venturi orifice

45
3 TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2011 KATA PENGANTAR Makalah Instrumentasi dan Pengukuran tentang pengukuran laju alir ini merupakan makalah hasil studi literatur kami dari bebagai sumber. Makalah ini dibuat untuk memenuhi tugas mata kuliah instrumentasi pengukuran dan juga untuk menunjang kami dalam mendalami mata kuliah ini. Tiada kata yang patut diungkapkan terlebih dahulu setelah selesainya makalah ini selain Alhamdulillah ‘segala puji bagi Allah’. Puii dan syukur kehadirat Ilahi penyusun panjatkan karena berkat rahmat dan hidayah-Nya penyusun dapat menyelesaikan makalah ini. Ucapan terima kasih penyusun sampaikan kepada para narasumber yang telah menyediakan ilmunya untuk kami susun dimakalah ini. Banyak pihak turut membantu dan memungkinkan terciptanya makalah ini, untuk itu penyusun ucapkan terima kasih yang mendalam. Penyusun berharap makalaah ini memberikan manfaat pada para pembaca makalah ini khususnya bagi penyusun sendiri. Penyusun mengharapkan apresiasiasi makalah ini, baik berupa saran maupun kritik. Untuk itu penulis ucapkan terima kasih. Bandung, Desember 2011 Penyusun

Upload: masahmadlosplos

Post on 06-Feb-2016

205 views

Category:

Documents


10 download

DESCRIPTION

;kl;kp;k

TRANSCRIPT

Page 1: Venturi Orifice

3 TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2011KATA PENGANTAR

          Makalah Instrumentasi dan Pengukuran tentang pengukuran laju alir ini merupakan

makalah hasil studi literatur kami dari bebagai sumber. Makalah ini dibuat untuk memenuhi

tugas mata kuliah instrumentasi pengukuran dan juga untuk menunjang kami dalam mendalami

mata kuliah ini.

            Tiada kata yang patut diungkapkan terlebih dahulu setelah selesainya makalah ini selain

Alhamdulillah ‘segala puji bagi Allah’. Puii dan syukur kehadirat Ilahi penyusun panjatkan

karena berkat rahmat dan hidayah-Nya penyusun dapat menyelesaikan makalah ini. Ucapan

terima kasih penyusun sampaikan kepada para narasumber yang telah menyediakan ilmunya

untuk kami susun dimakalah ini. Banyak pihak turut membantu dan memungkinkan terciptanya

makalah ini, untuk itu penyusun ucapkan terima kasih yang mendalam.

            Penyusun berharap makalaah ini memberikan manfaat pada para pembaca makalah ini

khususnya bagi penyusun sendiri. Penyusun mengharapkan apresiasiasi makalah ini, baik berupa

saran maupun kritik. Untuk itu penulis ucapkan terima kasih.

Bandung, Desember 2011

Penyusun

BAB IPENDAHULUAN

Page 2: Venturi Orifice

1.1.         Latar BelakangPengukuran laju alir cairan dan gas merupakan salah satu jenis pengukuran variabel

proses. Pengukuran laju alir cairan dan gas merupakan variabel penting di dalam proses industri.

Pengukuran laju alir diperlukan untuk menentukan proporsi dan jumlah bahan yang mengalir

masuk dan keluar proses. Dengan kata lain, pengukuran laju alir menunjukan berapa banyak

fluida yang digunakan atau didistribusikan ke dalam proses.

Saat ini, efisiensi dan biaya dari suatu proses dibantu dengan berbagai variabel

pengendali yang salah satunya adalah variabel laju alir.  Biaya merupakan salah satu faktor  yang

mempengaruhi pemilihan instrumentasi yang tepat dalam suatu penerapan misalnya di industri.

Ketepatan dan ketelitian yang baik pada proses akan berpengaruh pada efisiensi operasi.

Semakin tinggi efisiensi maka laba yang didapatkan akan semakin besar. Pengukuran laju alir

yang tidak akurat akan menyebabkan kesalahan yang fatal dalam proses di industri.

Pengukuran laju alir ditentukan dengan mengukur kecepatan cairan atau perubahan

energi kinetiknya. Perbedaan tekanan yang terjadi pada saat cairan  melintasi pipa

mempengaruhi kecepatan suatu aliran. Karena luas penampang pipa sudah diketahui, kecepatan

rata-rata merupakan indikasi dari laju alirnya.

     Faktor-faktor yang mempengaruhi laju alir selain tekanan adalah viskositas, densitas, dan

gaya gesek cairan terhadap dinding dalam pipa.

Banyak metoda yang sudah dikenal untuk pengukuran laju alir cairan dan atau gas. Alat

yang dapat digunakan disesuaikan dengan sifat fluida tertentu, seperti : bersih, jernih, kotor,

basah, kering, erosif, korosif, uap, sluri, multi pase, kental, dan lain-lain. Selain itu dikaitkan

dengan sifat aliran seperti turbulensi dan laminar

1.2         Tujuan

a.       Mengetahui pengertian pengukuran laju alir.

b.      Mengetahui jenis pengukuran aliran

c.       Mengetahui persamaan yang digunakan dalam pengukuran laju alir

d.      Mengetahui metode pengukuran laju alir

e.       Mengetahui alat ukur laju alir

f.       Mengetahui aplikasi dalam pengukuran laju alir

                          

1.3         Rumusan Masalah

Page 3: Venturi Orifice

a.         Pengertian pengukuran laju alir.

b.        Apa saja jenis pengukuran aliran.

c.         Bagaimana persamaan dalam pengukuran laju alir

d.        Macam-macam metode pengukuran laju alir

e.         Apa saja jenis flowmeter yang digunakan untuk mengukur laju alir

f.         Bagaimana aplikasi dalam pengukuran laju alir.

BAB IIPENGUKURAN LAJU ALIR

2.1  Definisi

Pengukuran aliran adalah pengukuran kapasitas aliran atau laju aliran  massa atau laju aliran

volume aliran. Ditinjau dari jenis saluran, aliran fluida dibagi menjadi dua, yaitu aliran saluran

tertutup dan aliran saluran terbuka. Dan instrumen  pengukuran aliran pun secara umum 

diklasifikasikan menjadi dua bagian, yaitu pengukuran aliran terbuka dan pengukuran aliran

tertutup. 

2.2  Jenis Pengukuran

2.2.1        Pengukuran Aliran Terbuka

Pengukuran aliran terbuka dapat dilakukan dengan 4 metode yaitu :

a.    Metode Langsung

Page 4: Venturi Orifice

Metode langsung pengukuran aliran dapat dilakukan dengan mengukur volume atau massa

fluida dalam selang waktu tertentu. Pada selang waktu yang lama dan diukur secara tepat, serta

pengukuran volume atau massa diukur secara tepat, maka pengukuran ini tidak memerlukan

kalibrasi. Pengukuran laju aliran volume atau massa dengan metode langsung ini cukup teliti.

Akan tetapi apabila fluida yang diukur adalah gas, maka efek kompresibilitasnya harus

diperhitungkan.

Persamaannya adalah :

                        m =  V A =  (/t)                                                           (2.2.1.1)

dimana :

            m         : laju massa aliran

            (/t): perubahan volume/perubahan waktu                       

b.  Metode pembatasan

Metode pembatasan ini mengukur perbedaan tekanan diantara dua penampang aliran yang

sebanding dengan laju aliran. Perhitungan laju aliran teoritis dapat dilakukan berdasarkan hukum

kontinuitas dan persamaan Bernoulli. Kapasitas aliran sebenarnya dapat ditentukan dengan

memperhitungkan faktor koreksi dari masing-masing alat ukur yang ditentukan secara empiris.

Alat ukur metode tak langsung dengan pembatasan ini dianalisa pada penampang 1 yaitu

sebelum masuk alat ukur, dan penampang 2 yaitu tepat di daerah alat ukur yang biasanya

menimbulkan vena contrakta. Vena kontrakta adalah daerah setelah pengecilan penampang

aliran. Pada daerah ini kapasitas aliran minimum dan tekanan aliran  pada penampang tersebut 

seragam.

Persamaan kontinuitas dari penampang 1 ke penampang 2 adalah :

m1 = m21 V1 A1 = 2 V2 A2

untuk aliran tak mampu mampat maka  adalah tetap sehingga :

V1 A1 = V2 A2

Sedangkan menurut persamaan Bernoulli antara penampang 1 dan penampang 2

Dari persamaan kontinuitas,   

Sehingga kecepatan teoritis adalah :                     (2.2.1.2)

Laju aliran massa teoritis adalah mt =  VA=

                                                                                                                                                                                                                

(2.2.1.3)

Page 5: Venturi Orifice

    

     Persamaan 2.2.1.3 adalah persamaan umum hubungan antara laju aliran massa dengan

penurunan tekanan pada alat ukur tidak langsung. Dengan kondisi penampang yang berbeda,

maka karakteristik aliran juga berbeda sehingga dibutuhkan faktor koreksi  untuk angka Reynold

dan perbandingan diameter dari alat ukur, yakni koefisien discharge, KC

                                                                     (2.2.1.4)

     Sedangkan koreksi atas ketidakseragaman kecepatan aliran adalah dengan koefisien

kecepatan. Kedua faktor koreksi ini umumnya digabungkan menjadi sebuah koefisien aliran, K.

Dengan demikian persamaan laju aliran massa sesungguhnya menjadi :

                                                                     (2.2.1.5)

Beberapa alat untuk mengukur kapasitas aliran dengan metode pembatasan adalah :

1.    Orifice

Plat tipis yang diflens antara dua buah flens pipa. Bentuknya sederhana, sehingga harganya

murah dan mudah untuk dipasang. Kekurangan orifice adalah kerugian headnya tinggi dan

kapasitas pengukuran rendah

2.    Nosel

     Pemakaian nosel sebagai alat ukur kapasitas dapat dipasang pada instalasi pipa, maupun pada

plenum

3.    Venturi

Venturi dibuat langsung dengan pengecoran dan dihaluskan untuk memperoleh ketentuan sesuai

standar. Harganya mahal karena berat dan kapasitas pengukurannya juga tinggi, serta kerugian

headnya rendah.

