LABORATORIUM INSTRUMENTASI DAN PENGUKURAN

SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2012/2013

LAPORAN PRAKTIKUM

Modul : Flowmeter Cairan

Pembimbing : Ir. Yunus Tonapa, MT

Oleh

Kelompok 7

Revan Purnama Gunawan (121411024)

Rifki Muhammad Rizki (121411025)

Rima Puspitasari (121411026)

Siska Fizri Yuliantika (121411027)

D3 TEKNIK KIMIA – 1A

JURUSAN TEKNIK KIMIA

Praktikum : 20 Maret 2013

Penyerahan Laporan : 26 Maret 2013

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

Flowmeter Cairan

A. Tujuan

1) Menghitung konstanta Orificemeter

2) Menghitung konstanta Venturimeter

3) Menghitung konstanta Elbowmeter

B. Dasar Teori

Beberapa instrumentasi pengukuran laju alir cairan dapat dibedakan menjadi beberapa

tipe yaitu:

1. Tipe Head Meter

a. Orificemeter

b. Venturimeter

c. Tabung Pitot

d. Elbowmeter

2. Tipe Prinsip Fisika selain Head: Rotameter

3. Tipe Prinsip Elektro Fisika: Turbine meter

4. Ultrasonic meter

A.1 Tipe Head Meter

Tipe Head Meter didasarkan atas kenyataan bahwa apabila suatu cairan melalui suatu

penghalang, maka akan terjadi head (beda tekanan) sesaat sebelum masuk penghalang dan

sesaat setelah masuk penghalang.

Gambar 1. Orifice plate meter

Persamaan umum untuk Orificemeter yang diturunkan dari persamaan Bernaulli

sebagai berikut:

Dimana:

F1 = laju alir cairan

A1 = luas penampang pipa

A3 = luas penampang orifice

P1 = tekanan pada tap sebelum masuk orifice

P3 = tekanan pada tap setelah keluar orifice

Cmeter = Konstanta

ρ = densitas cairan

Y = kompresibility factor (untuk cairan=1)

Pada saat proses beroperasi, semua parameter pada persamaan di atas telah tertentu,

sedangkan ∆P dapat ditentukan. Sehingga persamaan dapat diringkas sebagai berikut:

Pada umumnya ketika proses sedang berlangsung, densitas juga tidak berubah

sepanjang pengukuran, oleh karena itu faktor densitas juga dapat dimasukkan dalam

konstanta, sehingga persamaan menjadi sebagai berikut:

Dengan demikian, laju alir dapat ditentukan dari pengukuran ∆P, sedangkan ∆P dapat

ditentukan dari pengamatan pipa-U untuk percobaan di laboratorium, tetapi tidak untuk

industri. Untuk keperluan industri penentuan ∆P dapat dilakukan melalui transduser

diaphragm akan terdeformasi dengan adanya ∆P.

Beberapa tipe Head Meter diantaranya:

Orifice: Sebuah orifice plate akan menjadi hambatan aliran sebaaimana gambar 1.

Tabung Venturi: Tabung venturi pada prinsipnya sama dengan orifice plate namun

dirancang untuk menghilangkan boundary layer separation. Tabung

venturi relatif lebih mahal dan memerlukan instalasi yang lebih panjang

dibanding orifice plate.

Gambar 2. Venturi flow meter

Flow Nozzle: Flow Nozzle adalah pertengahan antara nozzles orifice plates dan venturi tubes

serta dapat digunakan untuk system slurry.

Elbow meter: Elbow dapat digunakan untuk pengukuran laju alir dengan memanfaatkan ∆P

antara sisi dalam dan sisi luar elbow. Pada sisi luar elbow akan bertekanan

lebih besar dibanding dengan sisi dalam elbow. Pengukuran dengan elbow

tidak begitu akurat sehingga alat ini pada umumnya digunakan untuk kualitif

semata.

Gambar 3. Elbow flow meter

Pitot tube dan annubar: Bentuk dari tabung pitot secara skematik disajikan dalam gambar 4

berikut ini. Tabung pitot mengukur tekanan statik dan dinamik

pada suatu titik dalam pipa. Laju alir dapat ditentukan dari

perbedaan antara tekanan statik dan dinamik dari head kecepatan

aliran fluida. Sebuah annulus diletakkan dalam tabung pitot untuk

menentukan profil kecepatan. Tabung pitot hanya baik digunakan

untuk aliran cairan yang bersih.

