Hydrolik Bench

HYDROLIC BENCH

A. Saluran Terbuka

Hidrolika adalah bagian dari hidromekanika (hydro mechanics) yang berhubungan dengan gerak air. Ditinjau dari mekanika aliran terdapat dua macam aliran yaitu aliran saluran terbuka dan aliran saluran tertutup. Dua macam aliran tersebut dalam banyak hal memiliki kesamaan, tetapi berbeda dalam suatu ketentuan penting. Pada aliran saluran terbuka mempunyai permukaan bebas, sedangkan pada aliran tertutup tidak mempunyai permukaan yang bebas Karen luas penampang saluran terisi air seluruhnya.

Dengan demikian aliran saluran terbuka mempunyai permukaan yang berhubungan dengan atmosfer, sedangkan saluran tertutup tidak memiliki hubungan langsung dengan tekanan atmosfer.

     Saluran terbuka adalah saluran di mana air mengalir dengan muka air bebas. Pada semua titik di sepanjang saluran, tekanan di permukaan air adalah sama, yang biasanya adalah tekanan atmosfir. Pengaliran melalui suatu pipa (saluran tertutup) yang tidak penuh (masih ada muka air bebas) masih termasuk aliran melalui saluran terbuka. Oleh karena aliran melalui saluran terbuka harus mempunyai muka bebas, maka aliran ini biasanya berhubungan dengan zat cair dan umumnya adalah air.

    Apabila saluran terbuka terhadap atmosfer, seperti sungai, kanal, gorong-gorong, maka alirannya disebut aliran saluran terbuka (open channel flow) atau aliran permukaan bebas (free surface flow). Apabila aliran mempunyai penampang penuh seperti aliran melalui suatu pipa, disebut aliran saluran tertutup atau aliran penuh (full flow).

            Tipe aliran saluran terbuka menurut Triatmodjo (1996:104) adalah turbulen,karena kecepatan aliran dan kekasaran dinding relatif besar. Aliran melalui saluranterbuka akan turbulen apabila angka Reynolds Re > 1.000, dan laminer apabila  Re<500. Aliran melalui saluran terbuka dianggap seragam (uniform) apabila berbagaivariabel aliran seperti kedalaman, tampang basah, kecepatan, dan debit pada setiaptampang saluran terbuka adalah konstan.

Aliran melalui saluran terbuka disebut tidak seragam atau berubah (non uniform flowatau varied flow), apabila variabel aliranseperti kedalaman, tampang basah, kecepatan di sepanjang saluran tidak konstan.Apabila perubahan aliran terjadi pada jarak yang pendek maka disebut aliran berubahcepat, sedang apabila terjadi pada jarak yang panjang disebut aliran berubah tidak  beraturan. Aliran disebut mantap apabila variabel aliran di suatu titik sepertikedalaman dan kecepatan tidak berubah terhadap waktu, dan apabila berubahterhadap waktu disebut aliran tidak mantap. Selain itu aliran melalui saluran terbuka juga dapat dibedakan menjadi aliran sub kritis (mengalir) jikaFr <1, dan super kritis(meluncur) jika Fr >1. Di antara kedua tipe tersebut aliran adalah kritis  ( Fr = 1).Klasifikasi aliran menurut Chow (1996) dalam Gunawan (2006:9) dapatdigolongkan sebagai berikut :

B. Debit Aliran

Debit aliran adalah volume air yang mengalir melalui suatu penampang tiap satuan waktu, simbol/notasi yang digunakan adalah Q. Kecepatan aliran (V) dari suatu penampang aliran tidak sama diseluruh penampang aliran, tetapi bervariasi menurut tempatnya. Apabila cairan bersentuhan dengan batasnya (didasar dan dinding saluran) kecepatan alirannya adalah nol. Hal ini seringkali membuat kompleksnya analisis, oleh karena itu untuk keperluan praktis biasanya digunakan harga rata-rata dari kecepatan di suatu penampang aliran

Definisi debit adalah besaran yang menunjukkan volume fluida atau cairan (m³ yang mengalir melalui suatu penampang per satuan waktu (sekon). Untuk fluida atau cairan tidak kompresibel, debit dinyatakan sebagai hasil kali antara laju aliran dengan luas penampang dan dapat dirumuskan sebagai berikut

Q = A.V

Keterangannya adalah
A : Luas Penampang (m²)
V : Laju aliran fluida atau cairan (m/s)
Q : debit (m3 / s)

C. Kriteria Aliran

          Aliran tetap (steady flow) merupakan salah satu jenis aliran; kata “tetap” menunjukkan bahwa di seluruh analisis aliran diambil asumsi bahwa debit alirannya tetap. Apabila aliran melalui saluran prismatis maka kecepatan aliran V juga tetap, atau kecepatan aliran tidak berubah menurut waktu.

Sebaliknya apabila kecepatan aliran berubah menurut waktu, aliran disebut aliran tidak tetap (unsteady flow) :

Aliran seragam (uniform flow) merupakan jenis aliran yang lain; kata “seragam” menunjukkan bahwa kecepatan aliran disepanjang saluran adalah tetap, dalam hal kecepatan aliran tidak tergantung pada tempat atau tidak berubah menurut tempatnya, sebaliknya apabila kecepatan berubah menurut tempat maka aliran disebut aliran tidak seragam (nonuniform flow).

Aliran seragam dan tetap disebut aliran beraturan

Aliran tidak seragam dapat dibagi menjadi :

·         aliran berubah lambat laun (gradually varied flow)

·         aliran berubah dengan cepat (rapidly varied flow)

D. Sifat-sifat Aliran Laminer dan Turbulen

          Aliran laminar adalah suatu tipe aliran yang ditunjukkan oleh gerak partikelpartikel cairan menurut garis-garis arusnya yang halus dan sejajar.

Sebaliknya aliran turbulen tidak mempunyai garisgaris arus yang halus dan sejajar sama sekali.

Karakteristik aliran turbulen ditunjukkan oleh terbentuknya pusaran-pusaran dalam aliran, yang menghasilkan percampuran terus menerus antara partikel partikel cairan di seluruh penampang aliran.

Untuk membedakan aliran apakah turbulen atau laminer, terdapat suatu angka tidak bersatuan yang disebut Angka Reynold (Reynolds Number).