MAKALAH ALAT PENGUKURAN LAJU ALIRAN FLUIDA BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Dalam pabrik-pabrik pengolahan dilengkapi 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. Pengukuran laju alir diperlukan 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. 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. Banyak metoda yang sudah dikenal untuk pengukuran laju alir cairan. lat 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. Rumuan Maala!
" pa pengertian pengukuran aliran dan jenis-jenis alat ukur aliran fluida# " Bagaimana prinsip kerja alat ukur aliran fluida# 1.". Tu#uan
" Untuk mengetahui jenis alat ukur aliran fluida " Untuk mengetahui keuntungan dan kerugian alat ukur fluida " Untuk mengetahui prinsip kerja pengukuran aliran fluida 1.$. Man%aat
" $emberikan informasi tentang alat ukur aliran fluida
" $emberikan informasi tentang keuntungan dan kerugian alat ukur fluida " $emberikan informasi prinsip kerja pengukuran aliran fluida BAB II DA&AR TE'RI 2.1. Pengukuran Al(ran
Pengukuran aliran adalah untuk mengukur kapasitas aliran, massa laju aliran, %olume aliran. Pemilihan alat ukur aliran tergantung pada ketelitian, kemampuan pengukuran, harga, kemudahan pembacaan, kesederhanaan dan kea&etan alat ukur tersebut. Dalam pengukuran fluida termasuk penentuan tekanan, kecepatan, debit, gradien kecepatan, turbulensi dan %iskositas. 'erdapat banyak cara melaksanakan pengukuran-pengukuran, misalnya! langsung, tak langsung, gra%imetrik, %olumetrik, elektronik, elektromagnetik dan optik. Pengukuran debit secara langsung terdiri dari atas penentuan %olume atau berat fluida yang melalui suatu penampang dalam suatu selang &aktu tertentu. $etoda tak langsung bagi pengukuran debit memerlukan penentuan tinggi tekanan, perbedaan tekanan atau kecepatan dibeberapa dititik pada suatu penampang dan dengan besaran perhitungan debit. $etode pengukuran aliran yang paling teliti adalah penentuan gra%imerik atau penentuan %olumetrik dengan berat atau %olume diukur atau penentuan dengan mempergunakan tangki yang dikalibrasikan untuk selang &aktu yang diukur. Pada prinsipnya besar aliran fluida dapat diukur melalui ! (. Kecepatan )%elocity* +. Berat )massanya* . uas bidang yang dilaluinya . /olumenya 2.2. Alat Ukur La#u Al(ran Flu()a
0enis alat ukur aliran fluida yang paling banyak digunakan diantaranya alat ukur lainnya adalah alat ukur fluida jenis laju aliran. 1al ini dikarenakan oleh konstruksinya yang sederhana dan pemasangannya yang mudah. lat ukur aliran fluida jenis ini dibagi empat jenis yaitu! " /enturi meter " 2o33le " Pitot tubes " 4lat orifice
2.2.1. *entur( meter
/enturi $eter ini merupakan alat primer dari pengukuran aliran yang berfungsi untuk mendapatkan beda tekanan. Sedangkan alat untuk menunjukan besaran aliran fluida yang diukur atau alat sekundernya adalah manometer pipa U. /enturi $eter memiliki kerugian karena harganya mahal, memerlukan ruangan yang besar dan rasio diameter throatnya dengan diameter pipa tidak dapat diubah. Untuk sebuah %enturi meter tertentu dan sistem manometer tertentu, kecep atan aliran yang dapat diukur adalah tetap sehingga jika kecepatan aliran berubah maka diameter throatnya dapat diperbesar untuk memberikan pembacaan yang akurat atau diperkecil untuk mengakomodasi kecepatan aliran maksimum yang baru. Untuk /enturi $eter ini dapat dibagi bagian utama yaitu! 