KARAKTERISTIK LAJU ALIR MELELUI WEIR SEGITIGA (FLOW 2)

              I.        TUJUAN

Mendemonstrasikan karakteristik laju alir yang melalui weir membentuk

segitiga

             II.            ALAT DAN BAHAN YANG DIGUNAKAN

Alat yang digunakan

-          Flowmeter

-          Orificemeter

-          Venturimeter

-          Weir segitiga

-          Vernier height gauge

-          Stopwatch

Bahan yang digunakan

-          Air

III.            TEORI

Pengukuran aliran pada saluran terbuka dilakukan dengan melakukan weir.

Weir adalah sebuah bendungan atau obstruksi yang dilalui cairan didalam sebuah

aliran terbuka. Weir merupakan dam penahan dimana cairan ditampung kedalamnya

dan cairan dalam weir merupakan laju aliran. Istilah beda permukaan bendung

biasanya diartikan tinggi cairan diatas ambang bendung tepatt dihulu dimana

pengisian bendung dan diberi tanda “H” yang dinyatakan dalam weir.

Weir mempunyai bentuk bermacam-macam diantaranya segitiga (V-notch),

segiempat (rectangular), trapesium (cipoletti). Weir yang paling banyak digunakan

adalh weir segitiga dan segiempat.

Weir segitiga mempunyai jangkauan kapasitas yang lebih besar dan praktis

dibandingkan weir bentuk-bentuk lain. Kalau sudut weir segitiga sama dengan θ

θ.Seperti ditunjukkan dalam gambar :

Kedudukan pusat tekanan dari arus keluar sekarang akan berada pada

perbedaan tinggi diatas weir yang merupakan dasar weir segiempat. Kedudukan ini

dapat ditunjukkan dengan kalkulus dimana factor numeric didapat persamaan ini

adalah 4/15.

(untuk weir segitiga)

(untuk weir segiempat)

(untuk weir trapesium)

Dimana:

Q= laju alir

C= koefisien discharge

ᶿ= besarnya sudut vee-notch

H= tinggi head diatas cekung vee (segitiga)

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.

IV.            PROSEDUR KERJA

1.      Memasang piringan weir berbentuk vee pada tempatnya dibagian ujung saluran air,

kemudian alirkan air hingga air melalui bagian atas weir.

2.      Memperkecil aliran air hingga air tepat diatas permukaan cekung segitiga weir.

Letakkan vernier height gauge di tengah-tengah antara pipa discharge dan piringan

weir.

3.      Mengukur ketinggian air pada saat itu dengan vernier height gauge, titik ini adalah

titik nol. Catat aliran laju alirnya. Naikkan vernier height gauge sebanyak 10 mm,

kemudian atur katup control sehingga aliran air tepat berada 10 mm dari semula.

Catat laju aliran yang terjadi menggunakan tangki volumetrik. Catat laju alir tiap

ketinggian.

4.      Ulangi percobaan dengan menggunakan weir segiempat dan weir trapesium.

              V.            DATA PENGAMATAN

No Jenis Tabung H (mm)

Volume (L) Waktu (detik)

Q Praktek(L/s)

1

Orifice

10 5 170 0,029410 221 0,045215 341 0,043920 449 0,044525 586 0,042630 721 0,0416

Orifice2 15 5 61 0,0819

10 123 0,081315 186 0,080620 273 0,073225 326 0,076630 406 0,0738

3

Orifice

20 5 36 0,138810 72 0,138815 108 0,138820 146 0,136925 191 0,130830 240 0,0125

4

Orifice

25 5 23 0,217310 45 0,22215 66 0,227220 89 0,224725 115 0,217330 148 0,2027

5

Orifice

30 5 15 0,333310 31 0,322515 48 0,312520 64 0,312525 82 0,781230 101 0,2970

Jumlah 4,7177

Rata-rata0,15725

No Jenis Tabung H (mm)

Volume (L) Waktu (detik)

Q Praktek(L/s)

