Orifice Meter

2.1

2.1 PengPengertertianian Orifice

Orifice mermerupaupakan kan salasalah h satu satu komkomponponen en dardari i perperangangkat kat priprimer mer  (( primary  primary devicedevice) ) untuntuk uk menmengukgukur ur alialiran ran dendengan gan menmengguggunaknakan an priprinsinsipp men

mengubgubah ah keckecepatepatan an aliraliran, an, yaiyaitu tu menmengubgubah ah lualuasan san yayang ng dildilalualui i aliraliranan fluida tersebut (

fluida tersebut (orificeorifice).). Orifice

Orifice adalah salah satu alat yang digunakan untuk mengukur laju adalah salah satu alat yang digunakan untuk mengukur laju al

alirairan n vovolulum m atatau au mamassa ssa flufluidida a di di dadalam lam sasaluluran ran yayang ng teterturtututup p (p(pipipa)a)  berdasarkan

 berdasarkan prinsip prinsip beda beda tekanan. Alat tekanan. Alat ini ini berupa berupa plat plat tipis tipis dengan dengan gaganggagang yan

yang diapit diang diapit diantaratara  flens flens pippipa. Funga. Fungsi dari gagasi dari gagangng orificeorifice  adalah untuk   adalah untuk  m

mememududahahkakan n ddalalam am pproroseses s pepemmasasananggan an ddan an pepenngggganantitianan.. OrificeOrifice merupakan alat ukur laju aliran yang biayanya rendah serta mudah dipasang merupakan alat ukur laju aliran yang biayanya rendah serta mudah dipasang atau diganti.

atau diganti. Pen

Pengukgukurauran n laju alir laju alir gas gas harharus us dapdapat at ditditententukaukan n padpada a saat saat gasgas tersebut mengalir di dalam pipa alir, sehingga pengukuran volume gas akan tersebut mengalir di dalam pipa alir, sehingga pengukuran volume gas akan lebih sukar dibandingkan pengukuran volume minyak bumi. Bila volume lebih sukar dibandingkan pengukuran volume minyak bumi. Bila volume sejumlah gas tertentu diukur pada tekanan yang berbeda, maka volume yang sejumlah gas tertentu diukur pada tekanan yang berbeda, maka volume yang diperoleh akan berbeda. emikian juga bila pengukuran dilakukan pada diperoleh akan berbeda. emikian juga bila pengukuran dilakukan pada suhu yang berbeda. Bertambah tinggi tekanan, volume gas semakin kecil suhu yang berbeda. Bertambah tinggi tekanan, volume gas semakin kecil dan semakin tinggi suhu semakin besar volume gas, sesuai dengan rumus dan semakin tinggi suhu semakin besar volume gas, sesuai dengan rumus gas. gas. 6 6 P! " #n$% P! " #n$%

eterangan *

+ " umlah aliran gas, ft 3 hr

- " onstanta aliran orifice

/0 " %ekanan differential, inchi air (/'1)

Pf " %ekanan statik, psi absolut

$umus di atas didasarkan pada prinsip ilmu fisika yaitu kehilangan atau berkurangnya tekanan pada fluida yang mengalir melalui suatu  penghalang 2 restriksi akan berbanding langsung dengan k0adrat kecepatan fluida tersebut. ari pernyataan ini maka dengan memberikan suatu  penghalang terhadap aliran fluida dan kemudian mengukur kehilangan atau  berkurangnya tekanan fluida setelah mele0ati penghalang akan dapat

2.2 Jenis-jenis Orifice Plate 1. Concentric Plate

Concentric orifice plate standar biasanya terbuat dari bahan  stainless steel  dengan tebal 3 hingga  inchi, sangat tergantung pada

ukuran pipa. Bahan lainnya seperti nikel, monel, hastelloy dan lain4lain, yang dipakai jika diperlukan untuk mencegah korosi atau kontaminasi. Beberapa  flow rate  dibuat dengan satu sisinya lubang miring dengan

sudut 45°

untuk menjaga permukaan aliran agar tahanan gesek  setelah fluida alir melalui restriction kecil.

Gambar 2.1 Concentric Plate

'. Eccentric Plate

 Eccentric plate  digunakan untuk memperkecil gangguan pada  penggunaan orifice untuk fluida yang berisi padatan atau minyak yang mengandung air dan uap basah. 5ubang pada eccentric orifice bertujuan untuk mencegah atau membendung material padat di luar partikel air.

Gambar 2.2  Eccentric Plate

3. Segmental Plate

Segmental plate orifice mempunyai kegunaan sama dengan kegunaan eccentric orifice di atas, bagian lubang terbuka dapat ditempatkan di sebelah atas maupun di sebelah ba0ah pipa.

Gambar 2.3  Segmental Plate

1. Flange Taps

 Flange taps  adalah tipe yang paling sering dipakai dan posisi taps connection diletakkan pada  inchi dari permukaan upstream orifice dan  inchi dari permukaan downstream orifice.  Flange taps digunakan pada ukuran pipa lebih dari ' inchi.

Gambar 2.4 Flange Taps

. Corner Taps

Taps connection diletakkan langsung pada permukaan plate orifice. %ipe ini biasanya dipakai di 6ropa dan terutama sekali dipergunakan untuk ukuran pipa kurang dari ' inchi. esulitannya adalah sering terjadi penyumbatan pada bagian yang kecil dan tekanan tidak stabil di 0ilayah permukaan plate orifice.

Gambar 2. Corner Taps

3. !ena Contracta Taps

Taps connection  ditempatkan pada lokasi yang secara teoritis

menghasilkan beda tekanan

(

 ΔP

)

  tertinggi pada orifice. "pstream taps ditempatkan pada  diameter pipa dari permukaan orifice bilamana downstream taps ditempatkan pada vena contracta.

Gambar 2.! Vena Contracta Taps

4. Pipe Taps

 Pipe taps atau full flow taps mengukur permanent pressure loss orifice. %aps ini ditempatkan pada '3 diameter pipa di upstream  permukaan orifice dan 7 diameter pipa di do0nstream permukaan orifice. esalahan pengukuran dapat terjadi pada  pipe taps, sehingga dibutuhkan pipa yang lurus dan lebih panjang. %ipe ini kadangkala lebih ekonomis jika digabung maka  flange standard   dan juga mempunyai kemampuan  flow rate yang lebih tinggi daripada  flange  atau vena contracta taps.

Gambar 2."  Pipe Taps

2.4 #e$nt$ngan %tama &ari Orifice Plate . onstruksi sederhana

'. 8kuran pipa dapat dibuat persis sama dengan ukuran pipa sambungan. 9. /arga pembuatan alat cukup murah

:. 1utput cukup besar

;. <udah dalam pemasangan =. <udah dalam penggantian

2. #er$gian mengg$na'an Orifice Plate

. ika terdapat bagian padat dari aliran fluida, maka padat bagian tersebut akan terkumpul pada bagian pelat disisi inlet.

2.! Pengg$naan

Orifice Plate yang paling sering digunakan untuk pengukuran kontinyu cairan di dalam pipa. <ereka juga digunakan dalam beberapa sistem sungai kecil untuk mengukur aliran di lokasi di mana sungai mele0ati gorong4gorong atau saluran. /anya 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 puing4puing.

alam lingkungan alam pelat 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 pelat Orifice  leluasa sebagai lubang secara substansial lebih besar dari bagian aliran normal cross.  >amun, dalam banjir, naik laju alir dan banjir keluar pelat Orifice  yang dapat kemudian hanya mele0ati 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.

2." Prinsip #erja Plate Orifice

Orifice merupakan alat untuk mengukur laju aliran dengan prinsip  beda tekanan atau disebut juga Bernoullis  principle yang mengatakan  bah0a terdapat hubungan antara tekanan fluida dan kecepatan fuida. ika

kecepatan meningkat, tekanan akan menurun begitu pula sebaliknya.

Pada dasarnya Orifice  berupa plat tipis dengan lubang di bagian tertentu (umumnya di tengah). Fluida yang mengalir melalui pipa ketika sampai pada Orifice akan dipaksa untuk mele0ati lubang pada orifice. /al itu menyebabkan terjadinya perubahan kecepatan dan tekanan. %itik dimana terjadi kecepatan maksimum dan tekanan minimum disebut vena contracta. ?etelah mele0ati vena contracta  kecepatan dan tekanan akan mengalami  perubahan lagi. engan mengetahui perbedaan tekanan pada pipa normal dan tekanan pada vena contracta, laju aliran volume dan laju aliran massa dapat diperoleh dengan persamaan Bernoulli.

