teori dasar mekanika fluida

BAB II

DASAR TEORI

II.1. Aliran Fluida

Fluida atau zat cair (termasuk uap air dan gas) dibedakan dari benda padat

karena kemampuannya untuk mengalir. Fluida lebih mudah mengalir karena ikatan

molekul dalam fluida jauh lebih kecil dari ikatan molekul dalam zat padat, akibatnya

fluida mempunyai hambatan yang relatif kecil pada perubahan bentuk karena gesekan.

Zat padat mempertahankan suatu bentuk dan ukuran yang tetap, sekalipun suatu gaya

yang besar diberikan pada zat padat tersebut, zat padat tidak mudah berubah bentuk

maupun volumenya, sedangkan zat cair dan gas, zat cair tidak mempertahankan

bentuk yang tetap, zat cair mengikuti bentuk wadahnya dan volumenya dapat diubah

hanya jika diberikan padanya gaya yang sangat besar dan gas tidak mempunyai

bentuk dan maupun volume yang tetap,gas akan berkembang mengisi seluruh wadah.

Karena fase cair dan gas tidak mempertahankan suatu bentuk yang tetap, keduanya

mempunyai kemampuan untuk mengalir. Dengan demikian kedua – duanya sering

secara kolektif disebut sebagai fluida.

II.2. Sifat Dasar Fluida

Cairan dan gas disebut fluida, sebab zat cair tersebut dapat mengalir. Untuk

mengerti aliran fluida maka harus mengetahui beberapa sifat dasar fluida. Adapun

sifat – sifat dasar fluida yaitu; kerapatan (density), berat jenis (specific gravity),

tekanan (pressure), kekentalan (viscosity).

Universitas Sumatera Utara

II.2.1. Kerapatan (density)

Kerapatan atau density dinyatakan dengan ρ (ρ adalah huruf kecil Yunani

yang dibaca “rho”), didefinisikan sebagai mass per satuan volume.

ρ = [ ]3kg/mvm (2-1)

dimana ρ = kerapatan (kg/m3)

m = massa benda (kg)

v = volume (m3)

Pada persamaan 2-1 diatas, dapat digunakan untuk menuliskan massa, dengan

persamaan sebagai berikut :

M = ρ v [ kg ] (2-2)

Kerapatan adalah suatu sifat karakteristik setiap bahan murni. Benda tersusun

atas bahan murni, misalnya emas murni, yang dapat memiliki berbagai ukuran

ataupun massa, tetapi kerapatannya akan sama untuk semuanya.

Satuan SI untuk kerapatan adalah kg/m3. Kadang kerapatan diberikan dalam

g/cm3. Dengan catatan bahwa jika kg/m3 = 1000 g/(100 cm)3, kemudian kerapatan

yang diberikan dalam g/cm3 harus dikalikan dengan 1000 untuk memberikan hasil

dalam kg/m3. Dengan demikian kerapatan air adalah 1,00 g/cm3, akan sama dengan

1000 kg/m3. Berbagai kerapatan bahan diunjukkan pada tabel II-1. Dalam tabel II-1

tersebut ditetapkan suhu dan tekanan karena besaran ini akan dipengaruhi kerapatan

bahan (meskipun pengaruhnya kecil untuk zat cair).


Tabel II-1 : Berbagai kerapatan (density) bahan

Bahan Kerapatan ρ (kg/m3)

Cair

Air pada suhu 40C

Darah, plasma

Darah seluruhnya

Air laut

Raksa

Alkohol, alkyl

Bensin

Gas

Udara

Helium

Karbon dioksida

Uap air pada suhu 1000C

1.00 х 103

1.03 х 103

1.05 х 103

1.025 х 103

13.6 х 103

0.79 х 103

0.68 х 103

1.29

0.179

1.98

0.598

Kerapatan ditetapkan pada suhu 00C dan tekanan 1 atm, kecuali ditentukan lain

II.2.2. Berat jenis (specific gravity)

Berat jenis suatu bahan didefinikan sebagai perbandingan kerapatan bahan

terhadap kerapatan air. Berat jenis (specific gravity disingkat SG) adalah besaran

murni tanpa dimensi maupun satuan, dinyatakan pada persamaan 2-3 dan 2-4 sebagai

berikut :

