Model Pintu Pak Tani Berbahan Kayu dan Ban Sebagai Pintu Irigasi

Lampiran 1 Foto Dokumentasi

Pengukuran saluran tersier namu sira-sira

Pengukuran saluran tersier namu sira-sira Pengukuran saluran tersier

namu sira-sira Survey lapangan

Pembuatan badan flume Pembuatan badan flume

Pembuatan badan flume Pengelasan kaki untuk dudukan flume

Pengecatan dudukan flume Kalibrasi dudukan flume

Pengelasan kaki untuk dudukan flume

Pengecekan kecepatan menggunakan currenmeter

Sudut bukaan pintu

Pengukuran tinggi muka air di hilir

Pengukuran tinggi muka air di hulu

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 1961, Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia NI-5, PKKI-1961, Departemen Pekerjaan Umum.

Ginting Makmur, 2014, Rekayasa Irigasi, USUpress, Medan.

Nursyirwan Iwan, Pintu Air Otomatis dari Ferrosemen, Jurnal Teknik Hidraulika, No.2 Th II-1987, Himpunan Ahli Teknik Hidraulik Indonesia.

Puslitbang Pengairan, Balitbang PU, Departemen Pekerjaan Umum, 1995-1996, Pintu Klep Otomatis Tahan korosi.

Puslitbang Pengairan, Balitbang PU, Departemen Pekerjaan Umum, 1998-1999, Pintu Bilas Otomatis pada Saluran Irigasi Pasang Surut.

Puslitbang Pengairan, Balitbang PU, Departemen Pekerjaan Umum, 1999-2000, Prototip Pintu Bilas Otomatis pada Saluran Drainase Irigasi Pasang Surut di Sumatera Selatan.

Puslitbang Teknologi Sumber Daya Air, Balitbang Permukiman dan Pengembangan Wilayah, Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah, 2000, Pengkajian Penyempurnaan Tata Air Irigasi Pasang Surut dengan Pintu Klep dan Pintu Bilas/Stoplog Otomatis.

Puslitbang Sumber Daya Air, Balitbang Permukiman dan Prasarana Wilayah, Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah, 2001, Pengkajian dan Penerapan Hasil Penelitian Tentang Pintu Klep-Stoplog Otomatis Pada Saluran Drainase Tersier, Irigasi Pasang Surut.

Schaum, 1995, Fluid Mechanics and Hydraulics, McGraw-Hill.

Suripin, 2004, Sistem Drainase Perkotaan yang Berkelanjutan, Andi Offset, Yogyakarta.

Triatmodjo Bambang, 1992, Hidrolika I, Beta Offset, Yogyakarta. Triatmodjo Bambang, 1993, Hidrolika II, Beta Offset, Yogyakarta.

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilaksanakan pada bulan Juni sampai Agustus 2016 yang bertempat di Laboratorium Hidraulika Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. Urutan penelitian dibedakan menjadi dua bagian utama, yaitu:

1. Penelitian secara fisik, dilaksanakan di Laboraturium Hidrolika Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara dengan pengamatan dan pencatatan fenomena yang ada pada model. 2. Penelitian secara hipotetik dan analitik, dilaksanakan dengan tujuan

menemukan beberapa variabel yang saling berpengaruh.

Penelitian fisik di laboraturium dengan tahapan studi literatur, persiapan alat, persiapan bahan, pembuatan model dan pengumpulan data dari penyajian model. Sedangkan penelitian hipotetik dan analitik berupa analisis data dan membuat kesimpulan hasil penelitian secara ringkas dan jelas.

3.2 Bahan dan Alat Penelitian

3.2.1 Bahan Penelitian

Bahan–bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut : Kayu

dengan tebal kayu 1 inchi dan tebal keseluruhan 14 cm.

Gambar 3.1 Bentuk Pintu Otomatis

Ban dalam sepeda

Ban dalam yang digunakan pada percobaan pertama dan kedua adalah ban dalam vespa berdiameter dalam 19 cm, berdiameter luar 35 cm, mempunyai ketebalan 8 cm, tekanan sebesar 10 psi, dan bervolume 3.6 x − m mnt⁄ . Pada percobaan ketiga menggunakan 2 buah ban dalam sepeda angin dengan ukuran masing-masing ban dalam, berdiameter luar 27 cm dan 21 cm untuk diameter dalam, dengan tebal 3 cm, dan tekanan maksimal 10 psi untuk masing-masing ban sehingga total tekanan menjadi 20 psi dengan volume 1,7 − m mnt⁄ . Ban tersebut terletak pada bagian depan pintu ke arah hulu.

.

(a) (b)

Gambar 3.2 (a) Ban pada percobaan pertama dan kedua (b) ban pada percobaan ketiga

Beban / Pemberat

Karena massa jenis kayu lebih kecil daripada massa jenis air, maka pada penelitian ini digunakan pemberat agar massa jenis air lebih kecil daripada massa jenis pintu. Pemberat yang digunakan berupa batu guli pada percobaan kedua dan plat besi untuk percobaan ketiga.

(a) (b)

Gambar 3.3 (a) Batu Guli dan (b) Plat Besi

3.2.2 Alat penelitian

Peralatan untuk membuat model fisik dan pengujian berada di Laboraturium Hidrolika Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik USU. Secara spesifik dapat disampaikan nama dan fungsi dari masing-masing alat yang digunakan tersebut.

Hook and Point gauge

Untuk mengukur kedalaman aliran dari dasar ke permukaan air, maka digunakan alat Hook and Point gauge dengan ujung runcing Hook and Point gauge yang diturunkan hingga ke permukaan air yang sudah terbentuk oleh aliran. Hook and Point gauge yang digunakan dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 3.4 Hook and Point Gauge

Flume

Flume yang digunakan adalah flume yang dibuat dari bahan triplek dengan tebal 9 mm, dan akrilik dengan tebal 5 mm, dengan panjang flume 15 m, menggunakan dudukan besi sepanjang 13.5 m dan tinggi 1 m.

Gambar 3.5 Flume Prototype

Currentmeter

Currentmeter digunakan untuk mengukur kecepatan aliran air, digunakan karena memberikan ketelitian yang cukup tinggi. Kecepatan aliran yang diukur adalah kecepatan aliran di hulu, di depan pintu pak tani, dan di hilir. Dari

akrilik

Bak

Pompa Sentrifugal Dudukan Besi

Pipa triplek

kecepatan ini, maka akan diperoleh debit dengan luas penampang sudah diketahui. Gambar Currentmeter dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 3.6 Currentmeter

Pompa

Pada penelitian ini, pompa yang digunakan adalah pompa jenis sentrifugal. Dimana pompa ini berfungsi untuk menaikkan air dari bejana ke dalam flume. Spesifikasi flume yang digunakan sebagai berikut :

Tabel 3.1 Spesifikasi Pompa Spesikasi

Name D90LEK1281DB

KW 1.1

VOLT S 240

rev/min 2850

hp 1.5

AMP S 8.8

RATING MCR

Gambar pompa dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 3.7 Pompa Interdab DB 401 XHM/5B

Barometer

Barometer digunakan untuk mengukur tekanan udara pada ban dalam sepeda.

Gambar 3.8 Barometer

3.3 Rancangan Penelitian

Metodologi yang digunakan untuk mengolah data dalam penulisan ini adalah metode kuantitatif deskriptif, yaitu metode perhitungan dan penjabaran hasil pengolahan data. Studi penelitian dilakukan sesuai urutan di bawah ini:

1. Studi Literatur

Rumusan-rumusan serta konsep-konsep teoritis dari berbagai literatur dipelajari dan dipahami agar landasan teoritis terpenuhi dalam mengembangkan

konsep penelitian mengenai kajian sistem pintu klep otomatis. Hal ini akan memudahkan untuk mengidentifikasi faktor-faktor dalam menentukan pengaruh besar dimensi pintu klep otomatis tersebut.

2. Pengumpulan Data

Pengumpulan data dalam penelitian ini meliputi data-data yang digunakan berupa data ukuran pintu klep otomatis, jenis kayu dan ban yang digunakan, serta berat jenis dari kayu dan ban tersebut dan data dari pintu klep fiber reshin pabrikan.

Pengumpulan data juga dilakukan dengan survey lapangan, yaitu pada tanggal 23 Januari 2016 di Jl. Universitas ( sebelah Taman Kanak-Kanak Dharma Wanita Persatuan USU ) dan tanggal 2 Februari 2016 di Namu Sira-Sira ( Jl. Perkebunan, Durian Lingga, Sei Bingai, Kabupaten Langkat, Sumatera Utara ). Survey dilakukan dengan mengukur saluran tersier. Tujuannya untuk mengetahui dimensi, serta kondisi di lapangan, sehingga didapatkan dimensi asli dari pintu pada saluran tersier untuk dijadikan bahan bandingan dari pintu klep otomatis yang dibuat.

3. Kegiatan Penelitian di laboraturium

Kegiatan Penelitian di laboraturium dilakukan di Laboraturium Hidrolika Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan data dari pintu klep otomatis berbahan kayu dan ban.

4. Pengolahan Data

Setelah semua data yang dibutuhkan diperoleh, langkah selanjutnya adalah pengolahan data. Data-data yang diperoleh dari hasil survei lapangan, hasil analisa di laboratorium dan data-data yang telah di olah akan dihitung dengan menggunakan suatu metode.

5. Analisa Data

Dari hasil pengolahan, akan dilakukan analisa data sehingga dapat diperoleh kesimpulan akhir yang berarti. Beberapa analisa tersebut berupa:

a. Kecepatan,

b. Tinggi hulu, tinggi hilir, tinggi saat pintu terbuka,sudut bukaan pintu dan c. Tekanan pada ban.

6. Kesimpulan dan Saran

Penarikan kesimpulan dan saran dapat dilakukan setelah hasil analisa data diperoleh.

3.4 Kegiatan Penelitian

4.4.1 Persiapan Peralatan

Pintu

Diletakkan di tempat yang telah disediakan, dipasangkan klep di bagian atas pintu sehingga pintu dapat menggantung di atas besi.

Gambar 3.9 Pintu klep otomatis

Beban

 Batu Guli

Pada percobaan pertama hanya hamya berat pintu sebagai beban yaitu sebesar 6 kg, pada percobaan kedua diisi beban batu guli seberat 19 kg.

 Plat Besi

Pada percobaan ketiga diisi beban batu guli dan plat besi seberat 35 kg.

