1/3/2018 Ir.Darmadi,MM.

Presentasi berjudul: "1/3/2018 Ir.Darmadi,MM."— Transcript presentasi:

1 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

2 MATA KULIAH HIDROLIKA ( 3 sks )
SISTEM PENILAIAN KULIAH : Kehadiran % Min 75% hadir Pek. Rumah1-HECRAS/Tugas1 20% *1 Ujian Tengah Semester % Pek. Rumah2-SoftwarePipa/Tugas2 20% **1 Ujian Akhir Semester 20% TOTAL % .... A Buku : 1. Fundamentals of Fluid Mechanics, BRUCE R. MUNSON, DONALD F. YOUNG,THEODORE H. OKIISHI *1 **1 2. Open_Channel_Flow_2nd_ed.Chaudhry.M.H *1 3. Peraturan Perencanaan Irigasi – Departemen Pekerjaan Umum 4. Pengaliran Dalam Pipa – Dr. Ir. Bambang Triatmodjo **2 5. Hidrolika Saluran Terbuka – Ir. Djoko Luknanto PhD *2 **1 6. MATA KULIAH HIDROLIKA ( 3 sks )

3 MK HIDROLIKA OPEN CHANNELS (Semester-1)
Open Channel vs Close Conduit Sifat-sifat Fluida Properti Saluran Terbuka Tipe-tipe Aliran dalam Saluran Terbuka Persamaan Dasar dalam Hidrolika Distribusi Kecepatan Aliran vertikal/horisontal Aliran Seragam & Kehilangan Tenaga/Friksi Komputasi Hidrolika dalam Aliran Seragam Pers. Bernoulli dalam Aliran Berubah Cepat Aliran Kritis, Sub-kritis, Super kritis

4 COLSED CONDUIT(Semester-2)
MK HIDROLIKA COLSED CONDUIT(Semester-2) Bilangan Froude / Fr Aplikasi Persamaan Momentum Aliran Berubah Lambat Laun dan Aplikasinya Klasifikasi Profil Aliran Solusi untuk Persamaan Aliran Berubah Lambat Metode Numerik Bangunan Air Alat Ukur Aliran Pengantar Aliran Fluida Compressible dan Persamaan yang Digunakan

5 10 Universitas Terbaik di Indonesia Universitas Indonesia 14,54%
Survai tahun 2009 Universitas Indonesia 14,54% Institut Teknologi Bandung 13,27% Universitas Gajahmada 11,59% Institut Pertanian Bogor 11,37% Institut Teknologi Sepuluh Nov 9,46% Universitas Airlangga 7,61% Universitas Trisakti ,55% Universitas Padjajaran 6,51% Universitas Atmajaya 5,37% Universitas Diponegoro 4,41% 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

6 Kepercayaan diri tinggi 8,75% Mempunyai visi ke depan 8,37%
Karakter Juara Mengapa karakter juara penting di dunia kerja? Jawabnya sederhana: dunia kerja butuh pekerja super. Yang cirinya (hasil survai pada beberapa BOSS): Mau bekerja keras 9,03% Kepercayaan diri tinggi 8,75% Mempunyai visi ke depan 8,37% Bisa bekerja dalam tim 8,07% Memiliki perencanaan yang matang 7,91% Mampu berpikir analitis 7,82% Mudah beradaptasi 7,12% Mampu bekerja dalam tekanan 5,91% Cakap berbahasa Inggris 5,27% Mampu mengorganisasi pekerjaan 5,26% 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

7 Mengasah bahasa Inggris 18,60% Tekun belajar 17,70%
Tekun belajar bukan satu satunya cara untuk menjadi lulusan juara. Anda perlu kegiatan tambahan. Inilah tips dari dunia kerja; Aktif berorganisasi ,32% Mengasah bahasa Inggris 18,60% Tekun belajar ,70% Mengikuti perkembangan informasi 15,98% Memiliki pergaulan luas 15,07% Mempelajari aplikasi computer 12,32% 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

