laporan praktikum mod 1 hydraulic bench

5/22/2018 Laporan Praktikum Mod 1 Hydraulic Bench

1/11

1

LAPORAN PRAKTIKUM

TL 2101 MEKANIKA FLUIDA 1

MODUL 01

HYDRAULIC BENCH

Nama Praktikan : 1. I Wayan Gede Adi Arjana (15313002)

2. Siti Karin Thalia Mirza (15313012)

3. I Made Arya Mahendra (15313026)

4. Ulya Nadhira (15313053)

5. Palupi I. N (15313080)

Kelompok : Y Shift 11.00-12.00

Tanggal Praktikum : Kamis, 25 September 2014

PJ Modul : Hilfi Amri, S.T

Asisten yang bertugas : Hapsari Damayanti

PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2014


2/11

2

I. TUJUAN

1.

Menentukan debit aktual (Q aktual)

2.

Menentukan faktor-faktor yang memengaruhi debit aktual (Q aktual)

3. Menentukan pengaruh suhu terhadap debit aktual (Q aktual)

II. PRINSIP DASAR

Alat hydraulic bench memiliki prinsip kerja yaitu menggunakan beban

untuk menghitung debit aktual yang dihasilkan dari perhitungan waktu debit dari

awal aliran hingga waktu saat tuas akan terangkat. Mekanisme yang digunakan

adalah kesetimbangan tuas. Massa debit air sama dengan tiga kali massa beban

dan debit fluida berbanding terbalik. Perbandingan ini berasal daari perbandigan

antara lengan pada hydraulic bench yang diletakkan beban dengan lengan

keseluruhan. Percobaan ini dilakukan triplo yaitu diulang 3x lalu waktu yang

digunakan sebagai data ialah waktu rata-rata. Pada percobaan ini dilakukan 4

variasi.

III. TEORI DASAR

a. Hydraul ic bench

Hydraulic bench merupakan alat untuk menghitung debit aktual. Cara

kerjanya adalah dengan mengalirkan air dalam suatu debit tertentu kedalam pipa

terbuka alat ini. Setelah air dalam pipa berada pada debit yang stabil, air akan

terus melaju menuju bak penampungan air. Bak penampungan air saat kosong

beratnya sama dengan beban penahan yang ada di sebelahnya. Air akan masuk

kedalam bak penampungan air tersebut. Setelah bak terisi air melebihi beban

penahan, beban akan terangkat. Saat itu perhitungan waktu dimulai.

Setelah beban penahan terangkat, tambahkan beban agar tuas beban

penahan kembali turun. Setelah air dalam bak penahan kembali terisi, tuas akan

mulai terangkat. Saat tuas mulai terangkat lagi, waktu perhitungan dihentikan.


3/11

3

Saat tuas terangkat kembali, massa air dalam bak penampung sama dengan tiga

kali massa beban yang ditambahkan saat percobaan.

Untuk tiap debit air yang sama, dilakukan tiga kali pengambilan waktu,

hal itu untuk memperbanyak data, sehingga mengurangi kemungkinan kesalahan

pengambilan data. Suhu air dihitung dalam percobann, karena suhu berpengaruh

kepada perbandingan debit aktual dan debit teoritis.

Fluida yang digunakan dalam Hydraulic Bench adalah sama dimana

memenuhi persamaan kontinuitas dan persamaan aliran fluida (debit) sebagai

berikut :

Q1 = Q2 A1.v1= A2.v2

Massa air = air x Volume air

Volume air = Qaktualx trata-rata

Q = debit aliran (m3/s) v = kecepatan fluida mengalir (m/s)

V = Volume fluida yang masuk (m3) A = luas penampang pipa (m2)

t = waktu yang diperlukan untuk mencapai kondisi tertentu (s)

Gambar 1.Hydraulic bench


4/11

4

Keterangan bagian bagian hydraulic bench:

Pompa : untuk mengalirkan air ke dalam pipa

Kran pengatur debit : kran ini digunakan untuk mengatur debit air yang

diinginkan dalam percobaan, tetapi kran ini tidak memiliki skala.

Pipe : Pipa untuk menyalurkan air menuju bak penimbangan. Pipa

berwarna bening untuk mengetahui apakah debit sudah stabil saat waktu

mulai dihitung

Drain pipe:Drain pipedigunakan untuk mengalirkan air dari pipa menuju

bak penimbangan air.