ρc (g/cm3) Untuk fluida cair SGc = (2-3) ρw (g/cm3)

ρg (g/cm3) Untuk fluida cair SGg = (2-4) ρa (g/cm3)


Dimana ρc = massa jenis cairan (g/cm3)

ρw = massa jenis air (g/cm3)

ρg = massa jenis gas (g/cm3)

ρa = massa jenis udara (g/cm3)

II.2.3. Tekanan (pressure)

Tekanan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas, dengan gaya F dianggap

bekerja secara tegak lurus terhadap luas permukaan A, maka :

P = AF [ kg/m2 ] (2-5)

dimana P = tekanan (kg/m2)

F = gaya (kg)

A = luas permukaan (m2)

Satuan tekanan dalam SI adalah N/m2. Satuan ini mempunyai nama resmi

Pascal (Pa), untuk penghormatan terhadap Blaise Pascal dipakai 1 Pa = 1 N/m2.

Namun untuk penyederhanaan, sering menggunakan N/m2. Satuan lain yang

digunakan adalah dyne/cm2, lb/in2, (kadang disingkat dengan “psi”), dan kg/cm2

(apabila kilogram adalah gaya : yaitu, 1 kg/cm2 = 10 N/cm2).

Sebagai contoh perhitungan tekanan, seorang dengan berat 60 kg yang kedua

kakinya menutupi luasan 500 cm2 akan menggunakan tekanan sebesar :

F/A = m.g/A = (60 kg х 9,8 m/det2) / 0,050 m2 = 11760 kg/m2 = 12 х 104

N/m2.terhadap tanah. Jika orang tersebut berdiri dengan satu kaki atau dua kaki

dengan luasan yang lebih kecil, gayanya akan sama tetapi karena luasannya menjadi

1⁄2 maka tekanannya akan menjadi dua kali yaitu 24 х 104 N/m2.


Konsep tekanan sangat berguna terutama dalam berurusan dengan fluida.

Sebuah fakta eksperimental menunjukkan bahwa fluida menggunakan tekanan ke

semua arah. Hal ini sangat dikenal oleh para perenang dan juga penyelam yang secara

langsung merasakan tekanan air pada seluruh bagian tubuhnya. Pada titik tertentu

dalam fluida diam, tekanan sama untuk semua arah. Ini diilustrasikan dalam II-1.

Bayangan fluida dalam sebuah kubus kecil sehingga kita dapat mengabaikan gaya

gravitasi yang bekerja padanya. Tekanan pada suatu sisi harus sama dengan tekanan

pada sisi yang berlawanan. Jika hal ini tidak benar, gaya netto yang bekerja pada

kubus ini tidak akan sama dengan nol, dan kubus ini akan bergerak hingga tekanan

yang bekerja menjadi sama.

Gambar II-1 : tekanan adalah sama di setiap arah dalam suatu fluida pada kedalaman

tertentu jika tidak demikian maka fluida akan bergerak

Tekanan dalam cairan yang mempunyai kerapatan seragam akan bervariasi

terhadap kedalaman. Bayangan sebuah titik yang terletak pada kedalaman h dibawah

permukaan cairan seperti yang ditunjukkan pada gambar II-2 sebagai berikut :

Gambar II-2 : Tekanan pada kedalaman h dalam cairan

Tekanan yang disebabkan oleh cairan pada kedalaman h ini disebabkan oleh

berat kolom cairan di atasnya. Dengan demikian gaya yang bekerja pada luasan


tersebut adalah F = mg = ρAhg,dengan Ah adalah volume kolom tersebut, ρ adalah

kerapatan cairan (diasumsikan konstan), dan g adalah percepatan gravitasi. Kemudian

tekanan P, adalah

P = Aghρ

=AF

[ kg/m2 ] (2-6)

P = ρ.g.h [ kg/m2 ] (2-7)

Dengan demikian, tekanan berbanding lurus dengan kerapatan cairan, dan kedalaman

cairan tersebut. Secara umum, tekanan pada kedalaman yang sama dalam cairan

yang seragam sama. Persamaan 2-7, berlaku untuk fluida yang kerapatannya konstan

dan tidak berubah terhadap kedalaman – yaitu, jika fluida tersebut tak dapat

dimampatkan (incompressible). Ini biasanya merupakan pendekatan yang baik untuk

fluida (meskipun pada kedalaman yang sangat dalam didalam lautan, kerapatan air

naik terutama akibat pemampatan yang disebabkan oleh berat air dalam jumlah besar

diatasnya ). Dilain pihak, gas dapat mampat, dan kerapatannya dapat bervariasi cukup

besar terhadap perubahan kedalaman. Jika kerapatannya hanya bervariasi sangat kecil,

persamaan 2-8 berikut dapat digunakan untuk menentukan perbedaan tekanan ∆p

pada ketinggian yang berbeda dengan ρ adalah kerapatan rata-rata

∆p = ρ g ∆h [ mmHg ] (2-8)

dimana : ∆p = perbedaan tekanan ( mmHg )

ρ = kerapatan ( kg/m3 )

g = gravitasi ( m/det2)

∆h = pertambahan kedalaman ( m )


II.2.4. Kekentalan (viscosity)

Kekentalan (viscosity) didefinisikan sebagai gesekan internal atau gesekan

fluida terhadap wadah dimana fluida itu mengalir. Ini ada dalam cairan atau gas, dan

pada dasarnya adalah gesekan antar lapisan fluida yang berdekatan ketika bergerak

melintasi satu sama lain atau gesekan antara fluida dengan wadah tempat ia mengalir.

Dalam cairan, kekentalan disebabkan oleh gaya kohesif antara molekul-molekulnya

sedangkan gas, berasal tumbukan diantara molekul-molekul tersebut.

Kekentalan fluida yang berbeda dapat dinyatakan secara kuantatif dengan

koefisien kekentalan, η yang didefinisikan dengan cara sebagai berikut :

Fluida diletakkan diantara dua lempengan datar. Salah satu lempengan diam dan yang

lain dibuat bergerak. Fluida yang secara langsung bersinggungan dengan masing-

masing lempengan ditarik pada permukaanya oleh gaya rekat diantara molekul-

molekul cairan dengan kedua lempengan tersebut. Dengan demikian permukaan

fluida sebelah atas bergerak dengan laju v yang seperti lempengan atas, sedangkan

fluida yang bersinggungan dengan lempengan diam bertahan diam. Kecepatan

bervariasi secara linear dari 0 hingga v seperti ditunjukkan gambar II-3.

Gambar 2-3 : Penentuan kekentalan

Kenaikan kecepatan dibagi oleh jarak dengan perubahan ini dibuat – sama dengan v/I

– disebut gradien kecepatan. Untuk menggerakkan lempengan diatas memerlukan

gradien kecepatan

Lempengan diam

Fluida

Lempengan bergerak v F

I


gaya, yang dapat dibuktikan dengan menggerakkan lempengan datar melewati

genangan fluida. Untuk fluida tertentu, diperoleh bahwa gaya sebagai berikut :

F = ILF

[ kg/m2 ] (2-9)

Untuk fluida yang berbeda, fluida yang kental, diperlukan gaya yang lebih

besar. Tetapan kesebandingan untuk persamaan ini didefinisikan sebagai koefisien

kekentalan, η :

η =VALF

[ Pa.s ] (2-10)

dimana : F = gaya (kg/m2)

A = luasan fluida yang bersinggungan dengan setiap lempengan ( m2 )

V = kecepatan fluida (m/detik2)

L = Jarak lempengannya (m2)

η = koefisien kekentalan ( pa.s )

Penyelesaian untuk η, kita peroleh η = FI/vA. Satuan SI untuk η adalah N.s/m2

= Pa.s (pascal.detik). Dalam sistem cgs, satuan ini adalah dyne.s/cm2 dan satuan ini

disebut poise (P). Kekentalan sering dinyatakan dalam centipoises (cP), yaitu 1/100

poise. Tabel II-2 menunjukkan daftar koefisien kekentalan untuk berbagai fluida.

Suhu juga dispesifikasikan, karena mempunyai efek yang berpengaruh dalam

menyatakan kekentalan cairan ; kekentalan cairan seperti minyak motor, sebagai

contohnya, menurun dengan cepat terhadap kenaikan suhu.


