MATERI SELAMA KULIAH: Macam – Macam Alat Ukur Aliran Fluida

FlowMeter

Dalam pengukuran fluida perlu ditentukan besaran dan vektor kecepatan aliran pada suatu titik dalam fluida dan bagaimana fluida tersebutberubah dari titik ke titik.

Pengukuran Atau Penyensoran Aliran Fluida Dapat Digolongkan Sebagai Berikut:

1. Pengukuran Kuantitas

Pengukuran ini memberikan petunjuk yang sebanding dengan kuantitas total yang telah mengalir dalam waktu tertentu. Fluida mengalir melewati elemen primer secara berturutan dalam kuantitas yang kurang lebih terisolasi dengan secara bergantian mengisi dan mengosongkan bejana pengukur yang diketahui kapasitasnya.

Pengukuran kuantitas diklasifikasikan menurut :

a. Pengukur gravimetri atau pengukuran berat

b. Pengukur volumetri untuk cairan

c. Pengukur volumetri untuk gas

2. Pengukuran Laju Aliran

Laju aliran Q merupakan fungsi luas pipa A dan kecepatan V dari cairan yang mengalir lewat pipa, yakni:

Q = A.V

tetapi dalam praktek, kecepatan tidak merata, lebih besar di pusat. Jadi kecepatan terukur rata-rata dari cairan atau gas dapat berbeda dari kecepatan rata-rata sebenarnya. Gejala ini dapat dikoreksi sebagai berikut:

Q = K.A.V

di mana K adalah konstanta untuk pipa tertentu dan menggambarkan hubungan antara kecepatan rata-rata sebenarnya dan kecepatan terukur. Nilai konstantaini bisa didapatkan melalui eksperimen.

Pengukuran laju aliran digunakan untuk mengukur kecepatan cairan atau gas yang mengalir melalui pipa

3. Pengukuran Metoda Diferensial Tekanan

Jenis pengukur aliran yang paling luas digunakan adalah pengukuran tekanan diferensial. Pada prinsipnya beda luas penampang melintang dari aliran dikurangi dengan yang mengakibatkan naiknya kecepatan, sehingga menaikan pula energi gerakan atau energi kinetis. Karena energi tidak bisa diciptakan atau dihilangkan ( Hukum perpindahan energi ), maka kenaikan energi kinetis ini diperoleh dari energi tekanan yang berubah..

Lebih jelasnya, apabila fluida bergerak melewati penghantar (pipa) yang seragam dengan kecepatan rendah, maka gerakan partikel masing-masing umumnya sejajar disepanjang garis dinding pipa. Kalau laju aliran meningkat, titik puncak dicapai apabila gerakan partikel menjadi lebih acak dan kompleks.

Pengukuran aliran metoda ini dapat dilakukan dengan banyak cara misalnya: menggunakan pipa venturi, pipa pitot, orifice plat (lubang sempit), turbine flow meter, rotameter, cara thermal, menggunakan bahan radio aktif, elektromagnetik, ultar sonic dan flowmeter gyro.

· Alat Ukur Berdasarkan Perbedaaan Tekanan

Flowmeter adalah alat untuk mengukur jumlah atau laju aliran dari suatu fluida yang mengalir dalam pipa atau sambungan terbuka. alat ini terdiri dari primary device, yang disebut sebagai alat utama dan secondary device (alat bantu sekunder). Flowmeter umumnya terdiri dari dua bagian, yaitu alat utama dan alat bantu sekunder. Alat utama menghasilkan suatu signal yang merespons terhadap aliran karena laju aliran tersebut telah terganggu. Alat utamanya merupakan sebuah orifis yang mengganggu laju aliran, yaitu menyebabkan terjadinya penurunan tekanan. Alat bantu sekunder menerima sinyal dari alat utama lalu menampilkan, merekam, dan/atau mentrasmisikannya sebagai hasil pengukuran dari laju aliran. (koestoer, 2004)

Orifice plate, pipa venturi dan flow Nozzle menggunakan hukum Bernoulli. Prinsip dasarnya adalah membentuk sedikit perubahan kecepatan dari aliran fluida sehingga diperoleh perubahan tekanan yang dapat diamati. Pengubahan kecepatan aliran fluida dapat dilakukan dengan mengubah diameter pipa, hubungan ini diperoleh dari Hukum kontiunitas aliran fluida.

