108847682 makalah ip laj alir
Post on 09-Dec-2014
152 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Pengukuran laju alir
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Setiap alat yang digunakan dan dioperasikan dalam sebuah pabrik dilengkapi
dengan instrumen untuk mengukur parameter - parameter tertentu sesuai kondisi
operasi yang harus selalu dipantau setiap saat. Instrumen yang dimaksud terdiri dari dua
macam yaitu instrumen lokal dan instrumen panel. Skala ukur yang terbaca dalam
instrumen lokal merupakan kontrol terhadap skala ukur instrumen panel. Instrumentasi
merupakan salah satu ilmu teknik yang makin terasa keperluannya dalam
kehidupan sehari-hari untuk mendapatkan nilai pengukuran yang lebih akurat.
Instrumentasi merupakan salah satu ilmu teknik yang sering digunakan dalam
kehidupan sehari-hari untuk mendapatkan nilai pengukuran yang lebih akurat.
Instrumentasi digambarkan sebagai " the art and science of measurement and control",
atau dengan kata lain instrumentasi adalah seni dan ilmu pengetahuan dalam penerapan
alat ukur.
Operasi di industri proses seperti kilang minyak (refinery) dan petrokimia sangat
bergantung pada pengukuran dan pengendalian besaran proses. Beberapa besaran proses
yang harus diukur dan dikendalikan pada suatu industri proses, misalnya aliran (flow) di
dalam pipa, tekanan (pressure) didalam sebuah vessel, suhu (temperature) di unit heat
exchange, serta permukaan (level) zat cair di sebuah tangki.
Pengukuran laju alir sangat diperlukan baik untuk keperluan proses, custondy
transfer maupun sekedar untuk keperluan kualitatif. Pengukuran laju alir berkembang
sesuai dengan perkembangan teknologi instrumentasi dengan beberapa tipe berikut :
Tipe head meter
Tipe positive displacement
Tipe positif elektro fisika
Tipe ultrasonic
Pengukuran laju alir
2
Dalam kontek instrumentasi dan pengendalian proses pengukuran laju alir dapat
dibedakan menjadi :
Pengukuran indikasi (untuk dibaca di lokal)
Pengukururan transmisi (untuk dikirim ke elemen kendali guna
kepentingan pengendalian proses)
Untuk mendasari pengetahuan yang diperlukan dalam kegiatan pengukuran laju
alir diperlukan pemahaman terhadap dasar – dasar pengukuran laju alir. Oleh karena itu
penulis merasa tertarik untuk mengetahui dan mengkaji lebih dalam lagi mengenai
sistem pengukuran laju alir. Berdasarkan latar belakang di atas, dalam makalah ini
penulis mengambil judul Pengukuran Laju Alir.
1.2 Rumusan Masalah
Masalah adalah setiap kesulitan yang akan menggerakkan manusia untuk
memecahkannya. Adapun yang menjadi masalah dalam penyusunan makalah ini akan
penulis rumuskan dalam bentuk pertanyaan sebagai berikut :
1. Apakah definisi dari laju alir itu ?
2. Apakah aliran itu ?
3. Apa fungsi pengukuran laju alir alir ?
4. Bagaimana prinsip pengukuran laju alir ?
5. Apa saja faktor – faktor yang mempengaruhi laju alir ?
6. Apa saja contoh instrumen-instrumen ukur yang sering digunakan
dalam pengukuran laju alir ?
7. Bagaimana aplikasi laju alir di industri ?
1.3 Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan makalah ini adalah sebagai berikut :
1. Mengetahui lebih jelas mengenai laju alir.
2. Mengetahui fungsi dan prinsip pengukuan laju alir.
3. Mengetahui faktor – faktor yang mempengaruhi laju alir.
4. Mengetahui instrumen-instrumen yang sering digunakan dalam
suatu pengukuran.
Pengukuran laju alir
3
5.Mengetahui prinsip kerja beberapa jenis instrumen laju alir.
6. Mengetahui aplikasi alat ukur laju alir di industri.
1.4 Manfaat Penulisan
Hasil penulisan makalah ini diharapkan dapat berguna dalam hal :
1. Memberikan informasi tentang pengukuran laju alir.
2. Memberikan informasi tentang metode pengukuran laju alir.
3. Memberikan informasi tentang prinsip pengukuran laju alir.
4. Memberikan informasi tentang instrumen-instrumen yang digunakan
dalam pengukuran laju alir.