8 HIDROLIKA 1.1.PENDAHULUAN
Hidrolika adalah bagian dari hidromekanika (hydro mechanics) yang berhubungan dengan gerak air. Untuk mempelajari HIDROLIKA mahasiswa harus memahami tentang kalkulus dan mekanika fluida lebih dulu. Tidak harus sich ??????? Dengan bekal pengetahuan kalkulus dan mekanika fluida mahasiswa akan mampu memahami penurunan persamaan-persamaan dasar dan fenomena aliran yang pada prinsipnya merupakan fungsi dari tempat (x,y,z) dan waktu (t). 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

9 Hidrolika (terapan) HYDROSTATICS Statika Fluida MECHANICS
(Mekanika Cairan) HYDRODYNAMICS Dinamika/gerak fluida HYDRAULICS Hidrolika (terapan) FLUID MECHANICS (MekanikaFluida) AEROSTATICS Statika Udara AERO MECHANICS (Mekanika Udara) THEORITICAL AERODYNAMICS EXPERIMENTAL AERODYNAMICS 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

10 APLIKASI DALAM DUNIA NYATA
1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

11 APLIKASI DALAM DUNIA NYATA
1.BIDANG JALAN RAYA - Desain saluran drainase Jalan - Desain ruang bawah jembatan 3 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

12 APLIKASI DALAM DUNIA NYATA
2. BIDANG PENGAIRAN 3 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

13 APLIKASI DALAM DUNIA NYATA
2. BIDANG PENGAIRAN 3 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

14 APLIKASI DALAM DUNIA NYATA
3. BIDANG KONSTRUKSI / GEDUNG BERTINGKAT 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

15 b. ALIRAN saluran tertutup / pipa.
Yang dipelajari dalam HIDROLIKA a. ALIRAN saluran terbuka b. ALIRAN saluran tertutup / pipa. s 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

16 aliran saluran tertutup dan
Ditinjau dari mekanika aliran, terdapat dua macam aliran yaitu aliran saluran tertutup dan - aliran saluran terbuka. Kedua aliran tersebut dalam banyak hal mempunyai kesamaan tetapi ada perbedaan yg prisipal 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

17 Close Conduit/Pipe flow ?
Apa perbedaan Open Channel/Free flow dengan Close Conduit/Pipe flow ?

18 Perbedaan prinsipnya adalah pada keberadaan permukaan aliran;
- aliran saluran terbuka mempunyai permukaan bebas, shg air bebas bentuknya - aliran saluran tertutup mempunyai permukaan tidak bebas karena air mengisi seluruh penampang saluran. aliran saluran terbuka mempunyai permukaan yang terhubung dengan atmosfer - aliran saluran tertutup mempunyai permukaan tidak terhubungan dengan atmosfer. 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

19 HUKUM YANG DIGUNAKAN Persamaan yang dipakai dalam hidrolika
Persamaan Kontinuitas Q = A1 V1 = A2 V2 Persamaan Energi E = mgh + ½ mV2 Persamaan Momentum Persamaan Gesekan Persamaan Bernoulli 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

20 PARAMETER / karakteristik
SALURAN 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

21 H = kedalaman air adalah elevasi atau jarak vertikal
dari permukaan air ke dasar saluran B = Lebar saluran adalah lebar dasar saluran m = z1 atau z2 , kemiringan tampang saluran / lereng adalah perbandingan antara horisontal dengan vertikal (1) So = i = kemiringan dasar saluran adalah perbedaan ketinggian dasar saluran huli dan hilir 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

22 A = (B + B + 2m.H )/2 . H A = (2B + 2m.H )/2. H = 2(B + m.H )/2. H
RUMUS LUAS PENAMPANG SALURAN ADALAH luas penampang melintang dari penampang aliran saluran . Penampang aliran didefinisikan sebagai bagian/porsi dari parameter penampang aliran yang bersentuhan (kontak) dengan batas benda padat yaitu dasar dan/atau dinding saluran. Notasi atau simbol yang digunakan untuk luas penampang ini adalah A, dan satuannya adalah satuan luas (cm2, m2 dll.) A = (B + B + 2m.H )/2 . H A = (2B + 2m.H )/2. H = 2(B + m.H )/2. H A = (B + m.H ). H 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