4.    Elemen Aliran Laminer (LFE)

        Alat ini  mempunyai bagian pengukuran yang dibagi dalam beberapa laluan yang

diameternya  cukup kecil untuk menjamin alirannya laminer berkembang penuh (fully

developed).

Persamaannya adalah :

 =Alat ini juga akan dipengaruhi oleh suhu karena tergantung kepada viskositas. Harganya hampir

sama dengan venturi, namun LFE  lebih kecil dan lebih ringan.

c. Metode linier

       Alat ukur aliran yang hasilnya langsung proporsional dengan laju aliran antara lain : Float

meter, turbin flowmeter, Vortex flow meter, electromagnetik flow meter, magnetik flow meter,

ultrasonic flowmeter.

Page 6: Venturi Orifice

Float meter memiliki bagian yang terapung dengan bentuk bola atau kerucut. Bagian ini

akan begerak ke atas atau ke bawah  akibat gaya dari aliran fluida, sampai tercapai keseimbangan

antara gaya seret dan gaya apung.

Turbin flowmeter mempunyai sudu gerak yang dapat bergerak dengan bebas sehingga laju

rotasinya sebanding dengan laju aliran volume aliran. Kecepatan rotasinya diindera oleh sensor

magnetik ataupun sensor frekuensi modulasi yang dipasang diluar medan aliran. Alat ini dapat

digunakan untuk mengukur aliran fluida yang korosif dan yang beracun.

d. Metode pembagian

       Teknik pembagian aliran pada penampang tetap digunakan pada pengukuran aliran

refrigeran ataupun instalasi fluida pada industri, dimana tidak praktis untuk memasang peralatan

seperti nosel, venturi dan lain-lain alat ukur yang terpasang tetap.

       Kecepatan aliran diukur tepat di pusat penampang dengan pitot tube ataupun anemometer.

Tabung Pitot dapat dipergunakan untuk mengukur tekanan statik dan tekanan stagnasi dari

fluida, dengan mengetahui kapasitas aliran yang diberikan.

Sebaliknya dengan mengetahui perbedaan tekanan statis dan tekanan stagnasi, maka tekanan

dinamis dapat ditentukan dan pada akhirnya tekanan dinamis fluida dapat dinyatakan dalam

kecepatan fluida. Kapasitas aliran tiap bagian penampang adalah perkalian kecepatan dengan

luas penampang. Kapasitas total adalah jumlah kapasitas tiap bagian.

Tabung pitot yang dipasang didalam pipa berupa silinder kecil dapat juga dipergunakan

untuk menentukan arah aliran dengan sangat peka. Silinder pitot ini dipakai dipesawat terbang

untuk menunjukkan laju naik turun pesawat. Selain itu silinder pitot juga dipasang dalam pipa

untuk mendeteksi aliran-aliran spiral.

Pemakaian pitot tube mengharuskan adanya penetrasi ke dalam aliran sehingga hasilnya

akan tidak akurat apabila responnya terlalu lambat atau timbulnya pergeseran garis arus

(streamline) aliran. Pemakaian thermal anemometer atau anemometer laser Doppler dapat

mengatasi hal tersebut. Thermal anemometer menggunakan elemen yang kecil yang dipanaskan

dengan arus listrik. Perbedaan laju aliran panas dikalibrasikan untuk menyesuaikan dengan

perubahan kecepatan aliran. Karena ukuran elemen yg sangat kecil, yaitu diameternya 0,002 mm

dan panjangnya 0,1 mm maka respon dari fluktuasi aliran sangat cepat bahkan sampai mencapai

50 kHz . Maka dari itu sangat tepat untuk aplikasi pada aliran turbulen. Alat ini banyak

dipergunakan untuk riset dan sinyal yg dihasilkan diolah dengan prosesor digital ataupun

Transformasi Fourier.

Laser Doppler anemometer bekerja berdasarkan efek Doppler dimana frekuensi dari sinar

laser akan tergeser akibat perubahan kecepatan aliran. Karena pengukuran kecepatan langsung

dapat dihitung, tanpa kalibrasi sinyal juga tidak terpengaruh oleh perubahan suhu, massa jenis

Page 7: Venturi Orifice

ataupun komposisi fluida pada aliran. Kekurangan dari alat ini adalah peralatan optik yang harus

dipakai mahal dan mudah pecah.

Hot Wire Anemometer memanfaatkan efek pendinginan konveksi pada sebuah silinder yang

sengaja dipanaskan dan dipasang tegak lurus terhadap aliran fluida. Pendinginan merupakan

fungsi suhu fluida, suhu kawat dan kecepatan fluida. Kawat dengan diameter antara 0,01 - 0,1

mm dan panjang sekitar 1,5 mm dipasang pada ujung sepasang garpu pada suatu aliran fluida.

Dua metode pengukuran yang digunakan adalah :

1.      Hambatan kawat dijaga tetap dengan mengatur aliran arus yang melewati dan kecepatan fluida

ditentukan dari pengukuran arus menggunakan instrumen yang telah dikalibrasi.

2.      Aliran arus melewati kawat dijaga tetap dan perubahan hambatan kawat akibat pendinginan

konveksi diukur menurut penurunan tegangan antara ujung-ujungnya. Fluktuasi kecepatan

dideteksi dengan rangkaian elektronik yang dirancang untuk keperluan ini.

   Anemometer kawat panas ini umumnya dipergunakan untuk mengukur profil kecepatan

yang gradien kecepatannya besar juga untuk mengukur intensitas turbulensi aliran gas.

2.2.2 Pengukuran Airan Terbuka

Metoda dasar pengukuran aliran saluran terbuka tergantung dari faktor kritikal aliran. Untuk

aliran kritikal yaitu dengan angka Froude, Fr = 1 maka kecepatan aliran sama dengan kecepatan

kritikal, sehingga laju aliran dapat dihitung dari pengukuran kedalaman fluida.

                                                               (2.2.2.1)

     Pada saluran yang ada halangannya berupa bendung (weir) maka laju aliran merupakan

fungsi dari kedalaman aliran pada bendungnya. Bendung  atau weir adalah sebuah halangan

parsial di suatu saluran terbuka yang sedemikian rupa sehingga fluida yang mengalir diatasnya

mengalami percepatan dengan permukaan bebas

            Bentuk bendung secara umum ada 3 jenis :

1.      Bendung berpuncak tajam (Sharp-crested Weirs)

2.      Bendung berpuncak lebar (Broad-crested Weirs)

3.      Pintu Air (Sluice gate)

a. Bendung Berpuncak Tajam (Sharp-crested Weirs)

Page 8: Venturi Orifice

        Aliran fluida melewati bendung berpuncak tajam Dekat puncak bendung garis arus aliran

menlengkung tajam sehingga variasi tekanan statis akan besar. Untuk itu diperlukan penentuan

koefisien buang secara empiris agar diperoleh perhitungan yang lebih akurat.

        Berbagai bentuk bendung berpuncak tajam telah diteliti antara lain ada 3 jenis yaitu :

horisontal lebar penuh, horisontal tidak penuh, bendung bertakik V (V-notch).

        Luas penampang aliran fluida tegak lurus bendung  sebanding dengan perbedaan kedalaman

antara fluida dan tinggi bendung, ( y1 - zw ), sehingga :

                                                                                         (2.2.2.2)

Jika kecepatan aliran pada hulu diabaikan maka kecepatan fluida melintas bendung dapat

ditentukan dengan persamaan Bernoulli sebagai berikut :

                                                                                             (2.2.2.3)

Kapasitas aliran dapat dihitung dengan melengkapi koefisien discharge secara empiris menjadi :

                                                                            (2.2.2.4)

        Luas penampang aliran fluida melewati bendung takik V adalah sebanding dengan (y1 -

zw )2,

                                   (2.2.2.5)

sehingga kapasitas aliran adalah:

                                                                (2.2.2.6)

        Pemilihan bendung untuk kondisi tertentu tergantung kepada : selang kapasitas aliran yang

akan diukur, akurasi dan pengkalibrasian setelah bendung terpasang.

b. Bendung Berpuncak Lebar (Broad-Crested Weirs)

            Aliran melintas bendung berpuncak lebar  dapat menimbulkan aliran kritis pada

puncak bendungnya apabila kedalaman air di hilir bendung rendah. Kapasitas aliran dapat

dihitung dengan persamaan untuk aliran dengan angka Fr = 1 yaitu :

                                       (2.2.2.7)

            Bila bendungnya panjang dan kedalaman air di hilir rendah akan terjadi aliran terjun

bebas (free overfall).

c. Pintu Air (Sluice Gate)

            Pintu air umumnya digunakan untuk mengatur kapasitas discharge/aliran buang.

Untuk yang hilirnya dangkal maka kapasitas aliran dapat dihitung dengan persamaan :

                                                                                            (2.2.2.8)          

           

Page 9: Venturi Orifice

d. Kritikal Flumes

        Pengukuran aliran untuk saluran terbuka dapat ditentukan dengan akurat mempergunakan

bendung. Namun ada beberapa kesulitan dalam prakteknya yaitu :

    Bendung dapat dikotori debu atau material endapan

    Gangguan karena ujungnya yang tajam

    Head lossnya tinggi

        Kendala tersebut dapat diatasi dengan mempergunakan pengukur aliran kritikal Parshall

Flume yaitu aliran melalui celah yang sempit.

        Parshall Flume dibuat dengan pembagian 3 daerah aliran yaitu, bagian hulu yang dasar datar

dengan dindingnya menyempit (converging walls), bagian tengah atau bagian tenggorok

( throat ) yang dindingnya sejajar dengan dasarnya menurun (downward) , dan bagian keluaran

yang dindingnya membesar (diverging walls) dengan dasar yang menanjak (upward).