3.4.2 Percobaan Pendahuluan

Percobaan pendahuluan dimaksudkan untuk mengetahui kapasitas debit maksimum yang mampu diberikan oleh pompa. Dengan diketahui debit maksimum, maka dapat menentukan debit yang akan digunakan. Dan untuk mengetahui berapa volume kebutuhan air pada saat pengujian dilakukan.

3.4.3 Pelaksanaan Penelitian

Kegiatan penelitian dapat dilihat satu per satu dalam penjabaran dibawah secara berurutan:

 Tempatkan pintu otomatis pada flume secara vertikal terhadap dasar saluran flume.

 Masukkan beban pada pintu sebesar 35 kg.

 Letakkan hook and point gauge di hulu dan hilir saluran, lalu atur titik nol terhadap dasar saluran.

 Atur bukaan pada tuas pompa, untuk menentukan variabel kecepatan aliran air pada saluran.

 Hidupkan pompa.

 Pengamatan konstan air, lalu hitung tinggi muka air di hulu ℎ , di pintu (ℎ dan di hilir ℎ_� .

 Lihat bukaan pada pintu dalam satuan derajat.

 Pengamatan dilakukan dengan mengganti variabel kecepatan. Kecepatan dikondisikan 0.1-0.4 dengan interval 0.05.

 Catat data yang diperoleh dari percobaan.

 Lakukan ulang praktikum dalam bentuk variabel yang lain sesuai penelitian.

3.5 Diagram Alir Pelaksana Penelitian

Diagram alir pada pengerjaan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

Tidak

ya

Gambar 3.10 Diagram Alir Tugas Akhir Tinjauan Teoritis

Start

Desain Model Pintu Air

Konstruksi Model Pintu Air

Pengaturan Kecepatan Aliran Kalibrasi alat dan model Pintu Air

Persiapan Alat dan Bahan Pengujian

Pengujian Pintu Klep Pak Tani

Hasil Laboraturium

Analisa Data

Kesimpulan Dan Saran

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Tinjauan Teoritis

Desain Model

Desain model diambil sesuai kebutuhan penelitian. Pintu air terbuat dari kayu yang dijadikan bentuk ruang, sehingga dapat menyimpan beban yang nantinya akan digunakan sebagai pemberat. Fungsi ban dibuat untuk menggerakkan kayu secara hidrostatis, sehingga kayu terbantu untuk membuka pintu.

4.2 Konstruksi Model

Konstruksi model memakai bahan kayu kualitas 1 yang mana serat maupun bentuk terlihat baik dan kuat. Dimensi pintu berukuran 40 x 40 x 10 cm. Ban bertekanan 20 psi dan volume 1,7 L. Gambar dapat dilihat pada gambar 4.1

A. Tahap Awal

Tahap awal dari perakitan konstruksi model adalah dengan cara:

1. Membuat daftar pembelian bahan konstruksi.

Ada beberapa barang penting yang harus dibeli seperti triplek garuda form, akrilik, kayu dan ban. Tujuan dari pembuatan daftar ini adalah untuk mempermudah peneliti dalam pencarian bahan konstruksi di toko bangunan.

2. Survei ketersediaan bahan konstruksi.

Setelah daftar pembelian telah selesai dipilih dan dibahas dengan dosen pembimbing, selanjutnya dilakukan survei bahan ke panglong. Karena beberapa bahan yang diperlukan adalah bahan yang jarang ditemukan di pasar masyarakat, maka perlu melakukan pembelian indent (pesanan). Hal-hal ini yang mesti dihindari sehingga proses atau tahap kedepannya dapat berjalan dengan baik.

3. Membeli bahan konstruksi dengan mutu tinggi.

Barang-barang atau bahan-bahan konstruksi yang dibeli di pasaran belum tentu terjamin kualitasnya dari segi mutu. Oleh karena itu kami sangat berhati-hati dalam memilih bahan yang berkualitas dengan mutu yang terjamin pula. Pemilihan bahan sesuai standar SNI ataupun bahan dengan kualitas terbaik adalah prioritas utama yang kami kedepankan. Karena model yang akan dibuat adalah model dengan konstruksi yang kuat , baik dan tahan lama.

Setelah ketiga konsep tadi sudah terlaksana, maka dibuatlah persiapan planning kerja. Dimana seluruh barang dan bahan tersebut diletakkan pada satu tempat tertentu, yang dimana dapat mempermudah pekerjaan nantinya. Selain perletakan alat-alat kerja, kami membuat planning kerja yang dimana berfungsi agar rangkaian kegiatan perakitan dapat berjalalan dengan baik.

Gambar 4.2 Bagan Kegiatan Kerja

B. Tahap Pelaksanaan Perakitan

1. Perakitan Tahap I ( Kaki Besi )

a. Perakitan kaki besi digunakan sebagai dudukan saluran. Rangkaian besi disatukan sepanjang 13.5 meter dengan lebar 0.6 meter dan tinggi 1 meter. Flume protoype

Pembuatan Kaki

Pengelasan kaki meja saluran Leveling kedaratan

meja Pengeboran kaki

kaku

Pembuatan Dinding Saluran

Pemotongan triplek

Merangkai triplek

Meletakkan saluran pada meja Pemasangan kaca

akrilik

Pemasangan pintu

Pembebanan pintu

Bangunan pendukung Merangkai Alat

Pendukung

Pembuatan bejana

pemasangan pompa pemasangan pipa dan selang

b. Rangkaian ini diletakkan di base plan. Karena lantai base plan tidak rata, maka dilakukan leveling untuk meratakan titik 0 meter sampai dengan titik 13.5 meter.

c. Pengeboran kaki kaku berfungsi untuk menempatkan tiap-tiap variabel kemiringan (s). ditiap lubang diberi baut untuk mengikat lempeng kaki kaku ke kaki meja saluran. Kemiringan diambil per 5 cm ketinggian. Variabel 0, 5, 10, 15 cm dari elevasi datar.

Proses Perakitan Tahap 1 ( kaki besi ) dapat dilihat pada Gambar 4.5

(a) (b.1)

(b.2) (c)

Gambar 4.3 (a) Pengelasan meja, (b.1) Leveling Longitudinal, (b.2) Leveling Cross, (c) Pemasangan kaki kaku (Sumber : Dokumentasi penelitian)

2. Perakitan Badan Saluran

a. Pemotongan triplek dibagi atas 3 bagian memanjang dalam 1 lembar triplek. Ukuran triplek garuda form adalah 1.22 x 2.44 meter. Dua bagian triplek uk. 0.41 x 2.44 meter sebagai dinding saluran dan satu uk. 0.40 x 2.44 meter sebagai dasar saluran.

b. Triplek tidak langsung disatukan disetiap sisinya, namun dibuat mal kayu uk. 1 / 2 inci sesuai desain agar triplek dapat diletakkan dalam kondisi kuat. Kayu sebagai mal tersebut disatukan sepanjang triplek menggunakan paku uk. ½ inci. Jarak antar paku ke paku adalah 10 cm. Untuk menyelesaikan rangkaian triplek sejauh 1500 cm dengan uk. 40 x 40 cm digunakan 6 lembar triplek.

c. Meletakkan saluran diatas meja , dirangkai persegmen agar tidak terlalu berat untuk diangkat ke meja. Terlebih dahulu diletakkan alas saluran, kemudian dinding-dinding salurannya.

d. Setelah itu pemasangan kaca akrilik. Fungsi akrilik ini adalah sebagai tempat pengamat aliran di bagian ujung. Panjang segmen akrilik adalah 600 cm dengan tebal yang sama dengan triplek, yaitu 0.99 cm.

e. Sebelum memasang pintu, segmen bangunan pendukung terlebih dahulu dimasukkan dan di letakkan ditempat yang telah dipersiapkan. Prosesnya, hanya memakukan beberapa bagian dari tiap bangunan pendukung. Lalu pemasangan pintu.menggunakan klep besi uk. ¾ inci sebanyak 4 buah kondisi ini dibarengi dengan menggukan ban dan pemberian beban ke dalam box pintu.

Proses pembuatan dinding saluran dapat dilihat pada Gambar 4.4

(a) (b)

(c.1) (c.2)

(d) (e)

3. Perakitan Alat Pendukung

a. Pembuatan bejana memakai bejana bekas yang ada di Laboratorium Hidraulika Universitas Sumatera Utara. Memakai dua buah bejana uk. 2 x 1 meter dan uk. 1x 1 meter. Dilakukan pengelasan dan pemotongan untuk menyatukan dua bejana ini.

b. Pemasangan pompa dan sambungan pipa. Meletakkan pipa di bawah saluran sepanjang 10 meter. Kemudian disambung memakai selang kebagian pompa. Lalu pemasangan selang pompa ke bejana.

Proses merangkai alat pendukung dapat dilihat pada Gambar 4.5

(a) (b)

Gambar 4.5 (a) Bak Air, (b) Pompa

C. Tahap Akhir

Pengetesan fungsional alat secara general. Pengetesan dilakukan ketika semua alat telah terpasang. Pengetesan antara lain :

 Pengetesan kecepatan air yang dapat digunakan.  Ketersediaan air agar tidak menghambat penelitian.

 Pembebanan pintu untuk mengatur tinggi muka air di hulu.

 Pengetesan bangunan pendukung, untuk melihat ada tidaknya kegagalan dalam konstruksi bangunan pendukung.

4.3 Kalibrasi alat dan Model

Pengertian kalibrasi menurut ISO/IEC Guide 17025:2005 dan Vocabulary of International Metrology (VIM) adalah serangkaian kegiatan yang membentuk hubungan antara nilai yang ditunjukkan oleh instrumen ukur atau sistem pengukuran, atau nilai yang diwakili oleh bahan ukur, dengan nilai-nilai yang sudah diketahui yang berkaitan dari besaran yang diukur dalam kondisi tertentu. Dengan kata lain, kalibrasi adalah kegiatan untuk menentukan kebenaran konvensional nilai penunjukkan alat ukur dan bahan ukur dengan cara membandingkan terhadap standar ukur yang mampu telusur (traceable) ke standar nasional untuk satuan ukuran dan/atau internasional.

Tujuan kalibrasi adalah untuk mencapai ketertelusuran pengukuran. Hasil pengukuran dapat dikaitkan/ditelusur sampai ke standar yang lebih tinggi/teliti (standar primer nasional dan / internasional), melalui rangkaian perbandingan yang tak terputus.

4.3.1 Alat

Untuk kalibrasi peralatan praktikum yang digunakan beberapa alat ini telah dilakukan kalibrasi, antara lain:

 Hook and Point Gauge

Hook and Point Gauge yang digunakan, diperoleh dari Laboratorium Hidraulika Universitas Sumatera Utara. Yang setiap tahunnya dikalibrasi sesuai kebutuhan dan penggunaan alat tersebut. Alat ini berfungsi untuk dapat menentukan tinggi kritis air yang mengalir pada saluran sehingga diperoleh hasil data yang akurat untuk memudahkan dalam menganalisa data. Hook and Point Gauge yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 4.6

Gambar 4.6 Hook and Point Gauge

 Current meter

Current meter adalah suatu alat yang digunakan untuk megukur kecepatan aliran air. Alat ini digunakan dalam dunia pendidikan dan dalam dunia teknik sipil. Alat yang sangat penting untuk perencanaan struktur bangunan air. Dari kecepatan air kita ketahui debit, dari debit, kita bisa merancang dimensi saluran, dll.

Kalibrasi current meter yang digunakan telah dilakukan sebelum penelitian ini berjalan. Kalibrasi disesuaikan agar dapat menghasilkan data yang compatible berdasarkan jenis saluran yang dipergunakan.

Alat ini telah sesuai dengan jenis saluran yang dipergunakan, sesuai dengan dimensi dan kecepatan air yang dilalui. Untuk penelitian ini, current meter berfungsi sebagai alat pengukur kecepatan aliran dalam saluran. Alat ini dipakai karena fleksibilitas kerjanya dalam penelitian untuk merubah variabel-variabel kecepatan agar mempermudah menentukan tiap-tiap variabel kecepatan. Current meter yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 4.7

Gambar 4.7 Current Meter

 Pompa Sorong

Pompa sorong yang dipakai telah dikalibrasi sebelumnya. Diperoleh dari Laboratorium Hidraulika Universitas Sumatera Utara.

4.3.2 Model

Beberapa alat yang digunakan dirakit dan dirancang secara manual tanpa pabrikasi, antara lain:

Dibuat di Laboratorium Hidraulika Universitas Sumatera Utara, menggunakan sebagian besar kayu dan triplek berkualitas tinggi. Terbentang sepanjang 1500 cm dengan dimensi 40 x 40 cm. Flume ini telah dikalibrasi sesuai kebutuhan. Sebelum penelitian ini dilaksanakan, peneliti melakukan survei kelayakan dimensi pada salah satu saluran irigasi di daerah Binjai. Saluran yang diamati adalah saluran tersier dari Bendungan Namu Sira-Sira terletak di Kabupaten Langkat, Sumatera Utara. Kegiatan survey ini untuk memastikan keadaan saluran sesungguhnya. Hasil survei dapat dilihat dalam bentuk dokumentasi yang tertera pada Gambar 4.8

Gambar 4.8 Gambar pengukuran saluran tersier

Desain Prototype saluran setelah dilakukan survei sebelumnya, dapat dilihat pada gambar 4.9

Gambar 4.9 Flume Prototype

 Pintu

Pintu klep adalah salah satu pintu air yang pengoperasiannya dilakukan secara otomatis dengan membuka dan menutupnya pintu pada setiap perubahan muka air baik diudik/hulu maupun dihilir.

Gambar 4.10 kondisi pintu otomatis berbahan fiber resin

Pintu yang digunakan telah dikalibrasi sesuai standar yang ada , seperti dapat dilihat dari beberapa dokumentasi hasil survei di lapangan. Pintu ini berada di area kampus Universitas Sumatera Utara, lebih tepatnya pada saluran buangan

pintu 1. Dari hasil pengamatan dan survei pada bangunan air tersebut, maka dilakukan kalibrasi dimensi pintu , ketahanan bahan pintu dan beban pintu.

Gambar 4.11 Pintu Otomatis Berbahan Kayu dan ban

4.4 Pengujian ( Laboratory Test )

4.4.1 Operational Prosedure

Proses pelaksanaan praktikum cukup panjang, dilakukan di Laboratorium Hidraulika Universitas Sumatera Utara. Tahap-tahap pelaksanaan akan dijabarkan sebagai berikut :

 Pastikan bahwa flume sudah horizontal.  Masukkan beban pada pintu sebesar 35 kg.

 Pasang pintu otomatis, vertical terhadap dasar saluran flume.

 Letakkan hook and point gauge di hulu saluran, lalu atur titik nol terhadap dasar saluran.

 Hidupkan pompa.

 Atur bukaan pada tuas pompa, untuk menentukan variabel kecepatan aliran air pada saluran. Kecepatan aliran diatur pada bukaan 0.1-0.4 m/s dengan interval 0.05 disetiap kecepatannya.

 Pengamatan konstan air, lalu hitung tinggi muka air di hulu ℎ , pintu (hp), hilir (hi).

 Catat data yang diperoleh dari percobaan.

 Lakukan ulang praktikum dalam bentuk variabel yang lain sesuai penelitian.

4.4.2 Hasil Laboratory Test

4.4.2.1 Data Praktikum

Hasil diperoleh setelah melaksanakan kegiatan praktikum selama kurang lebih satu bulan dari tanggal 10 Juni 2016 sampai 29 Agustus 2016. Dilaksanakan di Laboratorium Hidraulika Universitas Sumatera Utara.

Karena banyak mengalami perubahan, maka penelitian dibagi atas 3 kali pengulangan. Bentuk form yang dipakai untuk mendapatkan data dapat dilihat dibawah ini :

1. Praktikum 1

 Percobaan I ( Menggunakan Bangunan Tipe I dengan tekanan 0 psi ) Tabel 4.1 Hasil Percobaan I

1

0.4

0

17

154

121

2

0.35

0

16

148

115

3

0.3

0

16.5

140

111

4

0.25

0

15

133

108

5

0.2

0

13

126

102

6

0.15

0

11

124

99

22.5

20

16.5

hi (mm)

Pintu terbuka pada

saat (mm)

28

27.5

26

percobaan Vu (m/s)

pressure

( psi )

sudut

pintu (

̊

)

hu = hp

(mm)

Keterangan : 1. Pada kecepatan maksimum (0.4 m/s) dengan tekanan 0 psi,

diperoleh sudut bukaan pintu sebesar 17˚, tinggi hu = hp

sebesar 154 mm, hi sebesar 28 mm, dan pintu terdorong pertama pada saat h sebesar 121 mm.

2. Pada kecepatan minimum (0.1 m/s) dengan tekanan 0 psi,

diperoleh sudut bukaan pintu sebesar 9˚, tinggi hu = hp sebesar

123 mm, hi sebesar 13.5 mm, dan pintu terdorong pertama pada saat h sebesar 94 mm.

Gambar 4.12 Model Pintu Air Pak Tani Saat di Aliri Air Pada Percobaan I Praktikum I

 Percobaan II ( Menggunakan Bangunan Tipe I dengan penambahan tekanan maksimum 10 psi ).

Tabel 4.2 Hasil Percobaan II

1

0.4

10

22

169

127

2

0.35

10

20

154

121

3

0.3

10

18

148

115

4

0.25

10

16

140

110

5

0.2

10

15

133

107

6

0.15

10

12.5

126

101

7

0.1

10

12

124

98

Pintu terbuka

pada saat (mm)

27

26

24.5

percobaan Vu (m/s)

pressure

( psi )

sudut

pintu (

̊

)

hu = hp

(mm)

22.5

19

16

14

hi (mm)

Keterangan : 1. Pada kecepatan maksimum (0.4 m/s) dengan tekanan 10 psi,

diperoleh sudut bukaan pintu sebesar 22˚, tinggi hu = hp sebesar

169 mm, hi sebesar 27 mm, dan pintu terdorong pertama pada saat h sebesar 127 mm.

2. Pada kecepatan minimum (0.1 m/s) dengan tekanan 10 psi,

diperoleh sudut bukaan pintu sebesar 12˚, tinggi hu = hp sebesar

124 mm, hi sebesar 14 mm, dan pintu terdorong pertama pada saat h sebesar 98 mm.

Gambar 4.13 Model Pintu Air Pak Tani Saat di Aliri Air Pada Percobaan II Praktikum I

 Percobaan III ( Menggunakan Bangunan Tipe II dengan tekanan 0 psi ) Tabel 4.3 Hasil Percobaan III

1

0.4

0

16

155

105

19

98

2

0.35

0

14.5

151

101

18.5

92

3

0.3

0

13

147

97

17

89

4

0.25

0

12

142

92

15

83

5

0.2

0

11.5

136

86

14.5

78

6

0.15

0

11

130

80

14

75

Pintu terbuka

pada saat (mm)

percobaan Vu (m/s)

pressure

( psi )

sudut pintu

Keterangan : 1. Pada kecepatan maksimum (0.4 m/s) dengan tekanan 0 psi,

diperoleh sudut bukaan pintu sebesar 16˚, tinggi hu = 155mm,

hp = 105 mm, hi sebesar 19 mm, dan pintu terdorong pertama pada saat h sebesar 98 mm.

2. Pada kecepatan minimum (0.1 m/s) dengan tekanan 0 psi, diperoleh sudut bukaan pintu sebesar 9˚, tinggi hu = 123 mm, hp = 73 mm, hi sebesar 12 mm, dan pintu terdorong pertama pada saat h sebesar 73 mm.

Gambar 4.14 Model Pintu Air Pak Tani Saat di Aliri Air Pada Percobaan III Praktikum I

 Percobaan IV ( Menggunakan Bangunan Tipe II dengan penambahan tekanan 10 psi )

Tabel 4.4 Hasil Percobaan IV

1

0.4

10

18

163

113

20

105

2

0.35

10

16

159

109

19

95

3

0.3

10

14

155

105

18.5

91

4

0.25

10

13.5

151

101

18

89

5

0.2

10

13

145

95

17

85

6

0.15

10

12.5

142

92

16

82

7

0.1

10

11.5

140

90

15

80

Pintu terbuka

pada saat (mm)

percob

aan

Vu (m/s)

pressure

( psi )

sudut pintu

(

̊

)

hu (mm) hp (mm) hi (mm)

Sumber; Hasil Laboratory Test

Keterangan : 1. Pada kecepatan maksimum (0.4 m/s) dengan tekanan 10 psi, diperoleh sudut bukaan pintu sebesar 18˚, tinggi hu = 163mm, hp = 113 mm, hi sebesar 20 mm, dan pintu terdorong pertama pada saat h sebesar 105 mm.