5 Bagian 6nlet ! Bagian yang berbentuk lurus dengan diameter yang sama seperti diameter pipa atau cerobong aliran. ubang tekanan a&al ditempatkan pada bagian ini. 5 6nlet 7one! Bagian yang berbentuk seperti kerucut, yang berfungsi untuk menaikkan tekanan fluida. 5 'hroat )leher*! Bagian tempat pengambilan beda tekanan akhir bagian ini berbentuk bulat datar. 1al ini dimaksudkan agar tidak mengurangi atau menambah kecepatan dari aliran yang keluar dari inlet cone. Pada /enturi meter ini fluida masuk melalui bagian inlet dan diteruskan ke bagian outlet cone. Pada bagian inlet ini ditempatkan titik pengambilan tekanan a&al. 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 masuk kebagian throat inilah tempat-tempat pengambilan tekanan akhir dimana throat ini berbentuk bulat datar. alu fluida akan mele&ati bagian akhir dari %enturi meter yaitu outlet cone. 8utlet cone ini berben tuk kerucut dimana bagian kecil berada pada throat, dan pada 8utlet cone ini tekanan kembali normal. 0ika aliran melalui %enturi meter itu benar-benar tanpa gesekan, maka tekanan fluida yang meninggalkan meter tentulah sama persis dengan 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 aka n dipulihkan dengan sempurna pada outlet cone. 9esekan tidak dapat ditiadakan dan juga kehilangan tekanan yang permanen dalam sebuah meteran yang dirancangan dengan tepat. 2.2.1.1. Kele+(!an )an Kekurangan *entur(meter
Kelebihan o $empunyai penurunan tekanan yang lebih kecil pada kapasitas yang sama. o Dapat pengukur debit besar. o 0auh dari kemungkinan tersumbat kotoran. o $engukur cairan yang mengandung endapan padatan )solid*. Kekurangan o ebih mahal harganya. o Sulit dalam pemasangan karena panjang. o 'idak tersedia pada ukuran pipa diba&ah : inchi. 2.2.2. Fl,- N,le
4lo& 2o33le sama halnya dengan plat orifice yaitu terpasang diantara dua flensa. 4lo& 2o33le biasa digunakan untuk aliran fluida yang kecil. Karena flo& no33le mempunyai lubang lebih besar dan kehilangan tekanan lebih kecil daripada plat orifice sehinga flo& no33le dipakai untuk fluida kecepatan tinggi pada temperatur tinggi dan untuk penyediaan air ketel. 4lo& no33le 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 flo& no33le kecepatan bertambah dan tekanan semakin berkurang seperti dalam %enturi meter. Dan aliran fluida akan keluar secara bebas setelah mele&ati lubang flo& no33le sama seperti pada plat orifice. 4lo& no33le terdiri dari dua bagian utama yang melengkung pada silinder. 2.2.". P(t,t tu+e
2ama pitot tubes datang dari konsensip 1enry de Pitot pada tahun (;+. Pitot tubes mengukur besaran aliran fluida dengan jalan menghasilkan beda tekanan yang diberikan oleh kecepatan fluida itu sendiri dapat dilihat pada 9ambar diatas, pitot tubes membutuhkan dua lubang pengukuran tekanan untuk menghasilkan suatu beda tekanan. Pada pitot tubes ini biasanya fluida yang digunakan adalah jenis cairan dan gas. Pitot tubes terbuat dari stainless steel dan kuningan. 2.2.".1 Kegunaan P(t,t Tu+e
o $engukur tekanan fluida pada &ind tunnel. o $enghitung profil kecepatan aliran pada pipa. plikasi Pitot 'ube o $engukur kecepatan pada pesa&at )airspeed*. o ltimeter pesa&at. o $engukur tekanan fluida pada &ind tunnel )tero&ongan angin*. 2.2.".2. Kele+(!an )an Kekurangan P(t,t Tu+e
Kelebihan! o Susunan sederhana. o