Measuring tank : digunakan untuk menimbang banyaknya air yang

dihasilkan oleh debit tersebut

Lower tank : menampung air yang dibuang dari bak penimbangan melalui

drain valve, untuk kemudian di gunakan kembali dalam proses pengaliran

air melaluui pipa

Drain valve: untuk membuang air dari bak penimbangan

Power cut of switch : untuk menyalakan dan mematikan hydraulic bench

Bench supply valve: untuk membuka dan menutup drain valve

Weight beam: untuk meletakan beban penahan bak penimbangan ai

b. Viskositas

Pengertian viskositas fluida (zat cair) adalah gesekan yang

ditimbulkan oleh fluida bergerak, atau benda padat yang bergerak didalam

fluida. Besarnya gesekan ini biasa juga disebut sebagai derajat kekentalan

zat cair. Jadi semakin besar viskositas zat cair, maka semakin susah benda

padat bergerak didalam zat cair tersebut. Viskositas dalam zat cair, yang

berperan adalah gaya kohesi antar partikel zat cair. Viskositas dapat

dinyatakan sebagai tahanan aliran fluida yang merupakan gesekan antara

molekul-molekul cairan satu dengan yang lain. Suatu jenis cairan yang

mudah mengalir, dapat dikatakan memiliki viskositas yang rendah dan

sebaliknya bahan-bahan yang sulit mengalir dikatakan memiliki viskositas


5/11

5

P1+ v21+ gh1= P2+ v

22+ gh2

tinggi. Sebagai contoh, air memiliki viskositas rendah, sedangkan minyak

sayur memiliki viskositas yang lebih tinggi.

Viskositas fluida dipengaruhi oleh gaya kohesi antar molekul,

sedangkan gaya kohesi tersebut dipengaruhi oleh suhu. Oleh karena itu

viskositas dipengaruhi oleh suhu.

c. Hukum Bernoulli

Prinsip Bernoulli adalah sebuah istilah di dalam mekanika fluida

yang menyatakan bahwa pada suatu aliran fluida, peningkatan pada

kecepatan fluida akan menimbulkan penurunan tekanan pada aliran

tersebut. Prinsip ini sebenarnya merupakan penyederhanaan dari

Persamaan Bernoulli yang menyatakan bahwa jumlah energi pada suatu

titik di dalam suatu aliran tertutup sama besarnya dengan jumlah energi di

titik lain pada jalur aliran yang sama. Persamaan Bernoulli yang didapat

sebagai berikut :

keterangan:

h = ketinggian permukaan air dari dalam pipa pengukuruan

v = kecepatan aliran pada titik terteentu

P = tekanan pada zat cair

= massa jenis zat cair

IV. DATA AWAL

Temperatur awal : 27oC

Temperatur akhir : 27oC

Di data awal, di plot sebuah grafik antara massa jenis fluida terhadap

temperatur. Berdasarkan tabel di buku Fluids Mechanic with Engineering

Applications


6/11

6

Temperatur

(

o

C)

Massa Jenis

(kg/m

3

)

Temperatur

(

o

C)

Massa Jenis

(kg/m

3

)0 999,8 40 992,2

5 1000 50 988

15 999,7 60 983,2

20 999,1 70 977,8

25 998,2 80 971,8

30 997 90 965,3

35 995,7 100 958,4Tabel 1. Hubungan Temperatur dan Massa Jenis Air

Grafik 1. Hubungan antara Temperatur dan Massa Jenis Air

Dari grafik yang dibuat dengan memplotkan massa jenis dan temperatur

air didapat persamaan:

y = -0,431x + 1006

y = -0.4312x + 1006.7950

960

970

980

990

1000

1010

0 20 40 60 80 100 120

Massajen

iskg/m3

Temperatur oC

Massa Jenis

Linear (Massa Jenis)


7/11

7

dengan x adalah temperatur dan y adalah massa jenis air. Data yang

didapatkan dari grafik tersebut yaitu massa jenis air pada temperatur 27 oC

adalah 994,363 kg/m3.

Variasi

Suhu

Air

(oC)

Massa

Jenis

Air

(kg/m3)

Massa

Beban

(kg)

Waktu (s)

t1 t2 t3

1 27 994,363 2,5 06.81 06.18 06.12

2 27 994,363 2,5 04.10 04.17 04.36

3 27 994,363 2,5 21.74 21.69 21.93

4 27 994,363 2,5 18.12 18.19 18.18

Tabel 2. Pengambilan Data

V. PERHITUNGAN DAN PENGOLAHAN DATA

Data data awal yang sudah di dapatkan, lalu diolah untuk mendapatkan

debit aktual.

Variasi mair(Kg) trata-rata Qaktual(m3/s)

1 7.5 6.37 0.001184069

2 7.5 4.21 0.001791572

3 7.5 21.78666667 0.000346199

4 7.5 18.16333333 0.000415261

Tabel 2. Pengolahan Data

Vair = mair / air

= 7.5 / 994.363

=0.007542517 m

3


8/11

8

Qaktual1 = Vair1 / trata-rata1

= 0.007542517 / 6.37

= 0.001184069 m3/s


= 0.007542517 / 4.21

= 0.001791572 m3/s


= 0.007542517 / 21.78666667

= 0.000346199 m3/s


= 0.007542517 / 18.16333333

= 0.000415261 m3/s

VI. ANALISIS

Prinsip yang digunakan oleh alat hydraulic bench bekerja dengan

prinsip bahwa massa air sama dengan 3 kali massa beban. Perbandingan ini

didapatkan dari perbandingan lengan beban yang ada dengan lengan

keseluruhann di hydraulic bench tersebut.

