Aliran
Aliran dapat diklasifikasikan (digolongkan) dalam banyak jenis seperti: turbulen, laminar, nyata, ideal, mampu balik, tak mampu balik, seragam, tak seragam, rotasional, tak rotasional.
Aliran fluida melalui instalasi (pipa) terdapat dua jenis aliran yaitu :
- Aliran laminer
- Aliran turbulensi
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.
Pengukuran Aliran
Pengukuran aliran adalah untuk mengukur
kapasitas aliran, massa laju aliran, volume aliran. Pemilihan alat ukur
aliran tergantung pada ketelitian, kemampuan pengukuran, harga,
kemudahan pembacaan, kesederhanaan dan keawetan alat ukur tersebut.
Dalam pengukuran fluida termasuk
penentuan tekanan, kecepatan, debit, gradien kecepatan, turbulensi dan
viskositas. Terdapat banyak cara melaksanakan pengukuran-pengukuran,
misalnya : langsung, tak langsung, gravimetrik, volumetrik, elektronik,
elektromagnetik dan optik. Pengukuran debit secara langsung terdiri
dari atas penentuan volume atau berat fluida yang melalui suatu
penampang dalam suatu selang waktu tertentu. Metoda tak langsung bagi
pengukuran debit memerlukan penentuan tinggi tekanan, perbedaan tekanan
atau kecepatan dibeberapa dititik pada suatu penampang dan dengan
besaran perhitungan debit. Metode pengukuran aliran yang paling teliti
adalah penentuan gravimerik atau penentuan volumetrik dengan berat atau
volume diukur atau penentuan dengan mempergunakan tangki yang
dikalibrasikan untuk selang waktu yang diukur.
Pada prinsipnya besar aliran fluida dapat diukur melalui :
- Kecepatan (velocity)
- Berat (massanya)
- Luas bidang yang dilaluinya
- Volumenya
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 :
- Alat Ukur Primer: Yang dimaksud alat ukur primer adalah bagian alat ukur yang berfungsi sebagai alat perasa (sensor).
- 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.
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
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 :
- Venturi meter
- Nozzle
- Pitot tubes
- Flat orifice
1. Venturi Meter
Venturi Meter 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. Venturi Meter memiliki
kerugian karena harganya mahal, memerlukan ruangan yang besar dan rasio
diameter throatnya dengan diameter pipa tidak dapat diubah.
Untuk sebuah venturi meter tertentu dan
sistem manometer tertentu, kecepatan 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 Venturi Meter ini dapat dibagi 4 bagian utama yaitu :
a. Bagian Inlet : Bagian yang berbentuk lurus dengan diameter yang sama seperti diameter pipa atau cerobong aliran. Lubang tekanan awal ditempatkan pada bagian ini.
b. Inlet Cone : Bagian yang berbentuk seperti kerucut, yang berfungsi untuk menaikkan tekanan fluida.
c. Throat (leher): Bagian tempat pengambilan beda tekanan akhir bagian ini berbentuk bulat datar. Hal ini dimaksudkan agar tidak mengurangi atau menambah kecepatan dari aliran yang keluar dari inlet cone.
a. Bagian Inlet : Bagian yang berbentuk lurus dengan diameter yang sama seperti diameter pipa atau cerobong aliran. Lubang tekanan awal ditempatkan pada bagian ini.
b. Inlet Cone : Bagian yang berbentuk seperti kerucut, yang berfungsi untuk menaikkan tekanan fluida.
c. Throat (leher): Bagian tempat pengambilan beda tekanan akhir bagian ini berbentuk bulat datar. Hal ini dimaksudkan agar tidak mengurangi atau menambah kecepatan dari aliran yang keluar dari inlet cone.
Pada Venturi meter ini fluida masuk
melalui bagian inlet dan diteruskan ke bagian outlet 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 masuk kebagian throat inilah tempat-tempat
pengambilan tekanan akhir dimana throat ini berbentuk bulat datar. Lalu
fluida akan melewati bagian akhir dari venturi meter yaitu outlet cone.
Outlet cone ini berbentuk kerucut dimana bagian kecil berada pada
throat, dan pada Outlet cone ini tekanan kembali normal.