1.5 Metode Penulisan
Metode yang dipakai dalam penulisan makalah ini adalah studi pustaka. Untuk
menunjang penyusunan makalah ini penulis membaca dan memahami berbagai
informasi baik dari buku-buku pengetahuan, artikel, dan internet untuk dijadikan acuan
serta mengambil teori-teori yang relevan dengan tema yang dibahas dalam makalah ini.
1.6 Sistematika Penulisan
Makalah yang berjudul Penguuran Laju Alir ini terbagi ke dalam empat bab,
yaitu Bab I pendahuluan yang terdiri atas latar belakang, rumusan masalah, tujuan
penulisan, manfaat penulisan, metode penulisan, dan sistematika penulisan. Bab II Isi
yang terdiri atas definisi laju alir, pengertian aliran, fungsi pengukuran laju alir, prinsip
pengukuran laju alir, faktor – faktor yang mempengaruhi laju alir, instumen pengukuran
laju alir, serta aplikasi laju alir di industri. Bab III penutup yang meliputi kesimpulan.
Pengukuran laju alir
4
BAB II
ISI
2.1 Definisi Laju Alir
Secara fundamental, laju aliran volume didefinisikan sebagai:
.
di mana:
Q = laju aliran volumetrik,
Δ V = perubahan volume yang mengalir melalui daerah
tersebut, Δ t = waktu interval aliran volumetrik.
Dalam batas Δ Δ t V dan menjadi a ma t s a n g a t k e c i l , definisi aljabar
menjadi k al ku l u s d efinisi:
Karena ini hanya turunan waktu dari volume, kuantitas skalar, laju aliran
volumetrik juga merupakan besaran skalar. Perubahan dalam volume adalah jumlah
yang mengalir setelah melintasi perbatasan untuk beberapa durasi waktu, tidak hanya
jumlah awal volume pada batas dikurangi jumlah akhir pada batas, karena perubahan
dalam volume yang mengalir melalui daerah akan nol untuk stabil aliran (yang tidak
terjadi, karena jumlah volume telah berlalu batas dalam durasi waktu).
Laju aliran volumetrik juga dapat didefinisikan oleh:
Pengukuran laju alir
5
di mana:
v = k e c e p ata n b i d a ng d ari unsur-unsur zat yang mengalir,
A = p e n a m p a ng l uas vektor / permukaan,
Persamaan di atas hanya berlaku untuk flat, pesawat lintas-bagian. Secara
umum, termasuk permukaan melengkung, persamaan menjadi i n te g r al p e r m uk a a n :
Ini adalah definisi yang digunakan dalam praktek. Para A r e a y ang dibutuhkan
untuk menghitung laju aliran volumetrik adalah nyata atau imajiner, datar atau
melengkung, baik sebagai area cross-sectional atau permukaan. Para w i la y a h
v e k t o r adalah kombinasi dari besarnya daerah melalui volume yang melewati, A, dan
v e k t o r s at u a n n ormal untuk daerah tersebut, . Relasi ini .
Alasan untuk produk titik adalah sebagai berikut. Volume hanya mengalir
melalui penampang adalah jumlah normal ke daerah tersebut, yaitu p a r a l e l k e unit yang
normal. Jumlah ini:
Q = A cos θ v
di mana θ adalah sudut antara unit yang normal dan vektor kecepatan v dari
elemen substansi. Jumlah melewati penampang dikurangi oleh faktor cos θ. Sebagai θ
meningkatkan volume kurang melewati. Zat yang melewati tangensial ke daerah, yang
te g a k l uru s k e unit yang normal, tidak melewati daerah tersebut. Hal ini terjadi ketika θ
= π / 2 dan jadi ini jumlah laju aliran volumetrik adalah nol: Q = v A cos (π / 2) = 0.
Hasil ini setara dengan produk titik antara kecepatan dan arah normal ke daerah.
