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.