        Parshall Flume banyak digunakan pada pengukuran aliran irigasi , karena flume tidak perlu

dibersihkan, head yang dibutuhkan relatif rendah dan memberikan hasil pengukuran yang cukup

akurat pada selang kapasitas aliran yang besar.

2.3       Alat Ukur Laju Alir

            Alat ukur yang digunakan berdasarkan metodenya pengukurannya adalah sebagai

berikut :

No Metode Pengukuran Jenis Flowmeter

1 Pengukuran langsung Piston, Oval-gear, Nutating disk, Rotary-vane type.

2 Perbedaan Tekanan Orifice plate, Ventury tube, Flow nozzle, Pitot tube.

3 Variable Area Rotameter, Movable vane, weir, flume.

4 Elektrik Magnetik, Turbin, Elemen.

2.3.1    Pengukuran langsung (possitive displacementflowmeter)

1. Prinsip kerja

Postive Displacement Flowmeters (PD meters), bekerja berdasarkan pengukuran volume

dari fluida yang sedang mengalir dengan menghitung secara berulang aliran fluida yang

Page 10: Venturi Orifice

dipisahkan ke dalam suatu volume yang diketahui (chamber), selanjutnya dikeluarkan sebagai

volume tetap yang diketahui.

Bentuk dasar dari PD meter adalah suatu chamber yang berfungsi memisahkan atau

menghalangi aliran fluida. Di dalam chamber tersebut terdapat sebuah alat mekanik

yaitu rotating/reciprocating unit yang ditempatkan untuk menciptakan paket volume tetap dari

fluida yang sedang mengalir. Oleh karena itu, volume dari fluida yang melewati chamber dapat

diketahui dengan menghitung jumlah discreate parcels yang lewat atau setara dengan jumlah

putaran dari rotating/reciprocating. Dengan demikian volume flow rate dapat dihitung dari

laju perputaran alat rotating/reciprocating.

Kelebihan Kekurangan

Biaya pengadaannya awal : rendah ~ sedang Biaya pemeliharaan relatif tinggi

Dapat digunakan di dalam aliran viscous Pressure drop relatif tinggi

Rangeability yang tinggi Tidak sesuai untuk laju alir rendah

Output pembacaan linear Sangat peka pada kerusakan akibat gas,

fluida dengan padatan (slugs) dan fluida

yang kotor

Akurasi sangat bagus Gas (bubbles) didalam fluida signifikan

menurunkan akurasi.

2. Jenis-jenis possitive displacement flowmeter

Beberapa jenis positive displacement flowmeter yang tersediadan digunakansecara luas di

dalam industri proses, antara lain ;nutating disc, rotating valve, oscillating piston, oval gear,

roots(rotating lobe), birotor, rotating impeller, receiprocating piston danrotating

vane. Perbedaan penamaan hanyadidasarkan pada bentukalat mekanis di dalam chamber, namun

prinsipoperasi untukpengukuran volumetric flow adalah sama.

Jenis-jenis Positive Displacement Flowmeter

Nutating Disc Rotating Valve

Oscillating Piston Oval Gear

Roots (Rotating Lobe) Birotor

Rotating Impeller Reciprocating Piston

Page 11: Venturi Orifice

2.3.2    Differential Pressure Flowmeter

1. Prinsip kerja

Prinsip operasi Differential Pressure Flowmeters (DP Flowmeters)di dasarkan pada

persamaan Bernoulli yang menguraikan hubunganantara tekanan dan kecepatan pada suatu

aliran fluida.Alat ini memandu aliran ke dalam suatu penghalang aliran (yangmempunyai lubang

dengan diameter yang berbeda dengan diameterpipa), sehingga menyebabkan perubahan

kecepatan aliran (flowvelocity)dan tekanan (pressure) antara sisi upstream dan downstreamdari

penghalang. Dengan mengukur perubahan tekanan tersebut,maka kecepatan aliran dapat

dihitung.

Differential Pressure Flowmeters (DP Flowmeters)

Kelebihan Kekurangan

Biaya pengadaannya awal : rendah ~ sedang Rugi tekanan (pressure drop) : sedang ~

tinggi

Dapat digunakan di dalam cakupan luas

(hampir semuaphase fluida dan kondisi

aliran).

Strukturnya kokoh dan sederhana

2. Jenis-jenis differential pressure flowmeter

a.      Orifice Plate

Prinsip dan Persamaan Dasar

Orifice merupakan alat untuk mengukur laju aliran dengan prinsip beda tekanan atau

disebut juga Bernoulli’s principle yang mengatakan bahwa terdapat hubungan antara tekanan

fluida dan  kecepatan fuida. Jika kecepatan meningkat, tekanan akan menurun begitu pula

sebaliknya.

Pada dasarnya orifice berupa plat tipis dengan lubang di bagian tertentu (umumnya di

tengah). Fluida yang mengalir melalui pipa ketika sampai pada orifice akan dipaksa untuk

melewati lubang pada orifice. Hal itu menyebabkan terjadinya perubahan kecepatan dan tekanan.

Titik dimana terjadi kecepatan maksimum dan tekanan minimum disebut vena contracta. Setelah

melewati vena contracta kecepatan dan tekanan akan mengalami perubahan lagi. Dengan

mengetahui perbedaan tekanan pada pipa normal dan tekanan pada vena contracta, laju aliran

volume dan laju aliran massa dapat diperoleh dengan persamaan Bernoulli. Skema prinsip kerja

orifice dapat dilihat pada Gambar

Page 12: Venturi Orifice

P2

Orifice

P1

P3

Pipa

Vena contracta

D

d

1

2

3

Prinsip Kerja Orifice

Keterangan :

P1   = tekanan upstream

P2   = tekanan downstream (pada vena contracta)

P3   = tekanan setelah terjadi pemulihan (setelah melewati vena contracta)

D   = diameter dalam pipa

d    = diameter orifice

1.                  Persamaan Bernoulli

Karena aliran steam pada pipa horisontal maka h1 = h2, sehingga,

Misalkan,    

maka,(1)

            

2.                  Persamaan Kontinuitas

Page 13: Venturi Orifice

(2)

Subtitusi pesamaan (2) ke persamaan (1),(3)

3.                  Menghitung laju aliran volume(4)

Substitusi persamaan (3) ke (4), maka,

Untuk meyederhanakan maka dibagi dengan , sehingga laju aliran volume menjadi,(5)

Substitusikan   ke persamaan (5)sehingga menjadi,(6)

a.         Aliran Inkompresibel Melewati Orifice

Persamaan (6) merupakan persamaan untuk menghitung laju aliran volume secara teoritik

dimana aliran dianggap laminar sempurna dan inviscid (viskositasnya nol). Akan tetapi dalam

kondisi nyata akan muncul pengaruh viskositas dan turbulensi. Untuk menghitung pengaruh dari

kedua faktor tersebut maka diperkenalkan coefficient of discharge Cd.

Untuk aliran yang melewati orifice, nilai dari Cd tergantung pada bilangan Reynolds (Re)

dan rasio diameter orifice dan diameter dalam dari pipa (β).

Bilangan Reynolds (Re) dirumuskan sebagai berikut,

Nilai Cd dapat diperoleh dengan persamaan,

Persamaan tersebut dapat digambarkan alam bentuk grafik pada Gambar 2.10.

Gambar 2.10 Diagram Coefficient of Discharge (Cd)

Untuk bilangan Reynold yang besar nilai Cd standar yang sering dipakai adalah 0.6.

Akan tetapi, untuk bilangan Reynold kecil perubahan nilai Cd cukup signifikan.

Dengan memperhitungkan coefficient of discharge maka persamaan (6) akan menjadi,

Dengan  maka persamaan menjadi,

Diketahui bahwa rasio diameter  persamaan menjadi,(7)

 merupakan velocity of approach factor. Coefficient of discharge dan velocity of

approach factor sering dikombinasikan ke dalam satu koefisien yang disebut flow coefficient K.(8)

Nilai K juga dapat diperoleh dari grafik pada Gambar 2.11. 

Gambar 2.11 Diagram Koefisien Orifice (K)

Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa untuk bilangan Reynold Re > 105nilai K tidak

mengalami perubahan yang signifikan (dinggap konstan). Akan tetapi, untuk bilangan Reynold

kecil terjadi perubahan nilai K yang besar.

Dengan memasukkan persamaan (8) ke persamaan (7), maka persamaan untuk mencari

laju aliran volume dapat disedehanakan menjadi,

Page 14: Venturi Orifice

(9)

(10)

Sedangkan untuk menghitung laju aliran massa adalah sebagai berikut,

Dengan substitusi persamaan (7) ke persamaan (10) maka laju aliran massa menjadi,(11)

(12)

Atau dengan substitusi persamaan (9) ke persamaan (10) maka laju aliran massa menjadi,

b.        Aliran Kompresibel Melewati Orifice

Persamaan (7), (9), (11), dan (12) merupakan persamaan untuk menghitung laju aliran

inkompresibel yang melewati orifice. Sedangkan untuk aliran kompresibel ada faktor lain yang

berpengaruh yaitu faktor kompresibilitas yang dilambangankan dengan Y. Faktor kompresibilitas

ini muncul karena adanya perubahan densitas fluida.

Persamaan untuk faktor kompresibilitas adalah,

Untuk aliran kompresibel yang melewati orifice laju aliran volumenya menjadi,

Atau,

Sedangkan untuk persamaan laju aliran massanya menjadi,

Atau,

Keterangan :

     = Laju aliran Volume ( m3/s)

   = Laju aliran massa (Kg/s)

P1    = tekanan upstream (Bar,Pa)

P2    = tekanan downstream (pada vena contracta) (Bar,Pa)

ΔP   = Beda Tekanan (N/ m2)

d     = Diameter Orifice (m)

D    = Diameter dalam Pipa (m)

 a0   = Luas Penampang orifice (m2)

a1    = Luas penampang pipa (m2)

ρ     = massa jenis (Kg/ m3)

K    = Flow Coefficient

Cd   = Coefficient of Discharge

v     = kecepatan fluida (m/s)

μ     = viskositas fluida (kg/ms)     

Y    = faktor kompresibilitas

χ      = isentropic coefficient (untuk gas ideal=1.4)

c.         Permanent Pressure Loss

Page 15: Venturi Orifice

Pemasangan orifice akan menimbulkan terjadinya tekanan yang hilang secara permanen

( permanent pressure loss ). Besarnya permanen pressure lossdipengaruhi oleh rasio diameter

orifice terhadap dimeter dalam pipa (β). Dari grafik pada Gambar 2.12 dapat diketahui

besarnya permanent pressure loss.

