laporan praktikum mod 1 hydraulic bench
DESCRIPTION
laporan untuk referensiTRANSCRIPT
-
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
-
5/22/2018 Laporan Praktikum Mod 1 Hydraulic Bench
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.
-
5/22/2018 Laporan Praktikum Mod 1 Hydraulic Bench
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
-
5/22/2018 Laporan Praktikum Mod 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
-
5/22/2018 Laporan Praktikum Mod 1 Hydraulic Bench
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
-
5/22/2018 Laporan Praktikum Mod 1 Hydraulic Bench
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)
-
5/22/2018 Laporan Praktikum Mod 1 Hydraulic Bench
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
-
5/22/2018 Laporan Praktikum Mod 1 Hydraulic Bench
8/11
8
Qaktual1 = Vair1 / trata-rata1
= 0.007542517 / 6.37
= 0.001184069 m3/s
Qaktual2 = Vair2 / trata-rata2
= 0.007542517 / 4.21
= 0.001791572 m3/s
Qaktual3 = Vair3 / trata-rata3
= 0.007542517 / 21.78666667
= 0.000346199 m3/s
Qaktual4 = Vair4 / trata-rata4
= 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
-
5/22/2018 Laporan Praktikum Mod 1 Hydraulic Bench
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).
-
5/22/2018 Laporan Praktikum Mod 1 Hydraulic Bench
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
-
5/22/2018 Laporan Praktikum Mod 1 Hydraulic Bench
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