2.2 Aliran
miner : Merampingkan aliran fluida di mana fluida
bergerak uasi atau turbulensi sehingga partikel berturut-turut
melewati kecepatan yang sama ini terjadi pada bilangan
Reynolds yang yaitu. , viskositas tinggi, kepadatan rendah
atau dimensi kecil. mbarkan sesuai dengan diagram di bawah
ini :
Pengukuran laju alir
6
Aliran dapat diklasifikasikan (digolongkan) dalam banyak jenis
seperti: turbulen, laminar, nyata, ideal, mampu balik, tak mampu balik, seragam, tak
seragam, rotasional, tak rotasional.
Salah satu formulasi matematis untuk bilangan Reynolds (ada beberapa
rumus yang pada dasarnya setara) diberikan di bawah ini:
Bilangan Reynolds = (v d) / , Di mana v adalah
kecepatan fluida linier, adalah densitas, d adalah diameter tabung, dan
adalah viskositas
Aliran fluida melalui instalasi (pipa) terdapat dua jenis aliran yaitu :
1. Aliran laminer
Definisi aliran la
dalam lapisan tanpa flukt
titik yang sama memiliki
rendah, kecepatan rendah
Aliran Laminar dapat diga
Dalam diagram di atas gradien tekanan menetapkan arah aliran dan menarik laju
aliran tidak seragam dalam representasi cross-sectional. Arus tertinggi adalah di tengah
saluran dan laju aliran turun menjadi mendekati nol dekat dengan dinding tabung.
Untuk aliran laminar, aliran akan berbanding lurus dengan tekanan dan rasio tekanan
untuk mendefinisikan resistensi aliran R, sebuah konstanta.
2. Aliran turbulensi
Aliran turbulen sering terjadi, dengan nilai R diatas 3000.
Pengukuran laju alir
7
Cairan dengan rapat massa yang akan lebih mudah mengalir dalam
keadaan laminer. Dalam aliran fluida perlu ditentukan besarannya, atau arah vektor
kecepatan aliran pada suatu titik ke titik yang lain. Agar memperoleh penjelasan tentang
medan fluida, kondisi rata-rata pada daerah atau volume yang kecil dapat ditentukan
dengan instrument yang sesuai.
2.3 Fungsi pengukur aliran
Pengukur aliran adalah alat yang digunakan untuk mengukur linier, non
linier, laju alir volum atau masa dari cairan atau gas. Bagian ini secara spesifik
menerangkan tentang pengukur aliran air. Pemilihan metode atau jenis pengukur aliran
air tergantung pada kondisi tempat dan kebutuhan pengukuran yang akurat. Sebagian
dari pengukur aliran air, ada beberapa metoda yang dapat mengukur aliran air selama
audit. Dua metoda umum untuk mendapatkan perkiraan akurat yang beralasan dari
aliran air adalah:
a. Metoda waktu pengisian
Air diisikan pada bejana atau tangki dengan volum yang telah diketahui (m3).
Waktu yang dibutuhkan untuk mengisi volume sampai penuh dicatat menggunakan stop
watch (detik). Volum dibagi dengan waktu menjadi aliran rata-rata dalam m3/detik.
b. Metoda melayang
Metoda ini umumnya digunakan untuk mengukur aliran pada saluran terbuka.
Jarak spesifik (misalnya 25 meter atau 50 meter) ditandai pada saluran. Bola
Pengukuran laju alir
8
pingpong
a.
an besarnya kehilangan energi yang berkaitan dengan
Pengukuran laju alir
9
diletakkan di air dan dicatat waktu yang diperlukan untuk bola melayang menuju jarak
yang diberi 186 tanda. Pembacaan diulang beberapa kali untuk menghasilkan waktu
yang akurat. Kecepatan air dihitung oleh jarak yang ditempuh oleh bola dibagi rata-rata
waktu yang diperlukan. Tergantung kepada kondisi aliran dan karakteristik tempat,
perhitungan kecepatan lebih lanjut dibagi dengan faktor 0,8 sampai dengan 0,9 untuk
menghasilkan kecepatan puncak pada saluran terbuka; kecepatan di permukaan
dikurangi karena adanya tenaga pendorong angin dan lain lain.
2.4 Prinsip Pengukuran Laju Alir
Laju alir ditentukan dengan mengukur kecepatan cairan atau perubahan energi
kinetiknya.