23 P = (B + 1 + m2 + 1 + m2 P = (B + 2 1 + m2 ) RUMUS
KELILING BASAH SALURAN Keliling basah saluran adalah panjang bagian dalam saluran dimana air bersentuhan dengan batas-batas saluran. Batas tersebut adalah dasar dan dinding atau lereng /tebing saluran Notasi atau simbol yang digunakan untuk keliling basah ini adalah P, dan satuannya satuan panjang P = (B m m2 P = (B m2 ) 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

24 (B + m. H).H R = A/P ============== (B + 2 1 + m2 )
JARI – JARI HIDROLIS RADIUS HYDROLIC Jari- jari hidrolis dari suatu penampang aliran bukan merupakan karakteristik yang dapat diukur langsung, tetapi sering sekali digunakan didalam perhitungan. Definisi dari jari jari hydraulik adalah luas penampang dibagi dengan keliling basah, dan oleh karena itu mempunyai satuan panjang; notasi atau simbul yang digunakan adalah R, dan satuannya adalah satuan panjang (B + m. H).H R = A/P ============== (B m2 ) 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

25 D = = T KEDALAMAN HIDROLIS dari suatu penampang aliran adalah luas
penampang dibagi lebar permukaan, dan oleh karena itu Mempunyai satuan panjang A = T D = 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

26 adalah perkalian dari luas
FAKTOR PENAMPANG adalah perkalian dari luas penampang aliran A dan akar dari kedalaman hydraulik D. Simbol atau notasi yang digunakan adalah Z. Z = A D = A T A 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

27 Tabel 1.1. Unsur-unsur geometris penampang saluran
1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

28 SIFAT FISI K FLUIDA 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

29 Sifat-sifat Penting Fluida
Berat jenis Rapat massa (mass density) Volume spesifik (specific volume) Gravitasi spesifik (specific gravity) Kompresibilitas rata-rata Elastisitas (elasticity) Kekentalan (viscocity)

30 Berat Jenis Berat jenis = berat per satuan volume
Gaya yang ditimbulkan oleh percepatan gravitasi g yang bekerja pada satu satuan volum

31 Kerapatan massa Kerapatan massa = massa per satuan volume Contoh:
Air = 1000 kgm-3 Air raksa = kgm-3 Udara = 1.23 kgm-3 Kerapatan massa tidak tetap tergantung suhu, tekanan, dan jenis fluida

32 Kerapatan massa air Kerapatan massa air murni pada tekanan 760 mm Hg, pada beberapa suhu: Suhu (oC) Kerapatan massa (kg/m3) ,87 ,73 ,4

33 Volume Spesifik Volume spesifik = volume per satuan massa
Kebalikan dari kerapatan massa

34 Gravitasi spesifik Gravitasi spesifik = perbandingan antara kerapatan massa fluida tertentu dengan kerapatan massa air pada suhu 4 oC

35 Kompresibilitas dan ekspansivitas
Kompresibilitas rata-rata = perubahan volume thd volume mula-mula per satuan perubahan tekanan Ekspamsivitas pertambahan tekanan membuat penurunan volume sehingga persamaan diberi tanda negatif, supaya nilai  tetap positif pada saat pertambahan tekanan maka suhu dapat berubah atau tetap

36 Kompresibilitas untuk suhu tetap (isotermik) maka nilai 
untuk suhu berubah (isentropik) maka nilai  Dalam termodinamika didefinisikan Cp = panas jenis pada tekanan tetap Cv = panas jenis pada volume tetap

37 Elastisitas Elastisitas adalah kebalikan dari kompressibilitas
digunakan parameter E yaitu modulus elastisitas (bulk modulus of elasticity)

38 Kekentalan Kekentalan adalah sifat fluida untuk melawan tegangan geser
Kekentalan kinematik v = kekentalan kinematik  = kekentalan absolut/dinamik  = kerapatan massa fluida