2. Pada kecepatan minimum (0.1 m/s) dengan tekanan 10 psi,

diperoleh sudut bukaan pintu sebesar 11.5˚, tinggi hu = 140 mm,

hp = 90 mm, hi sebesar 15 mm, dan pintu terdorong pertama pada saat h sebesar 80 mm.

1. Praktikum 2

 Percobaan I ( Menggunakan Bangunan Tipe I dengan tekanan 0 psi ) Tabel 4.5 Hasil Percobaan I

1

0.4

0

19

185

139

2

0.35

0

17

179

133

3

0.3

0

16

171

128

4

0.25

0

15

164

125

5

0.2

0

14

157

119

6

0.15

0

13.5

155

118

7

0.1

0

13.5

154

116.5

26.5

23.3

20

17

hi (mm)

Pintu terbuka

pada saat (mm)

31

31

30

percobaan Vu (m/s)

pressure

( psi )

sudut

pintu (

̊

)

hu = hp

(mm)

Sumber; Hasil Laboratory Test

Keterangan : 1. Pada kecepatan maksimum (0.4 m/s) dengan tekanan 0 psi,

diperoleh sudut bukaan pintu sebesar 19˚, tinggi hu = hp sebesar

185 mm, hi sebesar 31 mm, dan pintu terdorong pertama pada saat h sebesar 139 mm.

2. Pada kecepatan minimum (0.1 m/s) dengan tekanan 0 psi,

diperoleh sudut bukaan pintu sebesar 13.5˚, tinggi hu = hp

sebesar 154 mm, hi sebesar 17 mm, dan pintu terdorong pertama pada saat h sebesar 116.5 mm.

Gambar 4.16 Model Pintu Air Pak Tani Saat di Aliri Air Pada Percobaan I Praktikum II

 Percobaan II ( Menggunakan Bangunan Tipe I dengan penambahan tekanan maksimum 10 psi )

Tabel 4.6 Hasil Percobaan II

1

0.4

10

24

200

145

2

0.35

10

22

185

139

3

0.3

10

20

179

133

4

0.25

10

18

171

128

5

0.2

10

17

164

125

6

0.15

10

14.5

157

119

7

0.1

10

14

155

114

23.5

20

17

15

hi (mm)

Pintu terbuka

pada saat (mm)

31

30

26.5

percobaan Vu (m/s)

pressure

( psi )

sudut

pintu (

̊

)

hu = hp

(mm)

Sumber; Hasil Laboratory Test

Keterangan : 1. Pada kecepatan maksimum (0.4 m/s) dengan tekanan 10 psi,

diperoleh sudut bukaan pintu sebesar 24˚, tinggi hu = hp sebesar

200 mm, hi sebesar 31 mm, dan pintu terdorong pertama pada saat h sebesar 145 mm.

2. Pada kecepatan minimum (0.1 m/s) dengan tekanan 10 psi,

diperoleh sudut bukaan pintu sebesar 14˚, tinggi hu = hp sebesar

155 mm, hi sebesar 15 mm, dan pintu terdorong pertama pada saat h sebesar 114 mm.

 Percobaan III ( Menggunakan Bangunan Tipe II dengan tekanan 0 psi ) Tabel 4.7 Hasil Percobaan III

1

0.4

0

18

180

130

23

116

2

0.35

0

16.5

176

126

22

110

3

0.3

0

15

171

121

20

107

4

0.25

0

14

166

116

17

101

5

0.2

0

13.5

160

110

13

96

6

0.15

0

11.5

154

104

10

93

7

0.1

0

10

153

103

7

91

Pintu terbuka

pada saat (mm)

percoba

an

Vu (m/s)

pressure

( psi )

sudut pintu

(

̊

)

hu (mm) hp (mm) hi (mm)

Sumber; Hasil Laboratory Test

Keterangan : 1. Pada kecepatan maksimum (0.4 m/s) dengan tekanan 0 psi, diperoleh sudut bukaan pintu sebesar 18˚, tinggi hu = 180 mm, hp = 130 mm, hi sebesar 23 mm, dan pintu terdorong pertama pada saat h sebesar 116 mm.

2. Pada kecepatan minimum (0.1 m/s) dengan tekanan 0 psi,

diperoleh sudut bukaan pintu sebesar 10˚, tinggi hu = 153 mm,

hp = 103 mm, hi sebesar 7 mm, dan pintu terdorong pertama pada saat h sebesar 91 mm.

Gambar 4.18 Model Pintu Air Pak Tani Saat di Aliri Air Pada Percobaan III Praktikum II

 Percobaan IV ( Menggunakan Bangunan Tipe II dengan penambahan tekanan 10 psi )

Tabel 4.8 Hasil Percobaan IV

1

0.4

10

20

186

136

20

120

2

0.35

10

18

182

132

20

110

3

0.3

10

16

178

128

19

106

4

0.25

10

15.5

172

122

27.5

104

5

0.2

10

14

166

116

17

99

6

0.15

10

13.5

162

112

15.5

93

7

0.1

10

13

160

110

15.5

91

Pintu

terbuka

percob

aan

Vu (m/s)

pressure (

psi )

sudut pintu

(

̊

)

hu (mm) hp (mm) hi (mm)

Sumber; Hasil Laboratory Test

Keterangan : 1. Pada kecepatan maksimum (0.4 m/s) dengan tekanan 10 psi,

diperoleh sudut bukaan pintu sebesar 20˚, tinggi hu = 186 mm,

hp = 136 mm, hi sebesar 20 mm, dan pintu terdorong pertama pada saat h sebesar 120 mm.

2. Pada kecepatan minimum (0.1 m/s) dengan tekanan 10 psi,

diperoleh sudut bukaan pintu sebesar 13˚, tinggi hu = 160 mm,

hp = 110 mm, hi sebesar 15.5 mm, dan pintu terdorong pertama pada saat h sebesar 91 mm.

2. Praktikum 3

 Percobaan I ( Menggunakan Bangunan Tipe I dengan tekanan 0 psi ) Tabel 4.9 Hasil Percobaan I

1

0.4

0

24

270

235

2

0.35

0

23

267

229

3

0.3

0

21.5

263.5

225

4

0.25

0

20

260

222

5

0.2

0

18

257

216

6

0.15

0

16

255.5

213

7

0.1

0

14

253

208

Pintu

terbuka

33

31.5

29.5

percobaa

n

Vu

(m/s)

pressure

( psi )

sudut

pintu (

̊

)

hu = hp

(mm)

27.5

26

24.5

23

hi (mm)

Sumber; Hasil Laboratory Test

Keterangan : 1. Pada kecepatan maksimum (0.4 m/s) dengan tekanan 0 psi,

diperoleh sudut bukaan pintu sebesar 24˚, tinggi hu = hp sebesar

270 mm, hi sebesar 33 mm, dan pintu terdorong pertama pada saat h sebesar 235 mm.

2. Pada kecepatan minimum (0.1 m/s) dengan tekanan 0 psi,

diperoleh sudut bukaan pintu sebesar 14˚, tinggi hu = hp sebesar

253 mm, hi sebesar 23 mm, dan pintu terdorong pertama pada saat h sebesar 208 mm.

Gambar 4.20 Model Pintu Air Pak Tani Saat di Aliri Air Pada Percobaan I Praktikum III

 Percobaan II ( Menggunakan Bangunan Tipe I dengan penambahan tekanan maksimum 20 psi )

Tabel 4.10 Hasil Percobaan II

1

0.4

20

29

281

241

2

0.35

20

27

279

238

3

0.3

20

24.5

276

235

4

0.25

20

22

272

232.5

5

0.2

20

20

269

229

6

0.15

20

18

266

217

7

0.1

20

16

263

214

16

15

14

12.5

hi (mm)

Pintu

terbuka

21

19.5

17.5

percobaa

n

Vu

(m/s)

pressure

( psi )

sudut

pintu (

̊

)

hu = hp

(mm)

Sumber; Hasil Laboratory Test

Keterangan : 1. Pada kecepatan maksimum (0.4 m/s) dengan tekanan 20 psi,

diperoleh sudut bukaan pintu sebesar 29˚, tinggi hu = hp sebesar

281 mm, hi sebesar 21 mm, dan pintu terdorong pertama pada saat h sebesar 241 mm.

2. Pada kecepatan minimum (0.1 m/s) dengan tekanan 20 psi,

diperoleh sudut bukaan pintu sebesar 16˚, tinggi hu = hp sebesar 263 mm, hi sebesar 12.5 mm, dan pintu terdorong pertama pada saat h sebesar 214 mm.

 Percobaan III ( Menggunakan Bangunan Tipe II dengan tekanan 0 psi ) Tabel 4.11 Hasil Percobaan III

1

0.4

0

27.5

270

220

20

223

2

0.35

0

25

267

217

18.5

219

3

0.3

0

23

265.5

215.5

16.5

216

4

0.25

0

20.5

264

214

14

212

5

0.2

0

18.5

260

210

12.5

209

6

0.15

0

16

258

208

10

204

7

0.1

0

14

256

110

8

201

Pintu

terbuka

percob

aan

Vu (m/s)

pressure (

psi )

sudut pintu

(

̊

)

hu (mm) hp (mm) hi (mm)

Sumber; Hasil Laboratory Test

Keterangan : 1. Pada kecepatan maksimum (0.4 m/s) dengan tekanan 0 psi,

diperoleh sudut bukaan pintu sebesar 27.5˚, tinggi hu = 270 mm,

hp = 220 mm, hi sebesar 20 mm, dan pintu terdorong pertama pada saat h sebesar 223 mm.

2. Pada kecepatan minimum (0.1 m/s) dengan tekanan 0 psi,

diperoleh sudut bukaan pintu sebesar 14˚, tinggi hu = 256 mm,

hp = 110 mm, hi sebesar 8 mm, dan pintu terdorong pertama pada saat h sebesar 201 mm.

Gambar 4.22 Model Pintu Air Pak Tani Saat di Aliri Air Pada Percobaan III Praktikum III

 Percobaan IV ( Menggunakan Bangunan Tipe II dengan penambahan tekanan 20 psi )

Tabel 4.12 Hasil Percobaan IV

1

0.4

20

22

279

229

31.5

212

2

0.35

20

20

277

227

29

208

3

0.3

20

18

275.5

225.5

27.5

204

4

0.25

20

16.5

274

224

25

200

5

0.2

20

15

271

221

23

196

6

0.15

20

14

268

218

21

193

7

0.1

20

12.5

266

216

19.5

190

Pintu

terbuka

percoba

an

Vu (m/s)

pressure (

psi )

sudut pintu

(

̊

)

hu (mm)

hp (mm)

hi (mm)

Sumber; Hasil Laboratory Test

Keterangan : 1. Pada kecepatan maksimum (0.4 m/s) dengan tekanan 20 psi,

diperoleh sudut bukaan pintu sebesar 22˚, tinggi hu = 279 mm,

hp = 229 mm, hi sebesar 31.5 mm, dan pintu terdorong pertama pada saat h sebesar 212 mm.

