv vs Yg/Y0

Grafik 2.6 Fg/Fh vs Yg/Y0



44

2.7.2 Air Loncat1. ukurab YY /( vs teoriab YY )/(

Grafik ini digunakan untuk menunujukan perbandingan antaranilai tinggi muka air sebelum dan sesudah loncat yang didapatdari teori dengan nilai yang didapat dari percobaan.

Gunakan regresi linier dengan set intercept = 0. Persamaan idealdalam grafik ini adalah y = x.

2. bYL / vs aFr Grafik ini digunakan untuk menentukan panjang perkerasan pada

saluran pada bagian yang mengalami gerusan dengan melihatnilai bilangan Froude. (Baca Ven Te Chow, Hidraulika SaluranTerbuka, hal. 360)

Data-data pada grafik ini disambung smooth.3. Y vs E

Grafik ini digunakan untuk melihat bahwa untuk suatu harga Etertentu, terdapat 2 nilai y. Kedalaman kritis dapat dilihat padanilai E yang hanya terdapat pada satu kedalaman.

Data-data pada grafik ini disambung smooth.

Grafik Air Loncat dengan Debit Tetap, YgBerubah

Grafik 2.7 Yb/YaUkur vs Yb/YaTeori



45

Grafik 2.8 L/ Yb vs Fa

Grafik 2.9 Yc vs Em

Grafik Air Loncat dengan Debit Berubah, YgTetap

Grafik 2.10 Yb/YaUkur vs Yb/YaTeori



46

Grafik 2.11 L/ Yb vs Fa

Grafik 2.12 Yc vs Em

Documents

Bab II - Pintu Sorong