Gambar 2.12 Permanent Pressure Loss

Dari grafik di atas dapat dilihat besarnya permanent pressure loss dalam % beda tekanan

(∆P) untuk beberapa nilai β.

Macam-macam Orifice

Untuk melayani berbagai jenis aliran dan beraneka ragam fluida, maka terdapat beberapa

jenis orifice plate, yaitu:

1.     Concentric Orifice

Concentric Orifice merupakan jenis orifice yang paling banyak digunakan. Profil lubang

orifice ini mempuyai takik (bevel) dengan kemiringan 45° pada tepi bagian downstream(lihat

gambar di bawah). Hal ini akan mengurangi jarak tempuh dari aliran tersebut mengalami

perbedaan tekanan melintang. Setelah aliran melewati orifice akan terjadi penurunan tekanan dan

kemudian mencoba kembali ke tekanan semula tetapi terjadi sedikit tekanan yang hilang

permanen (permanent pressure loss) sehingga perbedaan tekanan upstream dan downstream tidak

terlalu besar. Perbandingan diameter orifice dan diameter dalam pipa dilambangkan dengan “β”.

Orifice jenis ini memiliki ketentuan untuk nilai β  yaitu antara 0.2-0.7 karena akurasinya akan

berkurang untuk nilai diluar batas tersebut.

Gambar 2. Standard concentric orifice

2.     Counter Bore Orifice

Counter bore orifice pada prinsipnya sama dengan concentric Orifice. Perbedaanya

terdapat pada profil lubangnya, orifice ini tidak mempuyai takik (bevel) tapi diameter lubangya

lebih besar pada bagian downstream daripada diameter lubang pada bagian upstream (lihat

gambar di bawah).

          Gambar 3. Counter bored orifice

    3.     Eccentric Orifice

Eccentric orifice mempunyai profil lubang yang sama dengan concentric orifice. Akan

tetapi, pada eccentric orifice lubang tidak terletak tepat di tengah. Diameter takik (bevel) bagian

bawah hampir lurus (98%) dengan diameter dalam dari pipa (lihat gambar di bawah).

Gambar 4. Eccentric orifice

    4.     Quadrant Bore Orifice

Quadrant bore orifice digunakan untuk mengukur aliran fluida dengan viscositas tinggi

dan direkomendasikan untuk bilangan Reynold di bawah 10000. Profil dari lubang Quadrant

bore orifice dapat dilihat pada gambar di bawah. Radius “R” merupakan fungsi dari β. Ketebalan

orifice sebanding dengan kuadran radius “R”.

Page 16: Venturi Orifice

Gambar 5. Quadrant bore orifice

    5.     Segmental Orifice

Segmental orifice didesain untuk fluida dengan kandungan sedimen yang tinggi. Profil

dari lubang segmental orifice dapat dilihat pada gambar di bawah. Diameter “D” bagian bawah

hampir lurus (98%) dengan diameter dalam dari pipa. “H” merupakan tinggi dari lingkaran

lubang. Rasio β merupakan diameter lubang “D” dibagi dengan diameter dalam dari pipa.

Segmental orifice merupakan jenis orifice yang paling sulit dalam proses manufaktur,diperlukan

proses finishing secara manual.

Gambar 6. Segmental orifice

    6.     Restriction Orifice

Tujuan dari instalasi Restriction orifice adalah untuk menghasilkan presure drop yang

besar. Restriction orifice biasanya ditunjukkan dengan “RO” atau “FO”. Restriction orifice dapat

menghasilkan pressure drop sampai 50 % untuk fluida gas. Profil lubang Restriction orifice

berbeda dengan orifice yang lain (lihat gambar di bawah). Profil lubangnya lurus sehingga

tekanan yang hilang secara pemanen cukup besar akibatnya perbedaan tekanan upstream dan

tekanan downstream cukup mencolok.

Gambar 7. Restriction orifice

Profil tekanan suatu fluida yang melewati orifice flowmeter dan restriction orifice dapat

dilihat pada gambar di bawah ini,

Gambar 2.8 Perbandingan Pressure loss orifice flowmeter dan restriction

Dari gambar di atas tampak bahwa terjadi pressure loss yang lebih besar pada restriction

orifice dibandingkan dengan orifice flowmeter.

Kelebihan Kekurangan

Dapat digunakan dalam berbagai ukuran

pipa

Pressure drop relative tinggi

Accuracy baik jika plate dipasang dengan

baik

Tidak dapat digunakan mengukur laju

aliran slurry

Harga relative murah

Page 17: Venturi Orifice

b.      Tabung Venturi

Sebuah bagian tabung yang berbentuk suatu bagian yang relatif panjang dengan masukan

dan keluaran yang halus. Sebuah tabung Venturi dihubungkan ke pipa yang ada, Pertama-

tama diameter tabung menyempit  kemudian kembali ke diameter pipa asli. Perubahan di

daerah penampang menyebabkan perubahan dalam kecepatan dan tekanan aliran.

Kelebihan Kekurangan

Rugi tekanan (pressure loss) permanan

relatif rendah daripada orifice atau flow

nozzle

Tidak tersedia pada ukuran pipa dibawah

6 inches.

Dapat digunakan untuk mengukur cairan

yang mengandung endapan padatan

(solids).

Harga relatif mahal.

c.       Flow Nozzle

Sebuah nosel dengan masukan dipandu halus dan keluaran yang tajamditempatkan dalam pipa un

tuk mengubah  aliran medan dan menciptakanpenurunan tekanan yang digunakan

untuk menghitung kecepatan aliran.

Page 18: Venturi Orifice

Kelebihan Kekurangan

Pressure loss lebih rendah dibandingkan

orifice plate.

Terbatas pada ukuran pipa di bawah 6 “.

Dapat digunakan untuk fluida yang

mengandung padatan(solids).

Harga lebih tinggi dibanding dengan

orifice

d.      Pitot Tube

Sebuah probe dengan ujung terbuka (tabung pitot) dimasukkan ke dalam medan aliran. Bagian

ujung dari probe  adalah titik  stasioner aliran (kecepatan

nol). Tekanannya, dibandingkan dengan tekanan statis. Pitottube digunakan untuk menghitung k

ecepatan aliran. Tabung pitot dapat mengukur kecepatan aliran pada titik pengukuran.

  Kelebihan

· Tidak ada pressure loss.

  Kekurangan

· Akurasi kurang

· Tidak direkomendasikan untuk fluida yang kotor dan lengket

· Sensitif pada gangguan pada hulu (upstream)

e.       Averaging Pitot Tube

Mirip dengan tabung pitot tetapi dengan beberapa bukan, tabung pitotrata-rata mengambil profil 

aliran untuk memberikan yang lebih baik atassemua ketepatan dalam aliran pipa.

Page 19: Venturi Orifice

f.       Elbow

Ketika cairan mengalir melalui siku, kekuatan sentrifugal menyebabkanperbedaan tekanan antara 

sisi luar dan bagian dalam siku. Perbedaantekanan ini digunakan untuk menghitung kecepatan ali

ran. Perbedaantekanan yang dihasilkan oleh sebuah flowmeter siku lebih kecil jikadibandingkan 

dengan alat ukur perbedaan tekanan lainnya, namun bagianatas dari

flowmeter siku mengakibatkan sedikit penyumbatan pada aliran.

g.      Dall Tube

Dall tube merupakan sebuah kombinasi dari tabung Venturi dan pelatorifice, fitur dall tube sama

dengan bagian masukan yang meruncing dari tabung venturi namun

memiliki 'bahu' mirip dengan bagian keluar daripelat orifice untuk membuat penurunan tekanan 

yang tajam. Dall tubebiasanya digunakan pada aplikasi dengan laju aliran yang lebih besar.

h.      V-cone

Sebuah elemen penyumbat yang berbentuk kerucut yang berfungsisebagai pengubah penampang 

ditempatkan di pusat pipa untuk menghitung kecepatan aliran dengan mengukur perbedaan

tekanan.

i.        Segmental Wedge

Sebuah bagian berbentuk baji dimasukkan tegak lurus ke salah satu sisipipa, sementara sisi lainn

ya tetap tidak dibatasi. Perubahan di daerahpenampang jalur aliran menciptakan penurunan tekan

an yangdigunakan untuk menghitung kecepatan aliran.

2.3.3 Variable Area Flowmeter

Prinsip operasi dari rotameter (variable area meters) didasarkanpada pelampung (float)

yang berfungsi sebagai penghalang aliran,pelampung tersebut akan melayang dalam suatu

tabung yangmempunyai luas penampang tidak konstan. Luas penampang tabung berubah

tergantung ketinggiannya (semakin tinggi semakin besar).Posisi pelampung akan menyatakan

harga aliran fluida yangmengenainya. Pada posisi tersebut pada pelampung akan

terjadikeseimbangan gaya, yaitu keseimbangan antara berat pelampungdengan gaya tarik aliran

yang mengenainya dan gaya apungpelampung.

Jenis-jenis variable area flowmeter

a. Rotameter

Rotameter adalah variable are flowmeter yang paling banyak digunakan.  Argometer

baling-baling bergerak memiliki prinsip operasi yang sama, kecuali "piston bergerak (float)" dari

rotameter merupakan katup terbuka yang berayun dan berat float digantikan oleh gaya pegas

diterapkan pada katup.