Gambar 4. Pitot flow meter

C. Prosedur Percobaan

Prosedur praktikum pengukuran cairan sebagai berikut:

1. Orificemeter

Persiapan:

a. Pastikan rangkaian peralatan dalam keadaan tersusun baik.

b. Pasang bagian orifice pada rangkaian peralatan.

c. Pastikan air pada bak penampungan terisi cukup untuk sirkulasi

d. Pastikan valve by-pass pompa terbuka kecil.

e. Aliran air dan pastikan mengisi semua pipa.

f. Pastikan selang ke pipa U tidak terdapat gelembung udara.

g. Matikan aliran air dengan tetap menjaga air berada dalam instalasi pipa.

h. Pastikan kedua permukaan pipa-U berada pada posisi sama.

Percobaan:

Aliran air secara bertahap melalui bukaan valve

Catat laju alir dan selisih pipa U untuk masing-masing bukaan valve.

Tipe flowmeter yang lain:

Lakukan hal yang sama seperti percobaan orificemeter dengan mengganti bagian orifice

dengan Venturimeter.

Pindahkan tap pada elbow dan lakukan percobaan untuk elbow.

D. Data Pengamatan

1.1 Venturimeter

No Volume (m3) Waktu (s) Laju Alir F (m3/s) ∆P (Pa)

1 0.01 57,73 0.00017 166.6

2 0.01 36,86 0.00027 284.2

3 0.01 24,02 0.00042 1048.6

4 0.01 18,68 0.00054 1705.2

5 0.01 15,13 0.00066 2940

6 0.01 13,28 0.00075 3684.8

7 0.01 12,60 0.00079 3949.4

8 0.01 12,18 0.00082 4214

1.2 Orificemeter

No Volume ( m3 ) Waktu (s) Laju Alir F (m3/s) ∆P (Pa)

1 0.01 64.27 0.00016 205.8

2 0.01 18.80 0.00053 1097.6

3 0.01 15.12 0.00066 1999.2

4 0.01 13.39 0.00075 2695

5 0.01 12.94 0.00077 3175.2

6 0.01 11.98 0.00083 3449.6

7 0.01 11.64 0.00086 3537.8

8 0.01 11.51 0.00087 3645.6

1.3 Elbowmeter

No Volume ( m3 ) Waktu (s) Laju Alir F (m3/s) ∆P (Pa)

1 0.01 21.37 0.00047 529.2

2 0.01 18.02 0.00055 548.8

3 0.01 14.82 0.00067 588

4 0.01 13.74 0.00073 627.2

5 0.01 12.32 0.00081 646.8

6 0.01 12.06 0.00083 666.4

7 0.01 11.46 0.00087 676.2

8 0.01 11.20 0.00089 695.8

Perhitungan :

Mengubah satuan Pengukuran pada tabel Venturimeter, Orificemeter, dan Elbow:

1 liter = 10-3 m3

1 mmH2O = 9.8 Pa

Mencari nilai Co ( konstanta ) dari venture meter

F = Co √∆P

Co = F/√∆P

1.4 Tabel Grafik Venturimeter

No F ( m3/s ) √∆P ( Pa ) Co

1 0.00017 12.90736 0.013038

2 0.00027 16.85823 0.016432

3 0.00042 32.38209 0.020494

4 0.00054 41.29407 0.023238

5 0.00066 54.22177 0.02569

6 0.00075 60.70255 0.027386

7 0.00079 62.84425 0.028107

8 0.00082 64.91533 0.028636

0.022878

y = 1 x 10-5 x + 2 x 10-5

1.4 Tabel Grafik Orificemeter

No F( m3/s ) √∆P Co

1 0.00016 14.34573 0.0000112

2 0.00053 33.13005 0.0000160

3 0.00066 44.71241 0.0000148

4 0.00075 51.91339 0.0000144

5 0.00077 56.34891 0.0000137

6 0.00083 58.7333 0.0000141

7 0.00086 59.47941 0.0000145

8 0.00087 60.3788 0.0000144

0.0000141

y = 1 x 10-5 x + 4 x 10-6

y = 1 x 10-5 x + 4 x 10-6

1.5 Tabel Grafik Elbowmeter

No Laju Alir F (m3/s) √∆P Co

1 0.00047 23.00435 0.0000204

2 0.00055 23.42648 0.0000235

3 0.00067 24.24871 0.0000276

4 0.00073 25.04396 0.0000291

5 0.00081 25.43226 0.0000318

6 0.00083 25.81472 0.0000322

7 0.00087 26.00385 0.0000335

8 0.00089 26.37802 0.0000337

0.0000290

y = 3 x 10-5 x + 4 x 10-5

E. Pembahasan

Pada percobaan flowmeter cairan ini kami mendapatkan hasil grafik antara F terhadap

√∆P membentuk kurva yang linier. Grafik ini menunjukan bahwa laju alir (F) berbanding

lurus terhadap perbedaan tekanan yang terjadi pada alat ukur tersebut. Dari data tersebut pula

kami dapat mengetahui bahwa semakin besar pembukaan valve maka semakin cepat laju alir-

nya.

