Teknik hidrolika
Teknik hidrolika adalah sub-disiplin bidang teknik sipil yang terkait dengan aliran fluida, umumnya air dan limbah. Satu ciri khas dari sistem ini adalah analisis yang ekstensif dari gravitasi sebagai gaya penggerak yang menyebabkan pergerakan fluida. Bidang teknik sipil ini terkait dengan desain jembatan, bendungan, selat, kanal, dan tanggul. Teknik hidrolika juga diaplikasikan di bidang sanitasi dan teknik lingkungan.
Teknik hidrolika adalah aplikasi prinsip mekanika fluida terhadap masalah yang terkait dengan pengumpulan, penyimpanan, pengendalian, pemindahan, pengaturan, pengukuran, dan penggunaan air..[1] Cassidy et al menjelaskan bahwa "Insinyur hidrolika mengembangkan desain konseptual untuk berbagai manfaat yang berkaitan degan air seperti saluran pelimpah dan saluran keluaran untuk bendungan, saluran air untuk jalan raya, kanal dan struktur terkait untuk irigasi, serta fasilitas air pendingin untuk pembangkit listrik termal".[2]
Prinsip utama
suntingPrinsip utama dari teknik hidrolika mencakup mekanika fluida, aliran fluida, sifat fluida, hidrologi, jaringan perpipaan, hidrolika saluran terbuka, mekanika transportasi sedimen, permodelan, permesinan hidrolika, dan hidrolika drainase.
Mekanika fluida
suntingHidrostatika adalah studi terhadap fluida dalam keadaan diam.[1] Pada fluida dalam keadaan diam terdapat gaya yang disebut dengan tekanan yang bekerja pada sekelilingnya. Tekanan ini diukur dalam satuan N/m2, dan tidak konstan pada seluruh badan air. Tekanan, p, meningkat dengan bertambahnya kedalaman. Sehingga gaya ke atas dapat didefinisikan dengan persamaan:
di mana,
- ρ = massa jenis air
- g = berat jenis
- y = kedalaman
Membalikkan persamaan akan memberikan tinggi tekanan (pressure head) p/ρg = y. Empat alat dasar untuk pengukuran tekanan yaitu piezometer, manometer, manometer diferensial, manometer miring, dan Bourdon gauge.[1]
Sifat fluida real
sunting- Fluida ideal dan fluida real
Perbedaan mendasar antara fluida ideal dan fluida real adalah p1 = p2 untuk aliran fluida ideal, dan p1 > p2 untuk aliran fluida real. Fluida ideal tidak bisa ditekan ('incompressible) dan tidak memiliki viskositas. Fluida real memiliki viskositas. Fluida ideal hanyalah fluida imajiner karena semua fluida, termasuk udara, memiliki viskositas.
- Aliran berviskositas
Fluida berviskositas akan terdeformasi secara kontinu di bawah gaya geser, sementara fluida ideal tidak terdeformasi.
- Aliran laminar dan turbulen
Gangguan pada aliran berviskositas akan menghasilkan aliran laminar (stabil), transisi, hingga turbulen (tidak stabil).
- Persamaan Bernoulli
Untuk fluida ideal, berlaku persamaan Bernoulli:
p/ρg + u²/2g = p1/ρg + u1²/2g = p2/ρg + u2²/2g
- Lapisan batas
Asumsikan aliran dibatasi hanya pada satu sisi saja, dan aliran mendatar melewati bidang datar yang sejajar dengan aliran. Aliran yang berada tepat di atas bidang datar akan memiliki kecepatan yang seragam. Dan ketika aliran mengalami kontak dengan bidang, lapisan fluida akan bergesekan dengan permukaan bidang padat. Sehingga akan ada gaya geser antara lapisan fluida di atas permukaan bidang datar dan lapisan kedua dari fluida. Lapisan kedua akan memperlambat lapisan ketiga, meski tidak sampai membuatnya berhenti, dan menciptakan gaya geser terhadap lapisan ketiga. Dan seterusnya. Gaya kohesi intermolekuler pada fluida tidak cukup untuk menahan molekul fluida. Sehingga fluida akan terus mengalir selama masih ada jalan untuk mengalir.[3] Aliran di dalam lapisan bisa berupa aliran laminar atau aliran turbulen, tergantung pada bilangan Reynolds.[1]
Lihat pula
sunting- Teknik sipil
- Eupalinos
- HEC-RAS, program komputer untuk permodelan hidrolika
- Henri Pitot
- Hidrologi
- Hidrologi (pertanian)
- Penambangan hidrolika
- Struktur hidrolika
- Irigasi
Referensi
sunting- ^ a b c d Prasuhn, Alan L. Fundamentals of Hydraulic Engineering. Holt, Rinehart, and Winston: New York, 1987.
- ^ Cassidy, John J., Chaudhry, M. Hanif, and Roberson, John A. "Hydraulic Engineering", John Wiley & Sons, 1998
- ^ E. John Finnemore, Joseph Franzini "Fluid Mechanics with Engineering Applications",McGraw-Hill,2002
Bahan bacaan terkait
sunting- Vincent J. Zipparro, Hans Hasen (Eds), Davis' Handbook of Applied Hydraulics, Mcgraw-Hill, 4th Edition (1992), ISBN 0-07-073002-4, at Amazon.com
- Classification of Organics in Secondary Effluents. M. Rebhun, J. Manka. Environmental Science and Technology, 5, pp. 606–610, (1971). 25.
Pranala luar
sunting- International Association of Hydraulic Engineering and Research
- Hydraulic Engineering in Prehistoric Mexico Diarsipkan 2015-04-30 di Wayback Machine.
- Hydrologic Engineering Center Diarsipkan 2013-03-08 di Wayback Machine.
- Chanson, H. (2007). Hydraulic Engineering in the 21st Century: Where to ?, Journal of Hydraulic Research, IAHR, Vol. 45, No. 3, pp. 291–301 (ISSN 0022-1686).