Page 20: Venturi Orifice

Rotameter dipasang secara vertikal dengan ujung sempit di bagian bawah dan penyadap

tabung ke puncak yang lebih luas. Aliran berasal dari bawah dan mendorong pelampung dalam

rotameter sampai titik dimana berat dari float berada dalam keseimbangan dengan gaya yang

diberikan oleh arus. Area annular antara pelampung dan dinding tabung kemudian terkait dengan

laju aliran volume.

Selama kecepatan fluida secara substansial subsonik (V <mach 0,3), persamaan Bernoulli

mampat yang berlaku.

di mana g adalah percepatan gravitasi konstan (9,81 m/s2 atau 32,2 ft/s2), V adalah kecepatan

fluida, dan z adalah suatu ketinggian di atas arbitrary datum. C tetap konstan sepanjang efisiensi

aliran, tetapi bervariasi dari satu efisiensi ke efisiensi lain. Jika alirannya tak-berotasi, maka C

memiliki nilai yang sama untuk semua arus.

Menerapkan persamaan ini untuk merampingkan bepergian sampai sumbu tabung vertikal

memberi,

di mana subskrip menunjukkan posisi tepat di bawah float, b adalah titik seimbang melayang,

biasanya bagian atas float, V adalah kecepatan aliran, p adalah tekanan, dan kerapatan. Bentuk

pendek dari equationi di atas adalah

dimana hf adalah Hight dari float atau jarak dari bawah ke indikator mengambang yang

tergantung pada desain mengambang.

Dari kontinuitas, volume aliran laju adalah sama dengan laju aliran volume pada b,

yaitu,  yang berarti

Harap dicatat bahwa adalah daerah annular antara float dan dinding tabung, bukan luas

penampang silang keseluruhan pada b. Oleh karena itu, kecepatan Vb dapat digantikan dari

persamaan Bernoulli untuk memberi,

Penurunan tekanan sebagian besar dihasilkan dari berat float

di mana f subscript mewakili float, Vf adalah volume, Af adalah area penampang, dan f adalah

kepadatan float.

Pemecahan untuk tingkat aliran volumetrik Q, kita mendapat

Yang ideal, cairan inviscid akan mematuhi persamaan di atas. Jumlah kecil energi diubah

menjadi panas dalam lapisan batas kental cenderung sedikit lebih rendah kecepatan aktual fluida

nyata. Sebuah C koefisien debit biasanya diperkenalkan untuk memperhitungkan viskositas

cairan,

C ditemukan tergantung pada Nomor Reynolds dari aliran.

Page 21: Venturi Orifice

Untuk desain yang diberikan, bagian lintas daerah Aa (z) dan Ab (z) dari rotameter

adalah fungsi dari z Hight, dan geometri (hf, Af, Vf) dan kepadatan (f) dari float juga

dikenal . Jika kepadatan cairan diukur dan pembacaan posisi (z) dari mengapung di rotameter

yang tersedia, tingkat volume aliran Q dapat dihitung dari rumus ini:

Laju aliran massa dapat dengan mudah ditemukan dengan mengalikan T dengan densitas fluida,

b. Movable Area Vane

c. Weir, flume

2.3.4 Alat ukur laju alir untuk metode Elektrik       

a. Magnetic Meters

Prinsip kerja flowmeter jenis ini didasarkan pada hukum induksielektromagnetik

(Faraday’s Low), yaitu bila suatu fluida konduktifelektrik melewati pipa tranducer, maka fluida

akan bekerja sebagaikonduktor yang bergerak memotong medan magnet yang dibangkitkanoleh

kumparan magnetic dari transducer, sehingga timbul tenganganlistrik induksi. Hubungan ini

dapat dinyatakan sebagai : e = B . l . v

Dimana :

e = tegangan listrik induksi

B = rapat fluksi medan magnet

l = panjang konduktor (diameter dalam pipa)

V = kecepatan konduktor (laju aliran)

Flowmeters magnetik, juga dikenal sebagai flowmeter elektromagnetikatau flowmeter ind

uksi, mendapatkan kecepatan aliran dengan mengukurperubahan tegangan induksi dari fluida ko

nduktif yang melintasi dikendalikan medan magnet .

Sebuah  flowmeter  magnet khas  ditempatkan  kumparan  listrik  sekitar (inline model)/ dekat

(model penyisipan) pipa aliran yang akan diukur dan membuat sepasang elektroda di

dinding pipa (inline model) atau di ujungflowmeter tersebut (penyisipan model). Jika cairan yang 

ditargetkan elektrikkonduktif, yaitu, konduktor, melewati melalui pipa adalah setara

dengan sebuah konduktor memotong medan magnet. Hal ini menyebabkan perubahan dalam

membaca tegangan antara elektroda. Kecepatan semakin tinggi aliran,tegangan tinggi.

Prinsip operasi inline flowmeters magnetik

Prinsip operasi penyisipan flowmeters magnetic

Page 22: Venturi Orifice

Menurut hukum Faraday induksi elektromagnetik: setiap perubahan dalam medan magnet

dengan waktu menginduksi medan listrik tegak lurus dengan medan magnet yang berubah:

di mana E adalah tegangan arus induksi, B adalah medan magnet eksternal, A adalah bagian

pengelompokan lintas bidang kumparan, N adalah jumlah putaran kumparan,  adalah fluks

magnetik, dan akhirnya tanda negatif menunjukkan bahwa arus diinduksi akan menciptakan

medan magnet lainnya berlawanan dengan penumpukan medan magnet dalam kumparan

berdasarkan hukum Lenz.

Ketika menerapkan persamaan di atas untuk flowmeters magnetik, jumlah putaran N

dan  kekuatan medan magnet B adalah tetap. Hukum Faraday menjadi

dimana D adalah jarak antara dua elektroda (panjang konduktor), dan V adalah kecepatan aliran.

Jika kita menggabungkan semua parameter N tetap, B, dan D menjadi faktor tunggal, kita dapat

Sudah jelas bahwa tegangan dikembangkan adalah sebanding dengan kecepatan aliran. Sebuah

prasyarat menggunakan flowmeters magnetik adalah bahwa fluida harus

konduktif. Konduktivitas listrik dari fluida harus lebih tinggi dari 3 mikrodetik / cm dalam

kebanyakan kasus. Sebuah lapisan bahan nonconductive sering digunakan untuk mencegah

tegangan dari menghilang ke bagian pipa ketika dibangun dari bahan konduktif.

 Kelebihan

o    Pressure drop minimum, oleh karena penghalang yang minimumpada lintasan flow.

o    Biaya maintenance rendah sebab tidak ada moving parts.

o    Linearitas yang tinggi.

o    Dapat digunakan untuk mengukur fluida yang korosif dan slurry.

o    Pengukuran tidak dipengaruhi oleh viscosity, density, temperature dan pressure.

o    Dapat mengukur aliran fluida jenis turbulent atau laminar.

 Kekurangan

o    Dalam banyak kasus, persyaratan electrical conductivity dari fluidayang ditetapkan pabrik (0.1 –

20 micromhos).

           Zero drifting pada kondisi tidak ada flow atau low flow _ problem inipada disain baru

ditingkatkan dengan memotong (cut-off) low flow.

b. Turbine Meters

Teori dasar pada turbine meters adalah relative sederhana, yaitu aliran fluida melalui

meter berbenturan dengan turbine blade yang bebas berputar pada suatu poros sepanjang garis

pusat dari turbin housing. Kecepatan sudut (angular velocity) dari turbine

rotor adalah berbanding lurus dengan laju aliran (fluidvelocity) yang melaluiturbine. Keluaran

dari meter diukur oleh electrical pickup yang dipasang pada meter body. Frekwensi keluaran dari

Page 23: Venturi Orifice

electric pick upadalah sebanding dengan laju aliran (flow rate).Accuracy dan range ability dari

alat ukur turbine meter tersebut sangat baik.Rangeability bervariasi dari 100 :1 s/d 200 : 1.

Accuracy sekitar : ± ¼s/d ±½ %.

Flowmeters turbin, seperti kincir angin, memanfaatkan kecepatan sudut mereka

(kecepatan rotasi) untuk menunjukkan kecepatan aliran. Sebuah turbin flowmeter yang baik

membutuhkan pisau aerodinamis / hidrodinamik dengan baik dirancang dan ditempatkan pada

tempat yang cocok untuk kondisi cairan dan aliran dan bantalan yang baik halus dan tahan

lamauntuk bertahan hidup rotasi tinggi kecepatan yang berkelanjutan dari turbin.

Penampang turbin terlihat seperti berikut:

Untuk menyederhanakan derivasi dari rumus, kita mengasumsikan bahwa bilah-bilah turbin yang

lurus dan tipis. Jari-jari rotor (jari-jari pada akar pisau) adalah dan jari-jari dari turbin (jari-jari

diukur pada tepi luar dari bilah) adalah R, lebar pisau adalah c, dan jarak antara tulang adalah S.

Aliran masuk dengan kecepatan V menyebabkan turbin berputar dengan kecepatan sudut.

Jika tidak ada kehilangan kecepatan, kecepatan sudut yang ideal saya dapat berhubungan dengan

V kecepatan aliran dengan formula trigonometri sederhana

di mana adalah sudut antara sumbu pipa (arah aliran masuk) dan bilah-bilah turbin, adalah nilai

akar-mean-kuadrat dari jari-jari dalam dan luar pisau untuk mewakili rata-rata radius

Sekarang, bukan situasi yang ideal, kecepatan aliran itu berubah menjadi VEsetelah melewati

pisau turbin, seperti yang ditunjukkan dalam ilustrasi di atas. Karena perubahan vektor

kecepatan, aliran menerapkan T torsi ke turbin untuk membuatnya berputar.

Kecepatan aliran V kemudian dapat berhubungan dengan kecepatan angular dari turbin.

Sejak turbin berputar pada kecepatan konstan, torsi T yang disebutkan di atas harus digagalkan

dengan jumlah yang sama torsi resistensi. Mengabaikan semua faktor kecil, kontributor paling

penting untuk ini torsi resistensi adalah jumlah dari gaya tarik pada masing-masing pisau Fd

mana Cd adalah koefisien seret, rasio tarik pisau untuk drag dari pelat datar tegak lurus dengan

luas yang sama, dan Re adalah bilangan Reynolds.

Torsi (T) menjadi

dimana n adalah jumlah pisau. Menggunakan ungkapan ini, untuk rasio V dapat ditulis sebagai:

Aliran volum debit Q maka dapat dinyatakan dalam hal kecepatan angular dari turbin

Page 24: Venturi Orifice

Dalam aplikasi industri, faktor K biasanya diperkenalkan guna mengimbangi faktor diabaikan

dalam analisis di atas.

  Kelebihan

o    Biaya pengadaannya awal : sedang

o    Akurasi baik, handal danproventechnology

o    Repeatability yang sempurna

o    Rangeability yang sempurna

o    Pressure drop rendah

  Kekurangan

o    Hanya untuk aplikasi fluida yangbersih

o    Pada nonlubrication fluids kadang-kadangmenimbulkan masalah.

o    Dibutuhkan pipa straight runs (15 xD) pada upstream turbine meter.

o    Direkomendasikan menggunakanstrainer.

2.3.5    Coriolis Flowmeters

Prinsip Coriolis menyatakan bahwa jika sebuah partikel di dalamsuatu gerak berputar

mendekati atau menjauhi pusat perputaran,maka partikel menghasilkan gaya internal yang

bekerja pada partikel itu. Gaya internal yang dihasilkan adalah sebanding denganmass flowrate.

Andaikan fluida sedang mengalir ke dalam U-Shapedtube pada kecepatan V dan tabung sedang

bergetar pada kecepatansudut W , maka dengan mempertimbangkan suatu bagian yang kecildari

fluida pada bagian inlet masuk dengan jarak r, maka suatu Gaya(dikenal sebagai coriolies force)

dihasilkan.

Flowmeters Coriolis relatif baru dibandingkan dengan flowmeters lainnya. Mereka tidak

terlihat dalam aplikasi industri sampai 1980-an. Coriolis meter tersedia dalam beberapa desain

yang berbeda. Sebuah konfigurasi yang populer terdiri dari satu atau dua berbentukU, tapal

kuda, atau berbentuk  raket tenis (umum berbentuk U) aliran tabung dengan inlet di satu sisi dan

outlet pada sisi lain dalam sensor yang terhubung ke unit elektronik.

Aliran dipandu ke dalam tabung berbentuk U. Ketika kekuatan eksitasi osillating

diterapkan ke tabung menyebabkan ia bergetar, cairan mengalir melalui tabung akan

menimbulkan rotasi atau memutar ke tabung karena percepatan Coriolis bertindak dalam arah

yang berlawanan pada kedua sisi dari kekuatan diterapkan. Misalnya, ketika tabung tersebut

bergerak ke atas selama paruh pertama siklus, cairan yang mengalir ke meter menolak dipaksa

oleh menekan pada tabung. Di sisi berlawanan, cairan yang mengalir keluar dari meter menolak

memiliki gerak vertikal menurun mendorong pada tabung.Tindakan ini menyebabkan tabung

untuk memutar. Ketika tabung bergerak ke bawah pada paruh kedua dari siklus getaran, itu

Page 25: Venturi Orifice

berputar dalam arah yang berlawanan. Hasil putar ini dalam perbedaan fasa (jeda waktu) antara

sisi masuk dan sisi outlet dan ini perbedaan fasa secara langsung dipengaruhi oleh massa

melewati tabung. 

Keuntungan dari Coriolis flowmeters adalah alat ukur ini mengukur tingkat aliran massa

secara langsung yang menghilangkan kebutuhan untuk mengkompensasi perubahan temperatur,

viskositas, dan kondisi tekanan. Perlu diketahui juga bahwa getaran Coriolis flowmeters

memiliki amplitudo yang sangat samll, biasanya kurang dari 2,5 mm (0,1 in), dan frekuensi dekat

frekuensi alami dari perangkat, biasanya sekitar 80 Hz. Akhirnya, getaran biasanya

diperkenalkan oleh kumparan listrik dan diukur oleh sensor megnetic.

Misalkan cairan mengalir ke dalam tabung berbentuk U di V kecepatan dan tabung bervibrasi

pada kecepatan sudut. Pertimbangkan bagian kecil dari fluida yang ada di sisi inlet jauh dari titik

flexture  pada jarak r.

Gaya Coriolis pada bagian fluida kecil  m adalah

Selama siklus turun, tabung applys kekuatan menolak ke atas untuk cairan atau cairan

mendorong tabung bawah. Di sisi outlet, gaya Coriolis memiliki arah yang berlawanan.  Untuk

mengatasi masalah, kita berasumsi bahwa tabung memiliki bentuk U yang sempurna dengan luas

penampang A. Panjang l dan lebar d. Kebalikan arah gaya Coriolis pada inlet dan outlet hasil

belah pihak dalam saat memutar Tc

AK faktor dapat diperkenalkan untuk mengimbangi bentuk U-lebih umum. 

dimana Qm = AV adalah tingkat aliran massa. 

Persamaan yang mengatur pemutaran adalah

mana Iu adalah inersia dari tabung berbentuk U, Cu adalah koefisien redaman, Ku adalah

kekakuan, adalah sudut twist, dan t adalah waktu. 

Ingat bahwa flowmeters Coriolis yang bergetar tabung berbentuk U untuk menghasilkan rotasi,

kecepatan sudut sebenarnya adalah fungsi dari bergetar frekuensi: 

Dengan asumsi bahwa istilah Cu redaman diabaikan, persamaan memutar menjadi 

Solusi tertentu (steady-state solusi) dari sudut putar adalah 

Page 26: Venturi Orifice

Selain itu, kecepatan sudut balik dari tabung U-berbentuk dan perbedaan perpindahan antara

kedua sudut adalah d / 2. Oleh karena itu, jeda waktu antara dua sudut adalah

Dengan mengukur jeda waktu, laju aliran massa dapat diperoleh 

 

Dalam analisis getaran, itu adalah kustom untuk menggunakan frekuensi alami sebagai dasar dan

menormalkan frekuensi terhadap istilah itu. Frekuensi alami dari sistem tabung berbentuk U

adalah (perhatikan bahwa Iu mencakup massa cairan dalam tabung).

Laju aliran massa kemudian menjadi

  Kelebihan

o   Akurasi : tinggi.

o   Dapat digunakan secara luas pada

o   berbagai kondisi aliran fluida.

o   Pressure drop : rendah.

o   Sesuai untuk bi-directional flow

  Kekurangan

o   Biaya pengadaan awal : tinggi

o   Kemungkinan penyumbatan (clogging) terjadi dan sukar Dibersihkan

2.3.5    Thermal Flowmeters

Thermal Mass Flowmeter didasarkan pada prinsip operasional yang menyatakan bahwa tingkat

panas yang diserap oleh aliran berbanding lurus dengan aliran massa. Sebagai molekul gas

bergerak datang ke dalam kontak dengan sumber panas, molekul gas menyerap panas da

sehingga mendinginkan sumber. Pada laju aliran yang meningkat, molekul yang lebih banyak

molekul kontak dengan sumber panas, menyerap panas lebih banyak. Jumlah panas yang hilang

dari sumber panas dengan cara ini adalah sebanding dengan jumlah molekul gas tertentu (massa),

karakteristik termal dari gas, dan karakteristik alirannya.

Ada tiga metode operasi dasar yang umum digunakan untuk merangsang sensor.

a.       Constant temperature thermal mass flowmeters

Constant temperature thermal mass flowmeters, memerlukan dua sensor aktif (biasanya

RTDs platinum) yang dioperasikan dalam keadaan seimbang. Satu bertindak sebagai referensi

sensor suhu, yang lain adalah sensor aktif yang dipanaskan. Kehilangan panas yang dihasilkan

oleh fluida yang mengalir cenderung tidak seimbang dengan sensor aliran panas dan dipaksa

Page 27: Venturi Orifice

kembali ke keseimbangan oleh elektronik. Dengan metode operasi sensor suhu konstan, suhu

kulit hanya dipengaruhi oleh kehilangan panas aliran fluida. Hal ini memungkinkan sensor suhu

inti dipertahankan dan menghasilkan respon yang sangat cepat untuk kecepatan fluida dan

perubahan suhu. Selain itu, karena kekuatan diterapkan sesuai kebutuhan, sistem memiliki

jangkauan operasional aliran dan suhu yang luas. Sensor dipanaskan mempertahankan indeks

panas di atas suhu lingkungan  yang dirasakan oleh elemen pemanas. Efek-efek variasi dalam

kepadatan yang hampir dieliminasi dengan transfer panas molekul dan koreksi sensor suhu.

b.      Conctant power thermall mass flowmeters

Conctant power thermall mass flowmeters adalah termal (kehilangan panas) flowmeter massa

dan membutuhkan tiga elemen aktif. Sebuah elemen pemanas konstan digabungkan ke

RTD. RTD ini dipanaskan dan bertindak sebagai sensor aliran kehilangan panas sementara RTD

kedua beroperasi sebagai sensor suhu lingkungan. Ketika sisa cairan kehilangan panas yang

minimal. Kehilangan panas meningkat dengan kecepatan fluida meningkat. Dalam metode

operasi massa sensor suhu harus mengubah itu, membuatnya lambat untuk merespon perubahan

kecepatan fluida. Selain itu, metode operasi memiliki rentang suhu terbatas berguna karena arus

konstan diterapkan. Kisaran suhu dinamis dapat melebar dengan menerapkan kekuatan lebih

(saat ini) untuk pemanas, tetapi hal ini dapat mengakibatkan panas yang berlebihan diterapkan ke

pemanas ketika cairan yang pada saat istirahat. Efek-efek variasi dalam kepadatan yang hampir

dieliminasi dengan transfer panas molekul dan koreksi sensor suhu. Meter ini biasanya memiliki

menolak rasio 100:1.

c.       Calorimetric or energy balance thermal mass flowmeter

Calorimetric or energy balance thermal mass flowmeter memerlukan satu dan dua sensor

suhu. Meskipun ada banyak variasi desain, mereka semua memiliki metode operasi

serupa. Biasanya pemanas terpasang ke tengah tabung aliran dengan masukan panas

konstan. Dua RTDs cocok atau termokopel terpasang berjarak sama hulu dan hilir dari

pemanas. Perbedaan suhu pada kondisi yang mengalir merasakan, menghasilkan sinyal

output. Karena kedua sensor suhu melihat suhu yang sama dan efek tekanan, desain secara

inheren tidak terpengaruh oleh perubahan densitas dan hasilnya akan menjadi output arus massa

yang sejati. Keterbatasan desain ini flowmeter umumnya akan menjadi laju alir maksimum 200

liter per menit kemasan, non-industri, dan kecenderungan untuk menyumbat dalam cairan

kotor. Meter ini biasanya memiliki menolak rasio 10:1.

Page 28: Venturi Orifice

Keuntungan thermal mass flowmetero   Sangat Akurat / Repeatable Pengukuran. Akurasi + / - 1% FS dapat diharapkan.

o   Umumnya tidak terpengaruh oleh alat sendiri dan dapat dikoreksi untuk - perubahan suhu proses

dan / atau tekanano   Handal - tidak memiliki bagian yang bergerak

o   Hampir tidak sensitif - dapat dikalibrasi dan dipasang dalam orientasi tertentu

o   Katup kontrol yang tersedia memungkinkan untuk aliran otomatis regulasi / kontrol (yaitu

Controller Misa Arus).

Kekurangan thermal mass flowmetero   Membutuhkan catu daya listrik dan kontrol sinyal / pembacaan elektronik atau computer

o   Biaya awal, meskipun hal ini tidak masalah ketika meter Arus Misa PERLU untuk akurasi yang

diperlukan atau kemampuan remote control!

2.3.6 Ultrasonic Flowmeters

Pengukuran laju aliran (flow rate) dengan metoda ini melibatkanelement :o  Transmitter : transducer berfungsi mengubah tegangan listrikfrekuensi tinggi menjadi getaran

Kristal (akustik).o  Receiver : mengubah getaran kristal (akustik) menjadi sinyal listrik

Ultrasonik flowmeter adalah jenis flowmeter yang mengukur kecepatan cairan atau gas

dengan menggunakan prinsip ultrasound. Menggunakan transduser ultrasonik, flow meter dapat

mengukur kecepatan rata-rata sepanjang jalannya sinar yang dipancarkan dari ultrasound, dengan

rata-rata perbedaan waktu transit diukur antara ultrasound yang berdenyut menyebarkan ke

dalam dan melawan arah aliran. Ultrasonic flowmeter dipengaruhi oleh densitas, suhu

dan viskositas dari media yangmengalir. Mereka tidak mahal untuk menggunakan

dan mempertahankan karena mereka tidak menggunakan bagian yang bergerak, tidak

seperti flow meter mekanis.

Ada tiga jenis aliran ultrasonik meter. Transmisi (contrapropagating transit-time)

flowmeter dapat dibedakan menjadi in-line (intrusif, dibasahi) dan clamp-on (non-intrusif)

Page 29: Venturi Orifice

varietas. Ultrasonic flowmeter yang menggunakan pergeseran Doppler disebut refleksi atau

pengukur aliran Doppler. Jenis ketiga adalah Open-Channel flowmeter.

Ultrasonic flowmeter mengukur perbedaan waktu transit denyut ultrasonik yang

merambat dan melawan arah aliran.  Perbedaan waktu ini mengukuran kecepatan rata-rata fluida

sepanjang jalur sinar ultrasonik. Dengan menggunakan waktu transit mutlak baik kecepatan rata-

rata fluida dan kecepatan suara dapat dihitung. Menggunakan dua waktu transit tup dan tdown dan

jarak antara penerima dan pengirim transduser L dan sudut kemiringan α dapat ditulis

persamaan:

dimana v adalah kecepatan rata-rata dari fluida di sepanjang jalur suara dan c adalah kecepatan

suara.

Sebuah inovasi terbaru dalam pengukuran aliran ultrasonik adalah penggunaan dari

pergeseran Doppler yang dihasilkan dari refleksi dari sinar ultrasonik dari bahan sonically

reflektif, seperti partikel padat atau gelembung udara tertahan dalam fluida yang mengalir, atau

turbulensi dari fluida itu sendiri, jika cairan bersih.

Jenis flow meter juga dapat digunakan untuk mengukur laju aliran darah, dengan

melewati sinar ultrasonik melalui jaringan, terpental dari piring reflektif, kemudian membalik

arah balok dan mengulangi pengukuran, volume aliran darah dapat diperkirakan. Frekuensi sinar

yang ditransmisikan dipengaruhi oleh gerakan darah di vessel dan dengan membandingkan

frekuensi sinar hulu dengan hilir, aliran darah melalui pembuluh tersebut dapat

diukur. Perbedaan antara dua frekuensi adalah cara untk mengukur volume aliran yang

sebenarnya. Sebuah sensor sinar lebar juga dapat digunakan untuk mengukur aliran independen

dari luas penampang pembuluh darah.

 Kelebihan

      Tidak ada penghalang di lintasanaliran, sehingga tidak ada pressuredrop.

      Dapat digunakan untuk mengukurflow fluida yang korosif dan slurry.

      Model portable tersedia untuk analisa dan diagnosa di lapangan.

 Kekurangan

      Biaya pengadaan awal : tinggi

2.3.7    Vortex Flowmeters

Prinsip kerjanya didasarkan pada pengukuran getaran (vibration) pada downstream

pusaran (vortex) yang disebabkan oleh penghalang yang ditempatkan pada aliran fluida.

Frekwensi getaran dari vortex dapat dihubungkan dengan laju aliran fluida

 

Page 30: Venturi Orifice

Dimana :

Q = Volum flowrate

fv = frequency of vortex shedding

D = diameter of the pipe

S = strouhal number

K = K factor

K factor pada umumnya diperkenalkan untuk mengganti kerugian untuk profil yang tidak

seragam dari pipa.

S strouhal number ditentukan secara eksperimen.

w/D S

0.1 0.18

0.3 0.26

0.5 0.44

 Kelebihan

           Biaya pengadaan awal : rendah ~ sedang.

           Tidak dibutuhkan maintenance bila digunakan pada aliran fluida yang bersih.

 Kekurangan

           Pressure drop : rendah ~ sedang

2.4  Aplikasi pengukuran laju alir

2.4.1        Pengukur aliranvariabel –pengukur aliranpiston dan spring untuk gas dan cairan.

Jenis  pengukur aliran piston menggunakan  orifis tabung yang dibentuk oleh piston dan

sebuah kerucut runcing. Piston ditempatkan dibagian  dasar kerucut (tidak pada posisi aliran)

oleh kalibrasi  spring. Skalanya berdasarkan pada berat jenis 0,84 untuk pengukur minyak dan

1,0 untuk  pengukur air. Desainnya sederhana dan mudah yang dapat dilengkapi alat untuk

mentransmisikan sinyal listrik yang membuatnya menjadi ekonomis untuk  rotameter untuk

mengukur laju alir dan kontrol.

2.4.2        Pengukur aliran ultrasonik (No n-Intrusif atau Doppler) untuk cairan

Pengukur aliran  ultrasonik Doppler biasanya digunakan pada  penggunaan cairan kotor

seperti limbah cair dan cairan kotor lainnya dan  lumpur yang biasanya menyebabkan kerusakan

pada sensor konvensional. Prinsip dasar operasi memakai pergantian frekuensi (Efek Doppler)

Page 31: Venturi Orifice

dari sinyal ultrasonik ketika direfleksikan oleh partikel yang mengambang atau gelembung gas

(tidak sinambung) dalam pergerakan.

Gambar Pengukur aliran Ultrasonik (Dynasonics Ltd)

2.4.3        Pengukur aliran turbin

Pengukur aliran turbin merupakan pengukur yang sangat teliti  (0,5%  pembacaa n) dan dapat

digunakan  untuk cairan  bersih dan cairan kental hingga mencapai  100 centistokes. Sebuah pipa

lurus berdiameter 10 diperlukan pada saluran masuk. Keluaran yang paling umum  adalah

frekuensi gelombang sinus atau gelombang k uadrat, namun pengkondisi sinyal dapat disimpan

di puncak meteran untuk keluaran analog dan pengklasifikasian anti ledakan. Meterannya terdiri

dari sebuah rotor  multi-bladed  yang dipasang pada sudut yang tepat terhadap aliran dan

tersuspensi dalam aliran fluida pada bearing yang berjalan bebas.

2.4.5        Sensor roda pengayuh

Sensor roda pengayuh merupakan pengukur aliran  terkenal  yang efektif biayanya  untuk air

atau fluida seperti air. Beberapa  alat  ditawarkan  dengantambahan  alat aliran atau gaya sisipan.

Meteran tersebut, seperti meteran turbin, memerlukan pipa lurus dengan diameter minimum 10

pada saluran masuk dan 5 pada saluran keluar. Bahan kimia yang cocok harus diperiksa bila

tidak menggunakan air.  Keluaran pulsa gelombangnya jenis gelombang sinus dan gelombang

kuadratnya namun  pengirim transmiternya tersedia untuk  integral atau panel mounting. Rotor

roda pengayuh tegak lurus terhadap aliran dan hanya berhubungan dengan penampang lintang

aliran yang terbatas.

2.4.6        Pengukur aliran jenis positive displacement

Meteran ini digunakan untuk pengukur air  jika tidak tersedia pipa lurus dan  jika meteran

turbin dan sensor pengayuh roda akan mengakibatkan terlalu banyak turbulensi. Pengukur aliran

jenis positive displacement juga digunakan untuk mengukur aliran cairan kental.