1

Venturi

10 5 109 0,045810 229 0,043615 356 0,041220 473 0,042225 608 0,041130 702 0,0427

Venturi2 15 5 66 0,0757

10 129 0,077515 201 0,074620 237 0,084325 350 0,071430 419 0,0715

3

Venturi

20 5 37 0,135110 75 0,133315 112 0,133920 152 0,131525 197 0,126930 243 0,1234

4

Venturi

25 5 245 0,208310 243 0,208315 485 0,205420 735 0,202025 945 0,200030 154 0,1948

5

Venturi

30 5 145 0,357110 295 0,344815 455 0,333320 615 0,327825 755 0,328930 935 0,3225

Jumlah 4,7298

Rata-rata0,15766

  VI.      V.       ALISA PERCOBAAN

Berdasarkan hasil percobaan pengukuran aliran pada saluran pipa terbuka

yang dilakukan dengan menggunakan weir. Weir adalah sebuah bendungan atau

obstruksi yang dilalui didalam sebuah aliran terbuka. Bentuk weir itu sendiri

bermacam – macam diantaranya weir segitiga (V-notch), segi empat (rectangular),

trapezium (cipoletti). Weir yang digunakan pada saat praktikum yaitu weir segitiga

dengan sudut 90o . Pada saat pengukuran ketinggian air posisi vernier height gauge

ditempatkan pada titik nol untuk memudahkan proses pengukuran laju alir air.

Pada saat melakukan pengukuran laju alir dimulai dengan ketinggian 10 mm

dan kemudian menaikkan vernier height gauge sebanyak 5 mm dari semula.

Ketinggian tsb sangat berpengaruh pada waktu yang dibutuhkan air untuk mencapai

volume 5 L. Semakin rendah ketinggian maka semakin banyak pula waktu yang

dibutuhkan untuk mencapai volume yang dibutuhkan, begitu pula sebaliknya. Weir

segitiga mempunyai jangkauan kapasitas yang lebih beesar dan praktis

dibandingkan weir bentuk-bentuk lain.

 

             VI.     KESIMPULAN

Dari hasil percobaan dapat disimpulkan bahwa laju alir air pada system saluran

terbuka dapat menggunakan weir dalam tabung venture dan piringan orifice. Dimana

weir itu sendiri merupakan dam penahan dimana cairan ditampung kedalamnya dan

cairan dalam weir merupakan ukuran laju pengaliran. Waktu yang dibutuhkan untuk

mencapai volume yang diinginkan sangat berpengaruh pada ketinngian, semakin

rendah ketinggian semakin banyak waktu yang diperlukan. Laju alir air sangat

berpengaruh pada ketinggian, waktu, dan sudut yang terbentuk pada weir yang

digunakan.

 DAFTAR PUSTAKA

Jobsheet.2013.”Penuntun Praktikum Instrumen dan Teknik

Pengukuran”.Politeknik Negeri Sriwijaya.Palembang

PERHITUNGAN

Perhitungan laju alir secara teori

H (5 mm)

Q = 4/15 . C . H tan [ᶿ/2]. √2. g .h3

Q = 4/15 . 0,98 . 5 mm tan [90/2]. √2.9,8.53

Q = 4/15 .0,98 .5 mm . tan 45 . √2.9800 .125

Q = 4/15. O,88 . 5 mm . 1,62 . 1565,25

Q = 662,66 mm3/s = 0,0062 dm3/s

H (10 mm)

Q = 4/15 . C . H tan [ᶿ/2]. √2. g .h3

Q = 4/15 . 0,98 . 10 mm . tan [90/2]. √2.100 dm/ s .(0,1)3

Q = 4/15 .0,98 .10 mm . tan 45 . √0,2 dm4/s2

Q = 0,013 dm3/s

H (15 mm)

Q = 4/15 . C . H tan [ᶿ/2]. √2. g .h3

Q = 4/15 . 0,98 .1 5 mm .tan [90/2]. √2.100dms

.(0,15)3

Q = 4/15 .0,98 .15 mm . tan 45 . √0,0675 dm3/s2

Q = 0,03 dm3/s

H (20 mm)

Q = 4/15 . C . H tan [ᶿ/2]. √2. g .h3

Q = 4/15 . 0,98 . 20 mm . tan [90/2]. √2.100dms

.(0,2)3

Q = 4/15 .0,98 .20 mm . tan 45 . √1,6 dm3/s2

Q = 0,06 dm3/s

H (25 mm)

Q = 4/15 . C . H tan [ᶿ/2]. √2. g .h3

Q = 4/15 . 0,98 .25 mm. tan [90/2]. √2.100dms

.(0,25)3

Q = 4/15 .0,98 .25 mm . tan 45 . √3,125 dm3/s2

Q = 0,11 dm3/s

H (30 mm)

Q = 4/15 . C . H tan [ᶿ/2]. √2. g .h3

Q = 4/15 . 0,98 . 30 mm . tan [90/2]. √2.100dms

.(0,3)3

Q = 4/15 .0,98 .30 mm . tan 45 . √5,4 dm3/s2

Q = 0,30 dm3/s

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

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 10 5 240

Orifice2 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 Tanpa Perbedaan Permukaan Dengan Perbedaan Permukaan

(Q) Tabung Oriffis Tabung 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

GAMBAR ALAT