2. Pada kecepatan minimum (0.1 m/s) dengan tekanan 20 psi,

diperoleh sudut bukaan pintu sebesar 12.5˚, tinggi hu = 266 mm,

hp = 216 mm, hi sebesar 12.5 mm, dan pintu terdorong pertama pada saat h sebesar 190 mm.

Tabel 4.13 Hasil penelitian (percobaan 1, percobaan 2, dan percobaan 3)

No Kegiatan Bangunan

Pendukung percobaan

Kondisi Pintu Beban pintu (kg) Tekanan (psi) Kecepatan aliran (m/s) Perolehan Data

hu (mm) hp (mm) hi (mm)

1

Praktikum 1

Tipe I ( Kondisi dasar saluran normal/ datar) I Pintu tanpa ban

6 0

0.1 123 123 13.5

0.15 124 124 16.5

0.2 126 126 20

0.25 133 133 22.5

0.3 140 140 26

0.35 148 148 27.5

0.4 154 154 28

II

Pintu dengan

ban

6 10

0.1 124 124 14

0.15 126 126 16

0.2 133 133 19

0.25 140 140 22.5

0.3 148 148 24.5

0.35 154 154 26

0.4 169 169 27

Tipe II ( Kondisi dasar saluran menanjak/ segitiga) III Pintu tanpa ban

6 0

0.1 123 73 12

0.15 130 80 14

0.2 136 86 14.5

0.25 142 92 15

0.3 147 97 17

0.4 155 105 19

IV

Pintu dengan

ban

6 10

0.1 140 90 15

0.15 142 92 16

0.2 145 95 17

0.25 151 101 18

0.3 155 105 18.5

0.35 159 109 19

0.4 163 113 20

2

Praktikum 2

Tipe I ( Kondisi dasar saluran normal/ datar) I Pintu tanpa ban

25 0

0.1 154 154 17

0.15 155 155 20

0.2 157 157 23.3

0.25 164 164 26.5

0.3 171 171 30

0.35 179 179 31

0.4 185 185 31

II

Pintu dengan

ban

25 10

0.1 155 155 15

0.15 157 157 17

0.2 164 164 20

0.25 171 171 23.5

0.3 179 179 26.5

0.35 185 185 30

0.4 200 200 31

Kondisi dasar saluran menanjak/ segitiga) tanpa ban

0.15 154 104 10

0.2 160 110 13

0.25 166 116 17

0.3 171 121 20

0.35 176 126 22

0.4 180 130 23

IV

Pintu dengan

ban

25 10

0.1 160 110 15.5

0.15 162 112 15.5

0.2 166 116 17

0.25 172 122 27.5

0.3 178 128 19

0.35 182 132 20

0.4 186 136 20

3

Praktikum 3

Tipe I ( Kondisi dasar saluran normal/ datar) I Pintu tanpa ban

35 0

0.1 253 253 23

0.15 255.5 255.5 24.5

0.2 257 257 26

0.25 260 260 27.5

0.3 263.5 263.5 29.5

0.35 267 267 31.5

0.4 270 270 33

II

Pintu dengan

ban

35 20

0.1 263 263 12.5

0.15 266 266 14

0.25 272 272 16

0.3 276 276 17.5

0.35 279 279 19.5

0.4 281 281 21

Tipe II ( Kondisi dasar saluran menanjak/

segitiga)

III

Pintu tanpa ban

35 0

0.1 266 216 19.5

0.15 268 218 21

0.2 271 221 23

0.25 274 224 25

0.3 275.5 225.5 27.5

0.35 277 227 29

0.4 279 229 31.5

IV

Pintu dengan

ban

35 20

0.1 256 110 8

0.15 258 208 10

0.2 260 210 12.5

0.25 264 214 14

0.3 265.5 215.5 16.5

0.35 267 217 18.5

4.4.2.2 Grafik dan Dokumentasi Penelitian

1. Praktikum 1

 Percobaan I ( Menggunakan Bangunan Tipe I dengan tekanan 0 psi )

Gambar 4.24 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu Data 1

Keterangan : 1. Garis warna biru menunjukkan tinggi muka air di hulu dan di pintu,

2. Garis warna merah menunjukkan tinggi bukaan pertama,

3. Grafik di atas menunjukkan perbandingan tinggi muka air di hulu, di pintu, dan tinggi bukaan pertama dengan kecepatan aliran,

4. Semakin besar kecepatan, maka akan semakin besar tinggi muka air. 90 100 110 120 130 140 150 160

0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1

ti n g g i m u ka a ir ( m m )

kecepatan aliran (m/s)

perbandingan tinggi muka air dengan

kecepatan

hu=hp pintu terbuka

Gambar 4.25 Perbandingan tinggi muka air di hilir

Keterangan : 1. Garis warna biru menunjukkan tinggi muka air di hilir,

2. Grafik di atas menunjukkan perbandingan tinggi muka air di hlir, dengan kecepatan aliran,

3. Semakin besar kecepatan, maka akan semakin besar tinggi muka air di hilir.

 Percobaan II ( Menggunakan Bangunan Tipe I dengan tekanan 20 psi ) 5 10 15 20 25 30 35

0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1

ti n g g i m u ka a ir ( m m )

kecepatan aliran (m/s)

Perbandingan tinggi hi dgn V

hi 70 90 110 130 150 170

0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1

ti n g g i m u ka a ir ( m m )

kecepatan aliran (m/s)

Perbandingan tinggi hu=hp dgn pintu terbuka

hu=hp pintu terbuka

Keterangan : 1. Garis warna biru menunjukkan tinggi muka air di hulu dan di pintu,

2. Garis warna merah menunjukkan tinggi bukaan pertama,

3. Grafik di atas menunjukkan perbandingan tinggi muka air di hulu, di pintu, dan tinggi bukaan pertama dengan kecepatan aliran, 4. Semakin besar kecepatan, maka akan semakin besar tinggi muka

air.

Gambar 4.27 Perbandingan tinggi muka air di hilir

Keterangan : 1. Garis warna biru menunjukkan tinggi muka air di hilir,

2. Grafik di atas menunjukkan perbandingan tinggi muka air di hlir, dengan kecepatan aliran,

3. Semakin besar kecepatan, maka akan semakin besar tinggi muka air di hilir.

10 15 20 25 30

0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1

ti

n

g

g

i

m

u

ka

a

ir

(

m

m

)

kecepatan aliran (m/s)

Perbandingan tinggi hi dgn V

 Percobaan III ( Menggunakan Bangunan Tipe II dengan tekanan 0 psi )

Gambar 4.28 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu Data 1

Keterangan : 1. Garis warna biru menunjukkan tinggi muka air di hulu, 2. Garis warna merah menunjukkan tinggi bukaan pertama, 3. Garis warna hijau menunjukkan di pintu,

4. Grafik di atas menunjukkan perbandingan tinggi muka air di hulu, di pintu, dan tinggi bukaan pertama dengan kecepatan aliran, 5. Semakin besar kecepatan, maka akan semakin besar tinggi muka

air. 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160

0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1

ti n g g i m u ka a ir ( m m )

kecepatan aliran (m/s)

Perbandingan tinggi hu=hp dgn pintu terbuka

hu pintu terbuka hp 5 10 15 20 25

0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1

ti n g g i m u ka a ir ( m m )

kecepatan aliran (m/s)

Perbandingan tinggi hi dgn V

Keterangan : 1. Garis warna biru menunjukkan tinggi muka air di hilir,

2. Grafik di atas menunjukkan perbandingan tinggi muka air di hlir, dengan kecepatan aliran,

3. Semakin besar kecepatan, maka akan semakin besar tinggi muka air di hilir.

 Percobaan IV ( Menggunakan Bangunan Tipe II dengan tekanan 20 psi )

Gambar 4.30 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu Data 1

Keterangan : 1. Garis warna biru menunjukkan tinggi muka air di hulu, 2. Garis warna merah menunjukkan tinggi bukaan pertama, 3. Garis warna hijau menunjukkan di pintu,

4. Grafik di atas menunjukkan perbandingan tinggi muka air di hulu, di pintu, dan tinggi bukaan pertama dengan kecepatan aliran, 5. Semakin besar kecepatan, maka akan semakin besar tinggi muka

air. 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170

0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1

ti n g g i m u ka a ir ( m m )

kecepatan aliran (m/s)

Perbandingan tinggi hu=hp dgn pintu terbuka

hu

pintu terbuka hp

Gambar 4.31 Perbandingan tinggi muka air di hilir

Keterangan : 1. Garis warna biru menunjukkan tinggi muka air di hilir,

2. Grafik di atas menunjukkan perbandingan tinggi muka air di hlir, dengan kecepatan aliran,

3. Semakin besar kecepatan, maka akan semakin besar tinggi muka air di hilir.

(a) (b)

Gambar 4.32 (a) Proses pengukuran tinggi muka air di hlir dan (b) pengukuran tinggi muka air di hulu

5 10 15 20 25

0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1

ti

n

g

g

i

m

u

ka

a

ir

(

m

m

)

kecepatan aliran (m/s)

Perbandingan tinggi hi dgn V

2. Praktikum 2

 Percobaan I ( Menggunakan Bangunan Tipe I dengan tekanan 0 psi )

Gambar 4.33 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu Data 1

Keterangan : 1. Garis warna biru menunjukkan tinggi muka air di hulu dan di pintu,

2. Garis warna merah menunjukkan tinggi bukaan pertama,

3. Grafik di atas menunjukkan perbandingan tinggi muka air di hulu, di pintu, dan tinggi bukaan pertama dengan kecepatan aliran,

4. Semakin besar kecepatan, maka akan semakin besar tinggi muka air. 110 120 130 140 150 160 170 180

0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1

ti n g g i m u ka a ir ( m m )

kecepatan aliran (m/s)