39 Kekentalan Kekentalan dinamik = tegangan geser per satuan luas yang diperlukan untuk memindahkan selapis fluida terhadap lapisan fluida yang lain dengan satu satuan kecepatan sejauh satu satuan jarak

40 mengalir dari hulu ke hilir (kecuali ada
Seperti yang diketahui, bahwa air mengalir dari hulu ke hilir (kecuali ada gaya yang menyebabkan aliran ke arah sebaliknya) sampai mencapai suatu elevasi permukaan air tertentu, misalnya: permukaan air di danau atau permukaan air di laut 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

41 Tendensi/kecenderungan ini ditunjukkan
aliran di saluran alam yaitu sungai. oleh Perjalanan air dapat juga melalui bangunan-bangunan yang dibuat oleh manusia, seperti : saluran irigasi Pipa , jembatan gorong - gorong (culvert), dan saluran buatan yang lain atau kanal (canal). 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

42 BENTUK PANAMPANG SALURAN BUATAN
Bentuk penampang trapesium adalah bentuk yang biasa digunakan untuk saluran-saluran irigasi atau saluran-saluran drainase karena menyerupai bentuk saluran alam, dimana Kemiringan tebingnya menyesuaikan dengan sudut lereng alam dari tanah yang ada pada saluran tersebut. 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

43 BENTUK PANAMPANG SALURAN BUATAN
Bentuk penampang lingkaran biasanya digunakan pada perlintasan dengan jalan; saluran ini disebut gorong-gorong (culvert). 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

44 BENTUK PANAMPANG SALURAN BUATAN
Bentuk penampang persegi empat atau segitiga merupakan penyederhanaan dari bentuk trapesium yang biasanya digunakan untuk saluran-saluran drainase yang melalui lahan-lahan yang sempit. 18 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

45 Bentuk PENAMPANG SALURAN SANGAT LEBAR
adalah suatu penampang saluran terbuka yang lebar sekali dimana berlaku pendekatan sebagai saluran terbuka berpenampang persegi empat dengan lebar yang jauh lebih besar daripada kedalaman aliran B >> y, dan keliling basah P disamakan dengan lebar saluran B. Dengan demikian maka luas penampang A = B . y ; P = B sehingga : A B. y R = - =--- P B = y 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

46 Q = (A . S) /t Q = A . V V = kcepatan rata2
Debit aliran adalah volume air yang mengalir melalui suatu penampang tiap satuan waktu, Simbol/notasi yangdiguna an adalah Q. Q = (A . S) /t Q = A . V S V = kcepatan rata2 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

47 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 akan mengecil atau nol Hal ini seringkali membuat kompleksnya analisis, oleh karena itu untuk keperluan praktis biasanya digunakan harga rata-rata dari kecepatan di suatu penampang aliran 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

48 Q = V A Kecepatan rata-rata ini didefinisikan
sebagai debit aliran dibagi luas penampang aliran, dan oleh karena itu satuannya adalah panjang per satuan waktu. Q A = V Dimana: V = Kecepatan rata – rata aliran (ft/s atau m/s) Q = Debit aliran (ft3/s atau m3/s ) A = Luas penampang aliran (ft2 atau m2) 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

49 menunjukkan pembagian kecepatan diarah vertikal dengan
0.2 0.6 0.8 0.85 Gambar menunjukkan pembagian kecepatan diarah vertikal dengan maksimum di 0.2 xpermukaan air dan kecepatan nol pada dasar. 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

50 SIFAT MEKANIS ALIRAN FLUIDA
1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

51 Aliran steady / tetap setiap waktu
MACAM – MACAM ALIRAN ASPEK WAKTU Aliran steady / tetap setiap waktu Aliran Un-steady/ berubah setiap waktu ASPEK RUANG Aliran seragam / Uniform flow Aliran tidak beraturan / Varied Flow - Gradually Varied Flow / berubah teratur - Rapidly Varied Flow / berubah dengan cepat ASPEK KECEPATAN a. Normal b. Kritis c. Subkritis/meluncur ASPEK PERGERAKAN PARTIKEL a. Laminer b.Turbulen 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

