## ANALISIS KOEFISIEN DEBIT MODEL ALAT UKUR CELAH SEGIEMPAT
DI LABORATORIUM HIDROLIKA TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS IBN KHALDUN BOGOR
Bagus Ginanjar, Feril Hariati Jurusan Teknik Sipil, Universitas Ibn Khaldun Bogor Jl.K.H. Sholeh Iskandar Km.2 Bogor bagus.ginanjar@gmail.com

## ABSTRAK
ANALISIS  KOEFISIEN  DEBIT  MODEL  ALAT  UKUR  CELAH  SEGIEMPAT  DI LABORATORIUM  HIDROLIKA  TEKNIK  SIPIL  UNIVERSITAS  IBN  KHALDUN  BOGOR. Rumusan  hidrolika  sebagian  besar  merupakan  rumusan  empiris  yang  diperoleh  dari  hasil serangkaian pengujian di laboratorium. Untuk menambah wawasan pengetahuan mahasiswa terhadap  ilmu  hidrolika,  laboratorium  merancang  bangun  model  saluran  terbuka  yang dilengkapi  oleh  alat  ukur,  salah  satunya  adalah  alat  ukur  celah  segiempat.  Dengan persamaan  Kindsvater-Carter, diperoleh  nilai  Cd  0.9729  Berdasarkan  nilai  penyimpangan baku  hasil  percobaan  dengan  dua  metode  pengukuran,  nilai  koefisien  Cd  yang  digunakan adalah nilai hasil metode volumetrik.
Kata kunci: celah ukur segiempat, debit, koefisien debit (Cd)

## 1. PENDAHULUAN
Ilmu  hidrolika  merupakan  bagian  dari ilmu  hidromekanika  yang  berhubungan dengan  gerak  air  khususnya  dalam saluran  terbuka.  Persamaan-persamaan dasar  dan  fenomena  aliran  yang  pada prinsipinya  merupakan  fungsi  dari  tempat (x,y,z)  dan  waktu (t) merupakan  hasil  dari serangkaian  pengujian  di  laboratorium, salah  satunya  dengan  menggunakan flume ,  yaitu  model  saluran  terbuka  yang dialiri  dengan  debit  tertentu.  Sebelum menggunakan  flume,  perlu  dilakukan serangkaian  kalibrasi  alat  pengukur  debit, seperti  halnya  alat  pengukur  debit  celah segiempat.  Celah  segiempat  merupakan suatu rintangan  yang  dapat menyebabkan air  tergenang  dibelakangnya,  sehingga  air mengalir  melalui  atasnya  atau  melalui celah segiempat. Dengan mengukur ketinggian permukaan air celah segiempat maka  dapat  ditentukan  besarnya  laju aliran. Untuk menghitung debit saluran air dapat
digunakan beberapa jenis hambatan, sedangkan
aplikasi di lapangan celah segiempat banyak
digunakan  pada  bendung  saluran  irigasi, yang  fungsinya  untuk  menentukan  debit dari  air  yang  mengalir  pada  saluran tersebut
Salah  satu  variabel  penting  dalam  alat ukur celah segiempat adalah nilai Cd atau koefisien  debit,  suatu  nilai  tanpa  satuan yang besarnya berkisar antara 0.6 sampai 0.88. Serangkaian pengamatan di laboratorium dilakukan untuk memperoleh nilai  koefisien  debit  pada  model  alat  ukur celah  segiempat,  agar  dapat  digunakan sebagai  alat  ukur  debit  pada flume  tank yang  telah  dibuat,  dan  untuk  selanjutnya dapat digunakan untuk pelaksanaan praktikum  hidrolika.  tulisan  ini  membahas metode  untuk  memperoleh  nilai  koefisien debit  dan  nilai  koefisien  debit  dari  model alat  ukur  celah  segi  empat  yang  ada  di Laboratorium  Hidrolika  Teknik  Sipil  Uika Bogor.
2. METODOLOGI
Agar penelitian dapat mencapai tujuan, maka disusun langkah kerja untuk mendapatkan  nilai  koefisien  debit  pada alat ukur celah segiempat gambar 1
Studi Pengujian Laboratorium Selesai Pelaporan Pengukuran debit dengan metode volumetrik Pengukuran debit dengan metode pelampung Penulisan Data Mulai Studi pustaka Gambar 1 Alur kerja pelaksanaan pengukuran untuk memperoleh nilai Cd

## 3. TINJAUAN TEORITIS
Besar aliran air dalam saluran dinyatakan  dalam  unit  volume  per  satuan waktu,  misalkan  meter  kubik  perdetik (m3/dtk),  liter  permenit  (l/mnt),  dan lainnya,  dan  lebih  dikenal  dengan  istilah debit. Secara sederhana volume air dalam saluran  terbuka  dapat  dihitung  dengan cara  menghitung  kecepatan  rata-rata  air yang  melewati  suatu  luasan  penampang, yang dapat dinyatakan dalam persamaan: Q = V . A (1)
dengan  Q  adalah  debit,  volume  air  yang melewati saluran per satuan detik (m 3 /dtk),  V  adalah  kecepatan  aliran  air (m/dtk), A adalah luas penampang saluran (m 2 ).
Pengukuran  debit  di  laboratorium tergantung beberapa faktor seperti kondisi muka air, dan ketelitian pembacaan tinggi muka air. Oleh karena itu, untuk mendapatkan  nilai  koefisien  debit  untuk alat  ukur  celah  segiempat  diperlukan pengukuran  air  dengan  cara  pelampung dan volumetrik.
Gambar 2 Flume tank di Laboratorium Hidrolika Teknik Sipil 3.1  Menghitung  Debit  Dengan  Metode
Volumetrik
Pengukuran  debit  dengan  metode volumetrik dilakukan dengan cara mengukur  waktu  yang  diperlukan  untuk mengisi suatu wadah yang sudah diketahui  volumenya.  Bila  volume  wadah tersebut  kita  sebut  sebagai  v,  dengan demikian ⁄ (2)
dengan Q adalah debit (m 3 /dtk), v adalah volume  air  dalam  tabung  ukur  (m 3 ),  dan t =  waktu  yang  diperlukan  untuk  mengisi penuh tabung ukur (detik).

## 3.2  Menghitung  Debit  Dengan  Metode Pelampung
Pengujian dengan metode pelampung adalah  cara  untuk  mengetahui  debit dengan  menghitung  waktu  dan  jarak tempuh  yang  dibutuhkan  oleh  pelampung yang diletakan dalam aliran air pada flume . Data yang diperoleh adalah waktu tempuh t (detik),  jarak  tempuh s (m).  Selain  data tersebut, diperlukan  data  luas  penampang basah  A  (m2),  dengan  tinggi  muka  air h (m)  dan  lebar  saluran l (m).  Data  tersebut kemudian  dapat  diolah  sesuai  dengan rumus-rumus yang ada. dimana V = s / t    dan A = h . l (3) (4) (5) Dengan Q adalah debit (m 3 /dtk), V adalah kecepatan  pelampung  (m/detik),  dan  A adalah luas penampang basah (m 2 ).
3.3 Alat Ukur Celah Segiempat Cara  lain  untuk  mengukur  debit adalah  menggunakan  alat  ukur,  salah satunya adalah alat ukur celah segiempat. Alat  ini  umumnya  digunakan  pada  sistem
jaringan  irigasi  teknis,  untuk  mengukur debit  aliran  yang  masuk  ke  dalam  satu saluran.  Prinsip  kerja  alat  ukur  celah segiempat adalah dengan cara merintangi aliran  yang  berada  di  belakangnya sehingga  air  menjadi  tergenang  dan mengalir  melalui  celah  dengan  ketinggian tertentu gambar 3.
Gambar 3 Parameter alat ukur celah segiempat
Dengan  mengukur  ketinggian  muka air  di  atasnya,  maka  debit  aliran  dapat diketahui. USBR ( United Stated Bureau Of
Reclamation )  1997    menetapkan  standar bentuk  alat  ukur  celah  segiempat  gambar 4
Gambar 4 Batasan dimensi alat ukur celah segiempat USBR  (1997)  mengeluarkan  rumusan untuk  alat  ukur  celah  segiempat  setelah melakukan  lebih  dari  sepuluh  tahun penelitan  dengan  berbagai  kondisi  lebar celah  mulai  dari  ukuran  1  ft  hingga  10  ft. Oleh  karena  itu,  untuk  alat  ukur  celah segiempat  yang  lebar  celahnya  di  luar hasil  penelitian  USBR  dapat  disebut sebagai  alat  ukur  non  standard  dan rumusan  yang  dihasilkan  tidak  dapat digunakan. Persamaan Kindsvater-Carter (Kindsvater  dan  Carter,  1959)  merupakan persamaan yang lebih kompleks
dibandingkan  dengan  persamaan  standar USBR. Meskipun demikian, dalam manuskripnya,  USBR  (1997)  menyatakan bahwa  persamaan    Kindsvater-Carter lebih  akurat  dalam  menghitung  semua bentuk  model  alat  ukur  segiempat.  Selain itu, metode Kindsvater-Carter juga direkomendasikan  oleh  ISO  (1980)  dan ASTM  (1993)  untuk  menghitung  semua bentuk alat ukur segiempat.