Perbandingan tinggi hu=hp dgn pintu terbuka

hu=hp pintu terbuka

Gambar 4.34 Perbandingan tinggi muka air di hilir

Keterangan : 1. Garis warna biru menunjukkan tinggi muka air di hilir,

2. Grafik di atas menunjukkan perbandingan tinggi muka air di hlir, dengan kecepatan aliran,

3. Semakin besar kecepatan, maka akan semakin besar tinggi muka air di hilir.

 Percobaan II ( Menggunakan Bangunan Tipe I dengan tekanan 20 psi )

Gambar 4.35 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu 15

20 25 30 35

0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1

ti n g g i m u ka a ir ( m m )

kecepatan aliran (m/s)

Perbandingan tinggi hi dgn V

hi 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1

ti n g g i m u ka a ir ( m m )

kecepatan aliran (m/s)

Perbandingan tinggi hu=hp dgn pintu terbuka

hu=hp pintu terbuka

Keterangan : 1. Garis warna biru menunjukkan tinggi muka air di hulu dan di pintu,

2. Garis warna merah menunjukkan tinggi bukaan pertama,

3. Grafik di atas menunjukkan perbandingan tinggi muka air di hulu, di pintu, dan tinggi bukaan pertama dengan kecepatan aliran,

4. Semakin besar kecepatan, maka akan semakin besar tinggi muka air.

Gambar 4.36 Perbandingan tinggi muka air di hilir

Keterangan : 1. Garis warna biru menunjukkan tinggi muka air di hilir,

2. Grafik di atas menunjukkan perbandingan tinggi muka air di hlir, dengan kecepatan aliran,

3. Semakin besar kecepatan, maka akan semakin besar tinggi muka air di hilir.

15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35

0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1

ti n g g i m u ka a ir ( m m )

kecepatan aliran (m/s)

Perbandingan tinggi hi dgn V

 Percobaan III ( Menggunakan Bangunan Tipe II dengan tekanan 0 psi )

Gambar 4.37 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu Data 1

Keterangan : 1. Garis warna biru menunjukkan tinggi muka air di hulu, 2. Garis warna merah menunjukkan tinggi bukaan pertama, 3. Garis warna hijau menunjukkan di pintu,

4. Grafik di atas menunjukkan perbandingan tinggi muka air di hulu, di pintu, dan tinggi bukaan pertama dengan kecepatan aliran, 5. Semakin besar kecepatan, maka akan semakin besar tinggi muka

air. 90 110 130 150 170

0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1

ti n g g i m u ka a ir ( m m )

kecepatan aliran (m/s)

Perbandingan tinggi hu=hp dgn pintu terbuka

hu pintu terbuka hp 5 10 15 20 25

0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1

ti n g g i m u ka a ir ( m m )

kecepatan aliran (m/s)

Perbandingan tinggi hi dgn V

Keterangan : 1. Garis warna biru menunjukkan tinggi muka air di hilir,

2. Grafik di atas menunjukkan perbandingan tinggi muka air di hlir, dengan kecepatan aliran,

3. Semakin besar kecepatan, maka akan semakin besar tinggi muka air di hilir.

 Percobaan IV ( Menggunakan Bangunan Tipe II dengan tekanan 20 psi )

Gambar 4.39 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu Data 1

Keterangan : 1. Garis warna biru menunjukkan tinggi muka air di hulu, 2. Garis warna merah menunjukkan tinggi bukaan pertama, 3. Garis warna hijau menunjukkan di pintu,

4. Grafik di atas menunjukkan perbandingan tinggi muka air di hulu, di pintu, dan tinggi bukaan pertama dengan kecepatan aliran, 5. Semakin besar kecepatan, maka akan semakin besar tinggi muka

air. 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190

0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1

ti n g g i m u ka a ir ( m m )

kecepatan aliran (m/s)

Perbandingan tinggi hu=hp dgn pintu terbuka

hu

pintu terbuka hp

Gambar 4.40 Perbandingan tinggi muka air di hilir

Keterangan : 1. Garis warna biru menunjukkan tinggi muka air di hilir,

2. Grafik di atas menunjukkan perbandingan tinggi muka air di hlir, dengan kecepatan aliran,

3. Semakin besar kecepatan, maka akan semakin besar tinggi muka air di hilir.

5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25

0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1

ti

n

g

g

i

m

u

ka

a

ir

(

m

m

)

kecepatan aliran (m/s)

Perbandingan tinggi hi dgn V

(a) (b)

(c)

Gambar 4.41 (a) proses perhitungan tinggi muka air di hilir, (b)perhitungan tinggi muka air di hulu, dan (c) sudut pintu

3. Praktikum 3

 Percobaan I ( Menggunakan Bangunan Tipe I dengan tekanan 0 psi )

Gambar 4.42 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu Data 1

200 220 240 260 280

0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1

ti

n

g

g

i

m

u

ka

a

ir

(

m

m

)

kecepatan aliran (m/s)

Perbandingan tinggi hu=hp dgn pintu

terbuka

hu=hp pintu terbuka

Keterangan : 1. Garis warna biru menunjukkan tinggi muka air di hulu dan di pintu,

2. Garis warna merah menunjukkan tinggi bukaan pertama,

3. Grafik di atas menunjukkan perbandingan tinggi muka air di hulu, di pintu, dan tinggi bukaan pertama dengan kecepatan aliran,

4. Semakin besar kecepatan, maka akan semakin besar tinggi muka air.

Gambar 4.43 Perbandingan tinggi muka air di hilir

Keterangan : 1. Garis warna biru menunjukkan tinggi muka air di hilir,

2. Grafik di atas menunjukkan perbandingan tinggi muka air di hlir, dengan kecepatan aliran,

3. Semakin besar kecepatan, maka akan semakin besar tinggi muka air di hilir.

20 22 24 26 28 30 32 34

0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1

ti n g g i m u ka a ir ( m m )

kecepatan aliran (m/s)

Perbandingan hi dgn V

 Percobaan II ( Menggunakan Bangunan Tipe I dengan tekanan 20 psi )

Gambar 4.44 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu Data 1

Keterangan : 1. Garis warna biru menunjukkan tinggi muka air di hulu dan di pintu,

2. Garis warna merah menunjukkan tinggi bukaan pertama,

3. Grafik di atas menunjukkan perbandingan tinggi muka air di hulu, di pintu, dan tinggi bukaan pertama dengan kecepatan aliran,

4. Semakin besar kecepatan, maka akan semakin besar tinggi muka air.

Gambar 4.45 Perbandingan tinggi muka air di hilir

200 250 300

0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1

ti n g g i m u ka a ir ( m m )

kecepatan aliran (m/s)

Perbandingan tinggi hu=hp dgn pintu

terbuka

hu=hp pintu terbuka 0 10 20 30

0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1

ti n g g i m u ka a ir ( m m )

kecepatan aliran (m/s)

perbandingan hi dgn V

Keterangan : 1. Garis warna biru menunjukkan tinggi muka air di hilir,

2. Grafik di atas menunjukkan perbandingan tinggi muka air di hlir, dengan kecepatan aliran,

3. Semakin besar kecepatan, maka akan semakin besar tinggi muka air di hilir.

 Percobaan III ( Menggunakan Bangunan Tipe II dengan tekanan 0 psi )

Gambar 4.46 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu Data 1

Keterangan : 1. Garis warna biru menunjukkan tinggi muka air di hulu, 2. Garis warna merah menunjukkan tinggi bukaan pertama, 3. Garis warna hijau menunjukkan di pintu,

4. Grafik di atas menunjukkan perbandingan tinggi muka air di hulu, di pintu, dan tinggi bukaan pertama dengan kecepatan aliran, 5. Semakin besar kecepatan, maka akan semakin besar tinggi muka

air. 190 210 230 250 270 290

0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1

ti n g g i m u ka a ir ( m m

kecepatan aliran (m/s)

Perbandingan tinggi hu=hp dgn pintu

terbuka

hu

pintu terbuka hp

Gambar 4.47 Perbandingan tinggi muka air di hilir

Keterangan : 1. Garis warna biru menunjukkan tinggi muka air di hilir,

2. Grafik di atas menunjukkan perbandingan tinggi muka air di hlir, dengan kecepatan aliran,

3. Semakin besar kecepatan, maka akan semakin besar tinggi muka air di hilir.

 Percobaan IV ( Menggunakan Bangunan Tipe II dengan tekanan 20 psi )

Gambar 4.48 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu Data 1 0 10 20 30 40

0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1

ti n g g i m u ka a ir ( m m )

kecepatan aliran (m/s)

perbandingan hi dgn V

hi 190 210 230 250 270 290

0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1

ti n g g i m u ka a ir ( m m )

kecepatan aliran (m/s)

Perbandingan tinggi hu=hp dgn pintu

terbuka

hu

pintu terbuka hp

Keterangan : 1. Garis warna biru menunjukkan tinggi muka air di hulu, 2. Garis warna merah menunjukkan tinggi bukaan pertama, 3. Garis warna hijau menunjukkan di pintu,

4. Grafik di atas menunjukkan perbandingan tinggi muka air di hulu, di pintu, dan tinggi bukaan pertama dengan kecepatan aliran, 5. Semakin besar kecepatan, maka akan semakin besar tinggi muka

air.

Gambar 4.49 Perbandingan tinggi muka air di hilir

Keterangan : 1. Garis warna biru menunjukkan tinggi muka air di hilir,

2. Grafik di atas menunjukkan perbandingan tinggi muka air di hlir, dengan kecepatan aliran,

3. Semakin besar kecepatan, maka akan semakin besar tinggi muka air di hilir.

0 5 10 15 20 25

0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1

ti

n

g

g

i

m

u

ka

a

ir

(

m

m

)

kecepatan aliran (m/s)

perbandingan hi dgn V

(a) (b)

(c)

Gambar 4.50 (a) Proses pengukuran tinggi muka air di hulu, (b) pengukuran tinggi muka air di hilir, dan (c) pengukuran sudut pintu air

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Diperoleh ukuran Pintu Pak Tani dengan ukuran 40 cm x 40 cm dengan rongga ukuran 9 cm, dan tebal papan 1 inchi. Berjenis kayu kelas I yaitu damar laut. 2. Pintu Pak Tani dapat bekerja dengan baik, yaitu dapat membuka secara otomatis

dengan analisa yang sudah dilakukan.

3. Pintu Pak Tani memenuhi tinggi bukaan air yang diinginkan yaitu ⁄ dari tinggi pintu yaitu 267 mm pada saat berat pintu sebesar 41 kg, dengan berat pintu sebesar 6 kg dan beban sebesar 35 kg, pada praktikum ketiga percobaan pertama tinggi yang terpenuhi sebesar 270 mm, pada percobaan kedua sebesar 281 mm, pada percobaan ketiga 279 mm dan 270 mm pada percobaan keempat.