Kecepatan bergantung pada perbedaan tekanan yang terjadi pada cairan melintas
pipa karena luas penampang pipa sudah diketahui, kecepatan rata – rata
merupakan indikasi dari laju alirnya.
2.5 Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Laju Alir
Faktor – faktor yang mempengaruhi laju alir adalah viskositas, densitas dan
gaya gesek cairan terhadap dinding pip
Viskositas menggambark
jenis konversi.
Pada gambar di atas mempertimbangkan penurunan tekanan bergerak
sepanjang panjang tabung (dari P 1 ke P 2). Penurunan tekanan sebanding dengan
viskositas (antara lain) sebagaimana tercermin dalam perumusan P 1 - P 2 = 8 [(T l
/ r 4)], dimana Q adalah laju aliran dalam m 3 / detik; adalah koefisien viskositas,
R adalah jari-jari, l
adalah jarak antara P 1 dan P 2. Dalam hal unit, jika R & l didefinisikan dalam meter dan
tekanan dalam pascal (Pa) maka unit viskositas pascal-detik (Pa * s)
Pengukuran laju alir
10
2.6 Instrument Pengukuran Laju Alir
Pengukuran laju alir
11
Dalam suatu proses, diperlukan suatu alat ukur yang dapat mengukur laju
alir suatu fluida dalam suatu pipa. Tujuannya agar jumlah fluida yang masuk dapat
diketahui agar jumlah yang masuk tidak kurang atau melebihi jumlah yang seharusnya.
Terdapat beberapa macam alat ukur untuk mengukur laju alir. Alat-alat ukur
tersebut dibedakan menjadi beberapa tipe yaitu :
A. Tipe headmeter : menggunakan prinsip perbedaan tekanan. Terdiri atas
: Orificemeter
Venturimeter
Flow nozzle
Pitot tube (tabung pitot)
Elbowmeter
Rotameter
B. Perpindahan positif (Positif Displacement)
Bekerja berdasrkan pengukuran volume dari fluida yang sedang mengalir dengan
menghitung secara berulang aliran fluida yang dipisahkan kedalam suatu volume yang
diketahui (chamber), selanjutnya dikeluarkan sebagai volume tetap yang diketahui.
Piston meter
Oval gear flowmeter
C. Velocitymeter
Turbinmeter
Vortex shedding flowmeter
Pengukuran laju alir
1010
Magneticmeter
Ultrasonik flowmeter
D. Massmeter
Coriolis flowmeter
Termal flowmeter
Berikut adalah prinsip kerja dari beberapa alat ukur flowmeter
1. Orificemeter
(Prinsip kerja plat orificemeter)
Untuk plat orifice ini, fluida yang digunakan adalah jenis cair dan gas. Pada Flat
orifice ini piringan harus bentuk plat dan tegak lurus pada sumbu pipa. Piringan tersebut
harus bersih dan diletakkan pada perpipaan yang lurus untuk memastikan pola aliran
yang normal dan tidak terganggu oleh fitting, kran atau peralatan lainnya.
Prinsip dasar pengukuran Flat orifice dari suatu penyempitan yang menyebabkan
timbulnya suatu perbedaan tekanan pada fluida yang mengalir.
(Orificemeter)
Pengukuran laju alir 11
Flat orifice dapat dibagi atas 3 jenis, yaitu
: Jenis Concentric Orifice
Lubang yang dimiliki oleh plat berada tepat di tengah
plat. Jenis Eccentric Orifice
Lubang yang dimiliki oleh plat tidak berada tepat di tengah plat.
Jenis Segmental Orifice
Lubang yang dimiliki oleh plat tidak berada tepat di tengah plat dan tidak berbentuk
lingkaran seperti pada umumnya. Biasanya plat ini dipakai untuk fluida yang
mengandung padatan.
Kelebihan :
• Dapat digunakan pada berbagai ukuran pipa (range yang lebar).
• Accuracy baik, jika plate dipasang dengan baik
• Harga relative murah.
Kekurangan
• Rugi tekanan (pressure drop) relatif tinggi.
• Tidak dapat digunakan untuk mengukur laju aliran “slurry”, karena
cenderung terjadi penyumbatan.