Tabel II-2. Koefisien kekentalan untuk berbagai fluida

Fluida Suhu Koefisien kekentalan η

(Pa.s)

Air

Darah seluruh tubuh

Plasma darah

Alkohol ethyl

Mesin – mesin (SAE 10)

Gliserin

Udara

Hidrogen

Uap air

0

20

100

37

37

20

30

20

20

0

100

1,8 х 10-3

1,0 х 10-3

0,3 х 10-3

4 х 10-3

1,5 х 10-3

1,2 х 10-3

200 х 10-3

1500 х 10-3

0,018 х 10-3

0.009 х 10-3

0.013 х 10-3

1 Pa.s = 10 P = 1000 cP

II.3. Aliran dalam tabung

Jika fluida tidak mempunyai kekentalan, ia dapat mengalir melalui tabung atau

pipa mendatar tanpa memerlukan gaya. Oleh karena itu adanya kekentalan, perbedaan

tekanan antara kedua ujung tabung diperlukan untuk aliran mantap setiap fluida nyata,

misalnya air atau minyak didalam pipa. Laju alir dalam tabung bulat bergantung pada

kekentalan fluida, perbedaan tekanan, dan dimensi tabung. Seorang ilmuan Perancis

J.L Poiseuille (1977-1869), yang tertarik pada fisika sirkulasi darah (yang menamakan

“poise”), menentukan bagaimana variabel yang mempengaruhi laju aliran fluida yang

tak dapat mampat yang menjalani aliran laminar dalam sebuah tabung silinder.

Hasilnya dikenal sebagai persamaan Poiseuille sebagai berikut :


πr4 ( P1 – P2 ) Q = [ m3/detik ] (2-11) 8 η L dimana : r = jari-jari dalam tabung ( m )

L = panjang tabung ( m )

P1-P2 = perbedaan tekanan pada kedua ujung (atm)

η = kekentalan (P.s/m2)

Q = laju aliran volume (m3/detik)

II.3.1. Persamaan Kontiunitas

Gerak fluida didalam suatu tabung aliran haruslah sejajar dengan dinding

tabung. Meskipun besar kecepatan fluida dapat berbeda dari suatu titik ke titik lain

didalam tabung. Pada gambar II-4 menunjukkan tabung aliran untuk membuktikan

persamaan kontinuitas.

Gambar II-4 : Tabung aliran membuktikan persamaan kontinuitas

Pada gambar II-4, misalkan pada titik P besar kecepatan adalah V1, dan pada

titik Q adalah V2. Kemudian A1 dan A2 adalah luas penampang tabung aliran tegak

lurus pada titik Q. Didalam interval waktu ∆t sebuah elemen fluida mengalir kira -kira

sejauh V∆t. Maka massa fluida ∆m1 yang menyeberangi A1 selama interval waktu ∆t

adalah

∆m = ρ1 A1 V1 ∆t (2-12)

dengan kata lain massa ∆m1/∆t adalah kira -kira sama dengan ρ1A1V1. Kita harus

mengambil ∆t cukup kecil sehingga didalam interval waktu ini baik V maupun A


tidak berubah banyak pada jarak yang dijalani fluida, sehingga dapat ditulis massa di

titik P adalah ρ1A1V1 massa di titik Q adalah ρ2A2V2, dimana ρ1 dan ρ2 berturut-turut

adalah kerapatan fluida di P dan Q.

Karena tidak ada fluida yang berkurang dan bertambah maka massa yang

menyeberangi setiap bagian tabung per satuan waktu haruslah konstan. Maka massa P

haruslah sama dengan massa di Q, sehingga dapatlah ditulis;

ρ1A1V1 = ρ2A2V2 (2-13)

atau ρ A V = konstan (2-14)

Persamaan (2-15) berikut menyatakan hukum kekekalan massa didalam fluida. Jika

fluida yang mengalir tidak termampatkan, dalam arti kerapatan konstan maka

persamaan (2-15) dapat ditulis menjadi :

A1 V1 = A2 V2 (2-15)

A V = konstan (2-16)

Persamaan diatas dikenal dengan persamaan kontinuitas.