4. Semakin besar tekanan udara dan volume udara pada ban, maka akan semakin besar daya angkat yang terjadi, tekanan udara yang digunakan pada ban yaitu sebesar 0 psi dan 20 psi. Pada praktikum I dan II digunakan ban dengan volume 3,6 L dan 1,7 L pada percobaan ketiga.

5.2 Saran

Dari hasil penelitian yang dilakukan, maka terdapat beberapa kekurangan dari pintu pak tani ini. Maka untuk penelitian yang lebih lanjut mengenai pintu air pak tani, ada beberapa saran yang dapat dilakukan, antara lain:

1. Perlu adanya perawatan khusus pada pintu klep Pak Tani dikarenakan pintu yang terbuat dari kayu,

2. Perlu dikembangkan kembali desain pintu klep pak tani, baik dari dimensi maupun dari berat pintu, dan

3. Dalam penyempurnaan penelitian terhadap pintu otomatis ini, peneliti menyarankan agar adanya pembahasan mengenai backwater.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Mekanika Fluida dan Hidraulika

Mekanika Fluida dan hidraulika merupakan cabang mekanika terapan yang terurai dari perilaku fluida saat bergerak maupun diam. Dalam fluida statis, berat spesifik sangat penting, sedangkan dalam fluida dinamis, massa jenis dan viskositas merupakan komponen utama.

Fluida merupakan zat yang mampu mengalir dan menyesuaikan bentuknya dengan bejana. Fluida diklasifikasikan sebagai cair atau gas (Schaum, 1995).

2.2 Sifat-Sifat Air

Tahanan fluida terhadap perubahan bentuk sangat kecil, sehingga fluida dapat dengan mudah mengikuti bentuk ruangan/tempat yang membatasinya. Fluida dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu zat cair dan zat gas.

Zat cair dan zat gas mempunyai sifat-sifat serupa, yang terpenting adalah sebagai berikut ini:

1. Kedua zat ini tidak melawan perubahan bentuk, dan

2. Kedua zat tidak mengadakan reaksi terhadap gaya geser, yaitu gaya yang bekerja sejajar dengan permukaan lapisan-lapisan zat cair atau gas yang mencoba untuk menggeser lapisan-lapisan tersebut antara satu terhadap yang lain. Oleh karena itu apabila ada sentuhan sedikit saja, dua lapisan yang saling berdampingan akan bergerak antara satu terhadap lainnya.

1. Zat cair mempunyai permukaan bebas, dan massa zat cair hanya akan mengisi volume yang diperlukan dalam suatu ruangan, sedangkan gas tidak mempunyai permukaan bebas dan massanya akan mengisi seluruh ruangan, dan

2. Zat cair merupakan zat yang praktis tak termampatkan, sedang gas adalah zat yang bisa dimampatkan.

Perilaku zat cair, terutama air, banyak dipelajari dalam bidang teknik sipil, sedang gas banyak dipelajari dalam bidang teknik mesin, kimia, aeronotika, dan sebagainya. Zat cair mempunyai beberapa sifat berikut ini :

1. Apabila ruangan lebih besar dari volume zat cair, akan terbentuk permukaan bebas horizontal yang berhubungan dengan atmosfer,

2. Mempunyai rapat massa dan berat jenis,

3. Dapat dianggap tidak termampatkan (incrompressible), 4. Mempunyai viskositas (kekentalan), dan

5. Mempunyai kohesi, adhesi, dan tegangan permukaan.

Diantara sifat-sifat tersebut, yang terpenting adalah rapat massa, berat jenis, dan viskositas. Aliran zat cair dapat diklasifikasikan menjadin beberapa macam seperti berikut :

2.2.1 Aliran Invisid dan Viskos

(a) (b)

Aliran invisid adalah aliran di mana kekentalan zat cair ,µ ,dianggap nol (zat cair ideal). Sebenarnya zat cair dengan kekentalan nol tidak ada di alam, tetapi dengan anggapan tersebut akan sangat menyederhanakan permasalahan yangb sangat kompleks dalam hidraulika. Karena zat cair tidak mempunyai kekentalan maka tidak terjadi tegangan geser antara partikel zat cair dan antara zat cair dengan kekentalan kecil seperti air.

Aliran viskos adalah aliran di mana kekentalan diperhitungkan (zat cair rill). Keadaan ini menyebabkan timbulnya tegangan geser antara partikel zat cair yang bergerak dengan kecepatan berbeda. Apabila zat cair rill mengalir melalui bidang batas yang diam, zat cair yang berhubungan langsung dengan bidang batas tersebut akan mempunyai kecepatan nol (diam). Kecepatan zat cair akan bertambah sesuai dengan jarak dari bidang tersebut. Apabila medan aliran sangat dalam/lebar, di luar suatu jarak tertentu dari bidang batas, aliran tidak lagi dipengaruhi oleh hambatan bidang batas. Pada daerah tersebut kecepatan aliran hamper seragam. Bagian aliran yang berada dekat dengan bidang batas, di mana terjadi perubahan kecepatan yang besar dikenal dengan lapis batas (boundary layer). Di daerah lapis batas ini tegangan geser terbentuk di antara lapis-lapis zat cair yang bergerak dengan kecepatan berbeda karena adanya kekentalan zat cair dan turbulensi yang menyebabkan partikel zat cair bergerak dari lapis yang satu ke lapis lainnya. Di luar lapis batas tersebut pengaruh tegangan geser yang terjadi karena adanya bidang batas dapat diabaikan dan zat cair dapat dianggap sebagai zat cair ideal.

2.2.2 Aliran Kompresibel dan Tak Kompresibel

Semua fluida kompresibel sehingga rapat massanya berubah dengan perubahan tekanan. Pada aliran mantap dengan perubahan rapat massa kecil, sering dilakukan penyederhanaan dengan menganggap bahwa zat cair adalah tak kompresibel dan rapat massa adalah konstan. Oleh karena zat cair mempunyai kemampatan yang sangat kecil, maka dalam analisis aliran mantap sering dilakukan anggapan zat cair tak kompresibel. Tetapi pada aliran tak mantap melalui pipa di mana bisa terjadi perubahan tekanan yang sangat besar, maka kompresibilitas zat cair harus diperhitungkan.

Untuk gas di mana kemampatannya besar, maka perubahan rapat massa karena adanya perubahan tekanan harus diperhitungkan.

2.2.3 Aliran Laminer dan Turbulen

(a) (b)

Gambar 2.2 (a) aliran laminar dan (b) aliran turbulen

Aliran viskos dapat dibedakan dalam aliran laminer dan turbulen. Aliran laminer adalah apabila partikel-partikel zat cair bergerak teratur dengan membentuk garis lintasan kontinyu dan tidak saling berpotongan. Apabila zat warna diinjeksikan pada suatu titik dalam aliran, maka zat warna tersebut akan mengalir menurut garis aliran yang teratur seperti benang tanpa terjadi difusi atau penyebaran.

Pada aliran turbulen Gambar 2.2.b partikel-partikel zat cair bergerak tidak teratur dan garis lintasannya saling berpotongan. Zat warna yang dimasukkan pada suatu titik dalam aliran akan terdifusi dengan cepat ke seluruh aliran. Aliran turbulen terjadi apabila kecepatan aliran besar, saluran besar, dan zat cair mempunyai kekentalan kecil. Aliran di sungai, saluran irigasi/drainase dan di laut adalah contoh dari aliran turbulen.

2.2.4 Aliran Mantap dan Tak Mantap

Aliran mantap (steady flow) terjadi jika variabel dari aliran seperti kecepatan V, tekanan p, rapat massa ρ, penampang aliran A, debit Q, dsb, di sembarang titik pada zat cair tidak berubah dengan waktu.

Dalam aliran turbulen, gerak partikel zat cair selalu tidak beraturan. Di sembarang titik selalu terjadi fluktuasi kecil dari kecepatan. Tetapi jika nilai reratanya pada suatu periode adalah konstan maka aliran tersebut adalah permanen.

Gambar 2.3 Menunjukkan Kecepatan Sebagai Fungsi Waktu Pada Suatu Titik Dalam Aliran Turbulen Untuk (a) Aliran Mantap dan (b) Tak Mantap

Aliran tak mantap (unsteady flow) terjadi jika variabel aliran pada setiap titik berubah dengan waktu.

Gambar 2.3.b menunjukkan kecepatan sebagai fungsi waktu pada suatu titik dalam aliran turbulen dan tak mantap. Analisis dari aliran ini adalah sangat kompleks, biasanya penyelesaiannya dilakukan secara numerik dengan menggunakan komputer.

2.2.5 Aliran Seragam dan Tak Seragam

Aliran disebut seragam (uniform flow) apabila tidak ada perubahan besar dan arah dari kecepatan suatu titik ke titik yang lain di sepanjang aliran (Gambar 2.4.a). Demikian juga dengan variabel-variabel lainnya seperti tekanan, rapat massa, kedalaman, debit, dsb.

Aliran tak seragam (nonuniform flow) terjadi jika semua variabel aliran berubah pada jarak tertentu (Gambar 2.4.b)

Gambar 2.4 (a) Aliran Seragam dan (b) Aliran Tak Seragam

2.2.6 Aliran Satu, Dua dan Tiga Dimensi

Dalam aliran satu dimensi, kecepatan di setiap titik pada tampang lintang mempunyai besar dan arah yang sama. Sebenarnya jenis aliran semacam ini sangat jarang terjadi. Tetapi dalam analisa hidraulika, aliran tiga dimensi dapat disederhanakan menjadi aliran satu dimensi berdasarkan beberapa anggapan, misalnya mengabaikan perubahan kecepatan vertical dan melintang terhadap

kecepatan pada arah memanjang. Keadaan pada tampang lintang adalah nilai rata-rata dari kecepatan, rapat massa, dan sifat-sifat lainnya. Perubahan kecepatan hanya terjadi pada arah aliran.

Dalam aliran dua dimensi, semua partikel dianggap mengalir dalam bidang sepanjang aliran, sehingga tidak ada aliran tegak lurus pada bidang tersebut (Gambar 2.5.b). Bidang tersebut bisa mendatar atau vertikal tergantung pada masalah yang ditinjau. Apabila distribusi vertikal dari kecepatan atau sifat-sifat yang lain adalah penting daripada arah melintang maka aliran dapat dianggap dua dimensi vertikal. Sedang aliran di saluran yang sangat lebar, misalnya di pantai, maka anggapan aliran dua dimensi mendatar adalah lebih sesuai.