Jenis Flowmeter Yang Sering Digunakan :

1. Orifice Plate

$Description: C:\Users\User\Documents\flow_meter_7.JPG$

Adalah sensor pendeteksi aliran yang paling sederhana dan paling ekonomis. orifice plate merupakan piringan datar dengan ketebalan 1/10 – ¼ inch. diletakkan diantara sepasang sisi dan ditempatkan lurus pada pipa yang lembut untuk menghindari disturbansi aliran dari fitting dan valve. Cairan mengalir melalui orifice plate yang tajam

Alat ini terdiri dari pipa dimana dibagian dalamnya diberi pelat berlubang lebih kecil dari ukuran diameter pipa. Sensor tekanan diletakan disisi pelat bagian inlet (P1) dan satu lagi dibagian sisi pelat bagian outlet (P2). Jika terjadi aliran dari inlet ke outlet, maka tekanan P1 akan lebih besar dari tekanan outlet P2.

Prinsip kerja Orifice meter adalah Perbedaan Tekanan Up Stream & Down stream dari Flow Tube

· Jenis Orifice Plate :

a) Concentric Plate

Suatu plate berlubang dimasukkan ke dalam pipa dan ditempatkan secara tegak lurus terhadap flow stream. Ketika fluida mengalir melewati orifice plate tersebut maka menyebabkan peningkatan kecepatan dan penurunantekanan. Perbedaan tekanan sebelum dan setelah orifice plate digunakan untuk mengkalkulasi kecepatan aliran (flow velocity).

b) Eccentric Orifice Plate

Titik pusat lubang penghalang tidak satu garis pusat dengan pusat penampang pipa. Pemasangan lubang yang tidak konsentris ini dimaksud untuk mengurangi masalah jika fluida yang diukur membawa berbagai benda padat (solid).

c) Segmental Orifice Plate

Segmental orifice plates digunakan terutama pada service yang sama dengan eccentric orifices.

· Aplikasinya:

Digunakan untuk mengukur volume gas, liquid dan steam dalam jumlah yang besar.

· Keuntungan

1. Konstruksi sederhana dan kokoh

2. Ukuran pipa dapat dibuat persis sama dengan ukuran pipa sambungan.

3. Harga pembuatan alat cukup murah

4. Output cukup besar

5. Dapat digunakan pada berbagai ukuran pipa (range yang lebar).

6. Ketelitian (accuracy) baik, jika plate dipasang dengan baik.

· Kerugian

1. Jika terdapat bagian padat dari aliran fluida, maka padat bagian tersebut akan terkumpul pada bagian pelat disisi inlet.

2. Jangkauan pengukuran sangat rendah

3. Dimungkinkan terjadinya aliran Turbulen sehingga menyebabkan kesalahan

4. pengukuran jadi besar karena tidak mengikuti prinsip aliran Laminer.

5. Tidak memungkinkan bila digunakan untuk mengukur aliran fluida yangbertekanan rendah.

6. Rugi tekanan (pressure drop) relatif tinggi.

7. Tidak dapat digunakan untuk mengukur laju aliran,karena cenderung terjadi penyumbatan.

2. Pipa Venturi

$Description: C:\Users\User\Documents\flow_meter_8.JPG$

Pada pipa venture, pemercepat aliran fluida dilakukan dengan cara membentuk corong sehingga aliran masih dapat dijaga agar tetap laminar. Sensor tekana pertama (P1) diletakkan pada sudut tekanan pertama dan sensor tekanan kedua diletakkan pada bagian yang paling menjorok ke tengah. Pipa venturi biasa dipergunakan untuk mengukur aliran cairan.