II.4. Jenis dan Karakteristik Fluida

Hal yang berhubungan dengan jenis dan karakteristik aliran fluida yang

dimaksudkan disini adalah profil aliran dalam wadah tertutup (pipa umumnya). Profil

aliran dari fluida yang melalui pipa, akan dipengaruhi oleh gaya momentum fluida

yang membuat fluida bergerak di dalam pipa, gaya viscous/gaya gesek yang menahan

aliran pada dinding pipa dan fluidanya sendiri (gesekan internal) dan juga dipengaruhi

oleh belokan pipa, valve sebagainya.


Jenis aliran fluida terbagi dalam 2 bagian yaitu :

1. Aliran Laminar

2. Aliran Turbulen

Pada gambar II-5 dibawah ini diperlihatkan profil aliran fluida :

Gambar II-5 : Jenis aliran fluida

Laminer berasal dari bahasa latin “thin plate” yang berarti plate tipis atau

aliran sangat halus. Pada aliran laminer, gaya viscous (gesek) yang relatif besar

mempengaruhi kecepatan aliran sehingga semakin mendekati dinding pipa, semakin

rendah kecepatannya. Secara teori, aliran ini berbentuk parabola dengan bagian

tengah mempunyai kecepatan paling pinggir mempunyai kecepatan paling rendah

akibat adanya gaya gesekan.

Pada aliran turbulen, gaya momentum aliran lebih besar dibandingkan gaya

gesekan dan pengaruh dari dinding pipa menjadi kecil. Karenanya aliran turbulen

memberikan profil kecepatan yang lebih seragam dibandingkan aliran laminer,

walaupun pada lapisan fluida dekat dinding pipa tetap laminer. Profil kecepatan pada

daerah transisi antara laminer dan turbulen dapat tidak stabil dan sulit untuk

diperkirakan karena aliran dapat menunjukkan sifat dari daerah aliran laminer maupun

turbulen atau osilasi antara keduanya. Pada beberapa tempat, aliran turbulen

dibutuhkan untuk pencampuran zat cair. Pola aliran laminar dan turbulen

diperlihatkan pada gambar II-6 dibawah ini.


Gambar II-6 : Pola aliran Turbulen dan Laminer

Untuk mengetahui jenis aliran fluida dilakukan dengan apa yang disebut dengan

bilangan Reynolds (Rd).

RD = Gaya momentum Gaya Gesek RD = 3160 х Q х SG

(Liquid) (2-17) η х D

Dimana : Rd = Bilangan Reynolds

Q = Laju aliran (m3/menit)

SG = spesific gravity (g/cm3)

η = Koefisien kekentalan (kg/m3)

D = Diameter pipa (m2)

Besarnya bilangan Reynold yang terjadi pada suau aliran dalam pipa dapat

menunjukkan apakah profil aliran tersebut luminer atau turbulen. Biasanya angka Rd

<2000 merupakan batas aliran laminer dan angka lebih besar dari Rd >2300 dikatakan

aliran turbulen. Sedangkan Rd diantara keduanya dinyatakan sebagai aliran transisi.

Karakteristik lain yang mempengaruhi pengukuran laju aliran adalah temperatur dan

tekanan fluida tersebut, khususnya bila fluida tersebut adalah fluida gas. Hal ini

disebabkan karena massa jenis (ρ) fluida gas sangat dipengaruhi oleh kedua besaran

yang disebutkan diatas.


Jenis aliran fluida didalam pipa tergantung pada beberapa faktor, yaitu :

1. Kecepatan fluida (V) didefinisikan besarnya debit aliran yang mengalir

persatuan luas.

Q V = [ m/detik ] (2-18) A 2. Debit (Q) didefinisikan suatu kecepatan aliran fluida yang memberikan

banyaknya volume fluida dalam pipa.