2.( Peng$'$ran A)iran Gas . %ekanan #ifferential 

<erupakan selisih tekanan antara tekanan hulu (upstream) orifice dan tekanan hilir (downstream) orifice. Pengukuran ini umumnya dilakukan berdasarkan prinsip bejana berhubungan atau pipa 8. %ekanan hulu dan hilir masing4masing dihubungkan pada kaki pipa 8. ?elisih

yang mengukur selisih tekanan berdasarkan gerakan @ %ellow ataupun diafragma mela0an tekanan pegas yang telah dikalibrasi.

Orifice yang terbuat dari baja tahan karat, bisa mempunyai tepi4 tepi persegi atau  tepi miring. Orifice bertepi persegi pada umumnya digunakan untuk mengukur laju aliran rendah dan yang bertepi miring dipakai bila mengukur laju aliran tinggi. Bila pelat orifice tepi miring yang digunakan maka tepi miring menghadap arah aliran keluar.

8ntuk kelengkapan pelat orifice jenis flange orifice dipakai bila  pelat orifice tidak memerlukan pemeriksaan secara teratur. Bila  pemeriksaan secara teratur diperlukan, mempergunakan kelengkapan

aniel unior atau aniel ?enior.

'. %ekanan ?tatis

%ekanan statis adalah tekanan fluida yang mengalir dalam pipa. %ekanan statis ini dapat diambil dari tekanan hulu maupun tekanan hilir  orifice dan dinyatakan dalam psia.

onstanta aliran orifice ialah jumlah aliran fluida dalam cu%ic  feet  pada suhu dan tekanan basis dan tekanan ekstensi tekanan,

√ 

 Hw × Pf 

=

1. _{Besar konstanta orifice diperoleh dari perkalian}

 beberapa faktor dengan rumus*

&.(Persamaan '.9) eterangan *

Fb " Faktor dasar orifice Fr " Faktor bilangan $eynold  " Faktor ekspansi

Fpb " Faktor tekanan basis Ftb " Faktor suhu basis Ftf " Faktor suhu aliran Fg " Faktor spesifik gravity

Fpv " Faktor superkompressibilitas Fm " Faktor manometer 

Fa " Faktor thermal ekspansi orifice

Fl " Faktor letak pengukuran berdasarkan garis lintang

Faktor dasar orifice, Fb tergantung pada jenis tekanan dan pipa dan diameter orifice, Fb dapat dihitung dari persamaan analsis sebagai  berikut* &&&&&&&&&&&&..&.(Persamaan '.:) imana * C ' 

=

 Fb × Fr ×Y × Fpb × Ftb × Ftf × Fg × Fpv × F  Fb " 997.C d' _  o

&&&&&&&&&&&&&..&.(Persamaan '.;) imana *

&&&&&&&&&&&&&..&.(Persamaan '.=) B " ;9D2D,; _{( 8ntuk flange taps)}

" 7C;2 E C; (untuk pipe taps)

&&&&&&&&&&&&&..&.(Persamaan '.C) imana

&&&&&&&&&&&&&&&&&&.&.(Persamaan '.7) 8ntuk membagi  dan  ountuk mendapatkan nilai faktor $eynolds

&&&&&&&&&&&&&&&&&&.&.(Persamaan '.)

imana  

&&&&&&&&&&&&&&&&&(Persamaan '.D) Faktor %emperatur Basis

 Ke 6 " d (79D G ;DD H E DDD H' _{G :'DD}9 _E e " D,;9 E 0,007  D  E ( D,9=: E H " Fr "  "

 Ko

+

Ko₂

+

₄ Ko E

/

 A B _{0 5}

Ftb

 "

Tb

&&&&&&&&&&&&&&&&&(Persamaan '.) Faktor ?uhu Aliran

&&&&&&&&&&&&&&&&&(Persamaan '.') imana %b, %f, dan Ir didapat dari tabel &asic Orifice $eter 

Faktor ?pesifik grafity

&&&&&&&&&&&&&&&&&(Persamaan '.9) $umus untuk mendapatkan - diperoleh dari perkalian faktor  dasar aliran orifice Fb dengan D buah faktor koreksi atau dengan kata lain konstanta aliran orifice - adalah sama dengan faktor dasar aliran orifice Fb yang telah dikoreksi. Bila - telah ditentukan, dan dari  flow chart dapat dibaca tekanan differensial /0 dan tekanan statis Pf maka  besar aliran gas dihitung dari rumus*

&&&&&&&&&&&&&&&&&(Persamaan '.:) esebelas faktor di atas dapat dicari dengan menggunakan tabel dan rumus yang tercakup dalam @AIA $eport >o.9 2 A>?J ';9D.

F%f 

"

0,5

1

r