2.4.7    Pengukur aliran magnetik untuk cairan konduktif

Pengukur aliran ini tersedia dalam satu jalur atau dengan disisipkan. Pengukur aliran

magnetik tidak memerlukan bagian yang bergerak dan ideal untuk pengukuran aliran air limbah

atau cairan kotor yang konduktif.  Hasil pengukurannya dalam bentuk integral atau analog, dapat

digunakan untuk pemantauan jarak jauh atau pencatatan data harian.

Page 32: Venturi Orifice

BAB IIIKESIMPULAN

Pengukuran laju alir cairan dan gas merupakan variabel penting di dalam proses industri.

Pengukuran laju alir diperlukan untuk menentukan proporsi dan jumlah bahan yang mengalir

masuk dan keluar proses.

Ketepatan dan ketelitian yang baik pada proses akan berpengaruh pada efisiensi operasi.

Semakin tinggi efisiensi maka laba yang didapatkan akan semakin besar. Pengukuran laju alir

yang tidak akurat akan menyebabkan kesalahan yang fatal dalam proses di industri.

Pengukuran laju alir ditentukan dengan mengukur kecepatan cairan atau perubahan

energi kinetiknya. Perbedaan tekanan yang terjadi pada saat cairan  melintasi pipa

mempengaruhi kecepatan suatu aliran. Karena luas penampang pipa sudah diketahui, kecepatan

rata-rata merupakan indikasi dari laju alirnya.

     Faktor-faktor yang mempengaruhi laju alir selain tekanan adalah viskositas, densitas, dan

gaya gesek cairan terhadap dinding dalam pipa.

Pengukuran aliran adalah pengukuran kapasitas aliran atau laju aliran  massa atau laju aliran

volume aliran. Instrumen  pengukuran aliran secara umum  diklasifikasikan menjadi dua bagian,

yaitu pengukuran aliran terbuka dan pengukuran aliran tertutup. 

Pengukuran aliran terbuka dapat dilakukan dengan 4 metode yaitu :

a.      Metode Langsung

       Metode langsung pengukuran aliran dapat dilakukan dengan mengukur volume atau

massa fluida dalam selang waktu tertentu. Pengukuran laju aliran volume atau massa dengan

Page 33: Venturi Orifice

metode langsung ini cukup teliti. Akan tetapi apabila fluida yang diukur adalah gas, maka efek

kompresibilitasnya harus diperhitungkan.

b.      Metode pembatasan

Metode pembatasan ini mengukur perbedaan tekanan diantara dua penampang aliran yang

sebanding dengan laju aliran. Alat ukur metode tak langsung dengan pembatasan ini dianalisa

pada penampang 1 yaitu sebelum masuk alat ukur, dan penampang 2 yaitu tepat di daerah alat

ukur yang biasanya menimbulkan vena contrakta. Vena kontrakta adalah daerah setelah

pengecilan penampang aliran. Pada daerah ini kapasitas aliran minimum dan tekanan aliran  pada

penampang tersebut  seragam.

Beberapa alat untuk mengukur kapasitas aliran dengan metode pembatasan adalah :

5.    Orifice

Plat tipis yang diflens antara dua buah flens pipa. Bentuknya sederhana, sehingga harganya

murah dan mudah untuk dipasang. Kekurangan orifice adalah kerugian headnya tinggi dan

kapasitas pengukuran rendah

6.    Nosel

     Pemakaian nosel sebagai alat ukur kapasitas dapat dipasang pada instalasi pipa, maupun pada

plenum

7.    Venturi

Venturi dibuat langsung dengan pengecoran dan dihaluskan untuk memperoleh ketentuan sesuai

standar. Harganya mahal karena berat dan kapasitas pengukurannya juga tinggi, serta kerugian

headnya rendah.

8.    Elemen Aliran Laminer (LFE)

        Alat ini  mempunyai bagian pengukuran yang dibagi dalam beberapa laluan yang

diameternya  cukup kecil untuk menjamin alirannya laminer berkembang penuh (fully

developed).

Persamaannya adalah :

 =Alat ini juga akan dipengaruhi oleh suhu karena tergantung kepada viskositas. Harganya hampir

sama dengan venturi, namun LFE  lebih kecil dan lebih ringan.

c. Metode linier

   Alat ukur aliran yang hasilnya langsung proporsional dengan laju aliran antara lain : Float

meter, turbin flowmeter, Vortex flow meter, electromagnetik flow meter, magnetik flow meter,

Page 34: Venturi Orifice

ultrasonic flowmeter. Alat ini dapat digunakan untuk mengukur aliran fluida yang korosif dan

yang beracun.

d.      Metode pembagian

         Teknik pembagian aliran pada penampang tetap digunakan pada pengukuran aliran

refrigeran ataupun instalasi fluida pada industri, dimana tidak praktis untuk memasang peralatan

seperti nosel, venturi dan lain-lain alat ukur yang terpasang tetap.

Alat ukur yang digunakan berdasarkan metodenya pengukurannya adalah sebagai berikut :

No Metode Pengukuran Jenis Flowmeter

1 Pengukuran langsung Piston, Oval-gear, Nutating disk, Rotary-vane type.

2 Perbedaan Tekanan Orifice plate, Ventury tube, Flow nozzle, Pitot tube.

3 Variable Area Rotameter, Movable vane, weir, flume.

4 Elektrik Magnetik, Turbin, Elemen.

1.      Pengukuran langsung(possitive displacementflowmeter)

            Postive Displacement Flowmeters (PD meters), bekerja berdasarkan pengukuran volume

dari fluida yang sedang mengalir dengan menghitung secara berulang aliran fluida yang

dipisahkan ke dalam suatu volume yang diketahui (chamber), selanjutnya dikeluarkan sebagai

volume tetap yang diketahui.

2.      Differential Pressure Flowmeter

            Prinsip operasi Differential Pressure Flowmeters (DP Flowmeters)di dasarkan pada

persamaan Bernoulli yang menguraikan hubunganantara tekanan dan kecepatan pada suatu

aliran fluida.

Kelebihan Kekurangan

Biaya pengadaannya awal : rendah ~ sedang Rugi tekanan (pressure drop) : sedang ~

tinggi

Dapat digunakan di dalam cakupan luas

(hampir semuaphase fluida dan kondisi

aliran).

Strukturnya kokoh dan sederhana

Jenis-jenis differential pressure flowmeter :

a.      Orifice Plate

Orifice merupakan alat untuk mengukur laju aliran dengan prinsip beda tekanan atau disebut

juga Bernoulli’s principle yang mengatakan bahwa terdapat hubungan antara tekanan fluida dan 

kecepatan fuida. Jika kecepatan meningkat, tekanan akan menurun begitu pula sebaliknya.

Page 35: Venturi Orifice

b.      Tabung Venturi

Sebuah bagian tabung yang berbentuk suatu bagian yang relatif panjang dengan masukan

dan keluaran yang halus. Sebuah tabung Venturi dihubungkan ke pipa yang ada, Pertama-

tama diameter tabung menyempit  kemudian kembali ke diameter pipa asli. Perubahan di

daerah penampang menyebabkan perubahan dalam kecepatan dan tekanan aliran.

c.       Flow Nozzle

Sebuah nosel dengan masukan dipandu halus dan keluaran yang tajamditempatkan dalam pip

a untuk mengubah  aliran medan dan menciptakanpenurunan tekanan yang digunakan

untuk menghitung kecepatan aliran.

d.      Pitot Tube

Sebuah probe dengan ujung terbuka (tabung pitot) dimasukkan ke dalam medan

aliran. Bagian ujung dari probe  adalah titik  stasioner aliran (kecepatan

nol). Tekanannya, dibandingkan dengan tekanan statis. Pitot tube digunakanuntuk menghitung k

ecepatan aliran. Tabung pitot dapat mengukur kecepatan aliran pada titik pengukuran.

e.       Averaging Pitot Tube

f.       Elbow

g.      Dall Tube

h.      V-cone

i.        Segmental Wedge

3.      Alat ukur laju alir untuk metode Elektrik

Prinsip kerja flowmeter jenis ini didasarkan pada hukum induksielektromagnetik

(Faraday’s Low), yaitu bila suatu fluida konduktifelektrik melewati pipa tranducer, maka fluida

akan bekerja sebagaikonduktor yang bergerak memotong medan magnet yang dibangkitkanoleh

kumparan magnetic dari transducer, sehingga timbul tenganganlistrik induksi.

4.      Coriolis Flowmeters

Prinsip Coriolis menyatakan bahwa jika sebuah partikel di dalamsuatu gerak berputar

mendekati atau menjauhi pusat perputaran,maka partikel menghasilkan gaya internal yang

bekerja pada partikel itu.

5.      Thermal Flowmeters

Thermal Mass Flowmeter didasarkan pada prinsip operasional yang menyatakan bahwa

tingkat panas yang diserap oleh aliran berbanding lurus dengan aliran massa.

6.      Ultrasonic Flowmeters

Ultrasonik flowmeter adalah jenis flowmeter yang mengukur kecepatan cairan atau gas

dengan menggunakan prinsip ultrasound. Menggunakan transduser ultrasonik, flow meter dapat

mengukur kecepatan rata-rata sepanjang jalannya sinar yang dipancarkan dari ultrasound, dengan

Page 36: Venturi Orifice

rata-rata perbedaan waktu transit diukur antara ultrasound yang berdenyut menyebarkan ke

dalam dan melawan arah aliran. 

7.      Vortex Flowmeters

Prinsip kerjanya didasarkan pada pengukuran getaran (vibration) pada downstream pusaran

(vortex) yang disebabkan oleh penghalang yang ditempatkan pada aliran fluida.

Aplikasi pengukuran laju alir :

a.      Pengukur aliranvariabel –pengukur aliranpiston dan spring untuk gas dan cairan.

b.      Pengukur aliran ultrasonik (No n-Intrusif atau Doppler) untuk cairan

c.       Pengukur aliran turbin

d.      Sensor roda pengayuh

e.       Pengukur aliran jenis positive displacement

f.        Pengukur aliran magnetik untuk cairan konduktif