2. Venturimeter
Pada umumnya prinsipnya sama dengan plat orifice namun pada venturi
palat yang digunakan lebih panjang dan cenderung seperti pipa yang mengecil. Hal
inilah yang menyebabkan terjadinya perbedaan tekanan.
Kelebihan :
• Rugi tekanan (pressure loss) permanan relatif rendah dari pada orifice
atau flow nozzle
• Dapat digunakan untuk mengukur cairan yang mengandung endapan padatan
(solids).
Kekurangan :
• Tidak tersedia pada ukuran pipa dibawah 6 inches.
• Harga relatif mahal.
3. Flow nozzle
Flow Nozzle sama halnya dengan plat orifice yaitu terpasang diantara dua flensa.
Flow Nozzle biasa digunakan untuk aliran fluida yang kecil. Karena flow nozzle
mempunyai lubang lebih besar dan kehilangan tekanan lebih kecil daripada plat orifice
sehingga flow nozzle dipakai untuk fluida kecepatan tinggi pada temperatur tinggi dan
untuk penyediaan air ketel. Flow nozzle ini merupakan alat primer dari pengukuran
aliran yang berfungsi untuk mendapatkan beda tekanannya. Sedangkan alat untuk
menunjukkan besaran aliran fluida yang diukur atau alat sekundernya adalah berupa
manometer. Pada flow nozzle kecepatan bertambah dan tekanan semakin berkurang
seperti dalam venturi meter. Dan aliran fluida akan keluar secara bebas setelah melewati
lubang flow nozzle sama seperti pada plat orifice. Flow nozzle terdiri dari dua bagian
utama yang melengkung pada silinder.
Kelebihan
• Pressure loss lebih rendah dibandingkan orifice plate.
• Dapat digunakan untuk fluida yang mengandung padatan
(solids). Kekurangan
• Terbatas pada ukuran pipa di bawah 6 “.
• Harga lebih tinggi dibanding dengan orifice.
4. Turbinmeter
a. Prinsip kerja
Teori dasar pada turbine meters adalah relatif 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 (fluid velocity) yang melalui
turbine. Keluaran dari meter diukur oleh electrical pickup yang dipasang pada meter
body. Frekwensi keluaran dari electric pickup adalah sebanding dengan laju aliran (flow
rate).
Accuracy dan rangeability dari alat ukur turbine meter tersebut sangat baik.
Rangeability bervariasi dari 100 : 1 s/d 200 : 1. Accuracy sekitar : ± ¼ s/d ±½ %.
b. Kelebihan dan kekurangan
Kelebihan :
• Biaya pengadaannya awal : sedang
• Akurasi baik, handal dan proven technology
• Repeatability yang sempurna
• Rangeability yang sempurna
• Pressure drop rendah
Kekurangan :
• Hanya untuk aplikasi fluida yang bersih
• Pada nonlubrication fluids kadang-kadang menimbulkan masalah.
• Dibutuhkan pipa straight runs (15 x D) pada upstream turbine meter.
• Direkomendasikan menggunakan strainer.
•
5. Vortex flowmeter
a. Prinsip kerja
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.
Dimana :
Q = Volume laju alir
fv = frequency of vortex shedding
D = diameter pipa
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. b. Kelebihan dan
kekurangan
Kelebihan
• Biaya pengadaan awal : rendah ~ sedang.
• Tidak dibutuhkan maintenance bila digunakan pada aliran fluida
yang bersih.
Kekurangan
Pressure drop : rendah ~ sedang
6. Magneticmeter
a. Prinsip kerja
Prinsip kerja flowmeter jenis ini didasarkan pada hukum induksi
elektromagnetik (Faraday’s Low), yaitu bila suatu fluida konduktif elektrik melewati
pipa tranducer, maka fluida akan bekerja sebagai konduktor yang bergerak memotong
medan magnet yang dibangkitkan oleh kumparan magnetic dari transducer, sehingga
timbul tengangan listrik 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)
b. Kekurangan dan kelebihan
Kelebihan
• Pressure drop minimum, oleh karena penghalang yang minimum
pada lintasan flow.
• Biaya maintenance rendah sebab tidak ada moving parts.
• Linearitas yang tinggi.
• Dapat digunakan untuk mengukur fluida yang korosif dan slurry.
• Pengukuran tidak dipengaruhi oleh viscosity, density, temperature
dan pressure.
• Dapat mengukur aliran fluida jenis turbulent atau
laminar. Kekurangan
• Dalam banyak kasus, persyaratan electrical conductivity dari fluida
yang ditetapkan pabrik (0.1 – 20 micromhos).
• Zero drifting pada kondisi tidak ada flow atau low flow → problem
ini pada disain baru ditingkatkan dengan memotong (cut-off) low flow.
7. Ultrasonik flowmeter
Model Doppler : berdasarkan frekuensi pelayangan Doppler.
Flowmeter ini didasarkan pada efek Doppler yang menghubungkan
frekuensi pelayangan gelombang akustik dengan kecepatan aliran.
Kelebihan :
• Tidak ada penghalang di lintasan aliran, sehingga tidak ada pressure drop.
• Tidak ada part bergerak (moving parts), sehingga maintenance cost rendah.
• Dapat digunakan untuk mengukur flow fluida yang korosif dan slurry.
• Model portable tersedia untuk analisa dan diagnosa di
lapangan. Kekurangan : Biaya pengadaan awal tinggi
8. Coriolis flowmeter
Coriolis flowmeter (diambil dari nama ahli matematika France, Gustave-Gaspard
Coriolis, 1835).
a. Prinsip kerja
Prinsip Coriolis menyatakan bahwa jika sebuah partikel di dalam suatu gerak
berputar mendekati atau menjauhi pusat perputaran, maka partikel menghasilkan gaya
internal yang bekerja pada partikel itu. Gaya internal yang dihasilkan adalah sebanding
dengan mass flowrate.
b. Kekurangan dan kelebihan
Kelebihan :
• Akurasi : tinggi.
• Dapat digunakan secara luas pada berbagai kondisi aliran fluida.
• Mampu mengukur aliran fluida panas (molten sulphur, liquid toffee)
dan aliran fluida dingin (cryogenic helium, liquid nitrogen).
• Pressure drop : rendah.
• Sesuai untuk bi-directional flow
Kekurangan :
• Biaya pengadaan awal : tinggi
• Kemungkinan penyumbatan (clogging) terjadi dan sukar dibersihkan
• Ukuran secara keseluruhan besar (dibanding dengan flowmeter lain)
• Ukuran Line size yang tersedia : terbatas.
9. Termal flowmeter
Thermal mass flowmeter didasarkan pada pengukuran panas yang diserap dari
sensor akibat dialiri fluida. Jumlah panas yang diserap menentukan laju aliran massa
(mass flow rate).
Flowmeter ini mempunyai dua buah sensor (sensing element), yaitu :
a. Sensor flow terbuat dari heated wire atau film (self heated) → Platinum/tungsten
RTD (Resistance Temperature Detector).
b. RTD yang digunakan untuk mengukur temperature aliran gas (temperature reference).
Ketika aliran gas melewati hot wire (flow sensor) maka molekul gas menyerap
atau membawa panas dari permukaan sensor tersebut, sehingga sensor menjadi dingin
akibat kehilangan energi. Selanjutnya sensor mengaktifkan rangkaian elektronik untuk
mengisi energi yang hilang dengan cara memanaskan flow sensor hingga perbedaan
temperature yang tetap diatas reference sensor. Daya listrik yang diperlukan
untuk
mempertahankan perbedaan temperatur yang tetap adalah berbanding lurus dengan
mass flowrate dan selanjutnya dikeluarkan sebagai output signal yang linear dari
flowmeter.
Kelebihan
Biaya pengadaannya awal : sedang
Pressure drop : rendah
Kekurangan
Biaya maintenance tinggi
Hanya untuk gas bersih.
2.7 Aplikasi Pengukuran Laju Alir di Industri
Dalam dunia industri khususnya industri minyak dan gas selalu membutuhkan
sistem perpipaan untuk menyalurkan fluida (minyak dan gas), misal dari tempat
eksplorasi ke tempat penyimpanan. Dalam sistem perpipaan tersebut terdapat beberapa
macam expansion loop yang terdiri dari beberapa jumlah belokan (elbow). Tiap-tiap
expansion loop tersebut memberikan pengaruh terhadap aliran internal fluida serta
vibrasi yang disebabkan oleh aliran fluida tersebut pada setiap expansion loop (flow
induced vibration). Untuk keamanan pipa expansion loop akibat flow induced
vibration didapatkan hasil bahwa semakin kecil kecepatan fluida yang mengalir di
dalam pipa semakin kurang aman dikarenakan nilai frekuensi eksitasi yang terjadi
semakin mendekati frekuensi natural pipa expansion loop yang akan berpotensi lebih
besar untuk terjadinya resonansi.