## 3.4 Persamaan Kindsvater-Carter
Persamaan  Kindsvater-Carter  untuk alat ukur segiempat adalah (ISO, 1980)
√  ( )( ) ⁄ (4)
Dengan Q = debit (m 3 /dtk), Cd = koefisien debit,  g  =  percepatan  gravitasi  (m/dtk 2 ),  b =  lebar  celah  (m),  h  =  tinggi  muka  air  di atas  ambang  (head)  (m),  Kb  dan  Kh adalah  nilai  yang  berhubungan  dengan viskositas  dan  tegangan  permukaan. Jumlah dari b+Kb disebut lebar efektif dan jumlah  dari  h+Kh  disebut  head  efektif. Nilai untuk g = 9.81 m/dtk 2 dan Kh = 0.001 m . Nilai  koefisien  Cd  merupakan  fungsi rasio dari b/B dan H/p.
ISO  (1980)  menyiapkan  grafik  Cd  vs
H/p  untuk  nilai  b/B  =  0,  0.2,  0.4,  0.5,  0.6, 0.7,  0.8,  0.9  dan  1.0.  Untuk  menghitung
nilai  b/B  yang  lain,  LMNO  Engineering menyiapkan persamaan untuk menghitung  seluruh  nilai  b/B,  dan  bila diplotkan  ke  grafik  yang  dibuat  oleh  ISO sangat sesuai gambar 5.
Selain itu ISO (1980) juga mengeluarkan nilai  Kb untuk b/B = 0, 0.2, 0.4,  0.6,  0.8,  dan  1.0,  dan  oleh  LMNO Engineering
digunakan untuk menyesuaikan  persamaan  dalam  mencari nilai b (gambar 6). a  3H a  3H H b  3H p  6H B
Gambar 5 Grafik untuk mencari nilai Ce yang dikeluarkan USBR
Gambar 6 Grafik untuk mencari nilai Kb
3
.5  Model  alat  ukur  celah  segiempat  di Laboratorium Teknik Sipil Model  celah  segitiga  di  Laboratorium
Teknik  Sipil  memiliki  dimensi  B  =  0.18  m,
b = 0.06 m, dan p = 0.06 m; 0.08 m; 0.10 m; 0.12 m. Tinggi celah dibuat sedemikian rupa  agar  dapat  mengakomodasi  nilai  H sampai 0.2 m.
Gambar 7 Model alat ukur celah segiempat di Laboratorium Teknik Sipil
4. HASIL DAN BAHASAN
Hal  yang  pertama  dilakukan  adalah mengukur
debit dengan metode volumetrik  dan  metode  pelampung.  Aliran air yang dialirkan sesuai dengan kapasitas pompa.  Debit  yang  dihasilkan  dengan
metode pelampung disajikan pada tabel 1, dan untuk metoda volumetrik pada tabel.2 merupakan  hasil  dari  pengamatan  debit dengan cara volumetrik dari dua puluh kali pengujian.