Jika aliran melalui venturi 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 akan
dipulihkan dengan sempurna pada outlet cone. Gesekan tidak dapat
ditiadakan dan juga kehilangan tekanan yang permanen dalam sebuah
meteran yang dirancangan dengan tepat
2. 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
sehinga 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.
3. Pitot Tubes
3. Pitot Tubes
Nama pitot tubes datang dari konsensip
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 1. Sama halnya
seperti plate orifice, 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.
Gambar 2.1. Flow Rate
3. Flat Orifice
Agar dapat melakukan pengendalian atau
proses-proses industri, kuantitas bahan yang masuk dan keluar dari
proses perlu diketahui. Kebanyakan bahan ditransportasikan diusahakan
dalam bentuk fluida, maka penting sekali mengukur kecepatan aliran
fluida dalam pipa. Berbagai jenis meteran digunakan untuk mengukur laju
arus seperti Flat orifice.
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.
Flat orifice dapat dibagi atas 3 jenis, yaitu :
- Jenis Concentric Orifice
- Jenis Eccentric Orifice
- Jenis Segmental Orifice
1. Jenis Concentric Orifice
Pada jenis Concentric Orifice
dipergunakan untuk semua jenis fluida yang tidak mengandung
partikel-partikel padat. Concentric dibuat dengan mengebor port secara
sentrik dalam bagian tengah. Tipe orifice ini lebih popular karena
konstruksinya yang lebih sederhana dan mudah dibuat. Jenis ini dapat
dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Flat Jenis Concentric Orifice
2. Jenis Eccentric Orifice
Eccentric Orifice memiliki potongan lubang pembatas secara eccentric sehingga mencapai bagian dasar pipa. Pada jenis eccentric orifice ini dipergunakan untuk fluida yang mengandung partikel-partikel padat. Tipe orifice ini sangat bermanfaat untuk pengukuran cairan yang telah memiliki padatan. Bila padatan tidak berkumpul pada orifice, maka sisi orifice tidak akan mengalami kerusakan atau error dalam pengukurannya dapat dikurangi. Jenis Eccentric Orifice dapat dilihat pada Gambar 3.
Eccentric Orifice memiliki potongan lubang pembatas secara eccentric sehingga mencapai bagian dasar pipa. Pada jenis eccentric orifice ini dipergunakan untuk fluida yang mengandung partikel-partikel padat. Tipe orifice ini sangat bermanfaat untuk pengukuran cairan yang telah memiliki padatan. Bila padatan tidak berkumpul pada orifice, maka sisi orifice tidak akan mengalami kerusakan atau error dalam pengukurannya dapat dikurangi. Jenis Eccentric Orifice dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Flat Orifice Jenis Eccentric Orifice
3. Jenis Segmental Orifice
Pada jenis segmental orifice ini
dipergunakan untuk mengukur laju aliran yang mengandung padatan, sama
seperti jenis eccentric orifice hanya saja kalau jenis eccentric
berbentuk lingkaran yang berada di bawah atau dekat dasar pipa,
sedangkan kalau jenis segmental ini berlubang setengah lingkaran. Plat
Orifice jenis Segmental dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Flat Orifice Jenis Segmental
Lokasi Peletakan Lubang ( Tap ) Beda Tekanan
Dalam pengambilan beda tekanan, lokasi
lubang-lubang pengambilan beda tekanan dalam pengukuran besaran aliran
fluida sangat penting baik dalam lubang sebelum alat ukur maupun sesudah
alat ukur. Untuk pengukuran cairan, penumpukan sisa-sisa dari gas atau
uap pada sambungan-sambungan antara pipa dan alat pengukur harus
dihindari. Hal ini bertujuan agar pengukuran tidak meleset dan stabil.