Dalam pabrik-pabrik pengolahan diperlengkapi dengan berbagai macam alat
pengoperasian setiap peralatan saling mendukung antar satu peralatan dengan peralatan
yang lainnya. Untuk mencapai hasil yang diinginkan maka diperlukan peralatan
pendukung. Salah satu pendukung yang penting dalam suatu pabrik adalah peralatan
instrument pabrik. Peralatan instrument merupakan bagian dari kelengkapan
keterpasangan peralatan yang dapat digunakan untuk mengetahui dan memperoleh
sesuatu yang dikehendaki dari suatu kegiatan kerja peralatan mekanik. Salah satu
peralatan instrument yang penting adalah alat ukur. Penggunaan alat ukur dalam pabrik
sangat banyak digunakan, ini bertujuan untuk menjaga hasil yang dibutuhkan, sehingga
perlu adanya pemeliharan dari alat-alat ukur tersebut.
Alat-alat ukur instrument yang dipergunakan untuk mengukur dan menunjukkan
besaran suatu fluida disebut dengan alat ukur fluida. Alat ukur aliran fluida dari
dua bagian pokok yaitu :
1. Alat Ukur Primer
Yang dimaksud alat ukur primer adalah bagian alat ukur yang berfungsi sebagai
alat perasa (sensor).
2. Alat Ukur Sekunder
Sedangkan alat ukur sekunder adalah bagian yang mengubah dan
menunjukkan besaran aliran yang dirasakan alat perasa supaya dapat dibaca.
Alat ukur yang sering dijumpai dalam pabrik dibagi menurut fungsinya yaitu:
a. Alat Pengukur Aliran
Alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan aliran dari fluida yang
mengalir. b. Alat Pengukuran Tekanan
Alat yang digunakan untuk mengukur dan menunjukan besaran tekanan dari
suatu fluida.
c. Alat Pengukur Tinggi Permukaan Cairan
Alat yang digunakan untuk mengukur ketinggian dari permukaan suatu
cairan d. Alat Pengukur Temperatur
Alat yang dipergunakan untuk mengukur dan menunjukkan besaran temperatur.
Tujuan dari pada pengukuran aliran fluida adalah untuk mencegah kerusakan
peralatan, untuk mendapatkan mutu produksi yang diinginkan dan mengontrol jalannya
proses.
Jenis alat ukur aliran fluida yang paling banyak digunakan diantaranya alat ukur
lainnya adalah alat ukur fluida jenis laju aliran. Hal ini dikarenakan oleh konstruksinya
yang sederhana dan pemasangannya yang mudah. Alat ukur aliran fluida jenis ini dibagi
empat jenis yaitu :
1. Venturi meter
2. Nozzle
3. Pitot tubes
4. Flat orifice
Pada dasarnya prinsip kerja dari keempat alat ukur ini adalah sama yaitu
bila aliran fluida yang mengalir melalui alat ukur ini mengalir maka akan terjadi
perbedaan tekanan sebelum sesudah alat ini. Beda tekanan menjadi besar bila laju aliran
yang diberikan kepada alat ini bertambah.
1. Venturi Meter
Alat ini dipakai untuk mengukur laju aliran fluida.
Sehari-hari: perusahaan air minum menggunakan venturimeter untuk
menghitung laju aliran air yang mengali dalam pipa.
Dalam bidang pertambangan, perusahaan minyak menggunakan venturimeter
untuk menghitung laju aliran minyak yang mengalir melalui pipa.
Dalam bidang kedokteran, telah dirancang juga venturi meter yang digunakan
untuk mengukur laju aliran darah dalam arteri.
2. Flow Nozzle
Flow nozzle memiliki gabungan sifat dari orifice plate dengan venturi. Karena
bentuknya, flow nozzle memiliki sifat kehilangan tekanan permanen yang rendah
daripada orifice plate tapi lebih tinggi daripada venturi. Flow nozzle juga lebih murah
daripada venturi tube sendiri.