Q = A х V [ m3detik ] (2-19)

Dimana V = kecepatan aliran (m)

Q = laju aliran (m3)

A = luas pipa (m2)

II.5. Pengenalan Alat Ukur

Didalam pabrik-pabrik pengolahan dilengkapi dengan berbagai macam alat

pengoperasian. Setiap peralatan saling mendukung antara satu peralatan dengan

peralatan lainnya. Untuk mencapai hasil yang diinginkan maka diperlukan peralatan

pendukung. Salah satu peralatan pendukung yang penting dalam suatu pabrik adalah

peralatan instrument pabrik. Peralatan instrument merupakan bagian dari kelengkapan

keterpasangan peralatan yang dapat dipergunakan 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 agar hasil yang

diinginkan sesuai dengan kebutuhan sehingga perlu adanya peliharaan/perawatan dari

alat ukur.

Alat-alat ukur instrument yang dipergunakan untuk mengukur dan

menunjukkan besaran suatu fluida disebut sebagai alat ukur aliran fluida, yaitu ;


1. Alat Ukur Primer

Yang dimaksud dengan alat ukur primer adalah bagian alat ukur yang berfungsi

sebagai alat perasa.

2. Alat Ukur Sekunder

Alat ukur sekunder adalah bagian yang mengubah dan menunjukkan besaran

aliran yang dirasakan alat perasa supaya dapat dibaca.

Alat ukur yang sering kita jumpai di dalam pabrik dibagi menurut fungsinya yaitu;

a. Alat Pengukur Aliran

Alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan aliran dari fluida yang mengalir.

b. Alat pengukur tekanan

Alat yang digunakan untuk mengukur dan menunjukkan besaran tekanan dari

fluida.

c. Alat pengukur tinggi permukaan cairan

Alat yang digunakan untuk mengukur ketinggian permukaan fluida

d. Alat pengukur temperature

Alat yang digunakan untuk mengukur dan menunjukkan besaran temperatur.

II.5.1. Tujuan pengukuran aliran fluida

Tujuan dari pada pengukuran aliran fluida adalah

1. Untuk mencegah kerusakan peralatan

2. Mendapatkan mutu produksi yang diinginkan dan

3. Mengontrol jalannya proses.


II.6. Jenis Alat Ukur Aliran Fluida

Jenis alat ukur aliran fluida yang paling banyak digunakan diantara alat ukur

lainnya adalah alat ukur aliran fluida jenis beda tekanan. Hal ini dikarenakan oleh

konstruksinya yang sederhana dan pemasangannya yang mudah. Alat ukur aliran beda

tekanan dibagi atas empat jenis :

1. Venturi Meter

2. Plat Orifice

3. Nozzle

4. Pitot Tube

II.6.1. Tabung Venturi

Tabung Venturi adalah suatu alat yang terdiri dari pipa dengan penyempitan

dibagian tengah yang dipasang di dalam suatu pipa aliran untuk mengukur kecepatan

aliran suatu zat cair. Fluida yang digunakan pada venturi meter ini dapat berupa cairan

gas dan uap.

Tabung Venturi ini merupakan alat primer dari pengukuran aliran yang

berfungsi untuk mendapatkan beda tekanannya dapat dilihat pada gambar II-7.

Sedangkan alat untuk menunjukkan besaran aliran fluida yang diukur atau alat

sekundernya adalah manometer tabung U. Tabung Venturi memiliki kerugian praktek

tertentu karena harganya mahal, memerlukan ruang yang besar dan rasio diameter

throatnya dengan diameter pipa tidak dapat diubah.

Untuk sebuah tabung venturi tertentu dan sistem manometer tertentu,

kecepatan aliran yang dapat diukur adalah tetap sehingga jika kecepatan aliran maka

diameter throatnya dapat diperbesar untuk memberikan pembacaan yang akurat atau

diperkecil untuk mengakomodasi kecepatan aliran maksimum yang baru.


Pada venturi ini fluida masuk melalui bagian inlet dan diteruskan kebagaian

inle cone. Pada bagian inlet ini ditempatkan titik pengambilan tekanan awal. Pada

bagian inlet cone fluida akan mengalami penurunan tekanan yang disebabkan oleh

bagian inlet cone yang berbentuk kerucut atau semakin mengecil kebagian throat.