## Volume 4 Nomor 2, Desember 2015                                                            ISSN 2302-4240
Jurnal Rekayasa Sipil ASTONJADRO
Tabel 1 Data Hasil Uji Debit Metode volumetrik, pelampung dan Nilai Cd
Setelah  divalidasi,  maka  pengujian berikutnya adalah mengukur debit dengan menggabungkan metode pelampung,  metode  volumetrik  dan pembacaan  muka  air  di  atas  ambang alat ukur celah segiempat. Diketahui : b/B  = 0.06/0.18 = 0.333
dari  grafik  pada  gambar  6.  diperoleh nilai Kb = 2.5 mm = 0.25 cm = 0.0025 m b+Kb = 0.6 + 0.0025 = 0.0625 m Hasil  perhitungan  Cd  keseluruhan tersaji  pada  tabel  3.  Dari  data  Cd keseluruhan  tersebut  diketahui  bahwa nilai Cd nilai tersebut tidak masuk dalam kisaran  nilai  standar  USBR  yaitu  antara 0.66 sampai 0.8. Tabel 2 Data Cd keseluruhan
Rata-rata Standar Deviasi rata-rata standar deviasi Rata-rata Standar Deviasi rata-rata standar deviasi 1 6 1 0,0014 2,51E-05 0,971 0,017 0,0014 2,24E-05 0,934 0,015 2 0,0014 2,68E-05 0,963 0,018 0,0016 6,64E-05 1,070 0,046 2 8 1 0,0014 1,41E-05 0,959 0,010 0,0014 5,01E-05 0,937 0,034 2 0,0014 2,68E-05 0,942 0,018 0,002 8,36E-05 1,108 0,057 3 10 1 0,0014 2,44E-05 0,960 0,017 0,001 1,56E-05 0,988 0,011 2 0,0014 2,6E-05 0,945 0,018 0,002 8,36E-05 1,108 0,057 4 12 1 0,0014 2,12E-05 0,959 0,015 0,001 4,52E-05 1,017 0,031 2 0,0014 2,58E-05 0,955 0,018 0,002 8,59E-05 1,097 0,059 0,0014 2,38E-05 0,9566 0,0163 0,0015 5,66E-05 1,0324 0,0388 rata-rata
Hilir Sekat No.
volumetrik pelampung Q Cd Q Cd

## 5. SIMPULAN
Alat  ukur  celah  segiempat  ini  hanya  dapat  untuk  mengukur  aliran  dengan  kisaran  debit dari  0.00130387  m 3 /detik  sampai  0.00172  m 3 /detik,  karena  tinggi  muka  air  di  atas ambang  sama,  yaitu  4,9  cm.  Nilai  koefisein  debit  (Cd)  yang  dihasilkan  berkisar  antara 0.893  sampai  1.181  dan  memiliki  persamaan  hubungan  linier  antara  debit  dengan koefisien debit y = 685,3x + 4E-14

## 6. DAFTAR PUSTAKA
Anggrahini.  1997. Hidrolikas  Saluran Terbuka . Citra Media. Surabaya
Chow,  V.T.  1992. Hidrolika  Saluran Terbuka (edisi ketiga). Diterjemahkan oleh E.V. Nensi Rosalina. Erlangga. Jakarta Haryadi. 2010. Studi Perbandingan Nilai Koefisien  Debit  Antara  Transformasi Log  Dan  Tabel  Power  Pada  Celah
Segiempat. Universitas  Ibn  Khaldun Bogor. Bogor Gilles, Ronald V. 2005. Mekanika Fluida dan Hidrolika . Jakarta. Erlangga Krist,  Thomas.1991. Hidraulika  Ringkas dan Jelas . Jakarta. Erlangga.
Triadmodjo,  B.  2003. Hidraulika  II .  Beta offset. Yogyakarta .