Kebanyakan aliran di alam adalah tiga dimensi, di mana komponen kecepatan u, v, w adalah sangat sulit. Gambar 2.5.c menunjukkan aliran tiga dimensi.

Gambar 2.5 (a) Aliran 1 Dimensi, (b) Aliran 2 Dimensi, dan (c) Aliran 3 Dimensi

2.2.7 Aliran Rotasional dan Tak Rotasional

Aliran rotasonal adalah bila setiap partikel zat cair mempunyai kecepatan sudut terhadap pusat massanya.

Gambar 2.6.a. menunjukkan distribusi kecepatan suatu aliran turbulen dari zat cair rill melalui dinding batas lurus. Karena distribusi kecepatan yang tidak merata, partikel zat cair akan berotasi. Suatu partikel yang semula kedua sumbunya saling tegak lurus setelah mengalami rotasi akan terjadi perubahan sudut. Pada aliran tak rotasional, distribusi kecepatan di dekat dinding batas adalah merata (Gambar 2.6.b). Suatu partikel zat cair tidak berotasi terhadap pusat massanya.

Gambar 2.6 (a) Aliran Rotasional dan (b) Tak Rotasional

2.2.8 Aliran Kritis, Subkritis, dan Superkritis

Aliran kritis merupakan kondisi aliran yang dipakai sebagai pagangan dalam menentukan dimensi bangunan ukur debit. Pada kondisi tersebut, yang disebut sebagai keadaan aliran modular ialah pada suatu kondisi debitnya maksimum dan energi spesifiknya adalah minimum.

Fenomena aliran modular pada pintu yang diletakkan di atas ambang untuk satu energi spesifik yang konstan ( dapat diidentifikasi melalui tiga kondisi seperti berikut :

Gambar 2.7 Hubungan Antara Debit dan Tinggi Air pada Kondisi Energi Spesifik konstan

Gambar 2.8 Gelombang (a) Aliran Sub Kritis, (b) Aliran Kritis, dan (c) Aliran Super Kritis

Aliran subkritis dan aliran superkritis dapat diketahui melalui nilai bilangan Froude (F). Bilangan Froude tersebut membedakan jenis aliran menjadi tiga jenis yaitu aliran kritis, subkritis, dan superkritis (Queensland Department of Natural Resources and Mines, 2004). Ketiga jenis aliran dapat dijelaskan sebagai berikut :

a. Aliran subkritis, jika bilangan Froude lebih kecil dari 1 (Fr<1). Untuk aliran subkritis, kedalaman biasanya lebih besar dan kecepatan aliran rendah

b. Aliran kritis, jika bilangan Froude sama dengan 1 (Fr=1) dan gangguan permukaan.

c. Aliran superkritis, jika bilangan Froude lebih besar dari 1 (Fr>1). Untuk aliran superkritis kedalaman relatif lebih kecil dan kecepatan relatif tinggi.

Kondisi aliran melalui pintu sorong (sluice gate) akan tampak jelas apakah dalam kondisi aliran bebas atau tenggelam, tergantung dari kedalaman air di hilir pintu yang secara bergantian ditentukan oleh kondisi aliran dihilir pintu tersebut. Kondisi aliran bebas (free flow) dicapai bila aliran di hulu pintu adalah subkritis, sedangkan aliran di hilir pintu adalah superkritis (Bambang Triatmodjo, 1996).

2.3 Fluida Statik

Tekanan merupakan faktor yang sangat penting di banyak permasalahan mekanika fluida dan hidrolika. Gaya yang diberikan berupa padat, cair dan gas.

Tekanan fluida diteruskan dengan intensitas yang sama ke semua arah berlaku normal disemua wadah. Dalam wadah horizontal yang sama, intensitas tekanan di cairan adalah sama.

Satuan tekanan pada umumnya ialah lb/ft2 _{(psf), lb/in}2 _{(psi) atau Pa}

(N/m2). Pada kondisi dimana gaya F didistribusikan terhadap luas, didapat : p =

� (2.1)

dimana : p = tekanan (Pa) = gaya (Newton) � = Luas Penampang (m2)

Tekanan atmosfer mengacu pada tekanan yang kuat pada udara disekitar kita. Di laut, tekanan atmosfer rata-rata ialah 14,7 psi, 101,3 kPa, 29,9 in (760 mm) dalam air raksa atau 1 atmosfer yang umumnya disebut “tekanan standar atmosfer”.

2.4 Barometer

Barometer merupakan alat untuk mengukur tekanan atmosfer. Barometer sederhana terdiri dari tabung 30 inchi (762 mm) yang dimasukkan ke wadah yang terbuka yang mengandung air raksa dengan ujung tabung tertutup dan tabung yang terbuka diujung dasarnya dengan air raksa keluar dari tabung. Air raksa naik ke atas tabung setinggi 30 inchi (762 mm) di dalam laut. Hanya tekanan yang mampu membuat air raksa naik ke atas tabung dan tentunya jumlah air raksanya bervariasi sesuai tekanan atmosfernya.

Gambar 2.9 Barometer

2.5 Gaya Hidrostatis di Permukaan

Gaya Yang Diberikan Air Pada Bidang Datar

Gaya F diberikan air pada bidang datar A adalah sama terhadap hasil berat specifik γ air, kedalaman pusat gravitasi bidang hcg dengan persamaan :

F=γ ฀ _�.A (2.2)

dimana : F = gaya ( N )

γ_air= Berat jenis air (N

m

฀ _� = kedalaman pusat gravitasi (m) A = Luas Penampang (m2)

Gambar 4.22 Model Pintu Air Pak Tani Saat Dialiri Air Pada Percobaan III

Praktikum III ... 68 Gambar 4.23 Model Pintu Air Pak Tani Saat Dialiri Air Pada Percobaan IV

Praktikum III ... 69 Gambar 4.24 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu

Data 1... 74 Gambar 4.25 Perbandingan tinggi muka air di hilir ... 75 Gambar 4.26 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu

Data 1... 75 Gambar 4.27 Perbandingan tinggi muka air di hilir ... 76 Gambar 4.28 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu

Data 1... 77 Gambar 4.29 Perbandingan tinggi muka air di hilir ... 77 Gambar 4.30 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu

Data 1... 78 Gambar 4.31 Perbandingan tinggi muka air di hilir ... 79 Gambar 4.32 (a) Proses pengukuran tinggi muka air di hlir dan

(b) pengukuran tinggi muka air di hilir ... 79 Gambar 4.33 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu

Data 1... 80 Gambar 4.34 Perbandingan tinggi muka air di hilir ... 81 Gambar 4.35 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu

Data 1... 81 Gambar 4.36 Perbandingan tinggi muka air di hilir ... 82

Gambar 4.37 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu Data 1... 83 Gambar 4.38 Perbandingan tinggi muka air di hilir ... 83 Gambar 4.39 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu

Data 1... 84 Gambar 4.40 Perbandingan tinggi muka air di hilir ... 85 Gambar 4.41 (a) Proses Perhitungan Tinggi Muka Air di Hilir,

(b) Perhitungan Tinggi Muka Air di Hulu, dan

(c) Sudut Pintu ... 86 Gambar 4.42 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu

Data 1 ... 86 Gambar 4.43 Perbandingan tinggi muka air di hilir ... 87 Gambar 4.44 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu

Data 1... 88 Gambar 4.45 Perbandingan tinggi muka air di hilir ... 88 Gambar 4.46 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu

Data 1... 89 Gambar 4.47 Perbandingan tinggi muka air di hilir ... 90 Gambar 4.48 Perbandingan tinggi muka air pada pintu terhadap bukaan pintu

Data 1... 90 Gambar 4.49 Perbandingan tinggi muka air di hilir ... 91 Gambar 4.50 (a) Proses pengukuran tinggi muka air di hulu, (b) pengukuran

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Spesifikasi Pompa ... 37

Tabel 4.1 Hasil Percobaan I ... 57

Tabel 4.2 Hasil Percobaan II ... 58

Tabel 4.3 Hasil Percobaan III... 59

Tabel 4.4 Hasil Percobaan IV ... 60

Tabel 4.5 Hasil Percobaan I ... 62

Tabel 4.6 Hasil Percobaan II ... 63

Tabel 4.7 Hasil Percobaan III... 64

Tabel 4.8 Hasil Percobaan IV ... 65

Tabel 4.9 Hasil Percobaan I ... 66

Tabel 4.10 Hasil Percobaan II ... 67

Tabel 4.11 Hasil Percobaan III... 68

Tabel 4.12 Hasil Percobaan IV ... 69

DAFTAR NOTASI

��� = Berat jenis air (_mN

μ = Koefisien debit

ρcair = Massa jenis zat cair (kg/m3₎

ρr = Rasio massa jenis (kg/m³) p = Tekanan (Pa)

a = Bukaan pintu (m)

a = Percepatan (m/s )

� = Percepatan pada model (m/s ) � = Percepatan pada prototipe (m/s ) A = Luas Penampang (m2)

Am = Luas model (m ) Ap = Luas prototipe (m ) Ar = Rasio luas (m )

b = Lebar pintu (m) C = Koefisien debit

C = Koefisien kecepatan dating

Er = Rasio elastisitas (N/m2 atau Pascal) F = Gaya (Newton)

Fa = Gaya apung (N)

Fr = Rasio gaya inersia (N) g = Percepatan gravitasi (m/s2)

h g = Kedalaman pusat gravitasi (m) hi = Hitung tinggi muka air di hilir (m)

hp = Hitung tinggi muka air di pintu dan di hilir m . h = Hitung tinggi muka air di hulu m

K = Faktor aliran tenggelam L = Panjang (m)

Lm = Panjang model (m) Lp = Panjang prototype (m) Lr = Rasio panjang (m) M = Massa (kg)

Mm = Massa model (kg) Mp = Massa prototipe (kg) Q = Debit (m /s

Qm = Debit pada model (m /s Qp = Debit pada prototipe (m /s T = Waktu s

Tm = Waktu pada model (s) Tp = Waktu pada prototipe (s) Tr = Rasio waktu (s)

V = Kecepatan (m s⁄

Vb = Volume benda yang tercelup (m3)

Vm = Kecepatan pada model (m s⁄ Vr = Rasio kecepatan (m s⁄

Ws = Berat benda dalam zat cair (Kg.m/s2)