Kemudian fluida akan masuk kebagian throat, pada bagian throat inilah tempat-tempat

pengambilan tekanan akhir dimana throat ini berbentuk bulat datar. Laju fluida akan

melewati bagian akhir dari tabung venturi yaitu outlet cone. Outlet cone ini berbentuk

kerucut dimanan bagian kecil berada pada throat dan pada outlet cone ini tekanan

akan kembali normal.

Jika aliran melalui tabung venturi benar-benar tanpa gesekan, maka tekanan

fluida yang meninggalkan meteran tentulah sama persis dengan tekanan fluida yang

memasuki meteran dan keberadaan meteran dalam jalur tersebut tidak akan

menyebabkan kehilangan tekanan yang bersifat permanen dalam tekanan.

Penurunan tekanan pada inlet cone akan dipulihkan dengan sempurna pada

outlet cone. Gesekan tidak dapat ditiadakan dan juga kehilangan tekanan yang

permanen dalam sebuah meteran yang dirancang dengan tepat.

Gambar II-7. Tabung Venturi


Tabung Venturi terdiri dari 4 bagian yaitu:

a. Bagian inlet

Bagian yang berbentuk lurus dengan diameter yang sama seperti diameter pipa

atau cerobong aliran. Lobang pengambilan tekanan awal ditempatkan pada

bagian ini.

b. Inlet cone

Bagian inlet yang berbentuk seperti kerucut yang berfungsi untuk menaikkan

tekanan fluida

c. Throat (leher)

Bagian tempat pengambilan beda tekanan akhir, dimana pada bagian ini

berbentuk bulat datar. Hal ini dimaksudkan agar tidak mengurangi atau

menambah kecepatan dari aliran yang keluar dari inlet cone

d. Outlet cone

Bagian akhir dari venturi meter yang merupakan kebalikan dari inlet cone.

II.6.2. Plat Orifice

Plat orifice merupakan pengukur aliran yang paling murah, paling mudah

pemasangannya tetapi kecil juga ketelitiannya di antara pengukur-pengukur aliran

jenis head flow meter. Pelat orifice merupakan plat yang berlubang dengan piringan

tajam. Pelat-pelat ini terbuat dari bahan-bahan yang kuat. selain terbuat dari logam,

ada juga orificenya yang terbuat dari plastic agar tidak terpengaruh oleh fluida yang

menglir (erosi atau korosi).


II.6.3. Nozzle

Flow nozzle sama halnya dengan Plat Orifice yaitu terpasang diantara dua

flens. Flow nozzle biasa digunakan untuk aliran fluida yang besar, sedangkan plat

orifice digunakan untuk aliran fluida yang kecil. Karena flow nozzle mempunyai

lubang besar dan kehilangan tekanan lebih kecil dari pada plat orifice sehingga flow

nozzle dipakai untuk fluida kecepatan tinggi seperti uap tekanan 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 dapat dilihat pada gambar II-8, yaitu

bagian yang melengkung dan bagian yang silinder. Pada flow nozzle tap-up stream

atau tap awal ditempatkan pada jarak yang sama dengan diameter dari pipa yang

digunakan, sedangkan untuk tap-down stream atau tap akhir ditempatkan pada jarak

setengah dari diameter pipa yang digunakan.

Gambar II-8 : Flow Nozzle


II.6.4. Pitot Tubes

Nama pitot tubes datang dari konsepsi Henry De Pitot Pada tahun 1732. Pitot

tubes mengukur besaran aliran fluida dengan jalan menghasilkan beda tekanan yang

diberikan oleh kecepatan fluida itu sendiri, dapat dilihat pada gambar II-9, sama

halnya seperti plat orifice, pitot tubes membutuhkan dua lubang pengukur tekanan

untuk menghasilkan sesuatu beda tekanan. Pada pitot tube ini biasanya fluida yang

digunakan adalah jenis cairan dan gas. Pitot tubes terbuat dari stainless steel dan

kuningan.

Gambar II-9 : Pitot Tube

Pada dasarnya prinsip kerja dari keempat alat ini sama yaitu bila aliran fluida

yang menglir melalui alat ini maka akan terjadi perbedaan tekanan sebelum dan

sesudah alat ini. Beda tekanan menjadi lebih besar bila laju arus yang diberikan

kepada alat ini bertambah.


teori dasar mekanika fluida

Documents