Data percobaan kami juga menunjukan bahwa tekanan pada venture meter lebih besar

di bandingkan pada orifice meter ataupun elbow meter. Dari data percobaan, kami dapat

menyimpulkan bahwa perbedaan tekanan tersebut dikarenakan karenakan perbedaan luas

penampang (∆A) pada venture meter, orifice meter. Pada venturimeter, perbedaan luas

penampang tetlihat jelas dimana aliran air masuk melalui penampang yang besar menuju

penampang yang lebih kecil. Pada orificemeter terdapat lekukan yang tidak terlalu besar

dibandingkan venturimeter, yang mengakibatan perbedaan luas penampang pada

orificemeter, tetapi tidak lebih besar dibandingkan perbedaan luas penampang pada venture

meter. Sedangkan pada elbow meter, perbedaan terjadi di akibatkan oleh perbedaan

ketinggian cairan.

Hal ini sesuai dengan data refrensi yang ada, dimana :

1. Laju alir berbanding lurus dengan perbedaan tekanan

2. Perbedaan luas penampang berbanding lurus dengan perbedaan tekanan.

3. Perbedaan ketinggian mengahasilkan perbedaan tekanan.

4. Perbandingan laju alir pada venture meter, orifice meter dan elbow menunjukan

bahwa perbedaan tekanan pada venture meter adalah yang paling besar dan yang

paling kecil adalah elbow meter.

5. Laju alir dan akar perbedaan tekanan menghasilkan grafik yang linear.

F. Simpulan

Berdasarkan hasil praktikum maka kami sebagai praktikan dapat menyimpulkan hal –

hal sebagai berikut :

1. Laju alir berbanding lurus dengan perbedaan tekanan

2. Perbedaan luas penampang berbanding lurus dengan perbedaan tekanan.

3. Perbedaan ketinggian mengahasilkan perbedaan tekanan.

4. Perbandingan laju alir pada venture meter, orifice meter dan elbow menunjukan

bahwa perbedaan tekanan pada venture meter adalah yang paling besar dan yang

paling kecil adalah elbow meter.

5. Laju alir dan akar perbedaan tekanan menghasilkan grafik yang linear.

6. Hasil perhitungan C0 berdasarkan percobaan:

a. Venturimeter : 0.022878b. Orificemeter : 0.0000141c. Elbowmeter : 0.0000290

Daftar Pustaka

Andrew, W. and H. Williams, App;ied Instrumental in the Process Industries (2nd Ed.),

Volume I, A survey, Gulf publishing, Houston, 1979.

Andrew, W. and H. Williams, App;ied Instrumental in the Process Industries (2nd Ed.),

Volume I I, A survey, Gulf publishing, Houston, 1980.

ASME, Fluid Meters-Their Theory and Practice, American Society of Mechanical Engineers,

1959.

Bajek, W., P. Kunchar, and A. Remac, How Boiling PointMonitors Can Increase Profits, in

Kane, L. (Ed.), Handbook of Advanced Process Control System and Instrumentation,

Gulf Publishing, Houston, 1987

Considine, R. And S. Ross, Handbook of applied Instrumentation, McGraw-Hill, New York,

1964.

Harriot, Peter, Process Control, McGraw-Hill, NewYork, 1964

Kane, L. (Ed.), Handbook of Advanced Process control System and Instrumentation, Gulf

Publishing, Houston, 1987

Liptak, B., Instument Engineers Handbook; Vol 1. Process Measurement and Analysis

(4thEd.), CRC Press, Boca Raton, 2003.

Matley, J. (ed.), PracticalInstrumental and Control, McGraw-Hill, New York, 1986

Sraff of Chemical Engineering, Practical Instrumentation and control, McGraw-Hill,

NewYork.1980

Wheeeler, a and A. Ganji, Introduvtion to Engineering Experimentation (2nd Ed.),

Prenticehall, upper Saddle River, 2004

Wright, Charles, Applied Measurement Engineering, Pretince Hall, New Jersey, 1995