52 Aliran steady / tetap setiap waktu
ASPEK WAKTU Aliran steady / tetap setiap waktu Aliran ini jika ditinjau pada suatu titik maka tinggi aliran akan tetap sepanjang waktu Mis: sal-irigasi Aliran Un-steady/ berubah setiap waktu Aliran ini jika ditinjau pada suatu titik maka tinggi aliran akan tidak tetap sepanjang waktu Mis: sungai banjir 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

53 Aliran Tetap/permanen / uniform flow
Aliran ini jika ditinjau pada sepanjang saluran maka tinggi aliran akan sama 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

54 Aliran Tak beraturan/ Varied Flow /non uniform flow
Aliran ini jika ditinjau pada sepanjang saluran maka tinggi aliran akan berubah-ubah akibat hambatan yg dilalui Rapid changes in stage and velocity occur whenever there is a sudden change in cross-section, a very steep bed-slope or some obstruction in the channel or also occur when there is a change from super-critical to sub-critical flow. This type of flow is termed rapidly varied flow 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

55 Aliran disebut berubah lambat laun
apabila perubahan kecepatan terjadi secara lambat laun dalam jarak yang panjang, sedangkan aliran disebut berubah dengan apabila perubahan terjadi pada jarak yang pendek. 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

56 Aliran disebut berubah lambat laun apabila perubahan kecepatan terjadi secara lambat laun dalam jarak yang panjang, sedangkan aliran disebut berubah dengan apabila perubahan terjadi pada jarak yang pendek. Air balik (backwater) Laut (a) (b) Laut a. aliran berubah lambat laun; b. aliran berubah dengan cepat disepanjang aliran TEP Mekanika Fluida 45 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

57 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

58 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

59 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

60 x1 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

61 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

62 Aliran SUB-kritis Aliran KRITIS
Aliran ini jika ditinjau pada suatu titik maka tinggi aliran (N=h-normal) akan lebih tinggi dar tinggi kritis Aliran KRITIS Aliran ini jika ditinjau pada suatu titik maka tinggi aliran (N=h-normal) akan sama dengan tinggi kritis 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

63 Aliran SUPER-kritis Aliran ini jika ditinjau pada suatu titik maka tinggi aliran (N=h-normal) akan KURANG dari tinggi kritis 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

64 Dalam aliran saluran terbuka panjang karakteristik
disamakan dengan kedalaman hydraulik D. Dengan demikian untuk aliran saluran terbuka angka Froude adalah: Apabila angka Fr =1 (aliran kritis), maka Persamaan diatas menjadi: 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

65 di sini energi kinetik lebih berperan
V g . D F R = F R < 1, maka aliran adalah sub kritis, disini gaya gravitasi, lebih berperan dalam mengalirkan air F R = 1 , maka aliran berupa aliran kritis F R > 1 , maka aliran berupa lairan superkritis, di sini energi kinetik lebih berperan dibanding energi potensial/gravitasi 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

66 Konsep Aliran Fluida Aliran Laminar Bilangan REYNOLDS Aliran Turbulen
1 2 3 Bilangan REYNOLDS Aliran Turbulen 1 2 3

67 Menurut hasil percobaan oleh Reynold kurang daripada
Reynold dalam aliran PIPA, apabila angka Reynold kurang daripada 2000, aliran biasanya merupakan aliran laminer. Apabila angka Reynold lebih besar daripada 4000, aliran biasanya adalah turbulen. Sedang antara 2000 dan 4000 aliran dapat laminer atau turbulen tergantung pada faktor-faktor lain yang mempengaruhi. 1/3/2018 Ir.Darmadi,MM

68 Bilangan Reynold Saluran terbuka
Untuk saluran terbuka mempunyai radius hidrolis R = A/P sedabgkan jika dalam aliran melalui pipa dengan diameter D, jari-jari hidrolisnya adalah Limit untuk tiap aliran dalam saluran terbuka

69 Selesai ... .... ..... Ir.Darmadi,MM TEP 201 - Mekanika Fluida 81
1/3/2018 Ir.Darmadi,MM