Flow nozzle digunakan pada pengukuran aliran dengan kecepatan alir yang
tinggi. merekalebih kuat dan tahan erosi daripada orifice plate.
3. Pitot Tubes
Tabung pitot digunakan untuk mengukur laju aliran gas pada suatu pipa. Tabung
pitot digunakan untuk mengukur kecepatan fluida di suatu titik pada fluida itu.
Tabung pitot atau pipa pitot ini merupakan suatu peralatan yang dapat
dikembangkan sebagaipengukur kecepatan gerak pesawat terbang.
Dalam industri, instrumen yang paling praktis untuk digunakan adalah tabung
pitot. Tabung pitot dapat dimasukkan melalui saluran lubang kecil dengan pitot
terhubung ke tabung U untuk m e n g uku r a i r a tau beberapa p e n gu ku r
t e k a n a n d iferensial lainnya
untuk menentukan kecepatan alir udara dalam pipa. Salah satu penggunaan dari teknik
ini adalah untuk menentukan jumlah pendinginan yang disalurkan ke sebuah ruangan.
Tingkat aliran fluida pada duktus kemudian dapat diperkirakan dari:
Volume laju alir (kaki kubik per menit) = luas saluran (meter persegi) × kecepatan
(kaki per menit)
Dalam penerbangan, kecepatan udara biasanya diukur dalam k n o t .
4. Flat Orifice
Flat Orifice yang paling sering digunakan untuk pengukuran kontinyu cairan di
dalam pipa. Mereka juga digunakan dalam beberapa sistem sungai kecil untuk
mengukur aliran di lokasi di mana sungai melewati gorong-gorong atau saluran. Hanya
sebagian kecil sungai sesuai untuk penggunaan teknologi sejak piring harus tetap
sepenuhnya terendam yaitu pendekatan pipa harus penuh, dan sungai harus secara
substansial bebas dari puing-puing.
Dalam lingkungan alam Flat Orifice besar digunakan untuk mengontrol aliran
bantuan selanjutnya dalam bendungan banjir. dalam struktur sebuah bendungan rendah
ditempatkan di seberang sungai dan dalam operasi normal air mengalir melalui Flat
Orifice leluasa sebagai lubang secara substansial lebih besar dari bagian aliran normal
cross. Namun, dalam banjir, naik laju alir dan banjir keluar Flat Orifice yang dapat
kemudian hanya melewati aliran ditentukan oleh dimensi fisik lubang tersebut. Arus ini
kemudian diadakan kembali di belakang bendungan yang rendah dalam reservoir
sementara yang perlahan dibuang melalui mulut ketika banjir reda.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
1. Instrumentasi merupakan salah satu ukur teknik yang makin terasa keperluannya
dalam kehidupan sehari-hari untuk mendapatkan nilai pengukuran yang lebih
akurat.
2. Instrumen atau alat ukur merupakan piranti untuk mengukur sesuatu
besaran selama pengamatan.
3. Pengukur aliran adalah alat yang digunakan untuk mengukur linier, non
linier, laju alir volum atau masa dari cairan atau gas.
4. Faktor – faktor yang mempengaruhi laju alir adalah viskositas, densitas dan
gaya gesek cairan terhadap dinding pipa.
5. Terdapat beberapa macam alat ukur untuk mengukur laju alir. Alat-alat
ukur tersebut dibedakan menjadi beberapa tipe yaitu :
Tipe headmeter : menggunakan prinsip perbedaan tekanan. Terdiri atas
: Orificemeter
Venturimeter
Flow nozzle
Pitot tube (tabung pitot)
Elbowmeter
Rotameter
Perpindahan positif (Positif
Displacement) Piston meter
Oval gear flowmeter
Velocitymeter
Turbinmeter
Vortex shedding flowmeter
Magneticmeter
Ultrasonik flowmeter
Massmeter
Coriolis flowmeter
Termal flowmeter
6. Kasus khusus dimana pengukuran aliran air sangat penting adalah pada
penentuan efisiensi pompa, efisiensi menara pendingin, chiller plant dan AC,
penukar panas, dan kodensor.
top related