Pada praktikum ini diketahui bahwa LB: LA= 1 : 3, sehingga:

Dari table dan grafik kerapatan terhadap suhu, dapat disimpulkan

bahwa temperature memiliki hubungan dengan kerapatan, dimana semakin


9/11

9

tinggi temperatur air maka kerapatannya pun semakin kecil. Hal ini

disebabkan karena adanya penambahan volume air yang digunakan sehingga

membuat kerapatan air semakin kecil. Maka, semakin tinggi temperature juga

menyebabkan nilai debit juga meningkat.

Nilai Qaktual lebih kecil dari nilai Qteoritis. Perbedaan nilai ini dipengaruhi

oleh faktor faktor yang bejera pada fluida itu sendiri. Faktor tersebut adalah

headoss dan juga gaya friksi yang ditunjukan oleh koefisien debut, koefisien

kecepatan dan koefisien kontraksi. Sehingga dapat ditemukan bahwa terjadi

ketidaksamaan perhitugan antara Qteoritis. Dari analisis ini pula diketahui bahwa

faktor faktor ini menunjukan bahwa dalam keadaan nyata, kondisi perhitungan

debit tidaklah ideal. Dari beberapa poin tersebut, dapat dikatakan hubungan

antara Qaktual dan Qteoritis adalah energi pada Qaktual hilang akibat beberapa

faktor- faktor eksternal tersebut.

Percobaan ini dilakukan diulang 3x dan juga dilakukan 4 variasi. Tujuan

pengulangan saat pengkuruan ini adalah mengeliminasi faktor faktor yang

membuat hasil menjadi tidak presisi dan akurat.

Meskipun demikian, pada praktikum ini ada kemungkinan terjadi

kesalahan yang dilakukan ialah sebagai berikut:

1. Kesalahan dalam pengukuran suhu baik suhu awal maupun akhir sehingga

menyebabkan kesalahan pada perhitungan yang lain (perhitungan

kerapatan) karena kesalahan pada kerapatan juga menyebabkan kesalahan

pada perhitungan lainnya (perhitungan volume dan debit).

2.

Kesalahan dalam perletakan beban baik terlalu cepat atau terlalu lambat

sehingga menyebabkan kesalahan pada perhitungan yang lain

(perhitungan waktu) karena kesalahan pada waktu juga menyebabkan

kesalahan pada perhitungan lainnya (perhitungan debit).


10/11

10

VII. APLIKASI H YDRAUL I C BENCH PADA BIDANG TEKNIK

LINGKUNGAN

Hydraulic bench adalah alat yang digunakan sebagai pengukur

debit sederhana. Secara nyata alat ini juga dapat diaplikasikan langsung di

bidang keilmuan teknik lingkungan, seperti dalam pengolahan limbah.

Hydraulic bench digunakan sebagai pembanding seberapa telitinya debit

limbah yang dialirkan dari suatu aliran secara aktual jika dibandingkan

dengan hasil perhitungan secara teoritis. Selain itu, hydraulic bench

digunakan pada reservoir instalasi pengolahan air PDAM, untukmengetahui debit pada sistem distribusi air khususnya untuk mengetahui

debit maksimum dan minimunnya.

VII. KESIMPULAN

1. Debit aktual (Q aktual) yang di dapat dari praktikum adalah sebagai berikut:

a. Variasi 1, Debit aktual 0.001184069 m3/s

b. Variasi 2, Debit aktual 0.001791572 m3/s

c. Variasi 3, Debit aktual 0.000346199 m3/s

d. Variasi 4, Debit aktual 0.000415261 m3/s

2. Faktor- faktor yang mempenagruhi besarnya debit aktual (Q aktual) secara

tidak langsung adalah temperatur (T) yang berbanding terbalik dengan

debit aliran fluida. Selain itu faktor yang secara langsung berpengaruh

antara lain, vikositas, gaya-gaya friksi, head loss, volume air yang

diperoleh dari massa beban dikali 3, berbanding lurus dengan debit air.

Serta, waktu rata-rata dan massa jenis air juga berpengaruh dengan

berbanding terbalik dengan besarnya debit air.

3. Semakin tinggi suhu menyebabkan nilai debit aktual (Q aktual) juga

meningkat


11/11

11

VIII. DAFTAR PUSTAKA

Giles, Ronald V. 1990. Seri Buku Schaum Teori dan Soal-Soal Mekanika

Fluida dan Hidraulika Edisi Kedua. Jakarta: Penerbit Erlangga

Finnemore, E. John. 2002. Fluid Mechanics with Engineering

Applications. McGraw Hill: North America.

www.academia.edu/5136379/HUKUMBERNOULLI diakses tanggal 29

September 2014

www.academia.edu/6427305/Vikositas diakses tanggal 29 September

2014
http://www.academia.edu/5136379/HUKUMBERNOULLIhttp://www.academia.edu/6427305/Vikositashttp://www.academia.edu/6427305/Vikositashttp://www.academia.edu/6427305/Vikositashttp://www.academia.edu/5136379/HUKUMBERNOULLI

laporan praktikum mod 1 hydraulic bench

Documents