Keakuratanrendah untuk beberapa aplikasi. Pipa harus lurus dengan kecepatan aliran untuk mendapatkan hasil yang baik. 2.2.$. Flat ,r(%(/e
8rifice adalah plat berlubang yang disisipkan pada laluan aliran fluida yang diukur, juga merupakan alat primer yang berfungsi untuk mendapatkan beda tekanan antara aliran pada up stream dan do&n stream dari orifice itu sendiri. 8rifice merupakan salah satu alat ukur yang digunakan di lapangan geothermal dan umumnya orifice diletakkan sebelum separator. 2.2.$.1. Kele+(!an )an Kekurangan 'r(%(/e Meter
Kelebihan! o Konstruksinya sederhana o
2.".1. *entur( meter
Prinsip Kerja /enturimeter tanpa manometer ini berdasar pada sas Bernoulli yang berbun yi! Pada pipa mendatar )hori3ontal*, tekanan fluida yang paling besar adalah pada bagian kelajuan alirnya paling kecil, dan tekanan paling kecil adalah pada bagian kelajuan alirnya paling besar. /enturi meter 4luida yang mengalir dalam pipa mempunyai massa jenis >. Kecepatan fluida mengalir pada pipa sebelah kanan, maka tekanan pada pipa sebelah kiri lebih besar. Perbedaan tekanan fluida di dua tempat tersebut diukur oleh manometer yang diisi dengan fluida dengan massa jenis >? dan manometer menunjukkan bah&a perbedaan ketinggian permukaan fluida di kedua sisi adalah 1. Dengan menggunakan persamaan kontinuitas dan Persamaan Bernouli, diperoleh !$enghitung kelajuan cairan dalam pipa memakai %enturimeter tanpa manometer Persamaan Bernoulli adalah dan kontinuitas (.%( @ +.%+, maka 7airan mengalir pada mendatar maka h( @ h+ sehingga, P( A P+ @ .>.)%++A %(+*CCCCC)(* $aka pada tabung fluida diam, maka tekanan hidrostatisnya ! P( @ >.g.h dan P+ @ >.g.hB maka P( A P+ @ >.g)h AhB * @ >.g.h A )+* Keterangan! % ! kelajuan gas, satuan )m=s* %( ! kecepatan fluida pada pipa yang besar satuannya )m=s* h ! beda tinggi air raksa, satuan )m* ( ! luas penampang pipa yang besar satuannya )m+* + ! luas penampang pipa yang kecil )pipa manometer* satuannya )m+* > ! massa jenis gas, satuannya )Kg=m* >? ! massa jenis cairan pada manometer satuannya )Kg=m*
2.".2. P(t,t tu+e
Prinsip Kerja Energi kinetik dikon%ersikan menjadi static pressure head 7ara kerja pitot tube adalah! o Pipa yang mengukur tekanan statis terletak secara radial pada batang yang dihubungkan ke manometer )pstat*. o 'ekanan pada ujung pipa di mana fluida masuk merupakan tekanan stagnasi )pF*. o Kedua pengukuran tekanan tersebut dimasukkan dalam persamaan Bernoulli untuk mengetahui kecepatan alirannya. o Sulit untuk mendapat hasil pengukuran tekanan stagnasi secara nyata karena adanya friksi pada pipa. 1asil pengukuran selalu lebih kecil dari kenyataan akibat faktor 7 )friksi empirik*. 2.".". 'r(%(/e Meter
Prinsip kerja 8rifice $eter Prinsip kerja dari orifice meter adalah! 5 4luida yang diukur alirannya dialirkan melalui plat orifice. 5 Perbedaan atau selisih tekanan fluida yang melalui orifice antara up stream dan do&n stream dicatat.
5 Suhu dan tekanan fluida pada up stream dicatat untuk mengetahui densitasnya. BB 666 Penutup .( Kesimpulan Proses pengukuran aliran fluida dapat menggunak an alat ukur %enturi meter, no33le, pitot tube, dan orifice meter. 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. Re%eren(
2atalega&a, Putra. +F(. Pengukuran aju liran Pipa )Diambil pada tanggal (F Desember +F(*, http!==%orteG.cfdsof.com=air=tikiprintCblogCpost.php#post6d@HI(. Pada pukul ++.H.