Maka lubang pengambilan beda tekanan pada umumnya ditempatkan pada
bidang horizontal dari garis tengah pipa. Sama halnya untuk pengukuran
gas, penumpukan sisa-sisa dari cairan atau uap harus dihindari, untuk
itu lubang-lubang pengambilan beda tekanan biasanya ditempatkan pada
bagian atas pipa. Tekanan awal dan akhir dari plat orifice akan sangat
berbeda oleh jarak dari plat orifice. Oleh karena itu standart dari
penentuan jarak ini tergantung dari pipa yang digunakan. Terlepas dari
apakah orifice dipergunakan untuk pengukuran cairan, gas atau uap maka
lokasi pengambilan beda tekanan untuk pengukuran dibagi dalam empat
bentuk yaitu :
- Flange Taps
- Vena Contracta Taps
- Pipe Taps
- Corner Taps
1. Flange Taps
Pada flange taps dapat diketahui bahwa
jarak masing-masing lubang pengambilan beda tekanan terhadap plat
orifice adalah satu inchi taps. Pada flange taps ini lubang-lubang
pengambilan beda tekanannya terhadap flange taps itu sendiri. Flange
taps pada umumnya dipergunakan untuk pipa-pipa yang berdiameter dua
inchi ke atas. Di bawah dari ukuran dua inchi, flange taps tidak dapat
dipergunakan karena membuat pengukuran meleset dan tidak stabil. Untuk
flange taps yang tapsnya terletak di flensanya dapat berubah jika
flensanya terlalu tebal dimana ditempatkan jauh dari plat orifice. Jenis
Flange taps dapat dilihat pada Gambar 5. Bagian sisi dari plat orifice
ini dipertahankan diantara flensa dan dibuat setipis mungkin dan jarak
tertentu dari orifice. Ketebalan plat orifice untuk flange taps dapat
dilihat dalam tabel berikut ini :
Tabel 1. Ketebalan Maksimuim Flat Orifice untuk Flange Taps
Gambar 5. Flange Taps
2. Vena Contracta Taps
Pada vena contracta taps, jarak
lubang-lubang pengambilan beda tekanan ditempatkan berbeda dari sisi
awal plat orifice dan akhir plat orifice. Pada lubang-lubang up-stream
orifice atau lubang awal jarak penempatan dari lubangnya terhadap plat
orifice itu sendiri adalah sama dengan besar diameter dari pipa aliran
yang digunakan. Sedangkan untuk lubang down stream orifice atau lubang
sesudah plat orifice ditempatkan pada titik dimana tekanan tekanan
terendah dari aliran ditemukan. Penggunaan vena contracta taps pada
umumnya untuk pipa ukuran enam inchi yang dapat dilihat pada Gambar 6.
Untuk pipa yang berdimater lebih dari enam inchi, umumnya dipergunakan
tipe radius taps. Radius Taps adalah jenis dari vena contracta taps.
Perbedaan kedua jenis plat orifice ini terletak pada penempatan
lubang-lubang down stream atau lubang sesudah plat orifice ini.
sedangkan untuk lubang upstreamnya adalah sama. Untuk radius taps,
lubang dowm-stream ditempatkan pada jarak 1,5 dari diameter pipa aliran
yang diukur dari sisi down-stream.
Gambar 6. Vena Contracta taps
3. Pipe Taps
Pada tipe pipe taps ini, lubang-lubang pengambilan beda tekanan berbeda antara lubang up-stream orifice dengan lubang down stream. Beda lubang up-stream ditempatkan pada jarak 2,5 kali dari besar diameter pipa aliran yang digunakan yang diukur dari sisi up-stream orifice. Sedangkan pada lubang down-stream orifice ditempatkan pada jarak delapan kali dari diameter pipa aliran yang digunakan diukur dari sisi down-stream orifice, dapat dilihat pada Gambar 7. Pipa tapsnya dipergunakan bilamana vena contracta tidak dapat dipergunakan pada pipa aliran yang dipergunakan.
Pada tipe pipe taps ini, lubang-lubang pengambilan beda tekanan berbeda antara lubang up-stream orifice dengan lubang down stream. Beda lubang up-stream ditempatkan pada jarak 2,5 kali dari besar diameter pipa aliran yang digunakan yang diukur dari sisi up-stream orifice. Sedangkan pada lubang down-stream orifice ditempatkan pada jarak delapan kali dari diameter pipa aliran yang digunakan diukur dari sisi down-stream orifice, dapat dilihat pada Gambar 7. Pipa tapsnya dipergunakan bilamana vena contracta tidak dapat dipergunakan pada pipa aliran yang dipergunakan.
Gambar 7. Pipe Taps
4. Corner Taps
Corner Taps atau taps sudut hampir sama
dengan flange taps, dimana titik pengambilan beda tekanannya pada corner
taps adalah pada sudut-sudut antara plate orifice dengan dinding pipa
liran, dapat dilihat pada Gambar 8. Corner taps hanya dipergunakan untuk
pipa di bawah ukuran dua inchi.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar