Bab II - Pintu Sorong

Embed Size (px)

DESCRIPTION

-

Text of 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.

  • Modul II Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika

    Kelompok II Jurusan Teknik SipilUniversitas Gunadarma

    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

  • Modul II Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika

    Kelompok II Jurusan Teknik SipilUniversitas Gunadarma

    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

  • Modul II Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika

    Kelompok II Jurusan Teknik SipilUniversitas Gunadarma

    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

  • Modul II Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika

    Kelompok II Jurusan Teknik SipilUniversitas Gunadarma

    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.

  • Modul II Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika

    Kelompok II Jurusan Teknik SipilUniversitas Gunadarma

    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

  • Modul II Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika

    Kelompok II Jurusan Teknik SipilUniversitas Gunadarma

    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

  • Modul II Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika

    Kelompok II Jurusan Teknik SipilUniversitas Gunadarma

    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

  • Modul II Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika

    Kelompok II Jurusan Teknik SipilUniversitas Gunadarma

    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

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

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

  • Modul II Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika

    Kelompok II Jurusan Teknik SipilUniversitas Gunadarma

    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

  • Modul II Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika

    Kelompok II Jurusan Teknik SipilUniversitas Gunadarma

    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

  • Modul II Pintu Sorong dan Air Loncat Laporan Praktikum Hidrolika

    Kelompok II Jurusan Teknik SipilUniversitas Gunadarma

    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).