$Description: C:\Users\User\Documents\VenturiTubeScheme.png$

Perubahan luas penampang dalam tabung venturi menyebabkan perubahan tekanan antara bagian konvergen dan tenggorokan, dan laju aliran dapat ditentukan dari penurunan tekanan.

· Keuntungan

1.Partikel padatan masih melewati alat ukur

2. Kapasitas aliran cukup besar

3. Pengukuran tekanan lebih baik dibandingkan orifice plate.

4. Tahan terhadapa gesakan fluida.

5. Bila kalibrasi dan pemasangannya tepat, jenis venturimeter ini mempunyai ketelitian yang paling tinggi diantara semua alat pengukur aliran fluida yang berdasarkan beda tekanan (orifis dan Nosel aliran).

6. Mempunyai penurunan tekanan yang lebih kecil pada kapasitas yang sama

7. Dapat pengukur debit aliran yang besar

8. Jauh dari kemungkinan tersumbat kotoran

9. Rugi tekanan (pressure loss) permanan relatif rendah dari pada orifice atau flow nozzle

10. Dapat digunakan untuk mengukur cairan yang mengandung endapan padatan (solids).

· Kerugian

1. Dari segi biaya, venturimeter lebih mahal harganya

2. Sulit dalam pemasangan karena panjang

3. Tidak tersedia pada ukuran pipa dibawah 6 inches.

4. Ukuran menjadi lebih besar

5. Beda tekanan yang ditimbulkan menjadi lebih kecil dari orifice plate.

3. Flow Nozzle

$Description: C:\Users\User\Documents\flow_meter_9.JPG$ $Description: C:\Users\User\Documents\nozzle5-150.jpg$

Digunakan dalam pengukuran pada temperature dan kecepatan aliran yang tinggi.Nozzle aliran akan memberikan solusi yang lebih baik daripada orifice plate karena konstruksinya. Nozzle aliran mempunyai kapasitas aliran 65% lebih besar dari orifice plate dengan diameter yang sama.

Tipe Flow Nozzle menggunakan sebuah corong yang diletakkan diantara sambungan pipa sensor tekanan P1 dibagian inlet dan P2 dibagian outlet. Tekanan P2 lebih kecil dibandingkan P1.

• Keuntungan

1. Masih dapat melewatkan padatan

2. Kapasitas aliran cukup besar

3. Mudah dalam pemasangan

4. Tahan terhadap gesekan fluida

5. Beda tekanan yang diperoleh lebih besar daripada pipa venturi

6. Hasil beda tekanan cukup baik karena aliran masih laminer

7. Pressure loss lebih rendah dibandingkan orifice plate.

• Kerugian

1. Terbatas pada ukuran pipa di bawah 6 “.

2. Harga lebih tinggi dibanding dengan orifice.

donload materi ini . disini

v Ringkasan

Tabel ringkasan flowmeter

Sensor	Rangeability¹	akurasi	Dynamics (s)	Kelebihan	Kekurangan
Orifice	3.5:1	2-4% dari rentang penuh	-	-Biaya rendah -Praktek industri yang luas	- Kehilangan tekanan tinggi -Plugging dengan lumpur
Venturi	3.5:1	1% dari rentang penuh	-	-Menurunkan tekanan kerugian daripada lubang -Slurries jangan hubungkan	-Biaya tinggi -Garis bawah 15 cm
flow nozzle	3.5:1	Rentang 2%	-	- Untuk bubur pelayanan yang baik -Menengah kehilangan tekanan	-Tinggi biaya dari pelat orifice -Terbatas ukuran pipa

MATERI SELAMA KULIAH

Laman

Sunday, December 2, 2012

Macam – Macam Alat Ukur Aliran Fluida

No comments:

Post a Comment

k0nco2 moNGGo .!

About Me